CARTES BLINDAGE ARDUINO SKYPIKIT - NGC7000

CARTES BLINDAGE ARDUINO SKYPIKIT POUR MOTEURS DE TÉLESCOPES PAS-À-PAS ET CC AVEC ENCODEUR

Révision 2020.02.15

Cartes blindages ARDUINO SKYPIKIT

Contenu du document 2

Cette série comprend des cartes qui s’insèrent directement sur un ARDUINO. Chaque carte est ainsi un blindage Arduino (Arduino Shield) qui sert à contrôler un moteur de télescope. On utilise généralement deux cartes empilées sur un Arduino pour contrôler les deux moteurs d’une monture de télescope, ascension droite et déclinaison. On pourrait empiler une troisième carte pour contrôler par exemple un moteur de porte-oculaire motorisé. La série comprend actuellement deux modèles de cartes, un modèle pour moteur pas-à-pas bipolaire et un modèle pour moteur CC avec encodeur. Dans une application réelle, vous devez insérer l’Arduino et ces cartes dans un boîtier et ajouter tous les éléments nécessaires : câbles, connecteurs, commutateurs, fusible, manette simple (handbox), alimentation, etc. Les pages suivantes décrivent en détails le fonctionnement et l’utilisation de la carte pour moteur pas-à-pas bipolaire. Vient ensuite la description de la carte pour moteur CC avec encodeur.

Carte pour moteur pas-à-pas bipolaire

Carte pour moteur CC avec encodeur

Carte Arduino Skypikit pour moteur pas-à-pas bipolaire

Carte Arduino Skypikit pour moteur pas-à-pas bipolaire 3



Carte Arduino Skypikit pour moteur pas-à-pas bipolaire 4



Fonctions des connecteurs de la carte 5

Adaptateurs Arduino standards

Connexions Arduino optionnelles à souder

Connecteur ICSP, plus Index et Sensor

Alimentation principale de 10 à 24 volts CC selon le moteur utilisé

Raccords aux bobines du moteur bipolaire

Sortie optionnelle de 9 volts pour VIN Arduino

Connecteur des commutateurs de limites

Connecteur à la caméra d’autoguidage

Connecteur à l’encodeur de quadrature optionnel


Broches du Arduino utilisées par la carte Skypikit 6

Seules les broches suivantes du Arduino sont utilisées par la carte Skypikit : GND VIN communication I2C : SDA et SCL Toutes les autres broches du Arduino sont libres d’être utilisées à d’autres fins et leur usage peut être programmé dans le croquis du Arduino : pour manette, communication Bluetooth, …


Une seule alimentation pour l’ensemble du système 7

Alimentation de 10 à 24 volts CC

Sortie optionnelle de 9 volts pour VIN

L’ensemble des circuits peut être alimenté par une seule alimentation de 10 à 24 volts CC, selon le moteur utilisé. La borne positive est raccordée à VM et la borne négative est raccordée au GND. Cette alimentation peut provenir d’une batterie de voiture de 12 volts, d’un bloc d’alimentation régularisé ou d’un adaptateur mural fournissant au moins 3 ampères. Pour que l’alimentation principale alimente les circuits Arduino et Skypikit en plus d’alimenter le moteur, la carte Skypikit contient un régulateur LM7809 qui fournit une source de 9 volts CC à un maximum de 1,5 ampères et qu’on raccorde à l’entrée VIN.

Arduino


Alimentation avec plusieurs cartes Skypikit empilées sur l’Arduino 8

Alimentation de 10 à 24 volts CC

Sortie régularisée de 9 volts pour VIN

L’alimentation principale doit être raccordée à toutes les cartes Skypikit. Le connecteur d’alimentation de chaque carte contient deux broches VM et deux broches GND pour faciliter l’interconnexion de l’alimentation entre les cartes. Le régulateur de 9 volts est présent seulement sur la carte du dessus. En connectant la sortie régularisée de 9 volts sur l’entrée VIN de la carte du dessus, cela alimente toutes les cartes, y compris l’Arduino, puisque les broches VIN de toutes les cartes sont raccordées ensemble par les adaptateurs Arduino. On peut empiler jusqu’à quatre cartes Skypikit sur l’Arduino.

