Napęd teleskopu Dobsona

[kwahoo]

Korzystając z FreeCADa i modułu Assembly3 postanowiłem zrobić coś co można wykonać w świecie rzeczywistym.

Modele oraz program sterujący są tutaj:
https://github.com/kwahoo2/Mortar

Sam projekt w FreeCADzie nie ma żadnych fajerwerków:


Korzystałem z Assembly3 i FCGear. Wszystkie części poza łożyskami i śrubami są drukowane na drukarce Ender v3 Pro. Przygotowanie g-codu zrobiłem korzystając z Cura z pluginem FreeCAD-a, przez co nie musiałem bawić się w generowanie STL-i.

Jeden z ciekawszych fragmentów świecie rzeczywistym - przekładnia z silnikiem krokowym:



Test działania napędu teleskopu:

phpBB [video]

Silniki krokowe są sterowane przez RaspberryPI4 połączone z dwoma układami DRV8814. Na RPI działa autorski program Mortar (ten z w/w repozytorium) odpytujący Stellarium o położenie wirtualnego teleskopu.

Całość jest jeszcze na etapie rozwojowym, ale z racji, że już działa postanowiłem się tutaj pochwalić.

Temat tkwił mi w głowie od lat i od lat dyskutowałem z "Sąsiadem"(TM) nad zbudowaniem czegoś takiego. Dopiero łatwość projektowania i drukowania w domowym zaciszu pchnęła sprawy na przód.
I wiem, że istnieją systemy sterujące teleskopami, ale istnieje kilka powodów dlaczego wolałem to zrobić samodzielnie. Nie chciałem być przywiązany do dedykowanego sterownik czy sprzęty, nie chciałem być zmuszony do szukania Gwiazdy Polarnej podczas ustawiania teleskopu. Czy w końcu nie chciałem dedykowanych sterowników w Stellarium, zabawy z UART itp.

Tutaj całość zamykam w Raspberry z niewielkim shieldem (na którym pracuje sąsiad i będzie wrzucony w repo trochę później) i ekran dotykowy. Stellarium może być uruchomione albo na tym samym Raspberry albo na innym komputerze w sieci lokalnej.
Aktualizacja: repozytorium z shieldem

Screen z otwarcia plików shielda w gerbv:

[kaktus]

Rewelacja

Miło jest czytać o takich osiągnięciach.

[arturromarr]

Super projekt i wykonanie.
Miło mi poznać kolegę od tej strony, ponieważ sam też się nieraz wpatruję w teleskop.
Też mi chodzi po głowie taki napęd, jak zrobiłeś, zwłaszcza że jestem amatorem w odnajdywaniu obiektów na niebie.
Jak w praktyce precyzyjny okazał się ten napęd, trzeba coś korygować po ustawieniu?
Jest możliwe śledzenie obiektu?
Pewnie, że taki własny projekt ma przewagę nad gotowymi. Poza oczywistą satysfakcją można go zmieniać i dostosowywać do swoich potrzeb.
Co masz jeszcze zaplanowane, skoro piszesz o rozwojowym etapie?
Fajnie widzieć jak FreeCAD przydaje się realnych projektach.
Moje gratulacje.

[kwahoo]

Dziękować, dziękować.

Jak w praktyce precyzyjny okazał się ten napęd, trzeba coś korygować po ustawieniu?
Jest możliwe śledzenie obiektu?
...
Co masz jeszcze zaplanowane, skoro piszesz o rozwojowym etapie?

Śledzenie było jednym z podstawowych celów projektu. Program odpytuje Stellarium co sekundę i koryguje pozycję. Można też ustawić prace start stop, kiedy korekta odbywa się rzadziej (żeby uniknąć mikrodrgań podczas ruchu).
Precyzja jest już nienajgorsza, po takim obrocie jak na filmie musiałem skorygować ok 0,3 stopnia w jednej osi i 0,4 w drugiej. Wpływ na to ma dokładność przekładni, sztywność całości i wypoziomowanie teleskopu. Korektę (jak i ustawienie na pierwszy obiekt, przed zsynchronizowaniem z Stellarium) robię korzystając z standardowego gamepada. Teoretyczna rozdzielczość jest trudna do oszacowania, bo nie korzystam z predefiniowanych wartości mikrokroku, a wyliczam je bezstopniowo z sinusoidy. Zakładając rozdzielczość na silniku 1/10 kroku, 0.9 st/krok i przełożenie 1:50 to by było ~0,002 stopnia. Tutaj już raczej barierą są niedokładności mechaniczne.

Tematy rozwojowe:
Mechanicznie:
-nóżki do poziomowania
-poprawić oczywiste błędy w modelach np. jedno kółko musiałem zrobić o ząb mniejsze niż zakładałem i zamiast całkowitego przełożenia wyszło mi ułamkowe
-poprawa wieńca na płycie podstawy - łączenie części wieńca
-może jakaś obudowa dla sterownika?

