Home

Teleskopsteuerung-Projekt

 

Aktuell

Mir wurde leider von einem sehr sehr streitbaren Zeitgenossen vorgeworfen, ich hätte Ideenklau bei seiner inzwischen kommerziell vertriebenen Steuerung begangen. Man sollte sich dazu mal genau das hier durchlesen.
Da ich nun aber viele meiner Ideen in einem vermarkteten Produkt wiederfinde und dies dann doch irgendwo frustriert macht, habe ich mich entschlossen, bis zum entgültigen Fertigstellen der Steuerung nur wenige weitere Details bezüglich Features oder Projektstand zu veröffentlichen. Ich bitte dafür um Verständnis, daß ich die "Sahnebonbons" für mich behalte.

 

 

Ich besitze selbst privat zur Ansteuerung meiner Zeiss Montierung eine Boxdoerfer MTS3-SDI Steuerung. Diese hat auch bisher tadellos Ihren Dienst verrichtet. An unserer Volkssternwarte in Kirchheim verwenden wir ausnahmslos die FS2-Steuerung. Leider wird diese anscheinend nicht mehr weiter entwickelt und wichtige Features funktionieren nichtso wie sie sollten. Encoder nur eingeschränkt unterstützt. Zudem kommt irgendwann immer der Drang nach etwas Besserem mit mehr Features und Funktionen in einem modernen Design. Ich hatte Mitte 2006 zunächst versucht, meine vorhandene MTS3-SDI aufzumnotzen und zu erweitern, habe dies aber dann doch sein gelassen, da ich ja die Firmware nicht ändern konnte und so an Grenzen gestoßen wäre. Da leider kein anderer Anbieter am Markt eine Steuerung anbietet, die alle unsere Wünsche erfüllt (Stand 07/2007), bleibt einem in diesem Falle nur der komplette Selbstbau übrig. Im Vorfeld der Rande der VdS CCD-Tagung in Kirchheim 2007 wurde im Verein über die Idee, eine eigene leistungsfähige Steuerung für unsere Großteleskope zu bauen, beraten und eine erste Liste mit wünschenswerten Features aufgestellt. Diese wurde dann auf der Tagung zur Diskussion gestellt und erweitert. Da ich gelernter Elektroniker bin und Automatisierungstechnik studiert habe, wurde ich mit der Umsetzung des Projektes beauftragt.
Zunächst wurde lange Zeit überlegt mit welcher Hardware die entsprechenden Features umgesetzt werden könnten. Hierbei lag nicht das Augenmerk darauf eine möglichst preiswerte Steuerung zu bauen und alles von einem Microcontroller erledigen zu lassen, sondern ein ausbaufähiges System mit spezialisierten IC's für jedes vorgesehes Feature zu bauen. Hierdurch soll die Hauptlast vom Maincontroller genommen und auf die Hardware verteilt werden.

Meine Steuerung wird nicht kommerziell vertrieben werden. Aufgrund des in Deutschland herrschenden "Steuerungskrieges" und einigen sehr streitbaren Partien werde ich hier nicht mitmischen. Es reicht schon, daß mir Dinge unterstellt werden die so nicht stimmen. Auf Anwälte habe ich keine Lust. Das ist zwar schade für die Astrogemeinde an sich, aber da dürfen sich Alle bei einem gewissen Herren bedanken.

