Универсальная система управления телескопом на Arduino

[Iovch]

На форуме уже имеется несколько тем, посвященных системам управления монтировками, собранных на базе компонентов ардуино, в частности:

Простая система управления монтировкой на Arduino
Управление монтировкой на ШД Arduino + grbl
GOTO на Arduino практическая реализация "Импортозамещение"

   В результате изучения этих, и многих других источников, у меня сложилось четкое представление, как простейшим образом, на базе компонентов Ардуино можно решить некоторые вопросы, связанные с управлением телескопом.
   В настоящий момент собран действующий образец управляющего блока на базе Ардуино нано и драйверов А4988 для монтировки на шаговых двигателях с выходом для подключения электрофокусера, с индикацией координат наведения и прочей информации на двухстрочном LCD, с возможностью выполнения команд GOTO задаваемых с ПК, с возможностью подключения проводного устройства управления. Реализовано прямое подключение к плагину «управление телескопом» программы Stellarium. Разработано программное обеспечение для управления экваториальной и альт-азимутальной монтировками, масса тестовых программ. Собранная система управляет монтировкой из комплекта Деагостини «Собери свой телескоп» (аналог Astro-3, на фото), но система подойдет для управления любой монтировкой на шаговых двигателях. Пришло время собрать окончательный вариант изделия уже с беспроводным управлением. В процессе переборки системы, попытаюсь систематизировать и показать в этой теме, от простого к сложному, как простейшим образом, на Ардуино можно реализовать тот или иной функционал. Думаю, материал будет полезным.

Для удобства ориентирования в теме привожу здесь ссылки на основные моменты и программы:

Астротрекер или привод оси прямого восхождения, описание электронной части:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Астротрекер или привод оси прямого восхождения, скетч GOTO1 + драйвер ch341ser.zip:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Привод оси склонений и элемент управления (джойстик), ускорение перемещений, описание:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Привод оси склонений и элемент управления (джойстик), ускорение перемещений, скетч GOTO2:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Система управления экваториальной монтировкой с функциями GOTO, описание и скетч GOTO3:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Прикручиваем управление фокусером к джойстику
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Подключаем LCD, описание электронной части:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Подключаем LCD, скетч GOTO4 + драйвер LCD 1602:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Скетч GOTO4 с автоопределением и автоюстировкой джойстика:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Пульт ИК часть 1 (Slave), описание электронной части:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Пульт ИК часть 1 (Slave), скетч GOTO5SLAVE, программа настройки и драйвер пульта ИК:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Пульт ИК часть 2 (Master), описание электронной части и скетч GOTO5MASTER:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Шаговый электрофокусер, описание электронной части:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Шаговый электрофокусер, скетч GOTO6MASTER.zip:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Версии GOTO6MASTER и GOTO6SLAVE для штатного ИК пульта ардуино:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Энергонезависимые часы реального времени:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Скетч для управления альт-азимутальной монтировкой GOTO7MASTER:
Универсальная система управления телескопом на Arduino

Ссылка на яндекс-диск со всеми материалами и стабильными версиями: https://yadi.sk/d/f1jTO1AohCtbz

[TelevueFan]

Какую захотите точность, такие энкодеры и ищите. Чем более точные, тем дороже. Кроме того на цену влияет фунционал...
а дальше математика, построение моделей, учитывающих ошибки маунта и т.д. Софт, многолетняя работа по отлову глюков и т.д.
Еще раз скучно и без толку.

[a.pozharov]

пожарову, кома на стоградусном поле не кома и лестница нипочем. чем выше взбирается, тем лучше, гигант однако, одно слово

Ты мазохист? Тебе нравится когда тебя макают? Тебе мало было во всех темах, связанных с оптикой, и в этой тоже, буквально вчера?  Че ты лезешь ко мне со своим бредом ? Я к тебе обращался, трогал тебя ?
 500 мм  RMS 0,032 PV 0.20 Strehl 0.96 Ast 0.03  экранирование 20.3% нивеньетированное поле 24 мм при падении на крае 42 мм поля 7%, --только у такой бестолочи, как ты, могут возникнуть претензии к системе с такими параметрами.  В зените мне нужна подставочка высотой 30 см, о каких лестницах ты бредишь?  Если ты по своей тупости пренебрег большим полем дифф качества, (если оно там вообще есть даже в центре т к зеркало у тебя аттестировано на глаз)  в угоду " удобства", если ты вынос и виньетирование регулировал в поле, на глаз... да короче, ну тебя к черту, неуч

[TelevueFan]

только у такой бестолочи, как ты, могут возникнуть претензии к системе с такими параметрами. 

