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Una volta compresa l’importanza e il funzionamento di concetti quali la Critical Focus Zone e una sommaria panoramica tra driver e motori passo passo, possiamo iniziare a dare uno sguardo alla circuiteria.

Potete trovare nel PDF trovato al primo articolo tutto quanto serve per costruire il progetto di R.Brown oppure potrete acquistare direttamente il PCB stampabile seguendo i link inseriti all’interno di quella dispensa. Se queste sono le condizioni in cui vuoi operare semplificandoti la vita, questo articolo lo puoi saltare a piè pari.

Diversamente, se veramente sei interessato ad entrare nel merito di come funziona la “mia” versione adattata alle mie esigenze, iniziamo a parlarne un pò.

LE MIE ESIGENZE

Quando ho iniziato a costruire il sistema, mi sono fissato alcune esigenze prima di operare con il disegno dello schema

  1. Che controller utilizzare: nel mio progetto ho utilizzato un arduino Nano cinese, si trovano senza coronavirus su ebay e costano piu o meno un paio d’euro a pezzo. Con 20 euro ve ne comprate 10, arrivano in un mese e hanno i pettini da saldare. Consiglio vivamente di utilizzare versioni con i pettini già saldati, semplifica ulteriorimente il lavoro. Caratteristica Negativa di cui tenere conto: sono cinesi e costano poco. Questo si traduce in componentistica non sempre all’altezza e questo si può osservare soprattutto sul regolatore di tensione posto nella parte inferiore del controller. Quel regolatore di tensione ha lo scopo di trasformare la tensione in entrata (da 5 a 14V) in una standard 5V lasciandoci cosi la libertà di poter avere a monte piu sistemi di alimentazione. Ma da prove empiriche e per esperienza ho notato che quel regolatore se alimentato oltre gli 8V iniziano a scaldare e durano poco lasciandoci a piedi. Motivo per il quale nella mia circuiteria ho previsto un regolatore di tensione che abbassasse la 12V in entrata da batteria/alimentatore in una piu consona 7V per consentire un’alimentazione piu soft ad arduino e l’ho ottenuta utilizzando il regolatore LM 7807 che si trova a circa 1,50 euro in commercio.
  2. Con che tensione alimentare il tutto: inutile dire…12V. Ma con una precisazione…di solito noi astrofili prendiamo la 12V o da trasformatori (se abbiamo la 220 a disposizione con un generatore o riprendendo da casa) oppure la prendiamo dalle batterie, spesso batterie da auto. Queste batterie hanno però una curva di tensione da quando son cariche fino al putno di scarica, passando quindi da 13.4V se pienamente cariche fino a 11.8 quando iniziano ad essere scariche. Ricordandoci che stiamo sempre parlando di economica circuiteria cinese all’interno del nostro bel sistema di focheggiatura, ho trovato indispensabile inserire un regolatore di tensione che abbia lo scopo di stabilizzare il range di tensioni in entrata (da 11.8 a 13.4) in una piu stabile 12V. Questo compito lo faccio assolvere da un regolatore di tensione LM7812. La stessa tensione andrà poi ad alimentare il driver motori e il motore stesso.
  3. Come far comunicare arduino con l’esterno: Per comunicare con l’esterno ho utilizzato due protocolli. Il protocollo bluetooth tramite il modulo Hc-05 dal costo di circa 6 euro, che mi evita cablaggi ulteriori attorno al telescopio ed il protocollo USB che serve principalmente per le programmazioni e come sistema di backup comunicativo

Quindi stiamo parlando di un controller per focheggiatore che comunica via bluetooth e che verrà poi chiuso in una scatola. Siccome ci sono piu elementi in serie che devono funzionare (regolatori di tensione, arduino nano, scheda Bluetooth, driver motore e motore stesso) in caso di guasto come posso risalire velocemente all’origine del problema?

IL SISTEMA DIAGNOSTICO A LED

Per risponderee alla domanda posta a termine del paragrafo precedente, ho inserito 5 led di diagnostica. 2 led erano già previsti dal progetto, gli altri 3 li ho inseriti io. In dettaglio

  1. LED DI STATO ROSSO PER ALIM.12V: Questo led si attiva non appena arriva la tensione al primo regolatore ed è posto lungo le linee di circuito che portano la 12V al driver motori e conseguentemente al motore. Se questo led non si accende, significa che non funziona nulla pertanto il problema può essere dovuto o all’alimentazione utilizzata (cavo rotto ipotesi) o al regolatore saltato.
  2. LED DI STATO ROSSO PER ALIM.5V: questo Led si alimenta all’accensione del controller arduino. Questo led indiriettamente mi comunica sia il buon funzionamento del regolatore da 7V posto all’interno, sia dell’alimentazione interna ad arduino con conseguente accensione. Viene presa direttamente dai pin 5V di arduino pertanto se questo LED non dovesse accendersi, o è saltato arduino o è saltato il regolatore da 7V
  3. LED DI STATO ROSSO PER BLUETOOTH questo led, di colore ovviamente BLU come si vede dall’immagine sopra, si attiva solo quando la connessione tra dispositivo esterno (computer o cellulare) e controller ha esito positivo. Qualora ad esempio dovessi subire un mancato movimento del focheggiatore, posso valutare immediatamente se il sistema è connesso o se si è disconnesso per qualche problematica. Mi permette quindi di diagnosticare immediatamente se sono connesso e pertanto sia il buon funzionamento del modulo Bluetooth HT-05 sia la buona configurazione del mio computer.
  4. LED DI MOVIMENTO DEL MOTORE: sonodue LED BIANCHI che si trovano ai bordi del controller e servono ad indicare la ricezione del comando di movimento. In un verso se ne accende uno e nel verso contrario si accende quello adiacente. Qualora ad esempio non dovessero accendersi, evidentemente il comando di movimento non è corretto o viene mal interpretato. Se invece si accendono ma non si muove ilmotore, allora il problema è da ricercarsi o nel motore stesso oppure in una errata piedinatura dei cablaggi oppure si è cotto il driver.

