Push to и все что с ним связано

[johny74]

Читая тему "Клуб владельцев DOB 10" натолкнулся на сообщение pavel7757, об отсутствии на форуме данной темы, и если прежде этот вопрос меня мало интересовал, то после покупки "ручного доба" он стал довольно актуальным )
И поскольку число ЛА использующих данный метод как мне кажется будет только увеличиваться, благодаря своей эффективности, простоте и доступности, думаю будет неплохо собрать необходимую информацию где нибудь в одном месте.

Мой мелкий проект правда пока еще в голове, но реализация скорее всего не за горами.
На оси буду ставить инкрементные энкодеры Eltra EL63D10000Z5, в данном случае наверно точность избыточна, но других под рукой нет.
контроллер arduino uno и около страницы текста: внешние прерывания и работа с экраном
экран Nextion NX4024T032, просто есть такой, лежит без дела. Правда не уверен как он себя поведет на морозе.

Электроника скорее всего самая простая часть.
Размышляю над механикой установки энкодеров, с учетом того, что на вертикальную ось напрямую энкодер не посадишь - низ трубы расположен близко ко дну табуретки.
Наверное один из основных моментов - как реализовать быстрый, простой и точный способ выставления вертикальной оси.
Теоретическая точность наведения в данном случае: 360град х 60 минут / разрешение с энкодеров (в случае arduino uno и моих энкодеров - 20 000 им/оборот) - 1,08 минуты, более чем. С arduino mega будет 40 000 им/оборот и еще лучше.
По факту внесут погрешности:
- кривость табуретки
- неточность выставления табуретки по горизонтали
- твердость грунта и т.п.

Интересно было бы увидеть практические реализации от ЛА, уже использующих Push to!

[Denis Volodin]

Энкодер http://www.astrodevices.com/shop/index.php?product/page/36/CUI+AMT102+Encoders
Контроллер http://www.astrodevices.com/shop/index.php?catalog/category/digital+setting+circles/name/1
Ну это за образец взять как по реализации так и цене.

[Хрущев]

Размышляю над механикой установки энкодеров, с учетом того, что на вертикальную ось напрямую энкодер не посадишь - низ трубы расположен близко ко дну табуретки.

Да, это проблема, даже на моем 16" труба упиралась в энкодер, а на 10 тем более. Я решил эту проблему путем смешения роликов крепления трубы на 5см выше. Васюнин сделал по-другому, через ремень от 3д-принтера он вынес энкодер в угол монтировки, вам такой вариант наверное подойдет больше.
Вот немного про мою реализацию- ответ 105 https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,122353.100.html

[Anykeyev]

Интересно было бы увидеть практические реализации от ЛА, уже использующих Push to!

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,173194.msg4735543.html#msg4735543

[pavel7757]

Подскажите какого размера сделать отверстие на верхнем блине у доба 10?  5см не много? Если делать сбоку, то получается по 1 см от двух краев..
Также нашел пару вариантов координатных кругов.. может кто поделится ещё вариантами?)

[SERGEY398]

Я нанёс такую, как на картинке. Диаметр шкалы на 3 см меньше диаметра блина. Затем методом тыка вырезал на бумажке отверстия разного диаметра и примеривал, чтобы и удобно было и дырка не сильно большая получилась. Вышло 44 мм. Далее отмеряете расстояние 
от края блина до отверстия и переносите размеры на верхний блин.... Всё...

