Самодельный привод монтировки. Как сделать?

[diant]

Всё, вы меня раздавили - морально и физическими - своими вкусностями)))
Ладно, я не буду предвзятым и приму esp32 с широко распростертыми объятиями. Постараюсь ее освоить, но у меня к ней другой вопрос пока - медленная работа GPIO (медленные внешние цепи?). Люди пытаются обходить на низком уровне, на C-версиях успешно, на классике... не знаю. Посмотрим. Надо пока доделать моторизацию CG4 на ардуино. Может быть возьму да оставлю GoTo просто в режиме "сначала RA, потом Dec". В конце концов это секундные дела и на практике чаще так и бывает.

Кстати. Уже вторую CG4 за последние три месяца перебираю и обнаружил интересную вещь. Если не гнуть пальцы и не брюзжать на ее "шайбы скольжения" (вместо подшипников), то при нормальной чистке, регулировке и смазке (использую суперлюбе с тефлоном) у меня устойчиво получается очень плавное движение по осям. Одним пальчиком все крутится. Но вижу, что люди постоянно хаят ее за ее грубую механику. И то состояние, в котором я получил две свои CG4, объясняет мне, откуда у этого мнения растут ноги - да просто люди доводят свои монтировки до такого состояния сами.

[diant]

3. Правлиьно ли я понимаю логику работы таймеров на микроконтроллерах:
- выполняется программа микроконтроллера
- срабатывает таймер 1
- выполнение программы микроконтроллера прерывается и начинает работать процедура обработки таймера 1
- в этот момент срабатывает таймер 2
- процедура обработки таймера 1 прерывается и начинает работать процедура обработки таймера 2
- процедура обработки таймера 2 завершает и управление передается на процедуру обработки таймера 1
- процедура обработки таймера 1 завершается и управление передается обратно в программу микроконтроллера...
Все тут верно?

Сам отвечу на свой вопрос (благодаря полезной сслыке, данной FlexLM, за что отдельное спасибо): написанное НЕВЕРНО.
При самом простом программировании прерываний от двух таймеров в Ардуино, при начавшейся работе обработчика прерывания по таймеру 1 ЗАПРЕЩЕНЫ вызовы других прерываний. Соответственно обработчик прерывания по таймеру 2 НЕ БУДЕТ вызван рекуррентно и БУДЕТ ЖДАТЬ завершения обработки прерывания от таймера 1.
Это классическое поведение в простом случае. Его можно изменить, если начать углубляться и лазить в регистр SREG.
Пишу на всякий случай, может кому-то пригодится.

[diant]

Сегодня решил закругляться с насилием над Ардуино и закончить софт на одном таймере и, соответственно, на последовательной работе быстрого наведения GoTo (по очереди RA и Dec; в режиме тонкого наведения на скоростях 4х и 16х можно работать по двум осям одновременно). Плавный разгон сделал через управление регистром совпадения, загоняя туда числа из ряда Const/sqrt(N).
Все дописал, смонтировал шаговики на монтировку и сделал первую обкатку на реальном сетапе с полным обвесом. Видео тут.
Неожиданно столкнулся с одной неприятной особенностью. На одной оси (RA) и только на одной скорости (16x) где-то наступает резонанс и движок поет громче обычного. Конечно, не смертельно, но любопытно. Может надо под него резинки подложить, вообщем завтра покумекаю. На быстром наведении этого не проявляется, как и на часовом ведении и наведении на скорости 4х. Короче говоря, резонансы дело хитрое))).

PS. Проблема с резонансом долго со мной бодалась, но неожиданно легко разрешилась следующим образом: при повышении скорости с 1х до 4х или 16х вместо перехода с микрошага 1/128 на 1/32 или 1/8 я решил оставаться на микрошаге 1/128, просто в обработчике прерывания делаю не один "тик", а 4 или 16 с пропорциональными паузами. Теперь движок всюду поет тихо.