 

Nun zu den Features, die ich umsetzen möchte:

Hardware:

- 2-teiliges Design analog zur FS2 bestehend aus Basisgerät für die Leistungselektronik und Handbox mit numerischer Tastatur
- moderne Mehrlagenleiterplatte ohne Drahtverhau mit extra Power/GND-Plane
- Uhr mit Batteriepuffer
- universelle Timersteuerung für DSLR- Kameras (wenn man das überhaupt noch braucht, da die neuen Kameras sich eh perfekt über USB steuern lassen) (wird eventuell gestrichen)
- Mehrprozessorssytem
- Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor zur Berechnung und Warnung bei erreichen des Taupunktes, sowie zur Kompensation der Temperaturdrift beim Fokus.
- Mehrbereichs Wolkensensor ( mit 35 Grad-Blickfeld ) zur Bestimmung der Himmelstrübung und des Bedeckungsgrades
- Luftdrucksensor zum exakten Berechnen und Korrektur der athmosphärischen Refraktion
- Spannungswächter der bei Ausfall der Betriebsspannung alle wichtigen Daten und die aktuelle Position speichert. Spannung wird durch 2 Goldcaps zusätzlich gepuffert
- Motorsteuerung über modernen Controller von Trinamic TMC-428 mit Rampensteuerung , Motorüberlastungsschutz, Temperaturkontrolle, Kurzschlussfestigkeit, Microstepping, Motorstromregelung ...
- 2x Motortreiber TMC-249 für RA, DE . Diese werden jeweils von einem TMC-428 angesteuert und können einen Phasenstrom von (derzeit) 4.0A bei 34V liefern (optional 6A pro Phase)
- 2x Motortreiber TMC246 für Focuser/Field-Rotator (auf Zusatzplatine)
- 24bit interne Positionscounter damit sind prinzipiell Auflösungen bis 0,07" möglich.
- Referenzpositionsgeber für jede Achse
- dreistufige Parametrierung des Motorstromes (Ruhestrom, Anlaufstrom, Spitzenstrom)
- sensorlose Erkennung von Schrittverlusten oder Motorblockade
- Hardware-Encoderinterface mit AEDA-, Heidenhain- oder Renishaw-Encodern über eigenen Mikrocontroller ATMEGA32 zum Anschluss von bis zu 4 Encodern (TTL und 1Vss möglich) bis zu 30 Mio Pulse/sek möglich. Das Interface ist leistungsfähiger als das des Telescope Drive Masters
- µSD Speicherkarteninterface zum Ablegen externer Daten wie Sternkatalogen, Beobachtungsplänen, Kometenbahndaten, Satellitendaten und weitere speicherintensive Funktionen.
- ST-4 Autoguider Eingang (entkoppelt) (eventuell wegen der Encoder überflüssig)
- mehrere Relaisausgänge (48V/1A)
- robuster Handcontroller mit numerischer Tastatur, Funktionstasten, Astro-Taschenlampe, Lagesensor
- Vollgrafisches AmOLED Display ohne lästige Hintergrundbeleuchtung mit 320x240 Pixel 65k Farben und 175° Einblickwinkel. Auch bei -30°C keine träge Darstellung wie bei LCD, wodurch die Notlösung mittels einer Displayheizung überflüssig ist.
- Externer I²C-Bus über eigenen Treiberbaustein (1x 3,3V und 1x5V) für zusätzliche Erweiterungen (Sensoren, Port-Extension, Dome Steuerung usw.)
- volle Implementierung des Stepperfocusers 2.0 in die neue Steuerung.

Software:


- Multitasking-Betriebssystem
- ALT/AZ-Betrieb und RA/DE-Betrieb möglich
- grafische Bedienoberfläche auf der Handsteuerbox
- Objektkataloge mit Bild und Objektinformationen! z.B. Messier, NGC, IC, Melotte, Abell, Sharpless, Barnard, GSC,PGC, SAO...
- frei programmierbare Positioniergeschwindigkeiten für jede Achse einzeln
- frei programmierbare Relaisausgänge (Taukappenheizung, Teleskoplüfter usw.)
- frei programmierbarer Schrittmodus für jeden einzelnen Motor (Fullstep,Halfstep, 4-,8-,16-,32-,64-fach Microstepping)
- automatische Umschaltung von Microstep auf Fullstep bei schnellen Geschwindigkeiten
- frei programmierbare Rampenfunktion für jeden einzelnen Motor
- frei programmierbare Mikroschrittabelle
- Alignment anhand von 2 und 3 Sternen=> hierfür Auswahl von Sternen, die von der Steuerung vorgeschlagen werden in Abhängigkeit von Datum und Uhrzeit
- Scheiner-Hilfe ( jedoch auch automatiche Korrektur auch wenn nicht genau gescheinert ist)
- Parkfunktion
- Meridianflip bei deutscher Montierung
- Akustische und optische Warnsignale mittels Sprache (z.B für Motor-Stall-Detection, Taupunktunterschreitung, Annäherung an Sonne usw.)
- ASCOM-Treiber zur Steuerung der Funktionen vom Laptop aus (Steuerung,Focuser,Dome)
- Dazu natürlich die bekannten Funktionen, die eine Steuerung sowieso können muss wie LX200, Pulseguiding, Goto......usw.
- Firmwareupdate über USB / LAN