Вау, слова гиганта мысли, отца всего и всея на Руси в противовес всякой там мелочи под ногами

Гигант мысли, тебе нарисовали концепцию скопа. На халяву я так понимаю?  Вся твоя "параметра" к конечному результату будет иметь весьма посредственное отношение, все пройдет через твои ручки, а насколько они кривые, время покажет.

Гигант, лучше дай ссылку, где каждый желающий может ознакомиться с твоим чудом

[a.pozharov]

я тебе миллион раз говорил -никаких тем с моим скопом не будет, т к там нет никаких ноу хау, мне телескоп для посмотреть а не показать, там все как у всех. разве что я реализовал возможность быстрого изменения выноса фокуса и регулировки размера виньетированного поля. телескоп готов, претензий к нему нет, син скан работает нормально. скоп собирается за 7-10 минут в одиночку. расчет я делал сам. от той конструкции, что вначале предлагал Игорь мало что осталось. Практически ничего, хотя спасибо ему огромное за участие. сделал я его за 22 рабочих дня. угомонись.

[TelevueFan]

Вау, ты еще и китаюйскую приблуду прислюнишь...  Штрель (или чего там у тебя) сразу вырастет? Гигант однако.

Что-ж ты такой стеснительный? Как что так гигант. На словах,  как показать результат своего гиганского творчества, сразу в кусты. Не к лицу это, при разбрызгивании того, что разбрызгано выше.

Короче, переходи от высокопарных мыслей и словоблудия к показу высокопарного результата своего труда, народ ждет.

[Pluto]

Комментарий администратора

TelevueFan 50% за переход на личности, a.pozharov 30% за то же самое

[Piter_Korn]

не шаговый, а обычный с энкодером

какая то каша ....
Если с энкодером - то это Сервопривод. Принцип управления сервы не имеет ничего общего с принципом управления шаговым двигуном.

[Piter_Korn]

https://www.circuitsathome.com/mcu/reading-rotary-encoder-on-arduino
Попробуйте эту.
А магнитный датчик, если это датчик Холла, то это просто или "0" или "1".

[Piter_Korn]

Ну, вот в pdf-е Features:
100 to 360 cycles per revolution (CPR)
400 to 1440 pulses per revolution (PPR)
если Вы правильно работаете "в квадратурах" то должны иметь 400 или 1440 отсчетов на один оборот энкодера.

[TelevueFan]

словоплеты, вы конкретику, факты , фото , видео, в "студию" а просто посоревноваться  флудизмами   не вижу  ни ума ни силы . Вот , наконец то сформулировал,  что хотелось бы реализовать в конечном итоге. Тем паче , что половина задач уже реализована выше - осталось GPS , карта  дополнительной памяти и так называемая система встроенной самонастрйки. Фокусировку  все же необходимо выполнять по экрану и никак иначе. Каждая ночь - это своя уникальная настройка фокуса. Единственно что полезно при фокусировке - это плавная скорость без инерции и рывков.

какие вам факты? какой экран? для чего все эти нарисованные квадратики? для визуала? как будете экраном миопию конкретного юзера выпрямлять? Особенно когда и сам юзер не знает, какая у него миопия
Датчики наклона, акселерометры, гироскоп, компас и прочее? зачем? достаточно двух энкодеров на осях.

и еще, самое лучшее, не занимайтесь ерундой....

Появился новичок который сходу начал раздавать свои вердикты в карму, я так понимаю за термин "не занимайтесь ерундой".
Квадратики свои он уже убрал (?), про непонятный экран для фокусировки визуала скромно промолчал, ссылается что  MEAD LX200 устроен  именно так (это его термины), как в его квадратиках(?)

Вспомним, что там было? Экваториальные оси. Пусть новичок разъяснит поподробнее, что там за датчики в LX 200 на оси склонения и прямого восхожения?

И расширим вопрос в части управления телескопа и точности. Нет идеальных маунтов, нет идеальных условий наблюдений.

Вопрос касается немаловажной функции, ГоТо. Как новичок собирается решать эту весьма актуальную функцию в части точности наведения?