Carte du dessus

Carte ou cartes intermédiaires

Arduino en dessous

régulateur 9V non installé


Alimentations indépendantes pour le moteur et pour les cartes 9

Alimentation au moteur de 10 à 24 volts CC selon le moteur utilisé

Alimentation de 9 volts CC au Arduino

Le moteur peut aussi être alimenté par une alimentation différente de celle qui alimente le Arduino et le Skypikit. Cette configuration n’est permise que s’il n’y a pas plus de deux blindages Skypikit empilés sur le Arduino, c’est-à-dire deux moteurs à contrôler, puisque la source de 9 volts qui alimente le Arduino doit aussi alimenter les cartes Skypikit en passant par la broche VIN.

Arduino

régulateur 9V non installé


Raccords aux bobines du moteur pas-à-pas bipolaire 10

Un moteur pas-à-pas bipolaire contient deux bobines, bobine 1 et bobine 2. On reconnaît un moteur bipolaire parce qu’il a quatre fils. On peut utiliser un multimètre sur l’échelle des ohms pour trouver quels sont les bornes qui sont les extrémités de chaque bobine. Si votre multimètre indique une résistance mesurable (généralement entre 5 et 100 ohms), vous êtes raccordé aux extrémités d’une bobine. Profitez-en pour prendre en note la valeur de la résistance de chaque bobine. Cela sera utile pour ajuster la limite de courant du driver A4988 (voir plus loin).

ROTOR

2B

2A

1A 1B


Utilisation d’un moteur unipolaire à 6 fils comme moteur bipolaire à 4 fils 11

On peut facilement utiliser un moteur unipolaire à 6 fils comme moteur bipolaire. Il suffit simplement de ne pas raccorder la borne COM de chaque bobine. On peut utiliser un multimètre sur l’échelle des ohms pour trouver quels sont les bornes qui sont les extrémités de chaque bobine. La résistance entre les deux extrémités d’une bobine est le double de la résistance entre une extrémité et le centre COM de la bobine.

ROTOR

2B

2A

1B 1A

COM2

COM1

Moteur unipolaire à 6 fils


Ajustement de la limite de courant du driver A4988 12

Avec le module A4988, on peut utiliser une tension plus élevée que la tension nominale du moteur, puisque ce circuit peut limiter activement le courant dans les bobines. Ceci permet de faire tourner le moteur beaucoup plus vite que si on utilisait seulement la tension nominale. Le courant maximum qui peut passer dans chaque bobine du moteur est égal à la tension nominale du moteur indiquée par le fabriquant divisée par la résistance de la bobine que vous pouvez mesurer avec un multimètre : Imax = Vnominal/Rbobine Par exemple, si vous mesurez 60 ohms aux bornes de chaque bobine d’un moteur pas-à-pas de 6 volts, le courant maximum permis sera de 6 volts/60 ohms, soit 0,1 ampère ou 100 mA. Le courant maximum s’ajuste avec un petit potentiomètre de limite de courant situé sur le driver A4988. Pour connaître la limite de courant ajustée, vous devez utiliser un multimètre sur l’échelle de 200 millivolts, et mesurer une tension Vref proportionnel le à ce courant en utilisant la formule suivante : Vref = 8 X Rcs X Imax où Imax est le courant maximum voulu et Rcs une résistance dont la valeur est 0,1 ohm pour les modules A4988 distribués avec les cartes. Par exemple, pour un courant voulu de 100 mA, on obtient Vref = 8 X 0,1 ohm X 100 mA = 80 mV. Si le moteur est bruyant avec la limite de courant obtenue, vous pouvez faire des essais en diminuant légèrement cette limite. Potentiomètre

d’ajustement

A4988

Vref se mesure directement sur le potentiomètre tout en le tournant avec un petit tourne-vis.


Ajustement du nombre de micro-pas par pas du driver A4988 13

Le driver de puissance A4988 peut être configuré pour fonctionner avec différentes valeurs de micro-pas par pas. La carte est livrée avec la configuration pour avoir 16 micro-pas par pas, ce qui est recommandé, avec des ponts déjà installés aux positions MS1, MS2 et MS3. Si vous voulez modifier cette configuration, vous pouvez le faire en coupant certains ponts selon les positions données dans la table. Vérifiez les résultats à l’aide de l’application SKYPIKIT MOTOR TESTER TUNER.