[pavel7757]

Спасибо)

[johny74]

Не прошло и года! ))
На данный момент работа над системой Push-to перешла в финальную стадию. Поскольку постоянно заниматься проектом не было возможности, получилось не очень быстро. Так же отсутствия опыта программирования на Си тоже несколько замедляло процесс.
Итак, что хотелось получить:
1.   Все же автономную систему, не завязанную на планшеты или телефоны. Предыдущий опыт владения Synscan goto на 12” добсоне показал, что лично мне удобнее управлять монтировкой с пульта, чем с планшета. Планшет на наблюдениях однако всегда со мной в качестве источника карт.  При этом он в обогреваемом боксе и с возможностью подзарядки, поскольку наблюдаю обычно подолгу. Ставить систему Push-to в зависимость от планшета – снижение надежности. Хотя бесспорно, кому то с планшета вполне удобно управлять/наводить телескоп.
2.   Система должно предъявлять минимум требований к настройкам, о чем собственно речь:
2.1   Точность наведения не должна зависеть от выравнивания монтировки по горизонтали, т.е. монтировку возможно установить произвольно, хоть боком. Другими словами, к примеру, для системы Push-to не должно быть разницы между азимутальной и экваториальной монтировками.  Опять же – это повод отказаться от планшета с программой планетарием, так как он подразумевает определенную точность выставления монтировки по горизонтали, что по сути тоже отдельная задача.
2.2   Отсутствие необходимости ввода координат места наблюдения и времени.
3.   Простота экранного меню и как следствие минимальное время общения с контроллером в процессе выбора объектов и наведения
4.   Насколько возможно – максимальная точность при наведении на объект.
В итоге в качестве контроллера использован Arduino mega 2560, экран Nextion NX4024T032. Сенсорный экран сильно упростил общение с контроллером, весь выводимый текст в красном цвете, плюс есть возможность убавлять яркость до минимума, а также совсем выключать экран когда он не нужен. Минимальная яркость действительно низкая, с учетом красного текста меньше и не нужно, тем не менее при желании можно на экран сверху добавить красную пленку. Экран был опробован при отрицательных температурах, при -7 выезжал с наблюдениями, при -40 оставлял на час на морозе, для экстремального тестирования – экран продолжал работать. ЖКИ в таких случаях требуется подогревать.
Алгоритм привязки использует три опорных звезды из общего списка 28 звезд, для северного полушария мне показалось достаточным.
После последовательного наведения телескопа на опорные звезды, контроллер рассчитывает положение монтировки (поэтому не важно ровно она установлена или нет) и готов к наведению на объекты. Объекты можно выбрать из трех каталогов: Месье, NGC и IC, также есть возможность ввести координаты Ra и Dec вручную. Конечно можно накидать еще списки, но мне показалось, что этого достаточно, с учетом ввода координат напрямую.
С данным вариантом выезжал для его тестирования, все работает как положено. Очень удобно, что не требуется точная установка монтировки. С прежней Synscan goto приходилось выравнивать по уровню, иначе goto заметно «мазала» вдали от звезд привязки.
По результатам первого выезда возникло еще пара мыслей. Первое – если монтировка не идеальна и угол между вертикальной и горизонтальной осями отклоняется от 90 градусов – тогда контроллер начнет «мазать» мимо объектов  и чем «кривее» монтировка тем больше. Возникло желание учесть это при привязке к опорным звездам и наведении на объекты. Как оказалось расчет угла неперпендикулярности осей не требует дополнительных опорных звезд, тех же трех звезд достаточно, что бы вычислить реальный угол между осями монтировки. Алгоритм Push-to был изменен с учетом вычисления этой «кривизны» и использовании ее в расчетах при наведении. В теории это позволит точно наводить даже на «косых» табуретках. Работу с «косой» табуреткой планирую протестировать в ближайшее время.  Также на точность наведения будет влиять соосность оптической и геометрической осей трубы + рефракция, однако эти величины мне кажутся незначительными. Основную роль конечно будет играть разрешение энкодеров, по этой причине думаю следует применять по возможности не ниже 2500 P/R, в случае учетверения это даст точность чуть хуже 2 минут дуги.
Второе – ну и стандартная перепривязка под текущий объект, т.е. если по каким то причинам объект не оказался в центре поля зрения – центровать его и скорректировать координаты. Это также не сложно.
Энкодеры пока использую Eltra EL63D10000Z5, пока без учетверения разрешения, текущих 20 000 имп/оборот вполне достаточно. Контроллер запоминает разрешение по азимуту и альтитуде в EEPROM и при загрузке считывает данные оттуда. Есть возможность в любой момент изменить разрешение по любому из входов (азимут, альтитуда), контроллер сразу сохранит их EEPROM.
В общем жду следующей возможности выехать под звездное небо как понаблюдать, так и потестировать «коробку» с контроллером!
Несколько фото ниже.