Programowo:
-tabela korygująca położenie, żeby zniwelować błędy wykonania/podatności w mechanizmie
-wyzwalacz do aparatu foto

Elektronicznie:
-wykonać nową wersję shielda do Raspberry, bo wersja 1.0 musiała zostać nieco "pohakowana" wraz z rozwojem programu sterującego. Tych wszystkich dyndających z tyłu rezystorów nie powinno być:

[arturromarr]

Jeśli pozwolisz to mam kolejne pytania, bo temat mnie bardzo interesuje.
Wykorzystałeś jakiegoś gotowego shielda do RPI?
Nie myślałeś o driverze ze wbudowanym multi-krokiem?
Śledzenie chcesz wykorzystać do astrofotografii?
Zazdroszczę Ci działającego naprowadzania, zwłaszcza, teraz kiedy szkoda czasu na chłodzie, żeby wyszukiwać obiekty.
Fajnie jakzainteresowania techniczne, łączą się z jakąś pasją.
PS:
Poczęstuj jeszcze jakimiś zdjęciami.

Pozdrowienia i życzenia bezchmurnych nocy.

[kwahoo]

Shield jest zrobiony specjalnie pod to przez sąsiada. Ma dwa razy DRV8814, moduł GPS GMM-U2P i fajną sekcję zasilania, żeby można było wszystko zasilać z jednego źródła, np. akumulatora samochodowego. Można by to też zrobić z gotowców, w pierwszej wersji miałem dwie płytki z L298 "z półki".
W każdym razie, w niedalekiej przyszłości wrzucę schematy i tyle ile się da dokumentacji od shielda.



Owszem, myślałem o bardziej wymyślnych sterownikach (sugestia sąsiada po fiasku sterowania pełnokrokowego: TMC2208). Ale jak odkryłem bibliotekę pigpio i to, że mogę mieć 32 PWM-y, to przestałem. Generalnie w zaawansowanym sterowniku bardzo mi przeszkadzało to, że żeby zrobić powolny dojazd prawdopodobnie musiałbym z góry wiedzieć jak daleko chcę jechać. A przecież wirtualny teleskop w Stellarium porusza się płynnie, przez co musiałbym czekać aż się zatrzyma. I dopiero wtedy ruszać silnikami. Pewnie to dałoby się zmienić, ale dokumentacja od Stellarium pozostawia wiele do życzenia - w pewnym momencie zacząłem już czytać same źródła *.cpp.

Planuję zrobić testy astrofoto, ale nie będę dużo się w to bawił.

Co do zdjęć, jedną z ciekawostek jest to, ze musiałem przejść na łożyska toczne, bo inaczej tarcie w stosunku do sztywności reszty było zbyt duże (ruch był nierównomierny). Łożyska 608 mam zamocowane mimośrodowo, bo ich średnica to 22 mm, a ślizgów 20.



Całość obraca się na dużym łożysku wzdłużnym 51126. Ten węzeł możnaby rozbudować, bo w zasadzie ustala się tylko grawitacją i luzem regulowanym centralną śrubą.

Przekładnia (ta z 1 postu) jest na łożysku dwurzędowym 5201, które kiedyś kupiłem przez pomyłkę (miało być 6201 to rozrządu jednośladu).

[arturromarr]

To tworzycie z sąsiadem sprawną drużynę.
W jakim programie była tworzona elektronika?

[kwahoo]

W jakim programie była tworzona elektronika?

Altium Designer

[arturromarr]

Czyli profesjonalnie.
A jak Ci si sprawdza ten Sky-watcher, zadowolony jesteś?
To jest dziesiątka?
Ja mam taki malutki 900/130mm.
Jakiś czas temu udało mi się kupić optykę od parabolicznego TAŁ-a 1200/150mm. Będę sam robił do niego tubus, więc FreeCAD się przyda.

[kwahoo]

Tak 1200/254.
Co do części optycznej nie mam zastrzeżeń. Trochę gorzej jest z operowaniem przy dużych powiększeniach. Przy okularze 4 mm, elastyczność konstrukcji i tarcie w slizgach bardzo utrudniało obserwacje. Ciągnąłem tubus na obiekt, a gdy go puszczałem odrobinę odsprężynowywał i obiekt uciekał. Stąd też podkładam nadzieję w elektronicznym śledzeniu, gdzie momenty przykładane są do osi obrotu a i tarcie może być zmniejszone, bo trzymają silniki.

Szczerze mówiąc 10" wydaje mi się już nawet nieco przesadą, bo trudno o dostatecznie dobre warunki (bez ruchu powietrza itp.), żeby zobaczyć przewagę nad 8".

Robiąc sam tubus możesz poszaleć, no i powyrywać sobie nieco włosów przez nasz ulubiony program. Btw, będzie rura czy kratownica?