MS1 MS2 MS3 Résolution

Pas complet (full step)

Demi-pas (half step)

4 micro-pas / pas

8 micro-pas / pas

16 micro-pas / pas

La table montre les positions où l’on doit installer des ponts pour chaque configuration.


Raccordement à un encodeur de quadrature 14

Les moteurs pas-à-pas sont contrôlés en boucle ouverte et n’ont pas besoin d’encodeur de quadrature pour connaître leur position. Le Skypikit ne fait que compter les impulsions de micro-pas qu’il envoie au driver de puissance pour savoir où le moteur pas-à-pas est rendu. Normalement, on n’utilise pas d’encodeur de quadrature avec des moteurs pas-à-pas et le connecteur d’encodeur ne sert pas. Cependant, rien ne vous empêche d’utiliser un encodeur de quadrature pour un autre usage. Le Skypikit est alors capable de compter les pas d’un encodeur en même temps que de contrôler un moteur pas-à-pas en boucle ouverte. Attention : l’encodeur doit fonctionner avec une alimentation de 5 volts.

+AG

B

ENCODEUR


Raccordement d’une caméra d’autoguidage 15

Les caméras d’autoguidage sont fournies avec un câble modulaire RJ12 à 6 fils, suivant la norme ST-4. Les fils ont des couleurs dans un ordre précis. Faire bien attention de respecter l’ordre des raccords.

1 : NC

2 : GND

3 : RA+

4 : DE+

5 : DE-

6 : RA-

Numéro du fil Couleur Assignation

1 blanc NC (non connecté))

2 noir GND (Ground)

3 rouge RA+ (correction A. D. vers l’est)

4 vert DE+ (correction DÉCL. vers le nord)

5 jaune DE- (correction DÉCL. vers le sud)

6 bleu RA- (correction A. D. vers l’ouest)

CARTE D’ASCENSION DROITE

CARTE DE DÉCLINAISON

CAMÉRA CÂBLE ST-4


Connexions à la manette simple 16

On peut utiliser un câble à 6 fils pour les connexions à la manette simple. Voir le schéma de la manette à la page suivante. Les effets des actions quand on appuie sur les boutons sont programmés dans le croquis du ARDUINO.

focus

DECL.

R. A.

speed

GND

5 volts


Schéma électronique de la manette simple pour la série de circuits SPK-ARDUINO-SHIELDS 17


Raccordement à des interrupteurs de limites 18

Exemple montré avec des interrupteurs de limites normalement ouverts.

LIMIT+ Vers le Nord ou vers l’Est

LIMIT- Vers le Sud ou vers l’Ouest


Schéma électronique de la carte pour moteur pas-à-pas bipolaire 19


Identification des composantes 20

Schottky

0.1µF

0.1µF

0.1µF

0.33µF

0.1µF

0.1µF

0.33µF

0.33µF

10K

10K 10K

20K

6.8K

20K

20K

20K

20K

0.1µF

6.8K

6.8K

1N5402

1N5402

18pF

18pF

1M 10µF tantale

47µF

47µF

47µF

100µF

330µF +

Carte Arduino Skypikit pour moteur CC avec encodeur

Carte Arduino Skypikit pour moteur CC avec encodeur 21



Carte Arduino Skypikit pour moteur CC avec encodeur 22



Raccordement à un moteur CC avec encodeur 23

Le moteur CC est contrôlé en boucle fermée et a besoin d’un encodeur de quadrature pour que le Skypikit puisse connaître sa position et sa vitesse. Attention : l’encodeur du moteur choisi doit fonctionner avec une alimentation de 5 volts. Toutes les autres fonctions et raccords de cette carte sont identiques à celles de la carte pour moteur pas-à-pas bipolaire. Voir la description de la carte pour moteur pas-à-pas bipolaire pour les autres fonctions de cette carte.

+AG

B

ENCODEUR

MOTEUR CC


Schéma électronique de la carte pour moteur CC avec encodeur 24


Identification des composantes 25

Schottky

0.1µF

0.1µF

0.1µF

0.33µF

0.1µF

0.1µF

0.33µF

0.33µF

10K

10K 10K

20K

6.8K

20K

20K

20K

0.1µF

6.8K

6.8K

1N5402

1N5402

18pF

18pF

1M 10µF tantale

47µF

47µF

47µF

100µF

330µF +

Calculs et choix des moteurs et des engrenages

FIN 26

FIN

Documents

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