[diant]

Навыки многолетнего сидения за компом иногда пригождаются и в сфере астро-самоделок. Думал уже ваять отдельную кнопку для переключения направления вращения по оси Dec, что очень пригодится при перекладывании трубы - ведь навык пальца становится механическим и к нему быстро привыкаешь, а стоит перекинуть трубу, и Dec начинает работать наоборот, что неудобно. Так вот, сидел, сидел, катал в раздумии мышку по столу... и вдруг мысль: "Двойной клик!". Вау! Просто осенило. Раз есть Джойстик и на нем есть кнопка, значит можно софтово отловить и двойной клик. Буквально 5-10 минут программирования - и оно работает! Не нужна больше отдельная кнопка. Джойстик (даже такой дешевый) все же свою службу несет без нареканий. Теперь впереди сборка короба для мозгов.

[diant]

Выложу свою версию софта для CG-4 (EQ3-2) на Ардуино 328 и двух драйверах LV8729, вроде все отлажено и протестировано на полном обвесе (труба около 6 кг + штанга 1кг и противовес 3,5 кг).
Питание 12В, потребление около 0,24А (в любых режимах, оно почти не меняется; его можно еще понизить, я сделал явно с запасом). Драйверы холодные без радиаторов, движки 17HS4023 Usongshine чуть теплые.
На пульте управления предусмотрен только обычный ардуиновский джойстик и один красный светодиод (для индикации режима "Часовое ведение").

Идеология схемы такая. Два режима:
(1) Часовое ведение
(2) Быстрое наведение (GoTo)
Режимы переключаются нажатием на кнопку джойстика.
В режиме (1) когда джойстик на нейтрали, монтировка ведет звезды. Когда джойстик немного отклоняется, включается тонкая наводка со скоростью 8х (сейчас сделал так, хотя изначально думал 4х). Когда джойстик отклоняется сильно, включается тонкая наводка со скоростью 32х (изначально было 16х). Скорости 4х и 16х можно легко вернуть, удалив лишние "тики" в коде. Крутить трубу можно одновременно по обоим осям.
В режиме (2) возможно только раздельное наведение по осям. Труба ускоряется/замедляется постепенно, достигая скорости почти 3°/сек. В этом режиме в нейтральном положении джойстика труба просто стоит.
Двойной клик на джойстик (dt<0,5с) меняет направление вращения по оси Dec (это для перекладки трубы).
Все остальное я уже описывал ранее.

Шкивы у меня имеют передаточные числа:
RA    1:5   (12:60)
Dec  1:3   (12:36)
Но по Dec, строго говоря идеально было бы 1:2.5, то есть ровно половина от RA. Например 16:40 или 12:30 или 15:36. Может потом так и сделаю, шкивы есть, но сейчас оставляю так, учитывая, что в реальности, когда наблюдаешь выше небесного экватора, градусы по RA "девольвируют" (а у полюса вообще швах).

Шилд CNC v4 я не курочил с обратной стороны, дорожек не резал, но просто сверху накинул нужные проводки, что уже описывал раньше.

[FlexLM]

Немного оптимизации кода.
У вас много конструкций if if, например, в Joystick() if(iX... ) if(iX... ). Допустим, ардуина выполнит первое условие и затем продолжит проверку остальных. Лучше использовать if() else if()... Чтобы ардуина напрасно не проверяла оставшиеся условия.
Вместо if (!Dec_Reverse) {} if (Dec_Reverse) {}
можно написать if (!Dec_Reverse) {} else {}

[diant]

Немного оптимизации кода.
У вас много конструкций if if,

FlexLM, спасибо! Я знаю, это далеко не оптимизированный код. Но поскольку он отлично работает, я пока не буду заниматься его причесыванием и переключусь на корпус, надо его доделать, чтобы система уже нормально сидела на монти и работала. А потом, если будет нужда, вернусь к оптимизации. Но скорее, переключусь на освоение кортексов и esp32.

