Focuser WiFi za 100zł

wlatanowicz · 11 Grudnia 2016

Cześć,

chciałem się podzielić moim projektem (bardzo) ekonomicznego focusera.

Projekt kosztował łącznie ok 100 zł i trochę pracy metodą prób i błędów. W większości składa się z elementów zamówionych u "My Friendów".

Projekt opiera się na mikrokontrolerze ESP8266 i małym, czterofazowym silniku krokowym. Reszta to zasilanie, kable i mechanika.

STEROWANIE:

Komunikacja z focuserem odbywa się przez WiFi za pomocą prostego protokołu HTTP REST.

Moja lustrzanka niestety nie działa z ASCOMem, a z INDI działa bardzo słabo, więc nie miałem potrzeby aby focuser

współpracował z tymi standardami. Soft do autofocusa i tak będę musiał napisać sam :-)

Niestety nie pomyślałem, żeby dodać na obuwie przyciski do ręcznej obsługi - całość sterowania odbywa się przez WiFi. Jak mnie będzie denerwował brak przycisków,

to zawsze mogę napisać apkę na telefon, która się skomunikuje z urządzeniem.

SILNIK I MECHANIKA:

Najwięcej problemów miałem z momentem obrotowym tego małego silniczka. Próbowałem kilku różnych modeli (zarówno na 12V, jak i na 5V) i niestety żaden

nie dawał rady bezpośrednio. Nie chciałem wieszać na teleskopie dodatkowego ciężaru w postaci mocnego silnika krokowego. Jedynym rozsądnym rozwiązaniem była

przekładnia paskowa, która zwiększyła moment obrotowy (i rozdzielczość) kosztem szybkości. Całość podpięta jest pod standardowy wyciąg SW za pomocą elastycznej

tulei do łączenia wałów napędowych o różnych średnicach.

Dużym problemem jest wyciąg SW, który nie jest zbyt precyzyjny i się czasem delikatnie ślizga, szczególnie pod obciążeniem w postaci lustrzanki. Robiłem sporo testów

w postaci ciągłych zmian położenia od jednej skrajnej pozycji do drugiej (wtedy błąd ślizgania przy podnoszeniu powinien się skumulować) i czasem problemu nie było,

a czasami potrafił rozjechać się na koniec testu nawet o kilka mm. Mam zamiar wymienić wyciąg na jakiś z zębatką, więc problem powinien zniknąć.

Całość jest przymocowana do tubusu za pomocą listewki aluminiowej i przykręcona do fabrycznych otworów na śruby - zero ingerencji w konstrukcję teleskopu.

PARAMETRY PRACY:

Rozdzielczość: ok. 2.4 mm / 1000 kroków

Szybkość: maks. 200 kroków / sekundę

ZASILANIE:

Silnik pracuje na 12V. Mikrokontroler potrzebuje 5V, więc dodatkowo w obudowie znalazła się przetwornica DC-DC

OPROGRAMOWANIE STEROWNIKA:

Sterownik komunikuje się ze światem za pomocą WiFi i protokołu HTTP. Można mu wysłać nową pozycję, odpytać go o aktualną, lub "powiedzieć" mu gdzie się aktualnie znajduje.

Prędkość jest dobierana automatycznie - początek ruchu jest wolniejszy, a następnie jest przyspieszany do prędkości maksymalnej by tuż przed końcem zwolnić.

Żeby nie marnować zbyć dużo prądu cewki silnika dostają zasilanie dopiero na pół sekundy przed rozpoczęciem ruchu. Analogicznie po zatrzymaniu zasilanie jest odcinane od silnika.

Parametry sieci WiFi są zakodowane w kodzie aplikacji. Sterownik może mieć stały adres IP lub korzystać z DHCP.

