Alimentatore per tutte le parti del sistema e primo montaggio

L’alimentatore per il sistema deve poter generare le seguenti tensioni:

1. +12VArduino. Una tensione di circa 10-12V in grado di fornire 500mA a Arduinio ed circuiti nel suo intorno. Questa tensione pur avendo lo 0 Volt in comune con quella dei relè e lo stesso livello di tensione è meglio ma sia disaccoppiata per evitare che impulsi di ritorno mandino in crash Arduino. Visto che le uscite non sono optoisolate.
2. +12Volt. Una tensione di circa 12V utilizzata per alimentare i rele e che potrebbe essere utilizzata per alimentare il motore del focheggiatore.
3. +22Volt. Una tensione di circa 22-24V in grado di fornire 5A ai motori passo passo degli assi telescopio tremite il driver al capitolo 5. Per avere una elevata affidabilità l’alimentatore deve poter lavorare in senza ventilazione forzata. Per questo motivo per questa alimentazione è utilizzata un ponte diodi da 20A sovrastato da dissipatore sovradimensionato.

Per la realizzazione dello schema elettrico ci siamo avvalsi del software LTspice IV che può essere scaricato liberamente dal sito http://www.linear.com/designtools/software/

 Questo è lo schema elettrico dell’alimentatore:

L’alimentatore è stato realizzato su una basetta millefori con connessioni a filo

Questa la disposizione dei componenti:

L’alimentatore è connesso con un trasformatore industriale da 220Vac 50Hz con un secondario da 12Vac 160VA e un altro da 16Vac 160VA

Il montaggio del sistema avviene in uno chassis aperto a due piani.

Sul piano inferiore trova posto il trasformatore, l’alimentatore ed una morsettiera sulla quale connettere tutti i dispositivi comandati dal sistema stesso.

Sul dorso è montato un pannello dove trovano posto:

• La presa di alimentazione 220V
• Il fusibile F2 da 6.3A che protegge l’alimentazione dei motori
• Il fusibile F3 da 2A che protegge il trasformatore
• Il connettore a 9 poli femmina per la linea seriale RS232 di connessione con il PC

Modifica alla scheda 3 assi Toshiba 6560

Per il comando dei motori passo passo di movimentazione ascensione retta e declinazione è stato scelto una scheda driver a 3 assi basata sul componenete TB6560.

Questo componente permette di comandare ogni motore con una corrente da 0.8A a 3.5A, con passi interi, mezzi passi e micropassi fino ad 1/16 e di selezionare lo step dinamicamente così come richiesto per poter comandare il motore di ascensione retta a passi interi (veloce) durante il puntamento ed a 1/16 di passo per il tracking (preciso). La scheda purtroppo non rende questa selezione possibile all’esterno. Leggendo quanto scritto nel datasheet del componente TB6560 alla pagina 15 è raccomandato che i segnali che impostano lo step (M1 e M2), siano modificati mantenedo il segnale di reset basso. E’ necessario quindi modificare il driver per introdurre 2 nuovi comandi:

• Reset del TB6560 che comanda l’ascensione retta durante il cambio del segnale di selezione.
• Selezione passi per il motore di ascensione retta tra passi interi (puntamento) e 1/16 passo (tracking).

La modifica è eseguita partendo questi presupposti:

• Tutti i comandi sono inviati da Arduino al driver tramite il connettore a 25 poli (interfaccia parallela) la cui piedinatura è descritta alla pagina 3 del datasheet del driver.
• La ascensione retta utilizza il comando motore X, la declinazione utilizza il comando motore Z.
• Il comando motore Y è lasciato libero e integro di tutte le sue funzionalità per eventuali scopi futuri.
• I nuovi comandi devono utilizzare l’interfacciamento optoisolato già presente sulla scheda.

Si è deciso quindi di ricavare:

·         Il primo comando rinunciando alla possibilità di disabilitare separatamente il motore di ascensione retta da quello di declinazione. Perciò il comando sul pin 14 passa da X enable a XZ enable mentre il comando sul pin6 passa da Z enable a XReset.

·         Il secondo comando utilizzando il relè a bordo della scheda. Perciò il comando sul pin 9 passa da Spindle motor a Step1/Step16.

Significato pin di input del connettore a 25 poli prima della modifica.

Pin1	Pin2	Pin3	Pin4	Pin5	Pin6	Pin7	Pin8	Pin9	Pin14
X Step	Y Enable	Y Dir	Z Dir	Z Step	Z Enable	X Dir	Y Step	spindle motor	X Enable

Significato pin di input del connettore a 25 poli dopo la modifica.

Pin1	Pin2	Pin3	Pin4	Pin5	Pin6	Pin7	Pin8	Pin9	Pin14
X Step	Y Enable	Y Dir	Z Dir	Z Step	X Reset	X Dir	Y Step	Step1 Step16	XZ Enable

La modifica è stata compiuta con i seguenti passi.

1. Individuazione della pista che porta il segnale di enable al componente TB6560. Il segnale arriva sul pin4 che, perché pari, è saldato sul lato componenti. Smontando il radiatore si è potuto verifica la via che trasporta la pista sul lato saldature.

