SharpDuino

Falco251

Buongiorno a tutti!

Visto che in questo periodo non ho a disposizione il mio equipaggiamento e comunque non c'e' notte astronomica, mi sto dedicando all'autocostruzione di alcuni "upgrade".
Visto il costo di un focheggiatore elettronico e il fatto che sono appassionato di elettronica e programmazione, ho deciso di tentare l'autocostruzione.

Attualmente sto lavorando con una scheda Arduino, uno stepper motor NEMA-17 e uno stepper motor driver EasyDriver. Ho quasi completato la scrittura del driver ASCOM (in Visual C#) e del firmware per l'Arduino (sto lavorando in parallelo).

Ho definito un protocollo seriale per comunicare tra il driver e l'Arduino. Attualmente gestisco i seguenti comandi:
- lettura della versione del firmware;
- definizione del range di movimento dello stepper;
- definizione del massimo incremento dello stepper;
- goto ad una posizione precisa;
- movimento relativo di un certo numero di passi;
- movimento continuo (es. tengo premuto il pulsante "focus in");
- lettura dello status (es. in moto, out, posizione ##### - il driver richiede lo status ogni 1/2 secondo);
- definizione home position;
- goto home position;
- selezione della velocita' di movimento.

I limiti di movimento vengono gestiti dal firmware. Ad es. se il range di movimento e' tra 0 e 4000 passi, con incremento massimo di 2000 passi, se richiedo un movimento di 3000 passi il motore comunque si muove di 2000. Allo stesso modo se richiedo 2000 passi dalla posizione 3000, il motore si fermera' a 4000.

Ho pero' alcune domande da porre, dato che non ho un'idea precisa di come funzionino esattamente i focheggiatori elettronici commerciali.

(1) Il movimento e il range
Inizialmente utilizzavo un range da -max_passi a +max_passi. Ho poi cambiato e ora lo stepper lavora da 0 a +max_passi. In linea di principio mi sembra abbia molto piu' senso cosi': 0 e' la posizione "tubo del focheggiatore tutto dentro", la posizione max_passi e' "tubo del focheggiatore tutto fuori".
- Qualche utente che utilizza focheggiatori elettronici mi puo' confermare che questo e' il metodo di funzionamento impiegato anche nei dispositivi commerciali?
- Per quanto riguarda la velocita', quanto ci mette piu' o meno il focheggiatore a muoversi di 1 pollice?

(2) Meccanica
Non ho ancora pensato molto alla meccanica, ho fatto solo alcune considerazioni. Innanzitutto, la mia intenzione e' quella di demoltiplicare il movimento dello stepper. In questo modo oltre ad aumentare la risoluzione (es. anziche' i 1600 passi attuali per completare un giro, utilizzarne 6400 con un rapporto 1:4) avrei il vantaggio che il motore riuscirebbe a gestire un peso maggiore.
Il focheggiatore su cui utilizzero' lo stepper e' un Moonlite a doppia velocita' e shaft lock per rifrattore.

Le possibilita' a cui stavo pensando sono:
a. ingranaggi;
b. cinghia.

L'opzione (a), che in teoria dovrebbe essere quella da preferire, ha lo svantaggio che rende un po' piu' complesso l'accoppiamento motore-focheggiatore. La (b) dal canto suo mi da l'idea di essere piu' soggetto a backlash, nel senso che la cinghia, leggermente elastica, non muove subito il focheggiatore e questo rende un po' meno efficace il sistema.
- Qualche consiglio?

(3) Driver
- C'e' qualche altro comando che potrei implementare?

Grazie per l'aiuto!

Simone Martina

Ti faccio i complementi per l'idea.

Falco251 ha scritto:

- Qualche utente che utilizza focheggiatori elettronici mi puo' confermare che questo e' il metodo di funzionamento impiegato anche nei dispositivi commerciali?

Io uso una specie di robofocus, da quel che ho visto si possono impostare diversi tipi di limiti da 0 a n o da -n a n.

Falco251 ha scritto:

- Per quanto riguarda la velocita', quanto ci mette piu' o meno il focheggiatore a muoversi di 1 pollice?

Dipende dal rapporto di messa a fuoco.

Falco251 ha scritto:

(2) Meccanica
- Qualche consiglio?

Io uso una puleggia fatta con o-ring, l'ho scelta per diversi motivi: è più facile da realizzare, se arriva a fine corsa slitta l'o-ring e non rovina nulla, economicità. L'unico svantaggio è che il riposizionamento non è precisissimo.

Falco251 ha scritto:

(3) Driver
- C'e' qualche altro comado che potrei implementare?

Lo STOP, assolutamente.
Inoltre ti consiglio di usare l'interleave per il NEMA per aumentare la risoluzione.

Falco251

Ti ringrazio per le informazioni.

