Home

LX200 Motorfokuser

 

Inzwischen gibt es ein Folgeprojekt zu diesem Fokuser hier !


 

Nachdem mein erster selbstgebauter Motorfokuser prima seinen Dienst verrichtete entschloss ich mich, einen noch besseren zu bauen. Angeregt wurde ich durch ein Feature im Programm DSLRFocus 3.0 zum Scharfstellen der Canon Spiegelreflex-Kameras. Das Programm ermöglicht die Ansteuerung von Fokusern über die Fokussierbefehle im LX200 Protokoll. Damit ist eine automatische Scharfstellung mit der Canon D60 oder deren NAchfolgermodellen möglich. Der Fokuser mußte also die LX200 Befehle verstehen können. Es liegt nahe, daß dies nicht so einfach mit einem Conrad -Getriebemotor zu realisieren ist, sondern eine gewisse 'Intelligenz' im Fokuser selbst erfordert.. Also habe ich mich im Internet auf die Suche gemacht und mich in die Entwicklung von Microcontroller-Steuerungen eingearbeitet. Hierbei war das Angebot von Roboternetz.de sehr hilfreich.

Die Elektronik

Als Fokussierantrieb kommt ein 2-Phasen Schrittmotor mit 0,9° Phasenwinkel von Vextra (PX 243M-03A) zum Einsatz. Dieser wird über einen Schrittmotortreiber vom Typ UCN5804 unipolar angesteuert. Der Fokuser wird über die serielle Schnittstelle vom PC angesprochen. Über einen MAX232 werden die RS-232 Pegel an den Atmel-Microcontroller angepaßt. Der Schrittmotor wird über einen 9-poligen Sub-D-Stecker angeschlossen. Über die Anschlüsse 6 und 7 dieses Steckers erhält der Microcontroller Informationen von den Endlagenschaltern am OAZ.

Der komplette Schaltplan ist im folgenden Bild zu sehen.

 

Daraus wurde dann die folgende Leiterplatte entwickelt.

 

Nach fast 1,5 Monaten lieferte der Leiterplattenhersteller endlich meine Leiterplatten. Da die Euro-Platine flächenmäßig voll ausgenutzt wurde erhielt ich 5 Leiterplatten. Eine wurde verbaut und 4 habe ich noch übrig. Wenn alles so funktioniert,wie ich es mir vorstelle, dann werde ich sicher noch einige Teleskope bei uns in der Sternwarte mit dem Fokuser ausstatten.

Leider mußte ich feststellen, daß auf den Platinen zwei Fehler waren. Ich hatte zunächst die Schuld beim Leiterplattenhersteller gesucht, mußte mir dann aber eingestehen, daß ich selbst der Übeltäter war. Dennoch konnten die Fehlerhaften Leiterbahnen einfach durchtrennt und mit 3 kleinen Drähten schnell an die richtigen Pins verdrahtet werden.

Die Leiterplatten wurden zunächst nur soweit bestückt, daß die Funktion mit dem Oszi ausgemessen werden konnte. Dabei zeigten sich noch einige Macken in der Software, die allerdings schnell behoben werden konnten. In der nächsten Version werde ich das aber beheben.

 

Die Software

Zur Entwicklung der Software wurde AVR-Studio verwendet. Dies bot sich an, da ein Atmel 90S2313 Microcontroller verwendet wurde. Die Software unterstützt folgende LX200-Focuser-Commands:

:F+# -Fokus nach innen
:F-# -Fokus nach außen
:FQ# -Fokuser Stop
:FS# -Fokusgeschwindigkeit langsam (slow)
:FF# -Fokusgeschwindigkeit schnell (fast)

Weiterhin werden einige Get- und Set- Commands unterstützt, da viele Programme hierüber die Anwesenheit eines Fokusers testen. Ein erster Test mit dem Oszi zeigt, ,daß alles funtkioniert wie es soll. Sobald ich meine Schottky-Dioden habe werde ich mal einen Schrittmotor dran hängen. Dann wird sich zeigen, ob es auch in der Realität und nicht nur im AVR-Debugger läuft.

Der Schrottmotor wurde erst mal einfach an einen 9-Poligen Sub-D Stecker gelötet um die Funktion des Fokusers zu testen.