In questo modo, abbiamo sotto occhio tutta la diagnostica necessaria per capire l’origine di un problema, che sia questo a monte dell’alimentazione, relativo ad arduino o relativo ad uno dei suoi moduli

ALCUNE ACCORTEZZE SUI REGOLATORI

Prima di andare a vedere in dettaglio la costruzione della circuiteria e presentare cosi il file stampabile, una parolina breve la spendo sui regolatori, in quanto per ogni regolatore ho inserito dei comuni condensatori in modo da poter filtrare la tensione in entrata. Questa accortezza che potrebbe anche essere un pò eccessiva dal momento che di norma alimentiamo tutto o con batteria o con alimentatori switching, trova la sua efficacia nel regalare un pò di tranquillità qualora si utilizzi un generatore,. notoriamente afflitto da spyke di tensione anche piuttosto importanti. La circuiteria utilizzata è la stessa per entrambi i regolatori ed è piu o meno questa (presa da internet, la mia è leggermente modificata ma serve solo per spiegare)

Image result for LM7812  capacitor scheme
Immagine di repertorio.

IL DISEGNO

Questa brutta opera di arte moderna è stata disegnata con Fritzing. Al di là della complessità visiva è tutto abbastanza semplice..si parte dall’alto a sinistra, e si seguono le piste. Si trovano quindi i due regolatori in alto con i loro condensatori, dopodichè scendendo sul lato sinistro ci sono il LED rosso di stato con un condensatore che fa da filtro per alimentare il driver dei motiri. Tutta la piedinatura necessaria per il bluetooth è costituita da quei 6 pin centrali alla scheda (dove c’è il pin rosso per intenderci) e sono relativi alle funzioni di TX, RX, ALIMENTAZIONE + E -, LED DI STATO, mentre la fila di 8 pin adiacenti ad arduino e quella di altrettanti 8 pin posta dalla parte opposta sono gli alloggiamenti del driver. I quattro piedini in basso sono quelli dell’alimentazione motore. Al centro verso destra troviamo ARDUINO Nano mentre sulla sinistra i due led relativi al movimento motori Vediamolo Meglio:

Parte inerente alla circuiteria di aliemtanzione. A sinistra l’alimentazione principale, poi verso destra troviamo LM7812 E LM7807 IL PIN DEL + è il primo sulla Sinistra

Proseguendo la linea dei 12V troviamo il led di stato 12V e il condensatore filtro per l’alimentazione motori

Questa è la piedinatura per il driver motori. A sinistra i pin da collegare ad arduino, a destra quelli di pilotaggio del motore

Immagine relativa ad arduino, Si osservano sotto ad arduino due resistenze e due fori da ponticellare. Queste resistenze sono installate proprio sotto ad arduino che dovrà essere montato sul pcb con una zoccolatura a pettine per alzare un pò il controller. NB. Stessa cosa per il driver motori a Sinistra troviamo gli altri due led di stato per il movimento motore

Infine la parte centrale della board. Su tutti questi pin vanno installati dei pettini Maschi in modo da poterli cablare facilmente. La serie superiore serve per eventuale sensore di temperatura (io non l’ho messo, l’ho disegnato ma non installato) mentre i pin sotto sono relativi al modulo bluetooth. Sul sesto PIN c’è il led di stato del bluetooth.

IL PCB STAMPABILE

Ecco quindi il pcb stampabile tramite bromografo, che poi andrà forato e su cui si potranno istallare i componenti.

Metto a disposizione anche il PDF da stampare su acetato per la successiva impressione di basetta presensibilizzata tramite bromografo

CONCLUSIONI

Riconosco che spiegare in un articolo una circuiteria Home made non sia semplice, perchè ovviamente non essendo un tecnico non ho quella forma mentis che mi possa permettere di costruire un progetto tenendo presente tutta l'”etica” progettuale che di norma un elettrotecnico conosce. Ritengo tuttavia concreta la possibilità di stampare questo circuito che è testato e funzionante e approcciando un pò alla volta il controller Arduino con le sue regole, può essere relativamente semplice costruirsi questo PCB. Ad ogni modo, come da precedente constatazione, qualora si ritenga complicato e non comprensibile il lavoro svolto è possibile acquitsare un pcb già pronto tramite i link inseriti nelle dispense di R.Brown.

Infine, il “lavoro” completo si presenta in questo modo:

Su cui, una volta installati i particolari avremo questa configurazione:

Per domande e curiosità potete scrivere commenti all’articolo

Grazie a tutti

Cieli Sereni,

Fabio Mortari