Simone Martina ha scritto:

Io uso una specie di robofocus, da quel che ho visto si possono impostare diversi tipi di limiti da 0 a n o da -n a n.

Ottimo, penso di poterlo implementare con la possibilita' di scegliere.
Nella tua esperienza, comunque, quale modalita' usi piu' frequentemente?

Simone Martina ha scritto:

Falco251 ha scritto:

- Per quanto riguarda la velocita', quanto ci mette piu' o meno il focheggiatore a muoversi di 1 pollice?

Dipende dal rapporto di messa a fuoco.

Cosa intendi per rapporto di messa a fuoco?

La mia idea era quella di selezionare 3 velocita' (coarse, medium, fine), da selezionare in base alla fase della messa a fuoco: coarse per grossi movimenti, medium come modalita' "general purpose" (es. in visuale) e fine per ottenere il fuoco critico. Ovviamente posso cambiare la velocita' dello stepper via software, visto che via hardware essa e' vincolata dal rapporto degli ingranaggi.

Simone Martina ha scritto:

Io uso una puleggia fatta con o-ring, l'ho scelta per diversi motivi: è più facile da realizzare, se arriva a fine corsa slitta l'o-ring e non rovina nulla, economicità. L'unico svantaggio è che il riposizionamento non è precisissimo.

Per riposizionamento intendi dire che se selezioni una precisa posizione (es. goto) non sempre ottieni esattamente lo stesso?

Simone Martina ha scritto:

Lo STOP, assolutamente.
Inoltre ti consiglio di usare l'interleave per il NEMA per aumentare la risoluzione.

Ho dimenticato di scriverlo... :oops:

In effetti e' gia' implementato.

Per ora utilizzo lo stepper in modalita' microstepping. In questo modo ottengo 1600 step per rotazione completa (0.225 gradi per step). So che in linea di principio il microstepping e' meno preciso, anche se consente una risoluzione maggiore, ma facendo due conti l'accuratezza dovrebbe essere piu' che sufficiente.
Dici che dovrei usare l'interleave invece?

Simone Martina

Falco251 ha scritto:

Cosa intendi per rapporto di messa a fuoco?

Io ho tre telescopi, in due c'è la manopola 1:10, nel terzo no. Inoltre le pulegge sono di dimensioni diverse e i motori anche, quindi la velocità di uno non corrisponde a quella degli altri. Per questo parlare di velocità è un po' aleatorio. Ivaldo ha scritto astrorf (per il robofocus) e ha messo a disposizione 3 coppie di pulsanti che poi vanno configurati in funzione degli step che uno intende far fare al motore. Il sw del robofocus invece ha due pulsanti (IN OUT) e una form con gli step da fare.

Falco251 ha scritto:

Per riposizionamento intendi dire che se selezioni una precisa posizione (es. goto) non sempre ottieni esattamente lo stesso?

Esatto, tra giochi vari e slittamenti la posizione si avvina ma non è precisissima. Per risolvere uno dovrebbe avere un qualche sistema di lettura diretta, come il nonio digital dei William Optics. Alla fine mi sono reso conto che non mi serviva, ma bontà della messa a fuoco la valuto direttamente dal monitor (o almeno, dovrei valutarla lì... ma sono scarso).

Falco251 ha scritto:

Dici che dovrei usare l'interleave invece?

Il microstepping è più impreciso delle altre modalità perché l'alimentazione sinusoidale delle bobine induce un'inerzia difficilmente controllabile. Io ho preferito Interleave (o HalfStep come si chiamava una volta) perché più semplice. più preciso, consuma meno e scalda meno.
Sul NEMA17 in interleave diventa caldo, sul 48step che ho sul newton diventa bollente a 12V. Altra cosa, meglio pensare ad un sistema di alimentazione modulare: 12V, 9V, 5V in modo da poter alimentare diversi motori con tensioni diverse.

jeff.d69

Ciao,
anche io mi son fatto un minifocheggiatore, anche se alla fine non l'ho ancora montato sull'SC8 :oops:

. Tanto non ho una postazione fissa, e quindi sono sempre da parte al tele....
Per la trasmissione ho comprato due pulegge (36Z e 12Z) e una cinghia dentata passo 2.5mm. Considera che l'allungamento della cinghia ai carichi che può applicare in motore passo-passo è prossimo a zero. Soprattutto se del focheggiatore muovi la manopola del 10:1
Per il controllo del motore ho usato un A3972; è un pò più complesso nella gestione, ma una volta scritta la libreria è molto più versatile.
Per esempio c'è un bit nei registri di controllo che regola la corrente del motore in base alla resistenza di sense in ragione di 4R o 8R. Quindi se dimensioni il circuito a 4R e consideri questa la corrente di movimento, una volta in posizione commuti a 8R e dimezzi la corrente evitando il surriscaldamento del motore pur mantenendo una minima coppia di mantenimento.
Io non ho pensato ad interfacciarmi ad un driver ASCOM (anche perchè non saprei come scriverlo). Si può fare una joint venture?

