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Tête astronomique Multi-fonctions Merlin

English version

Présentation du projet

L'idée est de réaliser une Tête panoramique motorisée à partir d'une monture astronomique azimutale; le prix dérisoire (200€ maximum) de celle-ci en fait une très bonne candidate.

Les discussions sur le forum sont ici

Une remarque importante, il ne faut pas acheter le modèle "Go To" qui est beaucoup plus cher et surtout ne comporte pas de contrôle à distance de l'appareil de prise de vue !

Caractéristiques

  • fonte d'aluminium, capots plastiques
  • bras porte-appareil en queue d'arronde
  • 2,2kg
  • 280x210x120mm
  • rotation de 360° sur les 2 axes (en fait, il n'y a pas de limitation)
  • passage de 30mm entre l'axe de rotation vertical et le côté du bras en L (objectif ø60 maxi)
  • 8 piles AA, ou 12V externe

Fonctionnement interne

Mécanique

  • réduction totale de l'entrainement ~1:5000 (dernier étage pignon 18 dents, couronne 130 dents)
  • le guidage en rotation est fait par pivot et appui-plan, combiné avec un système de friction.

[Ajouter vue éclatée]

Électronique

Motorisation/codage

  • moto-réducteur CC (réducteur ref MF F00 1.006.10.23)
  • codeur incrémental en quadrature sur axe moteur - 44 transitions par tour
  • Le pont en H (un simple driver push-pull L293DD, en fait) utilise la tension des piles (ou externe) pour alimenter les moteurs par un signal carré (fréquence de hachage : 15kHz)
  • les photo-transistors sortent un signal sinusoïdal (60mV mini, 500mV maxi). Un LM324 (montage non inverseur, gain 10) suivi d'un 74HCT14 (trigger de schmitt) remet le signal en forme (TTL)
  • Les connecteurs sont au pas de 2mm. Cela ressemble à des Harwin M22-220
  • à vitesse maxi (x800) :
    • le tour s'effectue en 50s
    • le moteur tourne à 6000tr/mn (ou 100tr/s). La période (Timp) des impulsions issues du codeur est donc de 225µs (fimp = 4400Hz). (Timp = 1/fimp et fimp = 44 transitions * 100tr/s)
    • le rapport cyclique du hacheur est de l'ordre de 40%
    • consommation moyenne de chaque moteur : 100-150mA

Contrôle-commande

En interne, 2 PIC 16F73 assurent chacun le pilotage (asservissement) d'un axe ; ces 2 PIC fonctionnent en //, et sont connectés de façon similaire. Un seul des 2 axes pilote l'opto-coupleur pour le déclenchement de l'APN.

La raquette de contrôle est également basée sur un PIC 16F73.

Le dialogue entre tout ce petit monde est du type série asynchrone.

Inter-connexion raquette/tête

La connexion série entre la raquette et la tête est faite via 2 lignes : une qui sert de validation de la communication (CS - Chip Select, active à l'état bas), et une pour les données (DATA, active à l'état bas), qui sert à la communication proprement dite.

La ligne CS est reliée aux broches 23 des PIC internes, avec un tirage au +5V via une résistance de 10kΩ. La ligne de données est assez spéciale : les broches TX et RX (broches 14 et 15) sont reliées entre elles, également en // pour les 2 PIC. Cela veut donc dire que la transmission est half duplex (un seul sens à la fois). Là encore, il y a un tirage au +5V.

Côté télécommande, la ligne CS est câblée sur la broche 6 ; elle est utilisée en sortie à collecteur ouvert pour tirer le signal à la masse lors de la transmission. Visiblement, la télécommande vérifie également la présence de la tension en utilisant cette broche en entrée, pour savoir si la tête est bien connectée. Comme pour les PIC internes, les lignes TX et RX sont câblées ensemble, et reliées à celles des PIC internes.

Protocole de communication

Les échanges se font à une vitesse de 9600 bauds, 8 bits de données, 1 bit de stop, sans parité. La ligne CS est d'abord tirée à la masse par la télécommande au début de l'envoi de chaque trame, et remise à l'état haut à la fin de la trame. Puis on recommence pour la trame suivante.

[Insérer chronogramme]

Le protocole est ASCII. Les trames sont formées d'une séquence envoyée par la télécommande, suivie d'une séquence de réponse de l'un des PIC internes. La séquence d'émission commence par :, suivi du numéro de l'axe (1 digit), suivi d'une valeur optionnelle. La fin de séquence est signalée par un CR (valeur ASCII 10). Ensuite, le PIC concerné répond par =, suivi d'une valeur optionnelle (position, par exemple), suivi de CR. Si une erreur survient (mauvaise commande ou mauvais paramètre), le PIC retourne ! suivi d'un code d'erreur (1 digit).

Exemples de commandes

Mise sous tension :

commande       réponse
:F1            =
:F2            =
:a1            =D3620E
:D1            =F90600
:a2            =D3620E
:D2            =F90600
:D2            =F90600

Appui sur le bouton UP, en mode Fast :

commande       réponse
:L2            =
:G230          =
:I2220000      =
:J2            =

Relâchement du bouton UP, en mode Fast :

commande       réponse
:L2            =
:f2            =503

Description des commandes

(à valider par les essais)

Paramètres utilisés :

<axe>
numéro de l'axe, 1=vertical, 2=horizontal (1 digit)
<pos>
position sur 24 bits (6 digits, héxadécimal)). Le poids faible est envoyé en premier (A35483 se lit 8354A3). À la mise sous tension, la valeur est 800000. Le sens Right incrémente la valeur de l'axe 1, le sens Left décrémente la valeur. Le sens Up incrémente la valeur de l'axe 2, le sens Down décrémente la valeur. Un tour (360°) correspond à un incrément de 0E6600 (soient presque 9 tours possibles dans chaque direction).

