{"id":3249,"date":"2024-05-30T17:05:13","date_gmt":"2024-05-30T15:05:13","guid":{"rendered":"https:\/\/voyager3.com\/?page_id=3249"},"modified":"2024-06-01T22:18:49","modified_gmt":"2024-06-01T20:18:49","slug":"asservissement-coupole","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/voyager3.com\/?page_id=3249","title":{"rendered":"L’asservissement de la coupole"},"content":{"rendered":"\n\n\n\n
\u00a0<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n

Au d\u00e9but de l\u2019ann\u00e9e 2024, les cartes \u00e9lectroniques d\u2019origine contr\u00f4lant les moteurs de la coupole ont \u00e9t\u00e9 remplac\u00e9es par un ensemble r\u00e9alis\u00e9 par nos soins. L\u2019objectif \u00e9tait d\u2019asservir la position de la coupole sur celle du t\u00e9lescope.<\/p>\n

Les besoins<\/strong><\/h2>\n

Lors de nos s\u00e9ances d\u2019imagerie et d\u2019observation photom\u00e9trie, la dur\u00e9e des prises de vue implique de longues p\u00e9riodes d\u2019observation. En cons\u00e9quence, il faut r\u00e9guli\u00e8rement repositionner la coupole par rapport au t\u00e9lescope afin de pouvoir observer le ciel. Afin de rendre plus pratique les longues prises de vue, nous avons opt\u00e9 pour l’asservissement de la position de la coupole sur l\u2019azimut du t\u00e9lescope. Des syst\u00e8mes existent dans le commerce \u00e0 des prix relativement \u00e9lev\u00e9s par rapport \u00e0 la solution que nous avons con\u00e7u. Il a donc fallu concevoir l\u2019\u00e9lectronique de pilotage de la coupole, choisir un protocole de communication, faire des adaptations m\u00e9caniques …<\/p>\n

La conception<\/strong><\/h2>\n

– L\u2019encodeur<\/strong><\/h3>\n

Afin de conna\u00eetre la position de la coupole nous avons opt\u00e9 pour un encodeur incr\u00e9mental. L\u2019encodage est donc relatif. Le principe est de compter des impulsions donnant la position de la coupole \u00e0 intervalle r\u00e9gulier. Un capteur compl\u00e9mentaire permet de conna\u00eetre la position d\u2019origine de la coupole.<\/p>\n

> La m\u00e9canique<\/strong><\/h4>\n

La partie m\u00e9canique r\u00e9alis\u00e9e par Michel doit compenser le d\u00e9battement radial et vertical de la cr\u00e9maill\u00e8re. En effet, la cr\u00e9maill\u00e8re de la coupole est constitu\u00e9e d’un ensemble de portions dont le rayon de courbure n\u2019est pas constant.<\/p>\n\n\n\n
\"\"<\/a><\/td>\nLa partie d\u00e9licate est le pignon d\u2019entra\u00eenement. La cr\u00e9maill\u00e8re a un pas de 5mm. Le module du pignon est donc 5\/3,14 soit 1,59mm. De plus pour compenser le d\u00e9battement radial de la cr\u00e9maill\u00e8re nous optons pour un pignon large\u2026<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n
Nous avons r\u00e9alis\u00e9 le pignon en impression 3D en Nylon 11PA imprim\u00e9 chez Sculpteo. En raison de contrainte de place, le pignon comportera 15 dents.<\/td>\n\"\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n
\"\"<\/a><\/td>\nAfin de compenser le d\u00e9battement en hauteur de la cr\u00e9maill\u00e8re Michel imagine un syst\u00e8me sur glissi\u00e8re avec une force de rappel assur\u00e9e par un ressort. Le pignon reste ainsi en contact avec la cr\u00e9maill\u00e8re.
Afin que le pignon en plastique ne supporte pas la force de pression due \u00e0 la coupole, la g\u00e9om\u00e9trie du support du pignon est con\u00e7ue pour assurer cette fonction.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

