Losmandy GM8 - modyfikacja napędu i nie tylko

[AstroLutek]

Witam szanowne koleżanki i kolegów.

 

Jakiś czas temu nabyłem w dość dobrej cenie montaż Losmandy GM8, wydawać by się mogło że sprzęt idealny i nie ma co poprawiać :) Owszem, mechanicznie konstrukcja zaawansowana, producent naprawdę się przyłożył ale w tej konfiguracji nadaje się do ręcznego zgrubnego ustawienia obiektu i dojechanie napędem na cel no i potem śledzenie - ale to nie za wiele zwłaszcza że precyzja napędu nie powala.

 

 

W tym wątku będę chciał przedstawić proces modyfikacji montażu Losmandy GM-8 a głównie jego napędu. Ktoś zapyta po co poprawiać taki sprzęt? Odpowiedź jest prosta, producent w podstawowej wersji daje napęd o nazwie Digital Drive System czyli para silników krokowych z przekładniami i sterownikiem. Całość jest dość uboga i daje precyzję na poziomie 1 arc sec na impuls, wystarczająco do wizuala, nagrywania planet, słońca czy księżyca... ale chciałbym więcej z myślą głównie o astrofotografii :)

 

Silniki są 24 krokowe, pracujące w 1/2 kroku, połączone z przekładniami 150:1 i całość przez napęd ślimakowy przenoszona jest na główną 180-zębową zębatkę. Tak jak pisałem wyżej daje to w sumie rozdzielczość dokładnie 1 arc sec i zawrotna prędkość x32 pozwalająca na wypicie kawy w trakcie dojeżdżania do obiektu ;)

 

Oczywiście są bardziej zaawansowane systemy które oferuje producent, np Gemini 2 GoTo z servo silnikami ale cena na poziomie 1500$ skutecznie odstrasza a w tej kwocie mam nowy NEQ6 z modyfikacją na paski.

 

Co zatem? Po małych poszukiwaniach, zaciągnięciu opinii eksperta (jolo) wybór był prosty... AstroEQ (http://www.astroeq.co.uk/) - to amatorska konstrukcja w pełni kompatybilna z EQMOD, co najlepsze konstruktor udostępnia pełen kod oraz wzór płytki do wykonania. Można też kupić zmontowany sterownik w naprawdę dobrych pieniądzach (około 600 PLN) ale ja postanowiłem zbudować go sam i w tej kwocie (lub nieznacznie wyższej) mieć komplet z silnikami i przekładnią.

 

 

 

 

* zdjęcia zapożyczone ze strony autora projektu.

 

AstroEQ opraty jest o dwa sterowniki DRV8825 o rozdzielczości 1/32 kroku - jest nieźle ale w połączeniu z typowymi 200-krokowymi silnikami i dodatkowym przełożeniem 4:1 dostane rozdzielczość 0,28 arc sec. Mogło by być troszkę lepiej. Rozwiązania są 2: albo większe przełożenie silnik-slimak czego chciałbym uniknąć lub 400 krokowy silnik. Padło na silniki ale u nas są takie ciężko dostępne a jeżeli są są zasilane napięciem 3V. Wolał bym 12V i takie też znalazłem: http://www.omc-stepperonline.com/9deg-nema-23-bipolar-121v-038a-09nm1275ozin-23hm200384s-p-24.html

 

Kilka dni i po opłaceniu 28zł VATu silniki były u mnie. Dostarczył Fedex.

 

 

Płytka AstroEQ też już jest w drodze do mnie więc na dniach będę kompletował części. 

 

Finalnie dostane rozdzielczość 0,14 arc sec czyli typowa dla montaży lepszej klasy. Silnik 400 krokowy, sterownik mikrokrokowy 1/32, przekładnia 4:1 na paskach łącząca silnik ze slimakiem. A wszystko sterowane EQMODem.

 

Rzeczy do zrobienia z moim GM-8:

 

* Wymiana napędu i sterownika

* Wymiana ślimaka na mosiężny z nowej serii

* Wymiana siodełka na takie przyjmujące dovetaile Losmandy jak i Vixien (obecne przyjmuje tylko dovetaile losmandy)

 

cdn...

[Esku1RES]

Mam również AstroEQ. Stosowałem go kiedyś do napędzania EQ5. Bardzo przyzwoicie to działało. Z wielką uwagą będę śledził Twoje poczynania, bo też chodzi mi po głowie zakup Losmandy i wykorzystanie bezrobotnego teraz AstroEQ. Powodzenia.

[Adam Tomaszewski]

Będę obserwować wątek z zaciekawieniem, mam Losmandy G11 i z chęcią bym go też zmodyfikował ;)

[AstroLutek]

Kolejny etap zbliża się ku końcowi czyli uruchomienie nowej elektroniki.