2. Taglio della pista di comando dello ZEnable in modo da separarla dal comando che arriva dall’optoisolatore. Dopo questa modifica il motore Z non è più abilitabile tramite il comando sul pin 6.
    
   
3. Connessione di ZEnable a XEnable con un filo saldato tra le due via. Dopo questa modifica abilitando il motore X si ottiene l’abilitazione anche del motore Z.

Il comando optoisolato che era connesso a ZENABLE era in grado di fornire la tensione di 5V al componente TB6560 per abilitarlo tramite questo circuito

Il segnale di reset è mantenuto allo stato logico alto da una resistenza di pull up interna per cui deve essere pilotato da questo circuito.
 

Occorre quindi:

4. Tagliare la connessione tra il piedino 4 dell’optoisolatore e +5V.

    5. Connettere il piedino 4 dell’optoisolatore al reset del motore X tramite una resistenza di protezione 

    6. Collegare il piedino 3 dell’optoisolatore a GND.

A questo punto comandando il segnale sul piedino 6 del connettore si mantiene resettato il TB6560 del motore X.

Per passare da passi interi a 1/16 passo è sufficiente chiudere il dip switch 5 (Nota bene: sul data sheet del driver è indicato che per passare da step interi a 1/16 occorre spostare sia il dip switch 5 sia il 6. Sul datasheet del componente TB6560 è indicato che solo il segnale M5 deve cambiare. Tale segnale è connesso al dp switch 5).

7. Collegare un capo del contatto rele a un pin del dip switch 5 (non quello a GND)

   8 .Collegare l’altro capo del contatto rele a GND. A questo punto comandando il pin 9 del connettore si passa da passi interi a 1/6 di passo. (Nota bene: è necessario che il dip switch sia lasciato in aperto = off) 

Aggiunta pagina documenti per TCS2015

Ho aggiunto una pagina nella quale intendo mettere tutti i documenti relativi al progetto TCS2015. La pagina è accessibile tramite il bottone in testa alla pagina principale denominato "Documenti progetto TCS2015".  Per sono presenti 3 Datasheet ed il documento di progetto preliminare che ho steso. Col tempo ci sara altro.

Focheggiatore

Inoltre il sistema dovrebbe essere in grado di gestire un motore passo passo di piccole dimensioni con vite per movimento lineare in modo tale da permettere la movimentazione della camera CCD lungo l'asse focale.

TCS2015 - Automazione telescopio Newtow 25 cm

Vogliamo realizzare un hardware che permetta di gestire le movimentazione del telescopio ed alcune operazioni ausiliarie, rimpiazzando l'elettronica utilizzata attualmente. La nuova elettronica deve essere in grado di eseguire le seguenti funzioni:

• Muovere la ascensione retta con un solo motore passo passo sia per il posizionamento che per l'inseguimento. Per realizzare questo intendiamo cambiare dinamicamente il funzionamento del driver di pilotaggio del motore passo passo da passi interi per il puntamento, a micropassi (1/16 di passo) per l'inseguimento, Tecnica già utilizzata con successo con lo Schmidt. Il rapporto di riduzione meccanico tra giri motore e rotazione completa in ascensione retta dovrebbe essere di circa 4.000.000 micropassi. Questo permette di eseguire l'inseguimento con una frequenza di circa 40-50 hz (dalla formula Hz = micropassi totali /secondi in un giorno). Questo implica che tra un passo e il successivo il cielo si nuove per effetto della rotazione della Terra di soli 0.3" di arco. Ipotizzando di eseguire il puntamento a passi interi con una frequenza massima di 500 Hz otteniamo una velocità di rotazione completa in circa 8 minuti. Tenendo presente che generalmente si parte dalla condizione di riposo al meridiano e ci si sposta di non più di 90 gradi raggiungeremmo il target in 2 minuti circa. 
• Muovere la declinazione per il puntamento con un motore passo passo a passi interi. Il rapporto di riduzione i questo caso è circa di 100.000. Ipotizzando di eseguire il puntamento a passi interi con una frequenza massima di 500 Hz otteniamo una velocità di rotazione completa in circa 3 minuti. Tenendo presente che generalmente partendo dalla condizione di riposo sull'equatore ci si sposta mediamente di 45 gradi raggiungeremmo il target in 30 secondi. 
• Compensare il periodismo del sistema meccanico di riduzione del moto in ascensione retta utilizzando la tecnica già sperimentata con lo Schmidt. Rilevare una posizione di sincronismo sulla vite senza fine. Sincronizzati su questo segnale eseguire una sessione nella quale gli errori periodi sono misurati. Introdurre nel software una correzione contraria a quanto misurato fasata sul segnale di sincronismo. 
• Disporre di un comando a relè per la chiusura del sistema di protezione del telescopio.
• Disporre di un comando a relè per l'apertura del sistema di protezione del telescopio.
• Disporre di un comando a relè per l'accensione della camera CCD.
• Disporre di un comando a relè per l'accensione della luca di rilevazione del Flat field della camera CCD.
• Disporre di una linea seriale RS232 per la comunicazione con un PC implementando il protocollo LX200.