FOTKI:

Całość:

Zbliżenie na przeniesienie napędu:

Taki malutki silniczek siedzi w środku:

FIRMWARE i PROJEKT PŁYTKI:

Jeśli ktoś chciałby skorzystać z mojej pracy, to dzielę się softem i (banalnie prostym) projektem płytki oraz listą zakupową.

http://github.com/wlatanowicz/telescope/tree/master/contrib/nodemcu-focuser

LISTA ELEMENTÓW + LINKI:

1) Mikrokontroler Node MCU

https://www.aliexpress.com/item/V3-4M-bytes-32Mbits-FLASH-NodeMcu-Lua-WIFI-Networking-development-board-Based-ESP8266-with-firmware/32520574539.html)

2) Zasilacz DC-DC

https://www.aliexpress.com/item/1pcs-Ultra-small-LM2596-power-supply-module-DC-DC-BUCK-3A-adjustable-buck-module-regulator-ultra/1620458430.html

3) Silnik krokowy z ULN2003

https://www.aliexpress.com/item/1PCS-12V-Stepper-Motor-28BYJ-48-Drive-Test-Module-Board-ULN2003-5Line-4-Phase/32766810519.html

4) Złączka do napędu

https://www.aliexpress.com/item/1pcs-4-mm-5-mm-D-20-L-25-shaft-coupler-flexible-coupling-stepper-motor-encode/32348507913.html

5) Zębatka mała

https://www.aliexpress.com/item/High-quality-GT2-Timing-Pulley-16-teeth-Alumium-Bore-5mm-fit-for-GT2-belt-Width/32630732174.html

6) Zębatka duża

https://www.aliexpress.com/item/Free-Shipping-40-Teeth-GT2-Timing-Pulleys-Bore-5mm-For-Timing-Belt-Width-6mm-3D-Printer/32276840862.html

7) Pasek

https://www.aliexpress.com/item/Free-Shipping-3d-printer-belt-closed-loop-rubber-GT2-timing-belt-200-2GT-6-teeth-100/32477201239.html

8) Łożyska

https://www.aliexpress.com/item/F625-2Z-F625ZZ-F625zz-F625-zz-Flanged-Flange-Deep-Groove-Ball-Bearings-5-x-16-x/32560217114.html

9) Wałek napędowy zrobiony ze śruby M5 80mm

10) Płytka PCB, gniazda, kondensatory

11) Kable, obudowy itd.

12) Listwa aluminiowa na stelarz, śruby M4 do przymocowania do tubusu

Edytowane 11 Grudnia 2016 przez wlatanowicz

MateuszŁ · 12 Grudnia 2016

Nie myślałeś o zastosowaniu przekładni planetarnej? lub wykorzystać gotowy napęd z fokusera, lub jeszcze bardziej, motoreduktor. Wyciąg zębatkowy się nie sprawdzi bo posiada luzy na trybie.

Też jestem w trakcie budowy własnego fokusera bezprzewodowego.

wlatanowicz · 12 Grudnia 2016

Nie myślałeś o zastosowaniu przekładni planetarnej? lub wykorzystać gotowy napęd z fokusera, lub jeszcze bardziej, motoreduktor. Wyciąg zębatkowy się nie sprawdzi bo posiada luzy na trybie.

Też jestem w trakcie budowy własnego fokusera bezprzewodowego.

Użyłem tego co akurat miałem pod ręką lub było łatwo dostępne. Nie znalazłem żadnych sensownych przekładni planetarnych. Ten silniczek ma już w sobie przekładnię planetarną, więc początkowo zakładałem, że taka redukcja wystarczy. Okazało się, że jednak nie, więc kombinowałem, z tego co miałem "w szufladzie" :-) Redukcja ~1:3 jaką dała przekładnia paskowa jest strzałem w dziesiątkę. Dała wystarczająco duży moment, a większa redukcja zbyt mocno by spowolniła cały układ.

A masz może jakiś inny pomysł jak zredukować poślizg?

MateuszW · 12 Grudnia 2016

A masz może jakiś inny pomysł jak zredukować poślizg?

Dokręć regulację Spokojnie pod lustrzankę ten wyciąg da radę. Nawet 2 kg potrafi podnieść bez poślizgu, choć już się wygina wtedy.

Absolutnie nie warto wymieniać tego wyciągu na złom za 100-200 zł zębatkowy. Chyba, że myslisz o takich za 1000 zł + Bo poniżej rozsądne są tylko Crayfordy.

