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

[Oleg1601]

очень важно точно выставить ток ШИМа. Для этого понадобится хороший осциллограф, тестер измеряет действующее значение напряжения и не может применяться для измерения импульсных напряжений. Всё таки у движка великовата индуктивность - 10 миллигенри....

Тогда почему на драйверах А3967 ЭТИ же моторы работают нормально, без пропуска шагов?

[аспирант]

Не нужен.

На нет и суда нет (с). Естественно, что температура очень важный показатель, если не учитывать небольшую инерционность.

Тогда почему на драйверах А3967 ЭТИ же моторы работают нормально, без пропуска шагов?

Может быть особенность данных драйверов. Факторов может быть очень много, например завал фронтов по входу - разное входное сопротивление. Либо по разному реализованы выходные мосты.... нужно смотреть форму токов и тогда будет понятно кто виноват. Ещё раз повторю - желательно точно установить ток ШИМа, желательно что бы это производилось многооборотным резистором. Причём настройку лучше делать при полностью собранной механике. Данные устройства представляют из себя своего рода колебательную электромеханическую систему - больше тока - больше шума и нагрева. Меньше тока - пропуски и опять шум. Нормальный ток - журчание приятное и лёгкое посвистывание.

[ARDI]

Давненько я здесь не появлялся...
Эту схему я повторял на Arduino UNO и драйверах А3967, которые полноценно работают в микрошаговом режиме 1/8. Но вот захотелось бОльшей плавности хода, в результате чего были приобретены, в дополнение к Arduino UNO, шилд CNC Shield V3 с драйверами DRV8825. Захотелось микрошагового режима 1/32...
НО, столкнулся с тем, что при установке на драйверах нужного тока шагового двигателя (у меня 17HS2408 (ток 0,6А)) моторы вообще не крутятся. Ток выставлял по методе описанной здесь http://3deshnik.ru/blogs/akdzg/pravilnaya-nastrojka-toka-dlya-shagovyx-dvigatelej , т.е. согласно формулы выставлял 0,3В.
Моторы начали работать и выполнять команды с джойстика лишь при повышении тока до 0,37А. Возможно у китайцев большой разброс параметров. Возможно...
НО, (ещё одно НО) мотор на оси RA , в режиме трекинга (выставлен режим 1/32), просто ужасно пропускает шаги. Можно сказать, что он работает как тикалка, причём довольно редкая, чуть ли не тик в секунду...   
Нормальный микрошаговый режим начинал работать только тогда, когда на драйверах поднимал напряжение до 1,5В, при этом и драйверы, и моторы раскалялись как утюги.    В режимах 1/16 и 1/8 аналогично, разве что напряжение приходилось выставлять чуть ниже - 1,2В.
Что за фигня? 

Из 17hs2408 datasheet сказано НОМИНАЛЬНЫЙ ТОК 0,6 А.  СОПРОТИВЛЕНИЕ ФАЗЫ 8 ОМ. Отсюда Напряжение питания ШД из закона Ома равно 4,8 вольт( повторюсь в номинальных значениях). Теперь что касается DRV 8825 питание силовой части от 8 - 45 вольт. Вы подали на ШД 28 вольт вывод сами наверно сделаете. На мой взгляд что нужно сделать, понизить напряжение питания ШД до 12 вольт, и резюком выставить оптимальный ток, при котором не будет перегрева  обмоток и пропусков шагов
http://instrumentotvet.ru/drv8825-nastroyki/
http://www.precision-machines.ru/viewtopic.php?t=73

[Oleg1601]

Из 17hs2408 datasheet сказано НОМИНАЛЬНЫЙ ТОК 0,6 А.  СОПРОТИВЛЕНИЕ ФАЗЫ 8 ОМ. Отсюда Напряжение питания ШД из закона Ома равно 4,8 вольт( повторюсь в номинальных значениях). Теперь что касается DRV 8825 питание силовой части от 8 - 45 вольт. Вы подали на ШД 28 вольт вывод сами наверно сделаете. На мой взгляд что нужно сделать, понизить напряжение питания ШД до 12 вольт, и резюком выставить оптимальный ток, при котором не будет перегрева  обмоток и пропусков шагов
http://instrumentotvet.ru/drv8825-nastroyki/
http://www.precision-machines.ru/viewtopic.php?t=73