Es sind noch einige andere Features vorgesehen, Die es so noch nie am Markt gab, die ich aber noch nicht veröffentlichen werde, da ich mir nachsagen lassen musste ich hätte bei einem Blauen Forum Ideenklau betrieben. Ich muss allerdings zugeben, daß ich dort mal rein geschaut habe, aber nach meinem ersten Post sofort gesperrt wurde! Zudem gabs da nicht wirklich weltbewegende Sachen, die man umsetzen könnte.

Wenn jemand noch Ideen haben sollte, dann bin ich natürlich dankbar. Ich werde diese dann mal zusammen tragen und dann die Featureliste entsprechend erweitern.

Über gewisse Features habe ich mir im Voraus schon Gedanken gemacht und diese aus der Liste der zu realisierenden Features raus geworfen. Hierzu zählt zum Beispiel die PEC. Man braucht so etwas nur, wenn man eine Steuerung und keine Regelung hat. Bei einer Regelung at man immer Rückinformationen über die Regelstrecke und kann damit alle Fehler sofort ausmärzen. Nur wenn diese Rückinfos fehlen muss man die (vermutliche) Fehlerinformation irgendwo ablegen und diese dann in die Stellgröße einrechnen. Mir als Automatisierungstechniker tut es da immer weh, wen ich daran denke, daß sowas heute noch gemacht wird.
Seit geraumer Zeit gibt es ja auch das sogenannte EPEC, welches zunächt mittels Encodern angelernt wird. Man braucht also dazu zunächst einmal Encoder und eine geschlossene Regelstrecke. Warum man diese dann aber wieder entfernt und nur noch mit der Aufgezeichneten EPEC-Tabelle arbeitet bleibt mir bis heute ein absolutes Rätsel.

Auch ist es so, daß die bei uns verwendeten Montierungen (Zeiss) so genau, daß man prinzipiell keine PEC braucht und schon gar nicht wenn man mit Präzisionsencodern arbeitet im Subbogensekundenbereich arbeitet.

PEC wird es also in der Grundvariante nicht geben (allenfalls auf Wunsch).

Da das Projekt läuft zwar schon seit Sommer 2007 ist aber bei Weitem noch nicht fertig, da ich Einzelkömpfer bin, auch noch eine Familie und einen recht arbeitsreichen Job habe. Wenn auch schon Etliches läuft ist alles noch prototypisch und ein Finales ReDesign der Leiterplatten steht noch aus. Damit die professionell aird arbeite ich inzwischen mit dem Altium Designer.

