Direct-drive montáž pro půlmetrový Newton a další dalekohledy

[MilAN]

No, on asi nikdo z nás neví, jak tyhle programy se vypořádávají s problémem, že pól je jinde, než kolem čeho se otáčejí ty hvězdy v jeho blízkosti a v návaznosti na to, kam tedy míří polární osa montáže, jestli s tím dále uvažuje pohyb dalekohledu a jak potom počítá s refrakcí. Ale vzhledem k tomu, že potřebujeme udržet polohu dalekohledu v průběhu těch 10 minut s přesností na mikrony, tak se potom pohybujeme v naprosto nereálných technických možnostech té techniky. Tady pak už musí nastoupit mapování a SW, který ty měřitelné hodnoty může dále ještě nějak využit a zohlednit při vedení dalekohledu. Jenže i pak vstupují do hry atmosférické podmínky spolu s proměnlivou refrakcí ....

[MMys]

Asi tak. Já myslím, že pro všechny zamýšlené účely použití je to více než vyhovující.

SharpCap uvažuje zřejmě refrakci při ustavení, protože se ptá na zeměpisnou šířku. Jinak by ji k ničemu nepotřeboval.

SiTech řídící systém v EQ režimu počítá při sledování oblohy kontinuálně s refrakcí. Pokud je udělaný i pointing model, tak to mezi změřenými body obloze odchylku interpoluje a koriguje.

Je ale možnost i všechny korekce vypnout, a pustit pouze tracking konstantní teoretickou rychlostí.

[Homer]

Bill:
"Ale přece nebudu říkat bílé kostce, že je to černá kulička."

To snad ani nikdo nechce . Ano, já tam vidím mírné vertikální protažení taky a i na dvou různých monitorech. Je ovšem otázkou, čím to je způsobeno. Jak už zde diskutují povolanější, příčin může být víc. A například i když příslušný program s refrakcí nějak počítá, rozhodně ji neopravuje o momentální teplotu či tlak vzduchu a tedy ani o jejich změny ale bere jen jakési tabulkové hodnoty.
Je to bezesporu perfektní výsledek a k navržení a postavení montáže nebylo třeba výzkumného ústavu či nějakého grantu.
Tipuju že na to její autor přijde .

[thynek]

Martine fungogvalo by to i s jinými levnějšími enkodery a čtečkami polohy, které např. používáš u jiných dalekohledů? Ta cena těchto je opravdu velká. Rád bych využil výhody DDM (tichý a rychlý přejezd dalekohledu), ale nepotřebuji odměřování polohy na zlomky obl. vteřin. Stačilo by pouze pro potřeby vizuálního pozorování.

[MMys]

Bohužel nefungovalo. To rozlišení neurčuje ani tak přesnost, jako celkovou stabilitu trackingu v čase. je to dané tím, že PID regulátor potřebuje na včasný zásah, pokud máš udržet přesnost chodu řekněme 0.5", minimálně 10, raději spíš 20 pulsů do toho limitu přesnosti. Ten 26 bitový enkodér poskytuje zhruba 50 kroků na arcsec. Dalo by se rezignovat o 1 bit, ale takový enkodér se nedělá. A ještě méně už je málo. To co je v Jičíně, magnetické enkodéry, je jeden puls za 4" a to je na direct-drive nepoužitelné. S tím by ti to oscilovalo minimálně tak o 10-20", protože ten jeden puls to pošle asi za 1/4 sekundy (siderická je 15"/sec) a podle toho nelze regulovat tracking. To je i na koukání nepoužitelné. A vůbec by to nebylo tuhé, ta tuhost je u direct-drive udělaná právě elektronicky. Servodriver zaznamená odchylku ještě dříve, než je vůbec viditelná a ihned ji zkoriguje. S rozlišením 4" vlastně systém nepozná menší odchylku než 4", a reálně bude kmitat minimálně tak o +/-3 pulsy.

Na menší montáž to jde o poznání levněji. 26-bitový enkodérový prstýnek o průměru 52mm (nejmenší co se dělá) stojí "jen" asi 15 tisíc, ale čtecí hlava je stále stejná, přes 25k bez DPH.