 

Wszystkie części dojechały. Moduł AstroEQ jest już gotowy, pozostaje zaprogramować mikrokontrolery i zrobić pierwsze próby z silnikami "na sucho".

 

 

c.d.n.

[AstroLutek]

No i sukces :D AstroEQ zaprogramowane. Wymagane było zaprogramowanie procesora AVR jak i PIC. Wszystko gra! Jeden z drugim się komunikują :)

[Adam Tomaszewski]

To ja już mam do Ciebie od razu pytanko na priwa ;)

[AstroLutek]

EQMOD widzi sterownik i sie z nim ładnie komunikuje. Może jeszcze dzisiaj bedzie próba na oryginalnych silnikach Losmandy - tutaj przy sterowaniu AstroEQ jest szansa dostać dokładność nawet 0.06'' :D ale nie o to mi chodzi bo GoTo bedzie masakrycznie wolne.

 

Tak to wygląda finalnie

 

[AstroLutek]

Krótki filmik jak działa urządzenie. Na początku prędkość gwiazdowa - 1 pełen płynny obrót na 2 minuty (wartości już przeliczone do przekładni). Potem szybsze obroty dające max prędkość GoTo 200x. Sterownik przełącza się wtedy w tryb 1/4 kroku. W trybie gwiazdowym 1/32 kroku.

 

[MarekM60]

Jaką rozdzielczość (asec/stp) podaje Ci firmware update Utility?

[AstroLutek]

0.14 arc sec

[MarekM60]

U mnie w osi DEC na EQ5 (Bresser EXOS-2) wychodzi z silnikiem 1.8 stopniowym - 0.703 (1/16) i 0.352 (1/32) => przekładnia slimakowa 1:144 i pasek zębaty 1:4

 

(drukarka 3d to jednak fajny patent :) )

[AstroLutek]

No to przy 1/32 powinno wystarczyć do foto. Ja dlatego kupiłem silniki 0.9 stopnia żeby mieć większą dokładność. No ale to kosztem prędkości Goto bo wtedy będę miał max 200x co i tak jest sporo lepiej od 32x które są teraz.

[AstroLutek]

Z drukareczką fajnie. Tak nawet myślę czy byś mi też nie mógł wydrukować mocowania ale u mnie jest potrzebna płaska płyta i tutaj PLA czy ABS moglby się trochę uginać a nie mogę sobie na to pozwolić.

[MarekM60]

Płaską mogę z alu wyfrezować/powiercić na CNC.

[AstroLutek]

A no widzisz :) PW

[MarekM60]

Jaka byłaby granicznie największa wartość w arc-sek akceptowalna do prowadzenia foto bez guidingu? 

Znalazłem w miarę cenowo sensowne enkodery, które dałyby ok 0.5 arc-sek i zastanawiam się czy ruszać temat?

Z prostą interpolacją dałoby się z tego zrobić 0.25 arc-sek.

[jolo]

Myślę, że to w zupełności wystarczająca rozdzielczość, jeśli silnik napędzałby oś cały czas, a enkoder służyłby jedynie do korygowania szybkości obrotowej silnika. W montażach klasy EQ6 rozdzielczość wynosi 0.14", ale tam są silniki krokowe sterowane 1/64 kroku, czyli wychodzi nieco ponad 100 kroków na sekundę przy prędkości gwiazdowej. Przy 0.5" enkoderach byłoby to 30 impulsów enkodera na sekundę, to wg mnie wystarczająca rozdzielczość.

Takie enkodery zamontowane na osiach montażu EQ6 mogłyby też służyć do poprawy prowadzenia montażu, a nawet wyeliminowania guidingu - są takie komercyjne rozwiązania, np TDM http://www.mda-telescoop.com/index.php?option=com_content&view=article&id=52&Itemid=82

[MarekM60]

Po głowie chodzi mi coś w stylu ASA DDM, ale z normalnym napędęm via ślimak, a enkoder do potwierdzania uzyskania pozycji.

Czyli praca w sekwencji: program ustala ile ma zrobić kroków od aktualnej pozycji i taktuje silnik krokowy, ale nie kończy się taktowanie po zadanej liczbie kroków, a po odczycie enkodera, że oś główna przestawiła się o tą liczbę kroków. 

Takie coś pozwala na całkowitą eliminacje PE, bo odczyt jest z osi obrotu RA/DEC a nie z silnika.

[AstroLutek]

Czyli tak naprawdę do dobrego prowadzenia wystarczy:

 

- dobrej precyzji przekładnia

- odpowiednia "stała" prędkość obrotowa silnika z odczytem położenia enkoderem (ew korekcja na tej podstawie).

- dokładny zegar taktujący - TCXO, OCXO lub najlepiej GPSDO.