[johny74]

Фото, начального экрана после включения.
Экран выбора каталога и экран с результатами расчета параметров привязки (так на всякий случай, в дальнейшем можно убрать его)

[johny74]

Экран страницы выбора опорных звезд.
Экран привязки к опорным звездам - дополнительно выводятся данные азимута и альтитуды с энкодеров

[johny74]

Наведение на объекты.

[johny74]

Привязка к текущему объекту, коррекция координат.

[витек]

Русифицировать все это дело реально? Было бы удобнее намного.

[leonids'99]

Будет ли описание, схема и т.п.? Почему отказались от времени? У Вашего коллеги из Воронежа реализована (судя по его тексту) возможность вести журнал наблюдений, что очень удобно. Есть ли у Вас, как у него, тур по объектам? Присоединюсь к пожеланию русифицировать, но не только: хорошо бы добавить описания к основным объектам: на каком расстоянии, какие особенности и нюансы, чтобы человек мог читать и знакомиться со зв. небом. Не обязательно много текста, достаточно той краткой (но важной!) информации, которая пишется в каталогах в разделе "примечание". Не считаете ли неудобным иметь список звезд для привязки в алфавитном порядке? (может, как-то он сам будет понимать, какое время года, и предлагать из тех, какие видимы? - для этого лично мне не будет в тягость ввести дату и время 1 раз, да и координаты тоже - если забить в память прибора 2-3 места, где чаще проводятся наблюдения). Какая цена итоговая получилась? Как пользоваться сенсорным экраном на морозе? Это TFT Дисплей, он же помимо красного цвета должен в "черном" показывать очень яркое (для ночного зрения) поле по идее, и питание тратиться больше будет. (покажите, пожалуйста, видео, как работает Ваше устройство). Судя по картинкам, Вы не стрелками подсказываете наблюдателю, куда наводить, а градусами и минутами? (или я неверно понял). Отчего считаете, что атмосферная рефракция не вносит существенных искажений? (если так - зачем тогда форумчанин из Воронежа все-таки ввел ее). Идея не выставлять монтировку горизонтально понятна, однако не будет ли проще купить какой-то аксессуар (электронный уровень маленький, как в телефонах) и сделать так, чтобы устройство само считывало с него степень "негоризонтальности"? Поддерживаю полностью идею автономного устройства! Поэтому интересны детали.

[johny74]