Deshalb möchte ich bitten, davon Abstand zu nehmen mir Mails zu schicken in denen schon nach Platinen gefragt wird. Das entgültige Platinenlayout wird sich noch ändern. Wenn es denn irgendwann mal soweit sein sollte, dann gibt es die auch nur unbestückt. SMD Löten ist eigentlich kein Problem, auch wenn viele das anders sehen mögen:-)

 

Beginn

Das erste Feature, was meine Steuerung anderen voraus haben sollte war ein vollgrafisches Display! Zunächst habe ich mich umgeschaut, was man schon fertig an Modulen auf dem Markt kaufen kann. Für die Zentrale Prozessoreinheit hatte ich 2007 erst mal mit einer Platine von Display3000 herum experimentiert. Diese besteht aus einem Microcontroller, Display und Tastenfeld. Alle Ports sind nach außen geführt und können über Steckerleisten abgegriffen werden. Damit kann das Modul auf eine andere Leiterplatte, die dann die Zusatzelektronik wie Sensoren und Motoransteuerung enthält, gesteckt werden. Leider stellte sich nach anfänglichen Erfolgen dann doch heraus, daß das Modul einen erheblichen Aufwand seiner Resourcen nur für die Darstellung der grafischen Oberfläche verwendete. Daher musste eine andere Lösung her. Dennoch habe ich mit dem Controllerboard herumexperimentiert und erste Schritte gewagt.

Warum SMD-Technik?

Ich werde oft gefragt, warum ich gerade SMD-Technik in meinen Projekten einsetze. Dafür gibt es ein paar ganz einfache Gründe.
SMD-Technik (Surface Mounted Devices) wurden erstmals in den 70-er Jahren verwendet und haben sich sehr shcnell in der Industrie bei der maschinellen Platinenfertigung durchgesetzt. Hauptgrund ist hiebei die einfache maschinelle Verarbeitbarkeit und der kleinere Platzverbrauch. Zudem fallen Arbeitsschritte wie Biegen und Bbschneiden der Anschlussdrähte weg. Konventionelle BAuelemente haben sich aber trotzdem im Amateurbereich bis heute gehalten. Oft haben Leute Probleme mit den kleinen Abmessungen. Mit dem richtigen Werkzeug, was gar nicht mal so teuer ist, ist das aber alles kein Problem. Es ist nicht teurer sondern nur anders. Etwas umlernen schadet nie und in Zukunft wird es sicher fast nur noch SMD geben. Dies zeigt sich zum Teil shcopn heute weil bestimmte Bauelemente schon gar nicht mehr in konventionellen Gehäusen (z.B. DIL) gefertigt werden. Wenn man also moderne schaltungen aufbauen will, muss man sich dem Thema SMD früher oder später stellen.
SMD ermöglicht sehr hohe Packdichten insbesondere in Verbindung mit Mehrlagenleiterplatten. Meine Projekte handhabe ich aber weniger restriktiv, da ich aus Kostengründen nur 2-Lagen-Platinen einsetze und zudem so das manuelle Bestüclen und Löten leichter ist. Zudem versuche ich auch Bauformen zu wählen, die noch von Hand lötbar sind. Man wird bei Widerständen also minimal die Bauform 0805 bei mir finden. Im Vorliegenden projekt gibt es eigentlich nur einen IC, der ein sehr kleines Rastermaß hat und etwas mehr Feingefühl erfordert.

Erste Versuche mit der Hardware (06/2008)

Nun habe ich mich mal einige Tage hin gesetzt und angefangen etwas für ein Displaymodul von Display3000.de zu programmieren. Da ich ein vollgrafisches Display hatte Entwickelte ich zunächst ein Menü. Dieses sollte alle möglichen Einstellungsmöglichkeiten bieten über die Cursor Tasten bedienbar sein. Also wurden erste Versuche unternommen, die meiner Meinung nach schon recht ordentlich ausschauen.

Ich habe mir ein paar Routinen geschrieben, die das Menü aus einer Stringliste aufbauen. Dadurch ist es jederzeit ohne großen Aufwand erweiterbar. Auch habe ich mich mal am Auslesen der Daten einer handelsüblichen GPS-Maus, die über einen Mini-DIN-Anschluss (PS/2) an die Steuerung angeschlossen werden kann. Auch das klappt schon ganz gut. Seine Position kann mein neues Spielzeug schon bestimmen.

