Da diversi anni c’è online un progetto per un focheggiatore ASCOM piuttosto interessante, che molti di voi avranno già conosciuto e qualcuno sicuramente avrà già costruito. Il progetto è di R. Brown, un bravissimo e disponibilissimo autocostruttore (perdonate, non ho idea di che lavoro faccia) che ad un certo punto ha creato un sistema piuttosto valido e anzichè vendere il progetto, ha tenuto fede al principio base che ancora rende la passione astrofotografica qualcosa di inclusivo: l’ha reso disponibile gratuitamente.

Nota: Il Tutorial che sto scrivendo è ormai piuttosto obsoleto perchè il progetto è in continua evoluzione, motivo per il quale io mi limito a spiegare come l’ho fatto, ma questo intervento non può essere nè esaustivo nè del tutto completo. Questo aspetto non è dovuto ovviamente a mie restrizioni nello spiegare, quanto piiuttosto alla vastità del progetto. Ad ogni modo, essendo questo un blog, è possibile poi commentare i vari articoli e chiedere approfondimenti, in modo da poter collaborare per trovare le soluzioni migliori.

IL PROGETTO COMPLETO PUOI TROVARLO AL SEGUENTE

LINK

L’aspetto interessante è che il progetto OPEN abbraccia un pò tutte le esigenze, quindi ritengo che R.Brown abbia fatto un lavoro piuttosto completo. Ovviamente, si tratta di un sistema di motorizzazione autocostruito e a mio avviso piuttosto efficace, ma si pone su un piano diverso rispetto a prodotti in commercio e non è questa una sede opportuna su cui fare valutazioni di circostanza, che non avrebbero senso.

Strizzando l’occhio da tempo a questo progettino, circa un anno fa ho deciso di affrontarne la costruzione..sono già un felice possessore di un sistema di motorizzazione Moonlite su un telescopio apocromatico e quindi una piccola parte delle difficoltà di comprensione sul funzionamento del sistema già le avevo superate e trovo abbastanza opportuno avere un pò le idee chiare prima di parlare di autofocus, altrimenti il rischio di trovarsi in braghe di tela con un sistema di difficile diagnostica (un malfunzionamento potrebbe essere dato da impostazioni/interpretazioni/mancata conoscenza del sistema etc.) è piuttosto elevato. Pertanto, consiglio personale poi ognuno si muove come meglio crede, è quello di avere almeno testato altri sistemi di focheggiatura automatica giusto per avere la garanzia di saper individuare eventuali problematiche annesse al “nostro” sistema autocostruito.

Il progetto completo si trova al seguente LINK e consiglierei di dare una bella lettura al PDF di istruzioni prima di procedere..e andiamo al sodo

E’ DIFFICILE DA COSTRUIRE?

Come ogni progetto di autocostruzione, la risposta è fortemente dipendente da una serie di fattori. Ad esempio, se sai saldare a stagno e ti districhi con un pò di meccanica, non è particolarmente difficile anzi probabilmente l’avrai già costruito e con un discreto successo. Diversamente se hai problemi a saldare, se in genere tutti i tuoi progetti vengono dei “pastrocchi”, si può migliorare sicuramente ma qualche piccola difficoltà si trova. Quindi posso dire che di norma non è difficile farselo da soli, poste però come condizioni un pò di esercizio nelle saldature e un pochettino di dedizione alla meccanica.

Nota: nel mentre in cui stendo questi articoli, è uscita anche una versione SOLDERLESS, cioè senza saldature. Navigare al seguente LINK

Per fornire un’idea, io non sono una persona particolarmente dedita alla precisione nelle lavorazioni, spesso le mie saldature non vengono particolarmente belle da vedere, ma nell’insieme riesco a portare a termine un progetto, districandomi un pò nelle difficoltà leggendo tanto e sperimentando. Questo mi ha aiutato non poco a concludere il progettino che adesso è funzionante sul mio Newton 250mm f/4.9.

COME METTERE INSIEME “I PEZZI”?

Il tutto si basa sostanzialmente su una scheda di appoggio dei componenti, o PCB, su cui vanno poi saldate tutte le parti (Arduino, resistenze, ponticelli etc.etc.). Il PCB può essere acquistato in numero minimo di 3 (almeno cosi era qualche tempo fa) e ha un costo anche irrisorio, mi pare si aggiri intorno alle 25 euro per tre schede da cui nasceranno poi tre sistemi di focheggiatura.

Ovviamente, siccome stiamo parlando di autocostruzione, io ho provveduto a farmi da solo il mio schema seguendo ovviamente le indicazioni di progetto. Ho fatto alcune piccole modifiche per adattarlo alle mie esigenze, sviluppando il tutto con il software FRITZING e stampandomi il circuito con il bromografo.

Se non sai cos’è un bromografo, puoi leggere un tutorial che avevo fatto tempo fa per costruirsene uno e che trovo strumento piuttosto indispensabile per sviluppare propri progetti di elettronica ANCHE legati alla nostra passione. AUTOCOSTRUIRSI UN BROMOGRAFO

DA DOVE INIZIARE?