Pokud chceš rychlé přesuny, tak třecí montáž to dokáže také, díky relativně malému převodovému poměru. Ta moje mi dokáže jezdit i takhle:

[bbvideo=640,360]http://hvbo.cz/data/uploads/video/montaz_04.MP4[/bbvideo]

[Kyblik]

a co tu ZV oprit o pointacni kamerku ??

[MMys]

No, ta zpětná vazba musí běžet ve smyčce alespoň 1kHz. Spíš víc. Na SiTechu jsou to 4kHz, na špičkových průmyslových servech ještě daleko více.
Tedy 4000 za sekundu se vyčte enkodér, zjistí odchylka, spočítá na PID regulátoru korekční zásah a změní proud cívkami.

To s kamerou nejde. Vyčteš ji tak 100x za sekundu, a analýze obrazu ani nemluvím, a navíc ti to bude honit seeing a celé se to rozkmitá a rozpadne, když do toho drcneš a ten střed hvězdy určit nepůjde. Z toho stavu již není cesty ven.

Věřte mi, že už jsem mockrát přemýšlel, čím nahradit ty drahé enkodéry, ale nevymyslel jsem nic. Ono v téhle přesnosti a rozlišení to umí jen pár firem na světe. A holt si to nechají zaplatit.

[thynek]

Tak to budeme muset ještě něco přišetřit Kolik že prosím stojí ta řídící jednotka?

[MMys]

Sitech Force One je za 3000 dolarů + naše DPH

Jinak, rychlé to je, přesné také, ale úplně tiché ne. Trochu to hvízdá a bzučí, jak se akustický signál z magentů a cívek přenáší do konstrukce.

[thynek]

Tak to si ještě budeme muset chvíli počkat, než našetříme. Ale i s krokovými motory Ti jede ta montáž pěkně rychle (15°/sec). Na svém webu ale píšeš, že jsi použil vlastní GO-TO elektroniku co máš na EQ6 a u finálního systému Pulsar 2 je rychlost z nějakého důvodu softwarově omezená na 999-násobek siderické rychlosti." Podařilo se tu rychlost nějak vyřešit? Nebo máš k dispozici jiné řešení elektroniky, aby to takhle rychle jezdilo?

[MMys]

Ne, Dan András to prostě neřeší. Asi ho neukecám. Možná to nestihne počítat MCU, kdo ví.

Ale budu mít výhledově ještě jedno řešení i pro krokáče + magneticé a jiné enkodéry, aby se eliminoval prokluz u třecí montáže. A bude to mít i mount modelling A neomezenou rychlost, resp. omezenou na 1MHz takt kroků pro driver krokového motoru, což ale žádný motor nedá, a tak bude max. rychlost daná pouze krokáči, napětím a hmotami a převodem na montáži.

Zatím je to v prototypu (ale nevyvíjím to já).

[MMys]

Ty polovidlice, jako je ta prezentovaná 4 roky zpátky, jsem už postavil tři, tak jsem s nimi zde neprudil. Ale nyní mám trochu odlišnou lahůdku, plnovidlici pro 600-ku Wynne f/3 astrograf pro formát 6x6cm, s cca. 2.8kW direct-drive pohonem, určenou primárně k programu sledování objektů na MEO a LEO drahách. Montáž je postavená na podobných principech. RA osa je hnaná 32 pólovým plochým synchronním motorem se zpětnou vazbou přes 26-bitové absolutní Biss Renishaw enkodéry. V DE je identická o něco menší konstrukce pohonu s 28 póly. Obě osy mají mechanickou třmenovou brzdu která se aktivuje při vypnutí pohonu. Vidlice tentokrát není příčně nastavitelná na rybině, je nasunutá a dotažená na broušený kužel polární osy. Obsahuje ale interní posuvné závaží pro příčné vyvážení. Bloky s pohonem deklianční osy jsou oddělitelné, funkční zvlášť. Dosedací plochy pro sesazení jsou obrobené na horizontce tak, aby byly kolmé ke kuželovému pouzdru pro nasunutí na polární osy. Jeden deklianční blok obsahuje pohon, druhý je prázdný, a je v něm prostor pro navíjení/odvíjení kabelů vedoucích DEC osou k dalekohledu.