Die Werte für die Temperatur und den Fokus sind auf dem Screenshot noch fiktiv. Das wird später mit Leben gefüllt. In dem großen leeren Feld weiter unten kommen dann die aktuellen Koordinaten usw. in etwas größerer Schriftart rein. Als Nächstes werde ich mich an die Anbindung des Temperatur-Luftfeuchtigkeitssensor machen. Die Steuerung soll ja mal später den Taupunkt ausrechnen und den Anwender warnen, wenn dieser unterschritten wird.

Ich habe mich nun auch dazu entschieden, ähnlich wie es bei der FS-2 Steuerung gemacht wird, das Leistungsteil vom Bedienteil zu trennen. Das hat mehrere Vorteile. Einerseits kann das Bedienteil kleiner und handlicher gehalten werden. Zweitens kann man so verschiedene Leistungsteile für unterschiedlich Motortypen anschließen.Derzeit sind Schrittmotortreiber mit Phasenströme von 4A bei 34V geplant. Damit kann man dann auch größere Teleskope ordentlich schnell bewegen. Später könnte dann auch eine Platine mit Servomotortreibern entwickelt werden.


Die erste Revision

Neues Display Modul

Beim Stöbern im Internet bin ich auf einen Hersteller von AmOLED-Modulen aufmerksam geworden. Diese verfügen über einen eigenen Controller und werden von der MCU über eine Serielle Schnittstelle mit einfachen Befehlen angesprochen. Ich habe mir so ein Teil besorgt und habe es einem Vergleich zum alten Display unterzogen.
Das neue Display arbeitet wesentlich schneller und resourcenschonender! Außerdem kann es mit Grafiken besser umgehen und sogar mit Videos und Sounds abspielen. (links das alte von Display3000 und rechts das neue Display. Man erkennt ganz deutlich , daß die Hintergrundbeleuchtung eines LCDs immer dafür sorgt, daß der Hintergrund (obwohl er schwarz sein sollte) hell durchscheint. Beim AmOLED ist schwarz wirklich schwarz und die Dunkeladaption geht nicht verloren, wenn man drauf schaut. Der erzielbare Kontrast ist beim AmOLED aber auch so hoch, daß man das Display selbst bei direkter Sonneneinstrahlung sauber ablesen kann.

An einigen Sonderzeichen wie dem Gradzeichen muss ich allerdings noch arbeiten. ;-) Das neue Display ist auch bei seitlichem Blickwinkel noch lesbar.

Mit dieser Lösung ist dann auch der Controller auf der Display3000 Platine überflüssig. Ich verwende stattdessen eine Controllerplatine von Robotikhardware.de die einen ATMEGA2560 enthält. Auch da drauf ist eine USB-Schnittstelle und diverser Kleinkram.

 

 

Hardwarebeschreibung

Die gesamte Teleskopsteuerung wird aus zwei getrennten Einheiten bestehen, einer kleinen leichten Handsteuerbox, die das Display, TAstatur, sowie einige kleine Baugruppen enthält, sowie dem Leistungsteil in dem die Stromversorgung sowei die eigentlichen Schrittmotortreibe runtergebracht sind. Dieser Aufbau dürfte vielen von Michael Kochs FS-2 Steuerung bekannt sein.

Blockschaltbild der Steuerung

(die USB Schnittstelle und die zusätzliche RS232-Schnittstelle für PC / PDA habe ich mal weg gelassen)

 

Die Handsteuerbox

Die Handsteuerbox wird in ein handliches BOPLA Gehäuse gepackt. Dieses besteht aus stoßfester Plastik, wodurch man im Winter auch nicht wie bei der MTS3-SDI mit den Fingern fest friert. Zusätzlich ist das Geäuse mit einer Gummierung versehen, wie man sie bei vielen Geräten für den Outdoor Bereich kennt.