Rivolgendomi ai meno smanettoni, per risparmiare qualcosa ed evitare di comprare componenti col rischio che rimangano in un cassetto, la cosa migliore da fare è partire ovviamente dalla scheda precostruita (troverete i link dove acquistarle nei vari pdf) e “vestire” quella. I componenti elettronici a corredo hanno costi che viaggiano intorno a qualche decina d’euro e una volta fatto bene il controller il resto è piuttosto semplice fatti salvi alcuni punti a cui prestare attenzione.

Gli aspetti di cui tenere conto prima di iniziare il progetto sono questi

a) Leggere tutto il contenuto della cartella!!! LINK — IL progetto è in continua evoluzione e rimanere aggiornati è importante almeno durante le fasi costruttive.

b) Effettuare il calcolo della CFZ (Critical Focus Zone) – Questo servirà a comprendere in dettaglio entro quanti passi giro far ricadere la possibilità della messa a fuoco. Detta in parole povere, se il fuoco si trovasse in un range di 10 micron e la risoluzione del nostro motore è di 1 micron per step, allora avremmo ottime possibilità di ottenere un fuoco perfetto. Viceversa, se il fuoco si trovasse in un range di 5 micron e la risoluzione del nostro sistema è di 7 micron per passo, allora non otterremo un buon fuoco. Questi calcoli li potete fare tramite un software che si trova all’interno delle cartelle di progetto. Dovrete misurare di quanti millimetri si sposta il focheggiatore in seguito ad un giro di manopola, dopodichè dovre rapportare questa misura alla lunghezza focale e all’apertura.

c) Decidere il tipo di motore e il driver di pilotaggio utilizzare : Il motore è mosso da un driver, praticamente possiamo definirla come una schedina che ha delle peculiarità: ad esempio fornisce una corrente max al motore, ha una velocità massima, ha un’elettronica interna piu o meno complessa, può essere a 5 Volt o a 12 Volt etc.etc. L’accoppiata motore/driver va valutata in seguito ad una serie di considerazioni: il peso da muovere (ad esempio se si collega una webcam , una reflex, un moderno cmos, o un sensore mono con Ruota portafiltri esterna. Sono casi molto diversi tra loro e richiedono valutazioni diverse. Ad esempio una Canon eos 450D pesa poco piu di mezzo chilo, se ci mettiamo il correttore arriveremo max a 1 kg a star larghi… mentre una Moravian g2-8300 pesa piu di 1 kg, con ruota portafiltri esterna andiamo a 2 kg coi filtri e correttore di coma supereremo i 2,5 kg e quindi cambiano totalmetne il tipo di motore da utilizzare e le potenze in gioco. Oltre a questo, dobbiamo ottenere un’ottima precisioine in fuznione della CFZ e qua entra in gioco proprio la caratteristica del motore.

Esempio noioso: lampante assurdo e volutamente surreale: supponiamo di avere una CFZ di 5 micron, cioè il nostro fuoco ricade in 5 micron ok? Bene, una rotazione completa di manopola è pari a 2 centimetri, ergo 2000 micron. Se il mio motore compie una rotazione completa in 200 passi,, significa che ogni passo mi muove il fuoco di circa 10 Micron. Questo non è ok, perchè un singolo passo motore sposta il canotto del focheggiatore di un valore che va oltre alla zona di fuoco (in 5 mic ron ricade il mio fuoco, ma la risoluzione massima del motore è 10 micron!). Tra l’altro, il range di passi entro cui “azzeccare” il fuoco deve essere almeno pari a 10 passi giro, questo per garantirsi una buona risoluzione e limitare un pò gli effetti negativi di un backlash. Se però, ad esempio, io monto un motore con riduttore che mi porta la rotazione completa a 5000 passi per giro, ecco che ogni passo mi sposterebbe il fuoco di 0,4 micron. Moltiplicato per 10 passi giro arrivo a 4 micron, raggiungendo cosi una larghissima tolleranza nel movimento, cioè anche avessi un backlash, questo verrebbe recuperato ENTRO la zona di fuoco.

Altri aspetti legati al riduttore del motore, sono maggiore coppia disponibile e maggior resistenza a movimenti indesiderati dovuti al peso. Non è poco!

D) Decidere il tipo di alimentazione da fornire: ci sono un paio di possibilità, da 5V tramite USB o a 12V. Non mi dilungo tanto, io sono andato diretto a 12V senza nemmeno pensarci troppo, ma il perchè è presto detto. Usb fornisce 0,5 ampere a a 5 Volt, totale watt = 2,5. Utilizzando invece una circuiteria a 12V e montando un driver motore spefico (che vedremo dopo) vengono forniti 0,4 ampere. Totale watt: 4,8..quasi il doppio. Altro aspetto, nella versione a 5Volt via USB, i lmezzo ampere è diviso tra alimentazione arduino, alimentazione scheda motori, alimentazione motore, led e ammenicoli vari..ergo: impensabile che si abbia una coppia sufficiente e se messo tutto sotto carico non è escluso che si frigga la porta usb sul pc. Quindi, a mio parere, se si decide di autocostruirsi anche la board tantovale pensare tutto a 12V con alimentazion esterna.