[diant]

Фиксация промежуточного этапа. Пока не убрал мозги под крышку короба, делаю фото, чтобы задумка была визуально наглядной.
Итак, на штанге, в коробе, будет смонтировано всё сразу: 4 акка (18650, 3500мAч, хватит на пару ночей), мозги (ардуино 328 нано + CNC shield 4 + два драйвера LV), крошечный dc-dc пля питания мозгов, разъем на пульт (RJ12) и кнопка включения (они будут на боковой стенке короба, ближе к верху - напротив плат). Пока кумекаю, куда всунуть разъем внешнего питания. Хотя для изначальной задумки он совершенно не нужен, ибо планировалась максимальная мобильность и компактность, все же опыт показывает, что ситуации бывают разные....
Ставить его с торца, в сторону противовеса глупо - сразу ограничивается подвижность груза.
Ставить его снизу? - При западной ориентации трубы провод будет немного путаться по винту установки широты...
Ставить его сбоку, рядом с разъемом и кнопкой включения? Вроде можно...
Или все же вниз на самый внешний край...
Вообщем размышляю.

PS. Иногда мне кажется, что я последний из могикан на форуме, кто еще что-то делает своими руками, а не на ЧПУ, фрезах, 3Д-принетрах и т.д.
Лобзик, фанера, шкурки, напильники, натфили, дремель - я уже из музея? И все же сам процесс очень напоминает детские впечатления от моделизма, коим совсем немного в старших классах занимался. Но зато конечное изделие будет пахнуть ручной работой за километр))

[lobzon]

PS. Иногда мне кажется, что я последний из могикан на форуме, кто еще что-то делает своими руками, а не на ЧПУ, фрезах, 3Д-принетрах и т.д.

Not at all ))

[diant]

Not at all ))

Не только этоль, говоришь? А я уж было думал, полный этоль. Теперь отлегло)))

[diant]

В качестве финала работы над фанерным приводом CG4, описанным в этой ветке, провел его тестирование как в визуале дня три назад, так и в астрофото сегодня вечером.
В визуале все оказалось отлично, скорости оптимальны (8х и 32х для тонкой наводки при часовом ведении и примерно 2,75 градуса/сек при быстром наведении). Все довольно тихо, при быстрой работе плавно разгоняется и тормозит, что удобно. Поет на слух приятно. Аккумуляторы вместе с мозгами висят на штанге противовесов; от мозгов идет один провод к пульту в руке, и два к моторам. На фото сетап, собранный сегодня для EAA (на трубе висит камера и ее шнур тянется в комнату к компу). Результат фотобаловства - тут.

Забыл написать. Потребление по факту 0,17-0,20А. Отсюда четырех акков хватит часов на 15-20 чистой работы.

[diant]

Пощупал сегодня stm32f411 (черная пилюля).
Цель была - научиться писать для нее в Ардуино и прошивать.

Попробовал тремя путями.

1. - Пишем код в Ардуино и там генерим *.hex
    - открывает STM32CubeProgrammer и им прошиваем через STLink v2 (т.е. заливаем готовый hex)
    Работает отлично.

2. - Пишем код в Ардуино
    - заранее подключаем библиотеку "stm32" через Менеджер плат
    - настраиваем в Ардуино прошивку через STLink v2
    - прошиваем прямо из Ардуино через STLink v2
    Тоже работает без проблем и это более удобно.

3. На всякий случай попробовал третий путь - DFU (без STLink, напрямую через USB порт), и вот он не пошел. Причину не понимаю.
    Что получается:
    - код в Ардуино написан
    - Все настроено, т.е. выбран Upload method: "STM32CubeProgrammer(DFU)"
    - USB шнурок подключен
    - зажимаю кнопку BOOT0 и щелкаю кнопкой NRST... (переход в режим прошивки)
    Результат: Раздает "пик" и... Винда не распознает USB устройство, соответственно, оно не получает никакого ИД. На этом все стопорится.