Das Display wird auf die Tastaturplatine im Handgehäuse aufgesteckt. Die Tastatur wird über hinterleuchtete Taster mit 1mm Hub und Klick realisiert. Diese sind für ausreichend Schaltzyklen konstruiert, und haben einen angenehmen Tastweg. Auch fpr das Cursorkreuz habe ich mich für ein Modul der selben Firma entschieden. Auf der Rückeite der Handsteuerbox wird sich auch eine Leiste mit mehreren roten LEDs befinden, die als Astrotaschenlampe dimmbar zugeschaltet werden kann.

 

Basis-Gerät (v1.0)

Nunmehr bin ich mit dem ersten Design der Basiplatine nahezu fetig. Mit dem Standard-Europakartenformat 160x100mm paßt sie genau in das vorgesehen Alugehäuse. Dennoch werde ich nicht umhin kommen noch eine 2. Platine oben drauf zu setzen, da an den 100mm langen Seitenkanten nicht genug Platz für alle vorgesehenen Anschlüsse ist. Einen Drahtverhau wie bei der Littlefoot möchte ich allerdings nicht bauen. Ich bin da ein freund von Ordnung. Auf der Basisplatine sind rechts die 3 Leistungstreiberstufen zu sehen. Auf der linken Seite sitzen die PC-Anschlüsse sowie die gesamte Prozessor-Elektronik. In dem Platz dazwischen habe ich 2 kleine Lüfter vorgesehen um die Leistungsstufen bei Bedarf zu kühlen. Die Platzierung im Inneren der Steuerung nimmt mir so keinen Platz an den Frontseiten weg. Da müssen dann nur Belüftungsschlitze rein. Auf die Zusatzplatine kommen die 2 Treiberstufen für den Focuser und den Field-Rotator, das Encoderinterface, der Luftdrucksensor, die 8 Schaltbaren Relaisausgänge a 1A /250V und der Wolkensensor, da er nach oben aus dem Gehäuse blicken muss. Zusätzlich kommt noch eine Anschlussbuchse für einen externen Wolkensensor dran, der dann irgendwo am Sternwartendach montiert werden kann. In einer Kuppel ist der interne reichlich sinnlos.

Die Platine werde ich so erst mal als Prototyp in dei Fertigung geben und schauen, ob alles so funktioniert wie ich mir das denke. Hoffentlich ist die vor Weihnachten da.

 

15.01.2009

Jetzt ist schon wieder eine ganze Weile ins Land gegangen. Aufgrund des Weihnachtsurlaubes warte ich jedoch noch auf die Lieferung. Dann geht es endlich ans Löten. Die Zeit habe ich genutzt um mich genauer in die Programmieurng des neuen Displaymodusl einzuarbeiten. Die verwendete programmiersperache 4DGL hat inzwischen einige sehr umfangreiche Weiterentwicklungen erfahren und so ist es möglich komplette Programme direkt auf dem Display laufen zu lassen. Der verfügbare Speicher von 2 GigaByte ist fantastisch und auch die Performance. So bin ich inzwischen soweit, daß die Programme für die Objektkataloge lauffähig sind. Ich habe mal Beispielbilder vom Messier-Katalog angehängt. Ein paar kleine Bugs sind noch drin wie man sieht- Messier 5 ist natürlich nicht der Krebsnebel. Da wird der Text noch nicht weg gelöscht. ;-)

 

Außerdem habe ich Test mit dem Display bei winterlichen Temperaturen gemacht. Es arbeitete bei -18°C ( Tiefkühlfach ) immer noch einwandfrei ohne eine erkennbare Verzögerung. Eine aufwändige Displayheizung wie bei anderen Lösungen (LCD) ist also nicht nötig. Da es sich um ActiveMatrix-OLED handelt ist der Einblickwinkel >170 ° wodurch man es auch von der Seite problemlos ablesen kann.