Да, описание позже конечно будет, сейчас главное протестировать работу скорректированных алгоритмов привязки и наведения, надеюсь в течении недели или двух это получится.
В части журнала наблюдений, информации об объектах, туров – тут для меня очень сомнительна полезность данных функций. На первый взгляд вроде бы было бы хорошо иметь все это в одном месте, но основная цель (как я это вижу) этой коробки с мозгами – упростить задачу поиска объектов и сократить до минимума время под ночным небом не используемое напрямую для наблюдений. Информации об объектах вполне достаточно в SkySafari и т.п. – есть ли смысл дублировать краткие обрывки свойств объектов на устройство Push-to? И для чего, что бы вместо того что бы наблюдать – лишний раз снижать адаптацию читая текст с экрана? Мне кажется, это лучше делать или до или после наблюдений. По поводу журнала наблюдений – добавить не сложно, но это будет просто список объектов без самой главной информации – описания видимости. В данный момент я склоняюсь к тому, что диктофон вне конкуренции с остальными способами сохранения информации ночью под звездами. Пока продолжаю записывать прямо в SkySafari, этой информацией удобно пользоваться потом, а ночью этот способ доставляет определенные неудобства, так что буду переходить на диктофон. Опорные звезды действительно расположены в алфавитном порядке на двух страницах по 14 штук, выбираешь любые три из тех, что видно в данный момент, конечно лучше не совсем близко к друг другу – это стандартное требование.
При этом единственное о чем попросит контроллер – выбрать три звезды и навести на них, для расчета привязки больше ничего не нужно! Координаты места наблюдения и время необходимы только в случае точного выставления по горизонтали. Основная задача любого алгоритма – сначала определить положение телескопа, для этого например можно выставить его ось вдоль какого то известного направления – как вариант соосно вертикали в данной точке Земли в данное время. Для этого нужны координаты места и времени. При чем выставлять желательно довольно точно, я пользовался строительным уровнем, монтировка устанавливалась на подставку с регулируемыми по высоте ножками. Если определить положение монтировки напрямую, то все это окажется просто не нужным. Определить – вычислить, потому что замерить каким-либо аксессуаром будет довольно сложно, так как непонятно куда и от чего измерять?
В части рефракции, если верить расчетам – ее величина на высоте 20 градусов – не больше 3 минут дуги, при 10 градусах – чуть больше 5 минут, на высоте 50 градусов уже меньше одной минуты. Это практически в пределах точности энкодеров с 2500 P/R при использовании учетверения! Погрешность выставления по горизонтали будет намного больше (тем, кому это требуется). Т.е. учет рефракции добавить можно, но практического значения он иметь не будет. А вот ошибиться в высоте боковых стенок монтировки добсона на 0.5 градуса думаю вполне возможно, поэтому это я решил учесть.  При минимальной яркости экран действительно темный, так как кроме красного текста ничего не выводится, никакого фона и т.п. + как я писал выше внешней кнопкой его всегда можно выключить/включить, т.е. пользуешься только при наведении, в остальное время он выключен. Видео обязательно сниму во время следующего выезда.
Забыл про схему – она простая: ардуино, к нему подключен модуль SD card, где находятся каталоги + экран, который общается с ардуино через UART, ну и кнопка на любой из пинов.
Вместо стрелок для наведения мне показалось удобным выводить разницу между положением объекта и направлением телескопа - просто поворачиваешь в сторону уменьшения показаний, пока не станет по нулям по каждой оси. Разница выводится в градусах и минутах, если вдруг (не знаю правда зачем) возникнет желание измерить расстояние между соседними объектами - на экране это можно и увидеть.

[leonids'99]

На первый взгляд вроде бы было бы хорошо иметь все это в одном месте, но основная цель

Верно, но, согласитесь, в конце года открыл файлик, посмотрел где (!), когда (!) и что (!) ты понаблюдал, сколько времени ты наблюдал. Очень классно ведь. Кстати, а этот код программный (или как это правильно называть) можно же менять и прошивать по мере обновлений ведь. Так можно добавлять постепенно разные полезные функции.

Информации об объектах вполне достаточно в SkySafari и т.п

Извините, Вы уже заявили концепцию

1.   Все же автономную систему, не завязанную на планшеты или телефоны.

которая, к слову, прекрасна. Не хочется быть завязанным на планшеты, с боязнью разрядки и пр. Телескоп - к нему искатель, окуляры и коробочка с "мозгами". Там (и нигде еще) должна быть основная информация, чтоб пришел, и изучил (а не только посмотрел) - сознательно чтоб пережил, что ты наблюдаешь и почему. Какая двойная там звезда, какой спектр, с какой скоростью вращается и чем интересна. Можно ведь сделать на русском, экран своим пространством позволяет! Это же было бы просто прекрасно, этакий мини-гид. Одно дело смотришь просто на галактику, другое дело - знаешь, с какой скоростью к тебе летит, как называется на сленге, чем особенна, какие от нее лучи исходят, есть ли черная дыра в ней и т.п. Понимаю, "лишний" труд для этого, но ведь смысл именно в автономности.

И для чего, что бы вместо того что бы наблюдать – лишний раз снижать адаптацию читая текст с экрана?