- no i oczywiście jak najdokładniejsze ustawienie na polarną

[AstroLutek]

Marek ale musiał byś mieć enkoder 21 bitowy. Rozumiem że miał by być zamontowany bezpośrednio na osi ?

[MarekM60]

No - mam :) I planuję go bezpośrednio na oś.

Może być nawet 24 bitowy, ale wtedy sztuka po 9000 zł netto :(

 

A zegar:

- w module STM jest dobry kwarc 72 MHz i 32-bitowe zegary

jak mało, to

- moduł GPS i taktowanie sygnałem satelitarnym synchronizowane co 1 sekunda

jak mało, to

- mam pare modułów "demobilowych" z rezonatorem rubinowym i wtedy stabilność jest .... lepsza od gwiazdowej :)

 

W tym rozwiązaniu, tak jak u ASA, jakość przekładni nie jest najważniejszym problemem. Oczywiście nie może być całkiem do d....

[AstroLutek]

No to wtedy ma sens.

[AstroLutek]

Że tak zapytam. DDM60 tak właśnie czyta swoją pozycje, za pomocą enkoderów?

[MarekM60]

Tak, ASA napędza silnikiem typu direct-drive (czyli tam nie ma żadnych przekładni, tylko silnik bezpośrednio na osi) i odczytuje położenie z enkodera.

Udało mi się znaleźć enkodery tej samej firmy co stosuje ASA, tyle, że nieco mniejszej dokładności (ekonomia) - te "moje" dają 753664 odczytów na 360 stopni - więc wychodzi rozdzielczość prawie 20-bitowa. I kosztują ok. 200 EUR za komplet na 1 oś.

Można by zrobić praktycznie kopię ASA, ale cena będzie nie dużo niższa niż oryginał. Zrobienie "hybrydy" czyli normalny napęd slimakowy+paski+silnik krokowy i odczyt z enkodera pozwoli zmieścić się poniżej ceny ASA ale z PLN a nie w EUR.

[jolo]

Nieźle :) 

Enkodery w montażach ASA mają rozdzielczość 0.02", a pozycja osi jest porównywana z zadaną z tego co pamiętam z częstotliwością 100Hz. Dodatkowo ważny jest tam soft mapujący niebo na pozycję montażu z uwzględnieniem refrakcji atmosferycznej - bez tego nie jest możliwe dokładne prowadzenie montażu bez guidingu. 

[MarekM60]

Z tymi parametrami ASA to byłbym ostrożny. Wg nich mają 0.02", ale wg producenta - enkodery które dają do ASA mają rozdzielczość 0.5" i powtarzalność 0.02".

 

 

Częstotliwość porównywania i ustawiania - tu można bezproblemowo dojść do 500-1000 razy na sekundę.

 

Z softem - to czysta matematyka. Komputer policzy co się mu każe, tylko trzeba mu do podać = wzory do liczenia refrakcji i innych cudów są w załączniku :)

Jean_Meeus_Astronomical_Algorithms.pdf

[jolo]

Z tymi parametrami ASA to byłbym ostrożny. Wg nich mają 0.02", ale wg producenta - enkodery które dają do ASA mają rozdzielczość 0.5" i powtarzalność 0.02". (...)

Typowe marketingowe wciskanie kitu, a nuż ktoś nie odróżni rozdzielczości od powtarzalności, tak jak dokładności od precyzji :) A 0.02 zawsze wygląda lepiej, niż 0.5.

[MarekM60]

Co nie zmienia faktu, że dobre są.

[jolo]

Mają swoje wady, ale wynikają raczej z zastosowania silników DD. Enkodery do trackingu są stosowane również w niektórych "klasycznych" montażach (np AstroPhysics GTO), albo jako dodatkowe urządzenia, jak podlinkowane wcześniej TDM. Niektóre "klasyczne" montaże są na tyle dokładne, że nie potrzebują enkoderów, wystarczy krzywa PEC (np Paramount). Rozwiązań jest wiele, zaletą autoguidingu dla amatorów jest to, że bierze pod uwagę i koryguje również błędy, które trudno modelować, albo jest to wręcz niemożliwe. Typowy przykład to amatorski, blaszany newton - ugięcia, przesunięcia luster, wyciągu. Mając montaż bez guidingu, pozostałe komponenty zestawu również muszą mieć odpowiednią sztywność, w przeciwnym przypadku nawet najdokładniejsze prowadzenie osi nic nie pomoże. 

[AstroLutek]

A gdyby tak zainstalować taki enkoder ale przez "dużą" przekladnie i drugi bezposrednio na osi? Powiązać odczyt pierwszego z drugim, jak w zegarze, mała wskazówka podaje zgrubnie a duża dokładnie. Bedzie wtedy można użyć tańszych enkoderów a rozdzielczość może być jeszcze większa...