O celé řízení se stará specializovaný astronomický servodriver od Sidereal Technology (nemají ho v komerční nabídce, dávají ho při upgradech montáží i na docela velké dalekohledy okolo metru, a pochlubili se mi, že existuje). Nejedná se tentokrát o hotový výrobek v krabičce, ale o sadu desek s řídícími (TMS320F28379D MCU) a výkonovými prvky (3fázový H-most 250V 60A a podpůrné obvody). Dvojice těchto desek jsou zakomponované přímo do struktury montáže a vozí se s ní, což eliminuje počet kabelů jdoucí otočnými osami. V klidovém stavu při trackingu je odběr na 100V okolo 50mA, takže asi 5W každá osa. Limitní proud, když se do toho někdo opře a utrhne to z magnetického pole, je okolo 14A, tedy 1.4kW. Ten špičkový výkon je nutný, aby montáž byla tuhá, odolná proti mechanickým podnětům z venku. Ale tenhle výkon je tam jen chvilku, obvykle zlomky sekundy (drcnutí, poryv větru). Při trvalém vychýlení to po nastavené době ten proud sníží, aby se neusmažily cívky. 1.5kW ten disk s cívkami trvale neuchladí. Ve vinutí jsou pro jistotu vratné teplotní pojistky, na 50°C, které zareagují tak po minutě (kdyby selhala elektronika). Navíc, pokud přetížení trvá nebo regulační odchylka trvale přesáhne nastavenou hodnotu, tak se proud do vinutí vypne úplně a zabrzdí to mechanické brzdy, aby to nikam nespadlo. Při běžné provozní akceleraci je odběr okolo 2A na osu (tedy 200W po dobu pár sekund než to ty hmoty urychlí). Napájí to spínaný zdroj 100V/30A.

Montáž jsem před pár dny dokončil, a včera v noci nastala fáze testování. Jelikož 60cm astrograf ještě není hotový, bude montáž dočasně provozovaná s PlaneWave CDK 17" který můžete ve vidlici vidět. Že bude montáž fungovat v normálním režimu sledování oblohy a Go-To bylo jasné už ze servisních dat z kontroléru z testu v dílně. Cílem testu pod oblohou bylo zjistit, jak dobře bude fungovat na sledování objektů na nízké oběžné dráze (LEO), což je jeden z úkolů který bude systém plnit. Počasí sice nedávalo velkou šanci (bohužel jsme byli v nejzataženějším místě ČR tuto noc), ale příští týden vypadá ještě hůře, a tak jsme montáž instalovali na provizorním vozíku ze svařených jeklů na parkovišti před firmou. Tuhost soustavy a její odolnost proti kmitání bez přišroubování na sloup není moc vysoká, ale podařilo se ty PID regulátory a filtry servopohonů celkem slušně vyladit. Ustavení se nám moc nepovedlo, lovili jsme polární sekvenci dírami mezi mraky a chyba nakonec byla v jednotkách arcmin. V průběhu testu si totiž montáž sedla (zatlačila kostky dlažby níže než byly z počátku).
Rychlost přejezdu montáže je nyní omezená na nějakých 15°/sec. Ale není problém i 4x tolik. Nemá ale smysl, kopule to nestihne.
Dávám pár obrázku techniky venku, a na konci jedno video přejezdu montáže a video trackingu satelitu na LEO (Starlink, číslo jsem si nestihl poznamenat). Oblouk, který satelit v poli opisuje, je způsobený nepřesným ustavením montáže ne úplně přesně odpovídajícmi TLE (u těchto objektů se mění poměrně rychle). Záznam pokrývá dráhu okolo 90° po obloze a je v časovém měřítku zhruba 1:1

DDF2 -600_01.jpg (925.37 KiB) Zobrazeno 1413 x

DDF2 -600_02.jpg (740.96 KiB) Zobrazeno 1413 x

DDF2 -600_03.jpg (883.03 KiB) Zobrazeno 1413 x

A ještě nějaké video jak to jezdí:

přejezd montáže: http://hvbo.cz/data/uploads/video/DDF2_slew.mp4

tracking rychlé družice na LEO: http://hvbo.cz/data/uploads/video/LEO-S ... _track.mp4

[dvader]

Martine, boží!!
Ty motory jsou z průmyslových robotů?

[BertCZ]

Velká paráda. Hluboce smekám.

[Psion]

Další povedený kousek, ta rychlost je parádní a operuje to na relativně malém prostoru. Teď sepsat pár případových studií, udělat webovou prezentaci a začít to posílat do Evropských observatoří.