Вы сами хоть считали что получается? По приведённым вами формулам (2-я ссылка) да, напряжение питания мотора выходит 4,8В, а вот максимальное, от индуктивности шагового двигателя (10 мГн), по формуле  выходит 1000 * SQRT(0.01) = 100В Максимум.
Что касается тока, я его так и выставляю, я уже писал.

[аспирант]

Oleg1601, попробуйте подключить плату драйвера напрямую без CNC Shield V3, если это возможно. Посмотрел даташиты - так и есть ваш новый драйвер построен на полевых транзисторах - возможно проблема не в выходных токах, а во входных цепях. У знакомого была такая проблема - решилась включением параллельно входам резисторов. Если кратко - у полевиков высокое входное сопротивление и хватают они по входу очень много всякого мусора, особенно если плату разводили китайцы не знакомые с требованиями ЭМС (электромагнитная совместимость). 95% - проблема на входе, там где степ-дир. Аллегровский драйвер биполярный - более стойкий к внешним помехам. Следует обратить внимание и разместить силовые проводники возможно дальше от входных. Везде проводники попарно свивать.

[ARDI]

Из 17hs2408 datasheet сказано НОМИНАЛЬНЫЙ ТОК 0,6 А.  СОПРОТИВЛЕНИЕ ФАЗЫ 8 ОМ. Отсюда Напряжение питания ШД из закона Ома равно 4,8 вольт( повторюсь в номинальных значениях). Теперь что касается DRV 8825 питание силовой части от 8 - 45 вольт. Вы подали на ШД 28 вольт вывод сами наверно сделаете. На мой взгляд что нужно сделать, понизить напряжение питания ШД до 12 вольт, и резюком выставить оптимальный ток, при котором не будет перегрева  обмоток и пропусков шагов
http://instrumentotvet.ru/drv8825-nastroyki/
http://www.precision-machines.ru/viewtopic.php?t=73

Вы сами хоть считали что получается? По приведённым вами формулам (2-я ссылка) да, напряжение питания мотора выходит 4,8В, а вот максимальное, от индуктивности шагового двигателя (10 мГн), по формуле  выходит 1000 * SQRT(0.01) = 100В Максимум.
Что касается тока, я его так и выставляю, я уже писал.

В даташите указаны НОМИНАЛЫ,  следовательно все значения которые будут переваливать за номиналы приведут к нагреву и т.д Получается при увеличении напряжения нужно понизить ток. То что там есть второй способ расчёта я в курсе 

[аспирант]

Получается при увеличении напряжения нужно понизить ток.

Не совсем так - это импульсное устройство и в данном случае ШИМ работает, как стабилизатор тока и его понижать не надо. Всё определяется реактивным сопротивлением обмоток двигателя и тут два варианта - либо он работает нормально, либо греется и не работает. Я уже на 100 процентов уверен, что проблема на входе - наводки с выхода драйвера сбивают работу драйвера по входу.
И не забываем науку о контактах - все гребёнки "позолоченные" почистить мягкой резинкой.... всё может быть.

[Oleg1601]

попробуйте подключить плату драйвера напрямую без CNC Shield V3, если это возможно.

Вот с этим возможно будет проблема... Конечно можно, для эксперимента,  драйверы просто соединить проводами с ардуино и посмотреть, как будет работать. Но, а дальше, в случае положительного результата, что? В случае если CNC Shield V3 "кривой", платы драйверов отдельно никак не закрепить, они маленькие и монтажных отверстий не имеют.