23.01.2009

Die Platine ist nun endlich angekomen und ich habe begonnen teilweise die Baugruppen zu bestücken. Prozessormodul, SD-Interface, GPS, Luftfeuchte- und Temperatursensor sowie batterigepufferter Uhrenbaustein und der EEPROM funktionieren schon. Die Treiberstufen für die Schrittmotoren kommen in den nächsten Tagen Stück für Stück.

Unter dem Prozessormodul befindet sich der Luftfeuchtesensor direkt an der Frontseite und darunter der SD-Kartenslot. Ich habe bewußt hier echte Pegelwandler ICs eingesetzt, da die Sparvariante mit Widerständen und Dioden im SD-Interface immer wieder Probleme macht!. Das kann insbesondere dann ärgerlich werden, wenn das SD-Interface mitten in einer kalten Beobachtungsnacht den Dienst versagt! Über die Mini-DIN- Buchse wir die GPS-Maus angeschlossen. GPS-Mäuse bekommt man bei Ebay für sehr wenig Geld. Meine hat 1,50 Euro gekostet wobei das allerdings ein Glückstreffer war. Die DSUB-9 Buchse ist zum Anschluss der Handsteuerbox da und enthält noch zusätzlich eine RS232-Schnittstelle, die mit einem Y-Kabel herausgeführt werden kann. Über diese RS232-Schnittstelle kann ein PC/PDA angeschlossen werden. Bevorzugt werden sollte aber der Mini-USB Anschluss auf dem Prozessormodul. Hinten sind die 3 Anschlussstecker für die Haupt-Schrittmotoren zu sehen. Für alle externen Kabel verwende ich Hochflexible Tieftemperaturleitungen, die auch tiefen Minusgraden noch weich bleiben.

Hier noch ein Blick auf die teilbestückte Unterseite der Hauptplatine mit SD-Kartenleser und Teilbestückter RAM-Erweiterung (optional).

Mai 2009

So langsam geht es vorwärts. Der Tastaturcontroller ist auch hardwareseitig schon fast fertig und der Prozessor arbeitet einwandfrei mit dem Display zusammen. Auch die dimmbare Hintergrundbeleuchtung der Tasten arbeitet. Es kann jetzt an die Firmware gehen.

Ich habe inzwischen auch die Hardware für das Encoderinterface fertig konstruiert. Experimente haben gezeigt, daß man bei bestimmten Features, wie z.B. beim Encoderinterface (oben bereits erwähnt), um eine hardwareseitige Lösung nicht herum kommt, wenne s ordentlich funktionieren soll. Bestes Beispiel wie man es nicht mahcen sollte ist die FS2. Die fragt zum Beispiel die Encoder mit etwa 2kHz zyklisch ab (polling). Liefert ein Encoder mehr als 2000 Pulse pro Sekunde verliert die Steuerung die Position. Auch andere Lösungen welche die Encoder direkt an einem Interrupt Eingang der MCU auswerten, haben schnell Ihre Grenzen erreicht, da sie bei hohen geschwindigkeiten die MCU zu stark belasten.. Darum habe ich die 4 Encoderinterfaces mit speziellen dafür vorgesehenen ICs aus dem Roboterbau realisiert . Jeder von Ihnen verktraftet bis zu 30 Mio. Pulse Sekunde ohne er Schritte verliert oder daß der Hauptprozessor etwas dafür tun muss. Anders ist die Vorgabe einer einerseits hohen Positioniergenauigkeit im Subbogensekundenbereich und eines schnellen GoTo bzw. schnellem manuellem Schwenken beim Lösen der Klemmung nicht zu realisieren!