Lecture de la position d'un axe :

commande       réponse
:j<axe>        =<pos>

Lecture du statut d'un axe :

commande       réponse
:f<axe>        =<s1><s2><s3>

Modifications pour pilotage en tête panoramique

Modifications de l'électronique interne

Une solution consiste à ne garder que la partie mécanique (avec les moteurs/codeurs), et refaire l'électronique d'origine, ainsi que l'interface. 2 versions avaient été initialement prévues ; la mienne (fma38) est mise en stand-by depuis la decouverte du protocole de communication.

Interface de communication avec l'électronique d'origine

C'est bien sûr la solution la plus simple. Le but est de générer le signal CS, et de gérer correctement la ligne de données, bidirectionnelle. Le tout pilotable par une liaison série (au sens large, des interfaces Bluetooth ou USB étant envisageables).

Note : le signal CS n'est pas vraiment utile. De plus, la raquette d'origine ne le vérifie pas, de sorte qu'il ne peut pas être utilisé pour éviter les collisions.

Adaptation mécanique

Afin de pouvoir monter correctement l'APN, et positionner le NPP au bon endroit, une adaptation mécanique est à prévoir. Plusieurs solutions sont envisageables, comme modifier la bride existante, ou en refaire une complète.

Améliorations diverses

Plusieurs améliorations et modifications mineures sont possibles.

Programme de pilotage

Le programme de pilotage n'est pas forcément lié à cette tête en particulier ; il peut être réfléchi de façon globale. Chaque projet devra ensuite l'adapter en fonction des besoins, des capacités du hardware...

Annexes

Analyse de beeloba, suite à sa visite au magasin astronome.fr

C'est globalement très bien !

Les avantages :

  • Horizontalement ça fait le 360°… pas d'arrêt, on peut aller plus loin
  • Verticalement, ça fait 180° idem… sauf que ça dépend de la longueur du couple boîtier/objectif installé
  • l'ensemble est en fonte d'aluminium (le plastique cache les parties mécaniques et les piles (4 + 4 A6)
  • les bras en queue d'aronde sont aussi en fonte d'alu
  • le bras en L peut s'inverser pour rapprocher de l'axe de rotation verticale (appareil en haut)
  • c'est solide ET compact (2,2 kg avec les piles, 28 de haut x 21 de large et 12 de prof)
  • c'est connectable sur une batterie 12 volt externe
  • Pas de gigotage de la tête en départ ou arrêt de la rotation

Les inconvénients (selon le bricolage fait ça doit pouvoir s'arranger) :

  • Il n'y a pas d'incrément possible, tous les… 5° ou 10° ou 90°, il faut trouver un système qui start et stop le moteur selon les vues.
  • pas de visuel en degré imprimé sur la platine basse.
  • en vitesse rapide il faut au moins 2 bonnes minutes pour faire un 360° (j'ai pas vraiment mesuré) pour les deux axes.

Conclusion, j'ai eu une très bonne impression, de compacité et de solidité. Le pied est très bien aussi (pas de vibration au premier contact).
Il y a 2 prises RJ11 :
La première est utilisée par la raquette de commande.
La seconde est notée "Aux" et est câblée en parallèle avec la première !

La distance entre la barre verticale et le centre de rotation horizontal est de 35 mm

Pour vous donner une idée de l'encombrement, malgré le poids et l'épaisseur qui diffère, elle ne prend pas plus de volume qu'une Panausorus.

Analyse plus détaillée par unbridgesinonrien qui en a acheté une

Avant tout essai avec appareil photo, l'examen du matos est très positif en terme de qualité de fabrication.
Le matériel vient de chine (normal pour de l'astronomique car on a souvent entendu... "Nuit de Chine, nuit câline"....)

Le trépied est livré dans une housse dont les marques star du monde du trépied feraient bien de s'inspirer pour leur accessoires livrés d'origine

La réactivité aux impulsions sur la télécommande doit être suffisante pour s'en servir en attendant que nos spécialistes de l'électronique nous guident pour une amélioration.

l'ensemble est effectivement très compact et je ne suis pas sur que les gros appareils trouveront place sur l'engin. je vais tester avec mon R1 qui question embonpoint se pose là.

Le H9 passe bien et dans l'état je peux en m'entraînant un peu avancer l'appareil de manière pas trop irrégulière. J'ai fait vite fait 3 x 3 photos a 465mm et APP c'est fait un plaisir d'en faire un pano... de 9 photos a 500 il y a un monde d'écart mais j'arriverai peut être à trouver la bonne démarche. le suivi en live sur l'écran 3" du H9 aide bien à trouver des repères de recouvrement.

La distance de l'axe de rotation au bord de l'équerre sera mesurée avec précision ce soir mais je pense que ce sera cette distance qui risque d'être problématique si les puristes veulent vraiment s'aligner.

Un autre ennui constaté (mais je n'ai guère eu de temps pour tester) l'arrêt de rotation est souvent suivi d'un léger recul... peut être les frottements ? et c'est assez visible a 465mm de focale)

Pour l'autonomie, comme je n'avais pas d'accus rechargeable j'ai mis un lot de 8 piles AA ; je ne suis pas sur de les user exprès mais je rappelle que la tête peut être alimentée avec 8x1.5V ou 2x4.5V ou 12V (gros accus ou voiture)

Les vitesses sont 1x ; 4x ; 8x ; 32x ; 64x ; 800x. À 800x on peut monter une mayonnaise