Я даже не знаю, выиграю ли я что-то существенно на 3м пути (кроме удаления в стол STLink'а). Стоит ли еще помучить DFU, или наплевать и забыть, и  работать по пути (2)?
   

[diant]

Люди, если кто-то сюда заглядывает и чего-то понимает в кортексах - просьба не молчать!!! Надо.
Потестировал черную пилюлю stm32f411, она быстрая, это факт, на голову или две быстрее 328й Ардуинки. (В части FPU наверное на три головы).

Сейчас сфокусировался на следующем моменте - попробовал получить на 100Мгц stm32f411 минимальную разницу во времени между фронтами rise-импульсов на двух разных пинах. Выбрал для эксперимента пины B13 и B14, назначил их выходными и добился того, что их последовательный подъем в состояние HIGH происходит с временным сдвигом (или задержкой) в 10нс, то есть в один такт основной частоты микропроцессора.

Казалось бы это максимум возможного. И все же вопрос: нельзя ли это время еще дополнительно сократить?

PS. На Ардуинке аналогичная задержка тоже получается ровно в один такт, но там это 62.5нс

[diant]

Приходится самому докапываться. Ну да ладно, отвечу сам себе, может кому пригодиться.
Итак, черная пилюля стартует по умолчанию на частоте 96МГц и поскольку порты IO у нее висят на скоростной шине AHB, их пины можно переключать на ассемблере на той же скорости, записывая нужные биты в регистр BSRR или даже прямо в ODR - скорость переключения все равно будет один такт, т.е. около 10нс. Писать, разумеется, можно масками, управляя за такт сразу несколькими пинами. Регистр BSRR в этом смысле удобен.

Мною был поставлен вопрос, можно ли сократить время между переключением двух разных пинов? Ответ теперь ясен - да и это можно сделать двумя путями: внешним и внутренним.

1). Внешний. Уже опробован и успешно. Выберем для конкретики два пина, B13 и B14. Время сдвига ON-фронтов между ними описанным выше программным путем будет либо 0, либо 10нс (и далее кратно, т.е. 20, 30, 40нс...). Чтобы сделать это время, скажем, 5нс или даже 2нс купим россыпью немного логики серий 74AC или 74LVC. Достаточно будет вентилей 00 (2И-НЕ), 32 (2ИЛИ) и 04 (НЕ). Возьмем к примеру серию 74AC. Для вентилей 00 у нее типичное время задержки распространения 3.3V-сигнала как раз около 5-7нс (мои вентили в DIP корпусах почему-то показали еще более короткие времена tpd, но не суть). Если первый ON-фронт у нас следует на пине B13, повесим на него один-два вентиля в качестве задержки - и вуаля! на выходе имеем разницу во вмемени между ON-фронтами существенно меньше 10нс. Вентиль 04 полезен вот в каком смысле - если мы хотим дальше сложить оба сигнала с наших пинов по модулю 2 (Исключающее ИЛИ, то есть 86й вентиль) и получить короткий нс-импульс, то для минимизации межвентильного ВЧ-звона полезно последний вентиль вынести в отдельный корпус.

Что касается простой задержки в 5нс, то далее чисто программным путем можно реализовать (привлекая еще один выход, например B15) установку этой задержки как любое значение из ряда 5,10,15,20,25нс .... и тд. Повторяю, этот выбор можно делать чисто программно, так, как если бы наша пилюла молотила на 200МГц.

Серия 74LVC позволит все то же самое, только с шагом ~2-3нс. У нее типичное tpd как раз 2-3нс. Только задействовать в этом случае придется уже 5 пинов.


