MOTORISATION des montures équatoriales avec PIC-ASTRO

1. MOTORISATIONdes montures équatorialesavec PIC-ASTRO Arnaud GERARD Septembre 2009 www.astrimage.org Auteur:

2. PIC-ASTRO ? • PIC-ASTRO est un montage électronique très performant • Il pilote toutes les montures équipées de moteurs pas à pas quelle que soit sa taille de l’EQ3-2 au 600mm des observatoires • Système simple, fiable, souple, performant et économique • Son rôle est de fournir à tous les fonctions de suivi, d’autoguidage et de Goto en utilisant le protocole LX200 • Non commercial, l’association Astrimage.org peut fournir les circuits imprimés et le processeur programmé

3. Résumé Cette présentation concerne les versions existantes de PIC-ASTRO, elle se fait en 3 parties distinctes: - Partie 1: Utilisation de PIC-ASTRO - Partie 2: Aspect technique - Partie 3: Paramétrage

4. Comment se présente PIC-ASTRO? • PIC-ASTRO est composé de: 1) un boîtier électronique il comprend 2 Circuits imprimés: un CI logique bâti autour d’un PIC18F252, et une partie puissance pour les moteurs ( drivers: L298 ou L6203). 2) un PAD ultra rudimentaire: - 4 poussoirs pour les déplacements - 1 potentiomètre pour régler la vitesse manuelle - 1 inverseur de déplacement ou de focus - 1 poussoir qui permet d’activer une Led rouge Haute luminosité 3) les câbles vers les moteurs 4) un câble série vers un PC ou liaison Bluetooth 5) Il est alimenté en 12V 4 www.astrimage.org

5. Partie 1: utilisation de PIC-ASTRO En 2 temps: - sans PC - avec PC

6. Utilisation sans PC • Le suivi sidérale est opérationnel dès la mise sous tension • Le PAD permet d’effectuer des corrections ( jusqu’à 256 vitesses) • Il est possible de piloter un moteur de focus • Il est possible de gérer: le sens de rotation DE • Il est possible de choisir la vitesse de suivi: sidérale, lunaire ou solaire.

7. Utilisation avec PC • La plupart des logiciels de cartographie sont utilisables • La position temps réel du télescope est active • Les commandes essentielles sont: • Le Sync • Le Goto • L’utilisation de la raquette virtuelle permet un centrage plus précis • L’autoguidage est réalisé soit par les commandes standards soit par les commandes impulsionnelles.

8. Partie 2: Aspect technique Comprendre les problèmes Proposer une solution technique pour répondre à chacun d’entre-eux

9. Besoins pour l’astrophotographie Dans l’ordre ses besoins sont: • un suivi le plus parfait possible ( compte-tenu du matériel utilisé) • Un autoguidage performant pour les poses longues • Un goto précis pour centrer à coup sûr une cible invisible Chacun pose des problèmes techniques spécifiques, un bon système doit apporter une solution à chacun, avec le meilleur résultat possible. 3 www.astrimage.org

10. Problèmes liés au suivi Le problème principal est l’erreur périodique (EP) origine: mécanique Artifice utilisé la PEC. l’autoguidage est la seule solution viable pour un résultat acceptable. Le second problème est la précision de la mise en station origine: réglage Il faut parfaire la mise en station (MES) en utilisant les bonnes vieilles méthodes ( méthode de King ou Bigourdan). Seul l’autoguidage permet de rattraper des erreurs de MES Le troisième problème est la qualité du suivi origine: matériel hard et soft le suivi doit être précis et le plus fluide possible. La fluidité dépend directement de la fréquence à laquelle la position de la monture est réajustée. 4 www.astrimage.org

11. Problèmes liés à l’autoguidage • Précision des ordres de correction Origine: matériel hard et soft Les corrections doivent se faire à la milliseconde près. Les ordres de correction doivent être pris en compte le plus rapidement possible. • Problèmes dus aux rattrapages de jeu Origine: mécanique En AD pas de problème. En De le problème est réel. La solution idéale est de procéder à un décalage de la MES afin que les corrections se fassent toujours dans le même sens. 5 www.astrimage.org

