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2016年10月 1日 (土)

SP赤道儀の2軸モータドライブ完成!!!

9月の連休を利用した帰省は天気が悪かったので、もっぱら機材の方に力を入れました。

前にも書きましたが、SP赤道儀は1軸化して、ポータブル赤道儀の代わりとして使おうと目論んだのですが、実際に使ってみると、その中途半端さから2軸モータドライブにWebカメラでのオートガイドへ変更することにしました。

今までに何回も作り直していますので、材料はほぼ手持ちで充当できてしまいました(減速歯車だけは新規調達です)。

今回は、手持ちモータがSM-42BYG011と言う、GPD赤道儀で使用しているモータと同じバイポーラ型ステッピングモータで、400step/回 → 200step/回とステップ数が半分、トルクも0.44N・m→0.23N・mと約半分ですので、1/2の減速ギアをかませて駆動することにしました。

モータ軸とウォームギア軸の距離35mm程度、モータ軸径5mm、ウォームギア軸径6mmとの制約から、この手の部品を通販で手に入れている「オリジナルマインド」のラインナップから選択すると、モジュール0.8、歯数60と30の組合せのほぼ択一になってしまいました。

Photo_2

これで、モータ軸をウォームギア軸と平行に配置する、純正品と同じような形で取り付けています。

ギア比 1/2というのが肝で、400step機と200step機のモータに同じ周波数のパルスを送れば、当然200step機の方が2倍の速度で回転しますので200step機のモータに1/2の減速ギアを組み合わせれば、ウォームギアの回転数は400step機と一緒になり、小さくなった回転トルクもカバー出来るとの目算です。

H002全景です。

H003赤経側の取付状況です。

H004赤緯側の取付状況です(本来の取付位置に付けています)

H005赤緯側の取付状況

また、回転方向も同一にしていますので、コントローラはSP/GPDともフル互換となりました、と言いたいところですが、モータ定格が12V(200step機)と5V(400step機)と違いますので、本体コントローラ側は互換性がありません(内部プログラムのL6470の設定値を変えるだけですが)。

でも、手元操作ボックスは完全互換です(のはずだったのでずが・・・・・・)。

本体コントローラは、最初に作った2軸制御用の5号機の流用です。 5号機の操作ボタンと表示用キャラクターディスプレイを取っ払い、手元操作ボックスとのI2C通信用の信号線、SDAとSCLを取り出して、5PINDIN端子を取付、ATMega328のプログラムをGPD用からPIN定義を若干変更したものに載せ替えて完了です。

躯体のアルミケースも手持ちで手頃なのがありましたので、それを使いました(どれだけ余分な部品を買っていたことか)。

H001

本体コントローラ(左)と手元操作ボックス(右)です。

さて、これで実際に動かしてみることができるようになったのですが、ここで、今やお定まりとなった「トホホ」の巻きです。

電源コードとSP赤道儀に、今回作った本体コントローラにI2C通信用コード(GDP用)とGPD赤道儀用の手元操作ボックスを繋ぎ、電源ON、手元操作ボックスに表示が出てきません。

また、電源の極性間違いかと思い、I2C通信の+12VとGNDをよくよく確認するのですが・・・・・。

どうも、電源と通信の端子が逆みたいです。それで、思い出しました。

GDP赤道儀の本体コントローラを作る際、本体コントローラと手元操作ボックスのDIN端子への配線を逆にハンダ付けしてしまい、付け直すのも面倒と、後から作ったケーブルの結線をクロスさせて合わせていたのです。

I2C通信用ケーブルを今回作ったストレート配線のものに繋ぎ替えてみると、当然のごとく無事動きました。

結局、この勘違いでGDP赤道儀用の手元操作ボックスのArduino nano(手持ちがあったので即交換)がお亡くなりになっただけの被害ですみましたが、これが遠征先で発覚していたらと思うと、早速GDP赤道儀用本体コントローラのDIN端子を付替です。

さて、後はモータカバー、最低でもギア部分には埃が付かないようカバーは必要なのですが、単純な箱型ではないので、あらためてじっくり考えながら作成します。

これで、オートガイド、導入補助機能ともGPD赤道儀と同じように使えるようになりました。
ただし、導入時(最高速度)でのステッピングモータの回転速度は、80r.p.mになっていますので、トルク不足が懸念されます。 60r.p.m程度まで落とした方が無難かもしれません。


<<オートガイド時の修正速度について>>

GPD赤道儀コントローラのオートガイド時の修正速度は、恒星駆動の0.5倍速として不都合はなかったのですが、今回50mmレンズでのオートガイドでは考慮する必要があると考えました。
PHD2のキャリブレーションを正常に終わらせるためには、25ピクセル動かす必要があります。
50mmレンズ+Webカメラでは、16秒角/ピクセルになるため、25ピクセルの移動量は400秒角となります。

この400秒をキャリブレーションステップ12(=移動コマンド送出回数)で移動させるとすると、400÷12 = 33.3秒角/回となります。
7.5秒角/秒の移動速度でこの角度を移動させるためには、1回のコマンド時間(=キャリブレーションステップ)は33.3÷7.5 = 4.4秒 = 4400msとなり大きすぎます。

何度か試してみて、この1回のコマンド時間がカメラ露出時間より長いとキャリブレーションがうまくいかない見たいですので、Webカメラで使っている露出時間2秒より短くなるよう調整することが必要と考えました。

まずは、キャリブレーションステップを18回(標準の1.5倍)にしても、400秒角÷18回÷7.5秒角/秒 = 3000msで、OUTです。

そこで、修正速度を私のシステムが取りうる最大値13秒角/秒にすると、400秒角÷18回÷13秒角/秒 = 1700msとなりますので、これで行こうと思います。
これは、実地検証で妥当性を確かめることになります。

今回2軸に戻した際に赤緯体を取り付ける4本のボルトの内、1本が見当たりません。

このボルト、インチネジのキャップボルトですので、近所のホームセンターなどでは手に入りません。

家宅捜索が必要ですがどうなることやら・・・・。

SP/GPD赤道儀とも取付ねじがキャップボルトのインチネジのものがあり、紛失には気をつけていたのですが。

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コメント

こんにちは、赤道儀のお友達発見という感じでうれしくなりました。SP赤道儀でしばらく遊びます。

yamさん こんばんは。
コメントありがとうございます。
SP赤道儀、自作から始めた私にとっては、ありがたい赤道儀です。
今どきのモータドライブ、自動導入が当たり前の赤道儀では、改造の楽しみが味わえません。

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