Перечислю ему (для подсказки) возможные ошибки.
Как вариант, это:

1. Ошибка коллимации (серия различных ошибок, в общем случае несовпадение оптической и механической осей телескопа).
2. Изгиб оси склонения под действием гравитации.
3. Ошибка центрирования, например эксцентрик подшипника  (Dec косинус).
4. Ошибка центрирования (Dec синус).
5. Ошибка центрирования (HA косинус).
6. Ошибка центрирования (HA синус).
7. Децентровка азимута полярной оси.
8. Децентровка высоты полярной оси.
9. Ошибка неперпендикулярности осей Dec и HA.
10. Гравитационный изгиб трубы.
11. Случайные ошибки при изготовлении маунта.

??

и еще расширю вопрос, поскольку система универсальная, пусть предложит варианты как для стационара, так и для возимого маунта. Или единый вариант.

[Oleg1601]

Сколько текста последние страницы... капец!
Как по мне, то к существующей системе добавить Блютуз, и привязать через него к планетарию планшет на базе Android. Этого, думаю, с головой хватит большинству пользователей.

[Oleg1601]

Блютуз, и привязать через него к планетарию планшет на базе Android.

у Вас случайно не завалялся скетч упраления джойстиком для обычных моторчиков?

Случайно нет...

[Iovch]

Не расстраивайся Alex! Таких скетчей полно как грязи на форумах по ардуино: роботы, машинки и т.п.

[Iovch]

Переделывать механику под шаговики нет смысла.

Здесь я сильно сомневаюсь, это может оказаться не таким уж сложным, хотя ... лезть в МЕАД!? Программирование в процессе моторизации монтировки у меня уже заняло 95% времени. Что это за слово такое "Ардуино" я узнал в ноябре прошлого года, можно сказать это начало моего проекта. Непосредственно моторизация монтировки (мех часть) заняла примерно 14 дней и это при учете еще, что по две версии редукторов на каждой из осей тестировались. По сервоприводам + множество датчиков вообще тяжело программить будет, если нет опыта - то вообще "труба дело". Хотя это лишь мое частное мнение.

[Oleg1601]

спасибо , другого ответа и не ожидал

В архивах я их, разные скетчи, не держу, и как написал вам автор этой темы - смотрите на форумах, вариантов много... Без обиды

[Iovch]

Проверил на практике работу азимутального скетча с использованием часов реального времени. Здесь тестовое видео через Юпитер-37А https://vk.com/video?z=video217033998_456239024%2Fpl_cat_updates Вопрос возник, как лучше синхронизировать монтировку с реальным небом в автономном режиме (без подключения к стеллариуму), например моторизованный доб. Заложить в программу данные по нескольким (много не получится) навигационным звездам? Или сделать проще, монтировка в исходном состоянии ориентируется на любую из 4 сторон света, с наклоном например 45 град? Первый способ точнее. Точность второго будет определяться правильностью исходного положения, зато позволит "стартануть" при отсутствии видимости звезд.

[alexbon]