\u00a0<\/p>\n\n\n\n
\"\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Un disque comportant deux encoches sera entra\u00een\u00e9 par le pignon. De cette fa\u00e7on la pr\u00e9cision du syst\u00e8me pour le positionnement de la coupole est de l\u2019ordre de 360\/(5000mm*3,14\/(15*5mm\/2)) \u2248 0,9 degr\u00e9.<\/p>\n

> L\u2019\u00e9lectronique<\/h4>\n

Le syst\u00e8me d\u2019incr\u00e9mentation est assur\u00e9 par des capteurs opto\u00e9lectroniques. Une couple de capteurs assure la d\u00e9tection de l\u2019impulsion et le sens de rotation. Afin d\u2019\u00e9viter les erreurs de d\u00e9tection d’impulsion 2 autres capteurs assurent la r\u00e9activation de la comptabilisation.<\/p>\n\n\n\n
\"\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n
\"\"<\/a><\/td>\nUn dernier capteur opto\u00e9lectronique est utilis\u00e9 pour la remise \u00e0 z\u00e9ro de l\u2019encodeur<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n


– Carte pour la rotation de la coupole<\/h3>\n

On utilise une carte Arduino Mega pour la gestion de la rotation de la coupole. Cette carte poss\u00e8de 4 ports RS232 en natif.
Un port est utilis\u00e9 pour la communication vers la carte pour l\u2019ouverture des cimiers
Un port est utilis\u00e9 pour le pilotage depuis le syst\u00e8me Arduin\u2019astro<\/strong><\/a>
Un port est utilis\u00e9 potentiellement pour le pilotage depuis un ordinateur (via NINA par exemple)<\/p>\n

De plus, la carte g\u00e8re aussi les interrupteurs de rotation de la coupole pour une ouverture manuelle.<\/p>\n

>Carte pour l\u2019ouverture des cimiers<\/strong><\/h4>\n\n\n\n
\n

On utilise une carte Arduino Nano pour la gestion de la rotation de la coupole. Compte tenu des contraintes d\u2019encombrement la Nano permet \u00e0 la fois \u00e0 r\u00e9pondre \u00e0 nos besoins et de s\u2019int\u00e9grer facilement dans le logement disponible.<\/p>\n

Le port RS232 est utilis\u00e9 pour la communication vers la carte pour l\u2019ouverture de rotation qui g\u00e8re l\u2019ensemble des communications vers les ordinateurs.

De plus, la carte g\u00e8re aussi les interrupteurs de l\u2019ouverture des cimiers pour une ouverture manuelle.<\/p>\n<\/td>\n

\"\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

>Alimentation des moteurs<\/h4>\n\n\n\n
\"\"<\/a><\/td>\nPour la protection du moteur, un fusible de 5 Amp\u00e8res (type fusible plat de voiture) est plac\u00e9 en s\u00e9rie avec le moteur. De plus, l\u2019ensemble est mont\u00e9 avec 4 diodes de roue libre (Diode de puissance 1.5KE36A) afin de prot\u00e9ger les relais du pont en H permettant la gestion du sens de rotation du moteur.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n


> Protocole de communication de la coupole<\/h4>\n

Nous avons opt\u00e9 pour le protocole MaxDome II avec quelques commandes compl\u00e9mentaires. Ce protocole permet de commander int\u00e9gralement la rotation et l\u2019ouverture de la coupole. Les commandes compl\u00e9mentaires ont \u00e9t\u00e9 ajout\u00e9es afin d\u2019obtenir des informations compl\u00e9mentaires pour la configuration du syst\u00e8me. Le protocole MaxDome II est un standard pour le pilotage de commande. Il existe des pilotes ASCOM<\/a><\/strong> et \u00a0INDI<\/a><\/strong>. Le protocole\u00a0 est utilis\u00e9 par des logiciels tels que NINA<\/a><\/strong>.<\/p>\n