[Iovch]

У знакомого была такая проблема - решилась включением параллельно входам резисторов. Если кратко - у полевиков высокое входное сопротивление и хватают они по входу очень много всякого мусора, особенно если плату разводили китайцы не знакомые с требованиями ЭМС (электромагнитная совместимость). 95% - проблема на входе, там где степ-дир. Аллегровский драйвер биполярный - более стойкий к внешним помехам.

Олег! А ведь на самом деле, с проводников STEP и DIR на массу миниатюрные резисторы (кажется 100-500К подойдет) подпаять не сложно. И не спроста с моим CNC-шилдом драйверы А4988 шли.

[Oleg1601]

Олег! А ведь на самом деле, с проводников STEP и DIR на массу миниатюрные резисторы (кажется 100-500К подойдет) подпаять не сложно. И не спроста с моим CNC-шилдом драйверы А4988 шли.

Проверил. Установка резисторов никак не помогла - абсолютно ничего не поменялось.

[Boris Green]

Проверил. Установка резисторов никак не помогла - абсолютно ничего не поменялось.

http://cabristor.blogspot.ru/2015/02/drv8825-missing-steps.html

Кратко: сочетание сопротивления обмоток, напряжения и тока с особенностями DRV8825 давало пропуски шагов.

[Oleg1601]

http://cabristor.blogspot.ru/2015/02/drv8825-missing-steps.html

Кратко: сочетание сопротивления обмоток, напряжения и тока с особенностями DRV8825 давало пропуски шагов.

Любопытно ) Надо будет попробовать. Спасибо!

[Fatalik]

Пробую влиться в тему 
Ардуино мега
Cnc шилд v3
Джойстик
(Лсд временно посмотреть циперки с джойстика)
Запустился Goto3
 
Скорости не меняются нет перемычек на шилде
И мне непонятно про пин форсе (нет на моем шилде такого    )

https://youtu.be/u5pzsjQ1HrY

[Iovch]

И мне непонятно про пин форсе (нет на моем шилде такого    )

Их надо сделать путем соединения (пайка или проводки специальные сделать) контакта X+ c контактами подключающимися к выводам М0-1-2 драйвера Х,  У+ c контактами подключающимися к выводам М0-1-2 драйвера У и Z+ c М0-1-2 драйвера Z. Как на картинке предположительный вариант. Только внимательно здесь! Не видя шилда я не знаю, на правильную ли сторону шестипиновой колодки указал подсоединение. Главное, чтоб с X+ Y+ Z+ проводники шли на М0-1-2 соответствующих драйверов, а не на массу или +5В!!! В таком случае получим 9, 10, 11 в качестве соответствующих Force пинов в моих скетчах, как и на моем CNC v4 шилде!

[Fatalik]

Я думал туда стоперы ставят на эти y+ x+ 

[drauger]

Только внимательно здесь! Не видя шилда я не знаю, на правильную ли сторону шестипиновой колодки указал подсоединение.

Все правильно, в нижнем ряду там +5в. У меня как раз такой работает.

[Fatalik]

Я правильно понял что нужно соединить одним проводом верхний ряд выводов М (движка Х) и пин Х+
И тоже самое для y ?

[Iovch]

Я правильно понял что нужно соединить одним проводом верхний ряд выводов М (движка Х) и пин Х+
И тоже самое для y ?

Да, правильно. То же самое для драйвера Z (пин Z+). Тогда получим возможность при использовании драйверов A4988 переключаться с полного шага в 1/16. При использовании 8825 переключаться будет с полного шага в 1/32.

[Fatalik]

хорошо. Что-нибудь придумаю  (паять совсем неумею  и нет паяльника даже)

[Fatalik]

Сегодня подключал к стеллариуму 
Подключается и реагируют моторчтки и как целестрон совместимый
И как синскан АЗ 

(В ролике подключен как задумано автором как целестрон совместимый)
https://youtu.be/InV2hD006Vc

https://m.youtube.com/watch?v=Ocjb3koQNq0