Radiocommande pour télescope avec moteurs en mode micro-pas
Au cours d'une séance d'observation, le télescope équatorial doit pivoter lentement autour de son axe horaire afin de compenser le mouvement de rotation de la Terre. Habituellement ce mouvement est motorisé. Ceci permet d'avoir une image fixe dans le champ de l'oculaire.
Il est parfois nécessaire de modifier la vitesse de rotation du moteur d'entraînement pour recentrer l'astre dans le champ du télescope ou pour corriger sa position lors d'une photographie à longue pose. Pour transmettre cette commande de correction au dispositif électronique qui pilote le moteur (on l'appelle "variateur"), on utilise généralement un boîtier qui est relié à l'électronique par un long câble. Ainsi, on peut effectuer la correction souhaitée tout en maintenant l'œil à l'oculaire.
Dans la pratique, cette disposition présente quelques inconvénients :
- Dans l'obscurité, on peut aisément se prendre les pieds dans le câble, surtout si on est nombreux autour du télescope.
- Entre deux retouches de l'orientation de l'instrument, on peut avoir besoin de poser le boîtier de commande. Souvent, on le pose n'importe où... et ensuite, il n'est pas toujours facile de le retrouver dans l'obscurité.
- Si on pose ce boîtier de commande sur le tube du télescope (ou bien si on l'accroche dessus), il ne faut pas l'oublier quand on veut réorienter l'instrument car le câble pourrait être malencontreusement arraché par cette manœuvre.
Ce sont ces difficultés pratiques qui nous ont conduits à concevoir un système de télécommande radio pour nos télescopes. Le boîtier de commande (la zapette) peut ainsi être conservé dans la poche de l'utilisateur, on sait donc où le trouver et on n'a plus les inconvénients du fil qui traîne.
Nous avons conçu un premier système de télécommande radio pour nos télescopes en 1983, il fonctionnait sur la fréquence de 27MHz. Ce dispositif nous a apporté beaucoup de satisfactions mais il faut reconnaître que sa fiabilité était perfectible. En effet, il était nécessaire de réajuster ses réglages de temps en temps et il pouvait parfois être perturbé par des signaux parasites. Nous vous le présentons sur la page "Radiocommande 27MHz pour télescope". Notez toutefois que ce système utilise le composant obsolète SAA1042, je ne vous incite donc pas à fabriquer cette version de notre télécommande radio.
Depuis les années 1990, nous préférions employer une "Radiocommande 300MHz" dont les accélérations sont progressives.
Depuis 2023 nous utilisons pour nos télescopes la même radiocommande 300MHz mais avec un pilotage des moteurs par micro-pas.
Moteur pas à pas et micro-pas
Avec la page sur la conception du système d'entraînement d'un télescope, nous avons examiné les différents types de moteurs pouvant être utilisés pour la motorisation d'un télescope. Rappelons-nous les particularités du moteur pas à pas.
Le moteur pas à pas est d'un emploi très confortable pour mouvoir un télescope. Toutefois, on peut regretter que sa rotation se fasse par saccades car ce mode de rotation limite la précision de l'entraînement et provoque des vibrations indésirables.
Un premier progrès pour améliorer le comportement du moteur pas à pas consiste à le piloter avec les demi-pas comme l'illustre la figure suivante.
En procédant par pas complets il faut 4 impulsions d'horloge pour un cycle complet et en le pilotant par demi-pas il faut le double, c'est à dire 8 impulsions d'horloge par cycle.
Afin de réduire les vibrations de ces moteurs nous avons décidé de les piloter avec un système à micro-pas. Ainsi, nous avons pu supprimer les dispositifs amortisseurs de vibrations que nous utilisions auparavant. De plus, cette commande par micro-pas a divisé par 4 la consommation de courant, ce qui est appréciable puisque nous utilisons de petites batteries.
La figure ci-contre montre l'évolution du courant dans les enroulements du moteur avec notre nouveau dispositif basé sur un circuit TC78S600. Un cycle complet nécessite maintenant 64 impulsions d'horloge (soit huit fois plus qu'en mode demi-pas).
Les moteurs pas à pas que nous utilisons nous permettent de décupler la vitesse d'entraînement de nos instruments, et ceci dans les deux sens de rotation. Nous pouvons ainsi, par exemple, nous promener rapidement sur les paysages lunaires. Ils nous fournissent donc un grand confort d'utilisation. Le variateur que nous allons décrire ici est un appareil électronique qui pilote ce type de moteur en mode micro-pas.
Dans la suite de cet article nous ferons uniquement allusion aux moteurs pas à pas bipolaires que nous utilisons, ce sont des moteurs SAIA à 2 phases UDB 10 - 78 Ohms, angle de pas 15°, réducteur D-50A. Lorsqu'ils sont équipés avec notre variateur, leur axe en sortie du réducteur effectue un tour par minute pour le suivi stellaire. C'est une vitesse de rotation habituelle pour les entraînements à secteur lisse.
Pour fabriquer ce variateur il est souhaitable d'avoir une petite expérience dans la construction d'appareils électroniques avec des composants CMS (Composant Monté en Surface). A défaut il vous sera très profitable de vous faire aider par un amateur expérimenté dans les montages électroniques.
Compte tenu de la fréquence de fonctionnement élevée, les circuits imprimés doivent impérativement être réalisés sur un support époxy. De plus, je vous conseille d'employer les circuits de l'émetteur et du récepteur tels que je vous les présente. Une modification de leur disposition pourrait entraîner un mauvais fonctionnement.
Sur chacune des pages suivantes figurent les graphiques et schémas nécessaires pour réaliser un circuit imprimé. En cliquant dans le cadre graphique, vous accèderez au dessin détaillé du circuit imprimé grâce auquel vous pourrez établir le masque.
Principe de cette télécommande 300MHz pour moteurs micro-pas :
Le boîtier de commande possède quatre boutons de commande qui correspondent aux quatre directions possibles pour la retouche, en fait ce sont les quatre points cardinaux. Le signal HF émis est modulé en amplitude (en tout ou rien) par le signal issu d'un codeur-décodeur MM53200 (ou UM3750) et dans lequel est codé la direction de la retouche.
Le récepteur décode ce signal avec autant de circuits MM53200 (ou UM3750) qu'il y a d'ordres différents à transmettre. Chacun de ces circuits reconnait de code du bouton de commande qui lui correspond. La commande ainsi identifiée est transmise au variateur du moteur concerné (ascension droite ou déclinaison). Si la commande est prolongée, le moteur concerné est progressivement accéléré jusqu'à atteindre sa vitesse maximale. Dans ce cas, la vitesse de déplacement apparent de la ligne de visée du télescope sur le ciel atteindra environ 10 fois la vitesse de dérive provoquée par la rotation de la terre.
En France, l'utilisation de ce domaine de fréquences n'est pas complètement libre mais je considère que le niveau de puissance émis par mon dispositif est négligeable car extrêmement faible. Toutefois, je ne l'ai pas mesuré et je ne peux pas garantir qu'il est acceptable par la règlementation en vigueur en France. En conséquence, avant d'utiliser ce dispositif, vous devrez vérifier sa légalité.
L'émetteur 300MHz :
L'émetteur radio
Le circuit de commande de l'émetteur
Câblage de l'émetteur
Le récepteur 300MHz :
L'alimentation du récepteur
Le récepteur radio
Le décodeur du récepteur
Le variateur d'ascension droite
La commande du moteur d'ascension droite
Câblage du récepteur d'ascension droite
Le variateur de déclinaison
La commande du moteur de déclinaison
Câblage du récepteur de déclinaison
Le chargeur de batterie au plomb