Ich habe Anfang 2008 zwei AEDA-Encoder mit 20000 Pulsen/Umdrehung erworben. Diese sitzen auf dem Gehäuse meiner Zeiss1B und haben eine Untersetzung von etwa 1:36. Damit liefern sie 720000 Positionen pro Umdrehung der RA-Achse. Mit Quadratur kommt man auf 2,88 Mio. Positionen pro Umdrehung was eine Genauigkeit von 0,45"/Encoderschritt bedeutet. Damit sollte man die Zeiss1B genau hinreichend genau positionieren können. Auch wenn man die RA-Achse 10 mal pro Sekunde drehen würde, würde der Encoder keine Schritte verlieren (geschirmte Kabel vorrausgesetzt :-) )

Ich habe auch mal die Berechnung für unsere große Zeiss VIII Montierung auf der Sternwarte gemacht an der unser 24" Cassegrain und der 20" Newton hängen. Dort hat die Lauffläche auf der der Encoder mit seinem 2cm großen Laufrad läuft, einen Umfang von 1,88m (der Kranz unter dem Schneckenrad mit Durchmesser 70cm) . Damit liefert der Encoder pro Umdrehung der RA-Achse etwa 24,5Mio. Pulse. Mit interner Quadratur sind das dann 98 Mio. Pulse/Umdrehung und damit eine thoretische Auflösung von 0,0132"/Encoderpuls. (Die Werte sind die theoretisch erreichbaren Maxima)
Das Wort PEC, wie oben bereits erwähnt kann man dann getrost vergessen. Auch das in manchen Foren beschriebene Encodergestürtzte PEC (EPEC) ist damit überflüssig (wobei mir immer noch nicht klar ist, was das eigentlich mehr macht außer Encoderinfos in die PEC einzubeziehen). Wenn man genaue Encoder hat und der Controller in der Lage ist die Signale in Echtzeit zu verarbeiten kann, dann kann er mit jeder Encoderinfo sofort die Motorposition entsprechend korrigieren. Da bei meinem Konzept das Encoderinterface mit dem Motorcontroller TMC428 kommunizieren kann, braucht der Controller hier eigentlich außer einer zusätzliche Kontrolle auch nichts zu tun.

Da ich kein Freund von Drahtverhau bin aber die Anzahl der Anschlüsse, die Heraus geführt werden müssen recht groß ist, habe ich mich entschlossen, mehrere Komponenten auf eine zweite Leiterplatte zu verfrachten. Hier sind hauptsächlich das Encoderinterface, die GoldCap-Puffer, und zwei prototypische Sensoren platziert. Nachfolgendes Bild zeigt die Interface-Platine im derzeitigen Design. Zwei IC und eine Buchse fehlen mir aber noch. Die beiden Sensoren können natürlich auch extern angeschlossen werden. Gerade beim Wolkensensor macht das Sinn, da dieser logischerweise freie Sicht zum Himmel braucht. Der Luftdrucksensor wird durch einen kleinen schlauch um Gehause nach außen geführt. Dies ist notwendig, da er durch den Internen Lüfter in der Steuerung sonst falsche Werte liefert.

Dezember 2009

Der Wolkensensor hat nun auch seinen Dienst aufgenommen. Er ist so konzipiert, daß er im Gegensatz zu andern Lösungen am Markt eine Absolutaussage über den Grad der Bedeckung treffen kann. Bisher war bei andern Lösungen nur eine Aussage über die relative Änderung der Bewölkung möglich. Um eine Absolutaussage zu realieiseren habe ich ein recht kompliziertes Klimamodell hinterlegt, welches die Bewölkung aus Lufttemperatur, Luftfeuchte, Luftdruck, Tageszeit und athmosphärischer Rückstrahlung berechnet.

Ebenso hat der Luftdrucksensor hat seine Feuertaufe überstanden und liefert zuverlässig Werte. Die Versuche mit den Daten die atmosphärische Refraktion zu berechnen sind seht vielverstrechend. Ob die Genauigkeit den theoretisch möglichen Werten des Modells entspricht muss allerdings die Praxis noch zeigen. Damit kann auf die Verwendung von ungenauen Tabellenwerken und Annäherungen zur Refraktionskorrektur verzichtet werden.

Auch die Alignmentkorrektur funktioniert inzwischen in der Firmware.

 

Projektrevision gestartet