12. Problèmes liés au Goto Petits déplacements origine: soft pas de problème, les vitesses de déplacement peuvent être faibles Grands déplacements (de plusieurs dizaines de degrés) origine: réglage et soft la MES doit être précise le logiciel doit bien effectuer les corrections dues à la rotation terrestre et au temps de déplacements. Une vitesse confortable est appréciable mais attention au-delà de 200X il y a des risques pour la mécanique. 12 www.astrimage.org

13. Principes de fonctionnement • 2 timers servent de base de temps un pour chaque axe. Les calculs, assurés par le PIC, garantissent une précision <= 5e-4 quelle que soit la vitesse demandée, le PIC bride la vitesse maximale. • 2 timers utilisés pour générer les µpas Un pour chaque moteur. Ils fonctionnent actuellement à 14KHz ( à 15MHz) et génèrent jusqu’à 256µpas par demi pas. • Vitesses Elles sont définies par une période d’it, un nombre d’it, le sens et le mode . • Port série Pour les commandes LX200 ou le téléchargement du PIC. 13 www.astrimage.org

14. Gestion des µpas • Utilité Pour avoir une meilleure fluidité il faut pouvoir contrôler les moteurs avec un plus grande précision. Cela impose de contrôler les moteurs entre chaque demi-pas. 14 www.astrimage.org

15. Précision des vitesses • Le logiciel du PIC garantit une erreur < 5e-4 C’est à dire qu’il peut y avoir une erreur de 1s au bout de 33mn. • Les µpas sont ajustables Par le logiciel de configuration on peut ajuster 8 µpas par demi-pas pour obtenir un fonctionnement sans à-coups des moteurs. • Linéarisation des µpas Cette opération consiste à créer des µpas intermédiaires ( entre 2 des 8µpas prédéfinis) dans le cas des vitesses lentes. Cela permet améliorer grandement la fluidité du mouvement, la position de la monture est ajustée, si nécessaire, à chaque IT. Cela permet de générer jusqu’à 256µpas par demi-pas ( 512 par pas). 15 www.astrimage.org

16. Des résultats vérifiables et mesurables • Moyen de mesure Laser sur l’axe moteur. • Fluidité et constance de la vitesse En utilisant un logiciel spécifique on peut: - affiner le réglage des µpas - voir l’effet de la linéarisation • Précision des corrections en autoguidage En utilisant le programme opérationnel et le simulateur d’autoguidage sur PC. 16 www.astrimage.org

17. Autre caractéristiques • Vitesses La précision de la vitesse de suivi permet de garder une cible au centre du capteur de Webcam pendant plus de 6 heures à F=1000. PIC-ASTRO gère une infinité de vitesses dans la plage –Vmax/+Vmax. Ce qui permet des accélérations fines en manuel comme en goto. • Polyvalence PIC-ASTRO garantit ces performances pour toutes les montures grâce à un fichier de paramétrage chargé dans le PIC . www.astrimage.org 17

18. Partie 3: Paramétrage Le paramétrage a été simplifié, il est fait par une feuille excel.

19. Feuille Excel 19 www.astrimage.org

20. Documentation • Les documentations sont à jour pour la version PIC-ASTRO A1. • L’évolution du logiciel de PIC-ASTRO est permanente . Les versions successives sont téléchargeables ( V3.xx actuellement). • Le tout est disponible sur www.astrimage.org. 20 www.astrimage.org

21. Démonstrations possibles • Performances pures Test de vitesse max pour montrer la réserve disponible • Visualisation des µpas au laser ( calibration des µpas) simulation d’autoguidage • Pilotage par PC Commande Sync, Goto Position en temps réel Moteur de Focus 21 www.astrimage.org

22. En Cours de développement En cours de développement • Nouvelle carte puissance • amélioration des performances et diminution des pertes. • Nouveau processeur • remplacement du 18f252 par un 18f2525 à partir de V3xx • Changement de quartz • pour travailler à 40MHz au lieu de 15. • Logiciel V4xx • paramétrage indépendant du quartz, • motorisation des axes indépendante • compatibilité LX200GPS • équatorial/altaz • driver ASCOM spécifique 22 www.astrimage.org