DexterX · 12 Grudnia 2016

Odnośnie silniczków, to ten użyty w projekcie nie ma przekładni planetarnej tylko zwykłą zębatkową z wyczuwalnymi luzami. Czego można spodziewać się za 2 USD w Chinach lub kilkanaście PLN w Polsce ... Obraz rozebranego silniczka zapożyczony ze strony grahamwideman.wikispaces.com ...

Ale i tak jestem pod wrażeniem tego, że projekt o takim łącznym koszcie działa

Edytowane 12 Grudnia 2016 przez DexterX

wlatanowicz · 13 Grudnia 2016

Dokręć regulację Spokojnie pod lustrzankę ten wyciąg da radę. Nawet 2 kg potrafi podnieść bez poślizgu, choć już się wygina wtedy.

Absolutnie nie warto wymieniać tego wyciągu na złom za 100-200 zł zębatkowy. Chyba, że myslisz o takich za 1000 zł + Bo poniżej rozsądne są tylko Crayfordy.

Dokręcałem, ale spróbuję dokręcić mocniej :-) Myślałem o tym wyciągu:

http://www.astroshop.pl/wyciag-okularowy/omegon-wyciag-hybrid-crayforda-2-do-reflektorow-newton-dual-speed/p,32972

Fajne jest to, że ma w opcji podstawkę z rozstawem dziur pod SW.

wlatanowicz · 13 Grudnia 2016

Odnośnie silniczków, to ten użyty w projekcie nie ma przekładni planetarnej tylko zwykłą zębatkową z wyczuwalnymi luzami.

Fakt, my bad. Nie zastanwaiałem się za bardzo co tam jest w środku. Nawet na zewnątrz obudowy widać ośki od trybików

Ale i tak jestem pod wrażeniem tego, że projekt o takim łącznym koszcie działa

Dzięki

Abaks · 20 Marca 2019

Witam

W jaki sposób sterować silnikiem za pomocą HTTP?

Dziękuję za odpowiedź.

Abaks · 21 Marca 2019

Witam

Proszę o informację, jak sterować silnikiem za pomocą protokołu HTTP?

Dziękuję i pozdrawiam

ZbyT · 21 Marca 2019

W dniu 11.12.2016 o 20:00, wlatanowicz napisał:

SILNIK I MECHANIKA:

Najwięcej problemów miałem z momentem obrotowym tego małego silniczka. Próbowałem kilku różnych modeli (zarówno na 12V, jak i na 5V) i niestety żaden

nie dawał rady bezpośrednio. Nie chciałem wieszać na teleskopie dodatkowego ciężaru w postaci mocnego silnika krokowego. Jedynym rozsądnym rozwiązaniem była

przekładnia paskowa, która zwiększyła moment obrotowy (i rozdzielczość) kosztem szybkości. Całość podpięta jest pod standardowy wyciąg SW za pomocą elastycznej

tulei do łączenia wałów napędowych o różnych średnicach.

to nie jedyne rozsądne rozwiązanie

ja zastosowałem identyczny silnik 5V i zasiliłem go z 2 akumulatorów li-ion, które dają napięcie 7-8V. Silnik od kilku lat pracuje bez zarzutu. Bez najmniejszych problemów współpracuje z wyciągiem Oriona niemal identycznym z tym od Synty. Sterowanie mam półkrokowe, które pozwala na pracę z maksymalną częstotliwością 2kHz (większych nie próbowałem) czyli 1000 kroków na sekundę. Żadnych dodatkowych przekładni, bezpośrednio oś do osi. Żadnego gubienia kroków, poślizg jest jedynie przy maksymalnie wsuniętym wyciągu (około 0,5 mm) ale tego zakresu nie używam ... ale to wada wyciągu, a nie silnika

pozdrawiam

Behlur_Olderys · 21 Marca 2019

3 godziny temu, Abaks napisał:

Witam

Proszę o informację, jak sterować silnikiem za pomocą protokołu HTTP?

Dziękuję i pozdrawiam

Trzeba napisać program komputerowy.

Backendem będzie obsługa wyjść cyfrowych (0/1 na konkretne wyjścia, które ustawiają konkretne fazy na silniku albo sterują hardware'owym sterownikiem/mostkiem)

Frontendem będzie prosty serwer HTTP który obsługuje w najprostszym przypadku metody GET i POST kolejno: do odpytywania i ustawiania pozycji.