J.

giacampo

Ciao, anch'io l'ho autocostruito.
Ho usato arduino 2009 e per il motore una scheda motorschield adafruit, come descritto in un mio post di qualche tempo fa (2009) su questo sito.
Per quanto riguarda la parte software mi ero fatto un piccolo programma con processing, che è un sw di programmazione C opensource.
Poi, a causa anche del passaggio a win7 e vetustà del sw originale arduino, ho preferito utilizzare il programma e driver ascom della SGL Observatory Automation, che si può reperire tra i gruppi di yahoo.
E' gratis, già assemblato e basato su scheda arduino.
Come hardware, ho usato materiale recuperato da una stampante.
Infatti ho tolto una manopola del fok a cremagliera e vi ho montato una ruota dentata, su cui agisce il motore elettrico, tutti provenienti dalla stessa stampante.

Falco251

Ciao a tutti! Grazie per le risposte.

@Simone:
Per quanto riguarda la gestione delle diverse velocita', avevo considerato quale implementazione futura l'aggiunta a livello software della gestione dei profili. In questo modo sarebbe possibile salvare i vari parametri (es. posizione minima e massima, incremento, velocita') per ciascun telescopio.
Siccome la mia intenzione iniziale era quella di far si' che al telescopio venga aggiunta la funzione "autofocus" via computer senza spendere una montagna di soldi per una soluzione gia' pronta, sto dando molta importanza all'interazione driver-firmware. In realta' si potrebbe pensare a sviluppare maggiormente la schedina elettronica accanto all'Arduino in modo da avere, oltre al collegamento al computer, anche un tastierino attraverso cui usare il focheggiatore.

Provero' a modificare il firmware per lavorare in a 1/2 o 1/4 step. Attualmente in microstepping il motore e l'EasyDriver scaldano parecchio quando lo stepper e' in funzione.

@Jeff:
Mi sa che alla fine anch'io prendero' delle pulegge.
Interessante l'idea di riconfigurare dinamicamente la corrente allo stepper. Il chip dell'EadyDriver (A3967) e' molto piu' basilare e attraverso la schedina posso solamente regolare il limite di corrente attraverso un pot.
Per quanto riguarda il driver ASCOM, mi e' sembrato il sistema migliore visto che in questo modo qualsiasi programma compatibile con ASCOM e' in grado di sfruttare il dispositivo. In realta' non e' molto complesso, una volta capito come funziona. Ricordo che all'inizio ho avuto qualche dubbio dato che la documentazione disponibile non era molto dettagliata, ma una volta avviato il progetto e preparata la struttura di base il resto e' come scrivere un programma normale.
Per ora ho sviluppato una schermata con le funzioni che mi servono, una volta completato il progettino penso di realizzare qualcosa di meglio. Allego al post uno screenshot della schermata.

@Giacampo:
Conosco Processing, non e' male, e' il fratello dell'ambiente di sviluppo Arduino e si abbina perfettamente. Personalmente ho scelto il C# in quanto mi sembra un linguaggio potente e allo stesso tempo abbastanza semplice (per me ha la semplicita' del Visual Basic unita con alcune caratteristiche del C++ - es. i puntatori).
Ora che hai citato il nome, mi sono accorto di essere capitato sul sito SGL qualche tempo fa. Ho deciso comunque di sviluppare un sistema mio in quanto (1) mi piace programmare, (2) costruire qualcosa di gia' fatto non da' la stessa soddisfazione dello sviluppare qualcosa da capo :mrgreen:

e (3) costruendo da zero posso ampliare il progetto senza difficolta' sappendo dove andare a mettere le mani.
Come ti sembra il software SGL? C'e' qualche funzione che secondo te varrebbe la pena implementare?

jeff.d69

Ciao Stefano,
l'A3967 è della stessa famiglia di quello che ho usato io. Non ha bisogno di tabelle sin-cos ed arriva ad ottavi di passo, cosa più che sufficiente considerati i (magari) 200 passi del motore, la riduzione delle puleggie/ingranaggi e la riduzione del focheggiatore... va a finire che devi fare 10000 passi per pollice :mrgreen:

.
Comunque anche con questo puoi ridurre la corrente. Basta che al pin REF ci colleghi un'uscita PWM del micro o una rete R-2R a uno/due bits.
Se posso, ti suggerisco di implementare il recupero dei giochi: tieni sempre il focheggiatore in spinta. Quando 'rientra' non ci sono problemi, ma quando il tubo 'esce' vai un pò oltre e poi inverti.... io ho un SC8 Meade, che è notoriamente affetto da questo problema e con questo accorgimento ho attenuato molto il movimento del primario.
Ti allego lo schematico del mio, tanto per bullarmi un pò :mrgreen:

Attendiamo sviluppi...
ciao, J.

f(sants)

Complimenti per la realizzazione Falco!!