e) Come comunicare col pc: anche qua ci sono diverse versioni, io ho scelto quella via BLUETOOTH. E’ la piu comoda, un cavo in meno, meno tiro, il bluetooth se configurato bene si collega immediatamente, non è necessaria una velocità di comunicazione particolarmente alta per questo tipo di dispositivo (semplici dati testuali). Quello che può essere comodo è PREVEDERE comunque una comuniciatività via USB amche se si è scelto di adottare l’interfaccia bluetooth..pertanto nella versione che presenterò prevede appunto comunicatività bluetooth ma con integrazione di una porta usb necessaria per programmazione del sistema e come sistema di backup nel caso dovesse non funzionare il modulo bluetooth (capitato una volta ma per un errore mio)

f) Quale versione scegliere: ho provato a costruirne due, uno piu massiccio con schermo LCD, pulsantiera, led etc….e uno molto piu small, che comunica appunto via bluetooth, senza schermo LCD, esenza pulsanti. Inutile dire quale sia la piu comoda. La puslantiera, purtroppo, consente di ruotare il motore di solo uno step per pressione del pusante e quindi diventa praticamente inutile. Inoltre lo schermo LCD non serve assolutamente a nulla se non ad aumentare le luci parassite. Ho costruito quindi una versione con led di stato per indicare la connettività bluetooth e la presenza della 12V ai motori e l’accensione regolare di arduino..ma anche questi, sono piuttosto luminosi e presto li maschererò con del nastro adesivo.

ASPETTI CRITICI

g) Come trasmettere il movimento: la trasmissione del motivmento tra motore e focheggiatore può essere a cinghia o a giunto. Questo rappresenta uno degli aspetti critici del sistema, perchè se si decide di optare per il giunto sicuramente bisogna affrontare due problemi. Il primo è relativo all’assialità tra albero del focheggiatore e albero del motore. Devono essere allineati bene e questo dipenderà esclusivamente dal sistema di collegamento del motore al focheggiatore. Se non ci si riesce a garantire questo, bisogna poi optare su giunti flessibili ma hanno dei giochi pazzeschi e si annulla un pò la possibilità di ripetere il fuoco in automatico con successo da una sessione all’altra, troppe variabili (tra cui anche temperatura e carichi). Diverso se si vuole operare sempre con fuoco in modalità motorizzata ma cliccando manualmente sul software di focheggiatura..in questo caso non sussistono problemi.

h) Come collegare il tutto al fochegiattore: anche questo è un aspetto piuttosto critico. Bisogna avere inventiva e un pò di capacità meccanica e creativa. Personalmente ho adottato una soluzione che fin’ora sta funzionando degnamente ma non è eccelsa. Ho praticamente stampato in 3d un sistema di staffe che vengono poi connesse al focheggiatore trmaite la vite di blocco che è posta sotto. Non è un sistema eccezionale, qualche gioco lo introduce e per forza di cose mi obbliga ad utilizzare un giunto di tramsissione flessibile a causa dell’allineamento non preciso tra gli alberi del motore e del focheggiatore..ma per ora va bene cosi, sono nell’atttesa di trovare una soluzione ancora piu vincente.

CONCLUSIONI E SCOPO DI QUESTO LAVORO

Concludendo questa prima parte legata all’autocostruzione di un focheggiatore Ascom, posso dire che oltre che essere divertente è piuttosto risparmioso a patto però di sapere sempre cosa si sta facendo. In generale, senza errori dovuti a inesperienze e avendo le idee ben chiare, il costo di un sistema del genere si aggira appena intonro alle 80 euro compreso il motore NEMA 17 PG 27 che è uno dei piu tosti!

Lo scopo di questo lavoro è semplicemente presentare uno dei progetti possbili, che possa essere di stimolo a qualcuno per addentrarsi dentro a questa avventura autocostruttiva piuttosto interessante e che permette di entrare nel dettaglio di molti aspetti legati alla robotizzazione e automazione di un sistema. Detta in parole povere, fa scuola. Dentro a un progetto di questo tipo si trova informatica, meccanica, elettronica, ottica e creatività…pertanto, a patto di non avere fretta nel costruire, è qualcosa di sicuramente vantaggioso anche per l’esperienza diretta di un astrofilo.

In ultima analisi, il progetto che porterò avanti su questo blog è volto a spiegare la versione da me scelta e che funziona da piu di un anno in pianta stabile sul mio newton senza mai avere problemi di sorta (se non legati appunto al giunto..), in dettaglio

Sistema di focheggiatura ASCOM con LED di stato, alimentato a 12V, comunicazione tramite Bluetooth su una schedina autocostruita con BROMOGRAFO <<-. LINK ALL’ARTICOLO, e la cui circuiteria è stata da me ridisegnata sulla base di alcune accortezze. La versione di arduino utilizzata è la NANO acquistata in un negozio cinese a circa 2 euro.

Nei prossimi giorni iniziamo a lavorare.

Cieli sereni

Fabio Mortari

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