А скай сафари разве не снизит адаптацию? Именно в момент наблюдения - если вдвоем-втроем смотришь, один навелся, другой читает. Это же очень полезно могло бы быть!

это лучше делать или до или после наблюдений

До наблюдений бывает нет времени, или прочитаешь про одно, а погода задаст другое. Если верить владельцам пуш ту, они по несколько десятков могут даже за ночь понаблюдать. Как (?) такое уместить в голове до наблюдения либо после? В момент наблюдения бы краткую информацию из 3-5 предложений максимум. Журнал бы - тогда потом вспомнишь "а что это я там такое интересное смотрел?" - зашел, проверил, освежил в памяти, вспомнил, закрепил!!!

А еще предлагаю сделать (просто мысли вслух) игру: выбирается нужный режим из трех (легкий, средний, сложный), коробочка сама предлагает найти тот или иной объект, человек должен найти. Фиксируется время наведения, сохранение рекордов в таблицу рекордов, возможность несколько игроков сохранять. !!!

Пока продолжаю записывать прямо в SkySafari, этой информацией удобно пользоваться потом

Видите, автономность пропадает. Хотелось бы вообще по-минимуму глаза засвечивать, забыть про телефоны и планшеты на время наблюдений! Мини-экранчик, минимум информации, но самой нужной!

склоняюсь к тому, что диктофон вне конкуренции с остальными способами сохранения информации ночью под звездами

в таком случае, не существует ли какого дешевого модуля для записи голоса? Вставить бы его в это ардуино, чтоб в одной коробке всё было, и чтоб записывал голос сам после того, как голос начинает звучать. И всё прямиком в журнал наблюдений - прикрепляется файлик, что ты там наговорил.

SD card, где находятся каталоги

Значит, пользователь может туда внести нужную информацию, в т.ч. и описания нужных объектов?

Вместо стрелок для наведения мне показалось удобным выводить разницу между положением объекта и направлением телескопа

Как-то непривычно, нужна работа мозга наблюдателя)) Наблюдатель избалован, отказался от карт, хочет, чтоб стрелкой указали ему) Тем более если ребенок будет. Да, функция полезная с измерением угловых расстояний, вдруг получится и стрелки сделать, и оставить измерение...

[johny74]

Цитата: johny74 от Сегодня в 07:55:13
Вместо стрелок для наведения мне показалось удобным выводить разницу между положением объекта и направлением телескопа
Как-то непривычно, нужна работа мозга наблюдателя)) Наблюдатель избалован, отказался от карт, хочет, чтоб стрелкой указали ему)

если на экране alt 23 15' - значит трубу вверх(положительное значение), если  - 14 56'  это значит вниз(отрицательное значение), при чем они начнут уменьшаться (если в нужную сторону поворачивать) как только дотронешься до трубы )
На счет информации по объектам и журнала наверное стоит подумать. Правда так и до фото объектов на экране может дойти ))
Тут возможно больше индивидуальное дело, когда у меня был synscan, я кроме карт и списка объектов на текущую ночь больше ни в чем не нуждался, про физические параметры объекта обычно или при подготовке читаешь или уже днем после наблюдений, если что то заинтересует, но вот так что бы ночью в поле у телескопа читать описание галактики? При этом никогда не пользовался списком, который можно было вносить в пульт synscan  - ну не удобно это! Все равно пару или больше карт печатаешь для наиболее сложных объектов - когда и Skysafari  не поможет, мне удобнее и проще иметь и список в печатном виде.
Для журнала наблюдений понадобятся часы реального времени (ds1307 или наподобие), его достаточно смотреть на экране или выгружать на комп, sd карту или все сразу? )
Ели говорить о программе наблюдений на борту - как ее формировать, в ручную на самом контроллере или грузить с компа в каком нибудь формате?
Нужно сильно подумать...

[leonids'99]

Для журнала наблюдений ... его достаточно смотреть на экране или выгружать на комп, sd карту или все сразу? )

По идее всё сразу. Вдруг в последующую ночь захочешь посмотреть "тот объект, что смотрел вчера под утро" - берешь, заходишь в журнал, и нажимаешь на него, телескоп подсказывает, куда подвинуть трубу. На компьютер это очевидно, что надо, чтобы переносилось.