Szybka piłka, ale nie jestem pewien, czy są gotowe rozwiązania Chyba jednak trzeba się trochę pomęczyć, @wlatanowicz?

BTW:

gdyby ostatnie pozycje dokładniej opisać (wymiary) to byłby fajny projekcik do naśladowania

Edytowane 21 Marca 2019 przez Behlur_Olderys

22 Marca 2019

W dniu 12.12.2016 o 08:03, MateuszŁ napisał:

Nie myślałeś o zastosowaniu przekładni planetarnej? lub wykorzystać gotowy napęd z fokusera, lub jeszcze bardziej, motoreduktor. Wyciąg zębatkowy się nie sprawdzi bo posiada luzy na trybie.

Też jestem w trakcie budowy własnego fokusera bezprzewodowego.

To nie do końca prawda. Oryginalny Robofokus ma silnik z przekładnia zębatkową a jakoś nikt na jego jakość nie narzeka

wlatanowicz · 22 Marca 2019

@Behlur_Olderys @Abaks kod źródłowy oprogramowania mikrokontrolera jest w repozytorium, w linku, który dałem: https://github.com/wlatanowicz/telescope/blob/master/contrib/nodemcu-focuser/init.lua To jest implementacja w lua. Niedługo, jak będę pisał soft do kopuły, to przy okazji przepiszę to na Micropythona

wlatanowicz · 22 Marca 2019

W dniu 21.03.2019 o 21:40, ZbyT napisał:

Bez najmniejszych problemów współpracuje z wyciągiem

A co wieszasz na wyciągu? Może po prostu moja lustrzanka jest za ciężka i dlatego silnik nie dawał rady bez dodatkowego przełożenia ;-)

ZbyT · 22 Marca 2019

3 minuty temu, wlatanowicz napisał:

A co wieszasz na wyciągu? Może po prostu moja lustrzanka jest za ciężka i dlatego silnik nie dawał rady bez dodatkowego przełożenia ;-)

też wieszałem lustrzankę ale głównie okulary (max 0,6 kg) i ASI178MM-C

moc silnika zależy od kwadratu napięcia zasilania. Zwiększenie napięcia z 5V do 8V daje zwiększenie mocy ponad 2,5 raza. Sterowanie półkrokowe też zwiększa moment obrotowy bo chwilami zasilane są obie cewki, podobnie jak w silnikach bipolarnych

ULN2003 spokojnie wytrzyma takie prądy i napięcia więc warto spróbować. Silnik robi się lekko ciepły przy pełnym wysuwie od początku do końca czyli też specjalnie nie protestuje

pozdrawiam

wlatanowicz · 22 Marca 2019

Jak kupię nowy teleskop i będę robił nową wersję to pokombinuję ze zwiększeniem napięcia. Dzięki @ZbyT!

Duser · 22 Marca 2019

14 godzin temu, wessel napisał:

Oryginalny Robofokus ma silnik z przekładnia zębatkową a jakoś nikt na jego jakość nie narzeka

Tylko że Robofocus ma metalowe przekładnie, a nie plastiki. No i oczywiście także ma backlash , który trzeba uwzględnić . Ale kręci mocno, to mu trzeba przyznać .

Fajny pomysł z tym sterowaniem przez HTTP. Jak wygląda w praktyce obsługa tego focusera? Jak podajesz mu komendę ? Poprzez przeglądarkę ?

wlatanowicz · 22 Marca 2019

6 minut temu, Duser napisał:

Jak wygląda w praktyce obsługa tego focusera?

Napisałem sobie apkę na telefon ;-) Ale pomału przesiadam się na INDI. Mam napisany driver, który komunikuje się z tym focuserem, więc mogę używać dowolnej aplikacji INDI. Głównym celem była możliwość fokusowania automatycznego, a nie ręcznego sterowania, więc zwykle skrypt robi wszystko za mnie.

Mam też alternatywną wersją elektroniki - na zwykłym arduino z przyciskami - czasem używam jej do wizuala, jak nie chce mi się AP WiFi podłączać.

Edytowane 22 Marca 2019 przez wlatanowicz