Anche io stavo pensando di realizzarmene uno, ma visto che sono a digiuno di elettronica (di informatica no però) la realizzazione da solo sarebbe troppo difficile per me. Se magari a realizzazione finita postate o comunque rendete pubblico un piccolo tutorial (nulla di trascendentale, giusto lo schema dei vari elementi elettronici e magari commentare qualche parte del codice) penso che aiutereste in molti!

Andando un po' ot, chiedo aiuto a voi. Io scatto con una 350d e non ho una postazione fissa. Il mio focheggiatore non è il massimo della precisione perchè non ha la manopola degli spostamenti micrometrici, penso che con l'aiuto di un motorino le cose migliorino sensibilmente (ovviamente considerando il limite fisico della cremagliera). La mia domanda è se a parte questo il focheggiatore elettronico possa rappresentare un vero aiuto alla messa a fuoco. So che esistono programmi che servono a questo, ma non li ho mai usati ne visti in azione, qualcuno che ha più esperienza di me sa aiutarmi a chiarire la questione?

Falco251

f(sants) ha scritto:

Complimenti per la realizzazione Falco!!

Anche io stavo pensando di realizzarmene uno, ma visto che sono a digiuno di elettronica (di informatica no però) la realizzazione da solo sarebbe troppo difficile per me. Se magari a realizzazione finita postate o comunque rendete pubblico un piccolo tutorial (nulla di trascendentale, giusto lo schema dei vari elementi elettronici e magari commentare qualche parte del codice) penso che aiutereste in molti!

Andando un po' ot, chiedo aiuto a voi. Io scatto con una 350d e non ho una postazione fissa. Il mio focheggiatore non è il massimo della precisione perchè non ha la manopola degli spostamenti micrometrici, penso che con l'aiuto di un motorino le cose migliorino sensibilmente (ovviamente considerando il limite fisico della cremagliera). La mia domanda è se a parte questo il focheggiatore elettronico possa rappresentare un vero aiuto alla messa a fuoco. So che esistono programmi che servono a questo, ma non li ho mai usati ne visti in azione, qualcuno che ha più esperienza di me sa aiutarmi a chiarire la questione?

Grazie per il commento.

Penso non ci sia nessun problema, una volta completato il progetto, a pubblicare su internet i file necessari per poterlo realizzare.

Per la tua domanda sulla messa a fuoco, la mia idea iniziale, quando ho cominciato a pensare a come mettere insieme il tutto, era quella di aggiungere, per cosi' dire, "l'autofocus" al telescopio. In generale utilizzando ingranaggi o pulegge si riesce a migliorare la risoluzione del focheggiatore, risolvendo in parte il problema della mancanza del pomello micrometrico (personalmente pero' adoro il FeatherTouch MicroFocuser che ho messo sul 925 EdgeHD al posto del pomello standard - il telescopio si e' trasformato).
So che ci sono alcuni programmi come FocusMax per MaximDL permettono di fare proprio questo e sono compatibili ASCOM. Questo significa che potenzialmente il progetto dovrebbe essere utilizzabile con questi programmi.

A tempo perso (anche perche' si e' rivelato essere ben piu' complesso del previsto visto che non avevo mai fatto prima analisi delle immagini) sto anche lavorando ad un programma standalone per la messa a fuoco (screenshot allegato - ovviamente schermata molto spartana indice dei numerosi esperimenti che ho affrontato :mrgreen:

). Finora, dato che scattavo con una 60D, ho usato una maschera di Bahtinov e la schermata Live View di EOS Utility per ottenere un fuoco quando piu' preciso possibile, ma dato che fra un po' arrivera' il CCD (yeeee!) non avro' piu' il lusso del Live View. Il programma servira' per scattare una foto, rilevare il pattern della maschera di Bahtinov e indicare di quanto e' fuori rispetto al centro. Sono a buon punto con i test, dato che proprio i giorni scorsi ho finito la parte di analisi del patter: riesco ora a sovraimporre una visuale "sintetica" dello stesso e determinare la distanza in pixel tra la X del pattern e la linea centrale che si muove.
Trovo che avere dei numeri su cui operare renda piu' preciso mettere a fuoco rispetto ad osservare un'immagine.
La mia idea e' quella di inserire il supporto per focheggiatori ASCOM una volta completata la parte di lettura dell'immagine dalla fotocamera (devo ancora cominciare questa parte :mrgreen:

e non ho mai lavorato con l'SDK Canon ne' con quello SBIG).

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