ак и до фото объектов на экране может дойти )

Кстати, а почему и нет? Только не фото, а схемы - раз такой большой экран, надо же это как-то использовать! К примеру, для сложных объектов, двойных там звезд, галактик скоплений или сдвоенных систем было бы ведь идеально, чтобы схема была бы на экране красным цветом таким же и чтобы ты хоть понимал, что именно ты видишь (и то ли именно видишь)! Понятно, что это мысли вслух, сделать такое сложно, но если говорить про автономность (конечно, собою не подменишь программ-планетариев, но), сделать на основные 200-300 объектов такие вот схемы (для тех объектов, какие требуют их) и иметь возможность посмотреть на экране их - было бы ведь здорово.

Ели говорить о программе наблюдений на борту - как ее формировать, в ручную на самом контроллере или грузить с компа в каком нибудь формате?
Нужно сильно подумать...

Тогда уж и так, и так чтоб было возможно. И дома спланировать и перенести на контроллер, и на месте выбрать тоже из предложенных вариантов.

[johny74]

Как оказалось расчет угла неперпендикулярности осей не требует дополнительных опорных звезд, тех же трех звезд достаточно, что бы вычислить реальный угол между осями монтировки. Алгоритм Push-to был изменен с учетом вычисления этой «кривизны» и использовании ее в расчетах при наведении. В теории это позволит точно наводить даже на «косых» табуретках. Работу с «косой» табуреткой планирую протестировать в ближайшее время.

Задача в итоге оказалась сложнее, чем представлялась на первый взгляд.
С точки зрения математики, данных при наведении на три звезды достаточно для вычисления угла не перпендикулярности осей монтировки, но метод оказался чувствительным к точности входных параметров - замеров углов на основании данных от энкодеров, ошибки в несколько минут уже достаточно что бы результат вычисления изменился в два раза.
На выезде тестирование производил с углом отклонения от 90 градусов между осями в районе 12/500 радиан, алгоритм идеальной монтировки в такой ситуации уже может запросто промахнуться где-то минут на 30 (зависит не от одного параметра), но 12/500 радиана (12 мм фанеру подкладывал под одну из боковых стоек добсона, между боковыми наверное около 500мм) это за пределами "разумной" кривизны монтировки, в реальности настолько криво "наваять" табуретку вряд ли возможно. Конечно можно использовать большее количество замеров для усреднения/уточнения углов, расположение опорных звезд выбирать не произвольно а с конфигурацией имеющую большую сходимость и менее требовательную к точности входных параметров, но судя по всему это избыточно. Точность по высоте боковых стенок в 2-3мм вполне достижима, что бы "кривизна" уже не играла особой роли. К тому же всегда можно скорректировать инструментальные координаты под любой объект и пользоваться им как опорной точкой для ближайшей окрестности.
Алгоритм "идеальной монтировки" показал себя вполне успешно, максимальная погрешность в отдельных случаях составляла около 9-10 минут, в основном в пределах 4-6 минут, часто 2-1 минуты.
Теперь буду думать на счет планировщика на борту и выгружаемого журнала наблюдений.

[johny74]

Как обычно бывает - желания несколько опережают возможности )) в первую очередь играет роль фактор времени.
С планировщиком и журналом на борту более менее понятно, как вернусь с работы - продолжу.
Есть также мысли модифицировать Push-to с учетом использования экваториальной платформы, правда платформу тоже нужно сделать )
Суть в следующем - если поставить третий энкодер на ось экваториальной платформы, то можно получить Push-to - автоматически учитывающую угол поворота вокруг полярной оси (инструментальную полярную ось также думаю можно определить во время первоначальной привязки).
На счет экваториальной платформы подумываю уже давно, с точки зрения математики, добавить вращение вокруг третьей оси - не проблема.