Успешно повторил GOTO4_3. Игорю благодарность.Если смогу плюсануть-заплюсую
 Повторил пока без установки движков на монтировку. Пульт не стал делать, т.к. не хочу тыкать кнопки в темноте, с джойстиком вполне удобно. Несмотря на наличие некоторого опыта обращения с ардуино, удалось добиться работы далеко не сразу. Поэтому хочу поделиться опытом, в целях облегчения жизни интересующимся коллегам.
Принципиально важные моменты:
1 Не забываем паять две перемычки ОТВЕТ №13 этой темы на шилд и установить джамперы под драйверами двигателей.
2 Прописать характеристики для своих двигателей вначале программы.
3 При использовании экрана LCD  как в описании можно столкнуться с тем , что будет отображаться только один символ. Это связано с глюком библиотеки LiquidCrystal , точнее её совместимостью с версией среды программирования. Нужно просто искать рабочую библиотеку для вашей версии.
4 Включать и отлаживать на первом этапе лучше без подключенных двигателей. Их можно подключить в конце отладки.
5 Работоспособность всей программы  и то, что вы увидите при правильно собранной конструкции при первом включении, зависит в основном от калибровки джойстика. У меня сразу появилось на экране «Correction <V» .На наклоны реакция была, но не внятная.
Со Stellarium работать отказывалась. После изучения, стало понятно, что программа думает , что джойстик нажат и чего делает. Попробовал на втором джойстике, всё заработало по-другому. Поэтому, можно и нужно сразу , до программы GOTOХХ, залить в ардуину JOY_001 ОТВЕТ №40 данной темы и считать показания с «нетронутого» джойстика, затем в текстовом редакторе поправить файл с расширением h в нужных строках. И только потом заниматься со скетчем GOTOХХ
6 Не забываем положить файл с расширением h  в папку скетча и исправить в скетче путь к нему.
После калибровки джойстика всё заработало как требуется и Stellarium тоже бодренько синхронизируется.
7 Теперь можно подключить двигатели.
Очень важно:
на плате драйвера двигателя есть подстроечный резистор. Им настраивается максимальный ток обмоток двигателя. Если ток будет менее рекомендуемого для данной модели двигателя, то  будет неустойчивая работа. Если больше - перегрев и можно вывести из строя  движок. Ток выставляется путем установки опорного напряжения. Поэтому смотрим даташит на свой двигатель,  у меня 17HS2408  с током  0,6 А на обмотку, ищем в интернете как рассчитать опорное напряжение для своей платы драйвера (нужно смотреть номиналы распаянных по факту  резисторов и считать по простой формуле),  у меня получилось 0,48 В. Далее подключаем вольтметр на землю и «+» к движку подстроечного резистора и нежно, с помощью отвертки, выставляем близкое к расчетному напряжение. Так для каждой платы. После этого, за работу ШД можно не опасаться.
Конструкцией доволен.
Попробовал запустить  и на Mega 2560, правда без исполнительной части , предварительно подправив номера пинов, тоже все работает. В планах заменить LCD 16*2  на TFT 3.2” для того, чтобы получить крупный шрифт нужного цвета. Это можно сделать только на Mege.  Пока не получается корректно выводить информацию на экран. Ну не программист я   .
Как получится, с интересующимися поделюсь, если автор будет не против.

[Iovch]

Успешно повторил GOTO4_3.

Поздравляю alexbon с успешным запуском GOTO4_3! За освещение важных моментов, спасибо, все по-делу! Про проблему с джойстиками я уже в курсе, не ожидал, что у них такой большой разброс параметров. Пульт ИК все же советую подключить, очень удобно. Про использование Ардуино МЕГА тоже подумываю, есть она у меня, но пока пытаюсь распределить вычислительную мощность между двумя НАНО, т.к. пока не опубликованный азимутальный скетч GOTO7MASTER использует 30 686 байт (99%) памяти устройства. Всего доступно 30 720 байт. Т.е. никакой возможности что-либо добавить нет, что нехорошо, хотя все, что задумывалось, реализовано, но пока тестирую еще.
Не возражаю, если будут дописаны модули для подключения дополнительных устройств, для того эта тема и называется "Универсальная система ..."

[Роман из Талицы]

Случайно нашел вдруг кому пригодится, Программа расчета максимальной скорости шагового мотора
http://stepm.ru/StepMotorCalc.zip

[Iovch]

Попытка сделать автоопределение и автоюстировку джойстика растянулась почти на целый день, хотя казалось, что достаточно в setup () сделать так:
pinMode(X_JOY_SENCE,  INPUT_PULLUP); // Сенсор оси X джойстика с подключенным подтягивающим на плюс резистором
pinMode(Y_JOY_SENCE,  INPUT_PULLUP); // Сенсор оси Y джойстика с подключенным подтягивающим на плюс резистором
а потом снять с контактов X_JOY_SENCE и Y_JOY_SENCE значения напряжений и сделать вывод о наличии или отсутствии джойстика, а так же о значениях выходных напряжений в его нетронутом состоянии. Оказалось (не понятно почему) все намного сложнее. Требуется от 3 до 5 тыс. циклов чтения, чтобы получить достоверные показания. При этом, если джойстик отключен, на контактах ардуино и шилда не должно быть никаких проводников. В готовом изделии видимо придется ставить реальные подтягивающие резисторы. Привожу здесь скорректированный скетч GOTO4_4. У кого есть возможность, проверьте. Со стеллариумом должно работать на "голой" ардуине, вообще без всего. Подключение к стеллариуму на примере скетча GOTO3 описано здесь: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,143891.msg3726381.html#msg3726381 GOTO4 абсолютно так же подключается. Если есть непонятные моменты, спрашивайте в теме.