Premiers essais<\/h3>\n

L\u2019ensemble est globalement fonctionnel mais malgr\u00e9 la faible consommation du syst\u00e8me pour l\u2019ouverture du cimier (moins de 1 Watt) il appara\u00eet que la taille du panneau solaire \u00e9quipant la coupole et les conditions ensoleillement hivernales engendrent une trop grande sollicitation de la batterie de stockage si on oublie d\u2019\u00e9teindre le syst\u00e8me en fin de nuit. En 15h, la batterie subit une d\u00e9charge qui peut lui \u00eatre fatale.<\/p>\n

Cette surconsommation est d\u2019autant plus probl\u00e9matique que l\u2019ouverture des cimiers est r\u00e9alis\u00e9e \u00e0 priori une fois durant la soir\u00e9e et dure moins d\u2019une minute. Il faut donc une derni\u00e8re petite adaptation…<\/p>\n

Installation finale<\/h3>\n

Afin que la carte \u00e9lectronique puisse couper son alimentation en cas d\u2019inactivit\u00e9, nous optons pour un syst\u00e8me de relai pilot\u00e9 par la carte, qui grosso-modo correspond \u00e0 un montage auto-aliment\u00e9.
Apr\u00e8s 30 secondes d\u2019inactivit\u00e9 des cimiers, la carte coupe l\u2019alimentation du relai et \u00e9limine aussi sa consommation \u00e9lectrique. Afin de piloter \u00e0 distance l\u2019ouverture des cimiers on adjoint un second relai mont\u00e9 en parall\u00e8le du premier. Celui-ci est pilot\u00e9 pour une commande 433 MHz. Le signal de pilotage 433MHz est assur\u00e9 par la carte Mega. Le syst\u00e8me \u00e9lectronique de ce second relai est aliment\u00e9 en permanence mais sa consommation est suffisamment faible pour ne pas impacter le fonctionnement de recharge de la batterie associ\u00e9es \u00e0 l\u2019ouverture des cimiers.<\/p>\n\n\n\n
\"\"<\/a><\/td>\n\"\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

A la lumi\u00e8re de cette solution, une syst\u00e8me identique est mont\u00e9 sur la carte M\u00e9ga pour la rotation de la coupole. La temporisation sur la carte M\u00e9ga est de plusieurs heures, la contrainte d\u2019alimentation n\u2019\u00e9tant pas aussi probl\u00e9matique pour celle-ci. La commande 433MHz de la carte Mega est assur\u00e9e par Arduin\u2019Astro<\/strong><\/a>. Arduin\u2019Astro \u00e9tant lui m\u00eame pilot\u00e9 par le PC de gestion des encodeurs, cette solution nous permet de d\u00e9marrer la rotation de la coupole et l\u2019ouverture du ciel enti\u00e8rement depuis l\u2019ordinateur sans \u00e0 voir besoin d\u2019appuyer sur les boutons d\u2019alimentation manuels.<\/p>\n

Bilan<\/h3>\n

Au choix de l\u2019utilisateur, la coupole peut \u00eatre asservie \u00e0 la position du t\u00e9lescope. Pour des soucis d\u2019\u00e9conomie d\u2019\u00e9nergie et de convivialit\u00e9, la coupole ne se d\u00e9place que si le champ d\u2019ouverture des cimiers ne permet plus d\u2019observer de fa\u00e7on optimale le ciel avec le t\u00e9lescope.<\/p>\n

Cet apport est grandement utile lors des s\u00e9ances d\u2019imagerie ou de photom\u00e9trie, les observations pouvant durer plusieurs heures. La coupole se d\u00e9place lors de ces s\u00e9ances automatiquement pour suivre le t\u00e9lescope l\u00e0 o\u00f9 il pointe.<\/p>\n\n\n\n
\"\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

\u00a0<\/p>\n\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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