2). Внуренний. Как известно, ядро F4хх держит частоты существенно выше штатных 96-100МГц. Сам я пока не пробовал, но похоже ситуация такая. В ассемблере можно перенастроить все внутренние делители, включая коэффициенты PLL модуля. К примеру, до 180 МГц черную пилюлю можно разогнать штатно (я только не уверен про USB, он или отвалится, или его можно удержать живым подъемом делителя Q в модуле PLL). Но черная пилюля может быть разогнана и дальше, например до 200 МГц (это точно) и примерно до 280МГц (почти точно). Только здесь гарантированно отвалится уже Flash-память, поэтому программу надо заливать сразу в оперативку, вместо флэш-памяти, для чего компилятору нужно указать, что ROM у нас якобы начинается по адресу 0х00000000. В этом случае 200МГц на ядре и памяти гарантированы. Будут ли нормально работать порты IO - вопрос, но интуиция подсказывает, будут. И тогда сдвиг фронтов 5нс становится штатным, это теперь один такт.

[FlexLM]

А для каких целей вам нужна такая быстрая последовательность импульсов?

[diant]

Да много применений и было и будет. помню одно из первых - измерение скорости света на столе. Собрал когда-то длинный коллиматор что-то около 120 см, на одном конце быстрый светодиод, дающий наносекундный импульс, на другом-активный фотодетектор на трансимпедансном усилителе, который мы с другом рассчитали примерно на 100 МГц. Так вот задержка импульса на фотодетекторе составила как раз около 4 наносекунд по сравнению с тем же импульсом на светодиоде. Эту схему можно существенно улучшить и прямо в комнате получить точность намного выше, чем у Рёмера на спутниках Юпитера.

Конечно, возьню с чёрной пилюлей можно отставить и купить какую-нибудь cortex а серии с частотой 1 ГГц. Но это не так интересно.

[diant]

Второе применение нс-импульсов (которым занимаюсь прямо сейчас на соседнем столе): анализ динамики свечения и послесвечения небольших светодиодов (3 и 5мм).
Как известно, белые светодиоды имеют длинные хвосты послесвечения люминофоров, но оценить насколько они длинные без прямых изменений невозможно. В то же время чистые (clear) монохромные светодиоды малого размера вполне способны давать короткие импульсы практически без хвостов, что прекрасно видно на прилагаемой осфиллограмме, где первый канал осциллографа (желтый) показывает ток через светодиод (660нм в данном случае от Ligitek), а второй канал (синий) показывает уже реакцию активного фотодетектора, ловящего свет от светодиода. Если убрать звон в конце сигнала (виноват, все пока на макетке и на весу, звон неизбежен), то видно, что хвоста у фотосигнала реально нет, даже на уровне 1%, тогда как белые светодиоды, даже мелкие, показывают хвосты порядка 100нс и более. Если разбираться с этим глубже и вместо фотодиодов использовать в качестве фотоприемника ФЭУ, как это сделал Лубсандоржиев Баярто Константинович в своей диссертации 2009 года, то обнаружится что у многих, даже clear, светодиодов все равно остаются слабые хвосты на уровне ниже 1% (стр. 20 его автореферата). Однако в его тестах даже дешевый светодиод 5мм GNL3014BC (который стоит копейки в ЧиД) показывает отличную динамику и может дать (при правильной бустерной схеме его запитывания) импульсы короче 1нс.
Все это бывает полезно, как только мы подходим к вопросу съемки флуоресценции, особенно когда разделить спектрально накачку и само явление не удается.

То, что это вопиющий оффтоп, я уже давно понимаю, но я не знаю, куда надо свернуть из этой ветки, чтобы не получить по шее.

[ysdanko]

то видно, что хвоста у фотосигнала реально нет,

А какова постоянная времени фотоприемника?

[diant]

то видно, что хвоста у фотосигнала реально нет,

А какова постоянная времени фотоприемника?

Она немного уступает таковой у выхода последнего вентиля схемы управления (там где rise/fall time порядка 3нс), но не намного. Вообще мой осциллограф тут самое слабое звено, у него 3.5нс по паспорту rise time. Но другого нет.

[ysdanko]

Поэтому и сглаживание сигнала. Постоянная должна быть хотя бы на порядок меньше...
Лавинные фотодиоды надо бы попробовать...Ну и осциллограф более быстродействующий.