Das Hex file für den Microcontroller gibt es hier: LXFocRev1.hex
Ein kleines Tool zum Programmieren des Controllers gibt es hier: Meierspage.net

Inzwischen ist die Software im Prozessor und konnte getestet werden. Nach einigen Nachbesserungen meldete der ASCOM Treiber endlich ein Lebenszeichen des Fokusers. Getestet habe ich mir DSLRFocus. Diese Software kann problemlos ASCOM-Kompatibke Fokuser ansteuern. Einen ASCOM Treiber, der das LX200 Protokoll unterstützt, ist in der aktuellen ASCOM Version vorhanden. Es wurde also ein Meade LX-Drive gewählt. Hier der Setup-Dialog

Wenn alles eingestellt ist und man OK klickt, versucht der ASCOM Treiber zum Fokuser zu connecten. Wenn das klappt schaut es so aus.

Ein Klick auf die Tasten Move-In bzw. Move-Out brachte ein Lächeln in mein Gesicht. Der Schrittmotor bewegte sich! Auch das Move-to funktionierte nach eingabe der Zielposition. Ich war erst mal beruhigt, daß meine Steuersoftware funktionierte, auch wenn die Unterprogramme zur Auswertung der Endlagenschalter noch nicht implementiert sind. Als Nächstes werde ich mich daran machen, den Schrittmotor an den OAZ zu adaptieren. Ich denke ich werde hier ein entsprechend großes Vorgetriebe von Conrad nehmen, wie ich es schon bei meiner Zeiss-1B in der Rektaszensions-Achse verwendet habe. Es gibt von Conrad Getriebe, die eine Untersetzung von 1:200 haben. Damit drürfte bei einem Schrittwinkel des Schrittmotors von 0,9° eine ausreichende Genauigkeit zu erzielen sein.

 

Die Mechanik

Meine ersten Überlegungen bezüglich der zu bauenden Mechanik bezogen sich auf die Wahl der Übersetzung. Hierzu wurde zunächst der Einsatz eines Schneckengetriebes in Erwägung gezogen. Der Plan wurde jedoch verworfen, da mit dieser Lösung keine manuelle Bedienung mehr möglich gewesen wäre . Auch der bislang noch in Betracht gezogene Einsatz von Conrad Getrieben wurde schnell verworfen. Stattdessen wurde ein einfaches Zahnradgetriebe der Marke Eigenbau mit einer Untersetzung von 1:5 eingebaut welches direkt die Welle des Crayford Auszuges antreibt. Hierdurch ist auch bei abgeschaltetem Schrittmotor noch en leichtgängiges drehen am Handrad möglich. Zur Realisierung kamen 2 Conrad Zahnräder Modul 0,5 mit jeweils 12 bzw. 60 Zähnen. Für das kleinere Zahnrad mußte die Welle des Schrittmotors auf 2,3mm abgedreht werden, was sich aber leicht mit der Drehmaschine bewerkstelligen lies.

Mit dieser Konstruktion ist eine Ausreichende Positioniergenauigkeit erreichbar. Diese wurde wie folgt berechnet:

Dw -Durchmesser der Antriebswelle des Crayford Fokusers =4mm
Gu - Getriebeuntersetzung = 5
Sw - Schrittwinkel des Schrittmotors = 0,9 Grad
Pg - Positioniergenauigkeit

Pg=((Sw/Gu)*(Pi*Dw))/360= 0,0063mm !!

Dies ist allerdings nur die Theoretische auflösung, die damit zu erreichen wäre. Immerhin hat ja auch das Eigenbaugetriebe ein gewisses Spiel. Aber selbst wenn das so ist, so liege ich doch immer noch deutlich unter der kritischen Grenze von 0,1mm.

Der Motor würde mit einer 5mm starken Adapterplatte an den Crayford Auszug angebracht. Dies ist sehr sehr stabil. Da die Platte aus Aluminium ist, ist auch das Gewicht kein Problem. Der Schrittmotor wiegt deutlich mehr.

 

Rechtliches

Ich hafte nicht für Schäden, die durch den Aufbau, oder den Betrieb, des oben beschriebenen Gerätes entstehen können! Der Nachbau geschieht auf eigene Gefahr.
( Wenn man aber nichts grundlegendes falsch macht dürfte nix passieren)