Автор: Илья Асламов. 2009

Немногие науки могут похвастаться таким всемирным фанклубом, как астрономия.
В мире чуть больше 10 тысяч профессиональных астрономов —столько же, сколько
любителей в одной только России (например на сайте [1] на 28.01.10 зарегистрировано
11576 пользователей, а на сайте [2] внесено в базу данных 1529 обсерватории,
находящиеся на территории бывшего СССР). Современная любительская астрономия —
это престижное высокотехнологичное хобби, в которое многие вкладывают тысячи долларов:
покупают телескопы, оборудуют обсерватории, путешествуют в погоне за редкими небесными
явлениями. Конечно же ・・пропуском・・ в мир астрономии является наличие телескопа.
В советское время любителям приходилось строить телескопы самостоятельно.
Это являлось очень длительным процессом, отнимающим у начинающего астронома месяцы,
если не годы. До конца пути доходили лишь единицы. На Западе все начиналось сходным
образом, но там телескопостроители быстро перешли к изготовлению инструментов на заказ.
И уже в 1960—970-х годах появились компании, специализирующиеся на изготовлении
любительских телескопов и аксессуаров к ним. В числе самых известных производителей
можно назвать Meade [3] и Celestron [4]. Они первыми внедрили систему автоматического
наведения на небесные объекты (так называемая система GoTo). Любителю нужно только
установить телескоп на монтировке (опорно- поворотном устройстве для телескопа),
навестись на пару ярких звезд, а дальше система сама производит привязку системы
координат и готова в кратчайшее время найти на небе любой объект из встроенной базы
данных. Предлагаемое нами устройство относится как раз к системам класса ・・GoTo・・
и может быть использовано как неподготовленными любителями астрономии, так и
профессионалами. Производством и разработкой такого рода инструментов в настоящее
время занимается с десяток фирм по всему миру (Meade, Celestron, Sky-Watcher,
Orion, Losmandy, siderealtechnology и др.). Но т.к. целью практически всех
производителей является изготовление телескопов “под ключ”, поэтому они не
занимаются отдельной реализацией своих систем GoTo. По этой же причине их
системы не являются гибкими в настройке, т.к. уже предназначены под конкретные
модели монтировок. По типу моторов, которыми они управляют, системы GoTo можно
разделить на 3 вида:

1. Для шаговых двигателей

2. Для бесколлекторных двигателей постоянного тока (BLDC).

3. Для коллекторных двигателей с энкодером на валу

Наиболее распространенными являются системы первого вида и наша система
・A&I GOTO SYSTEM・также относится к нему.
Такие устройства обладают рядом преимуществ:

1. Точность и плавность хода при дроблении на микрошаг более 16

2. Относительная простота управления

3. Для любительской астрономии нет необходимости использовать дорогостоящие энкодеры
для точного позиционирования, так как простой пересчёт микрошагов ШД позволяет
достаточно точно высчитывать углы поворотов.

4. Небольшое потребление электроэнергии, что весьма актуально в полевых условиях.

5. Относительно невысокие цены драйверов управления ШД. Специалистами Тверского
астрономического клуба ( www.astrotver.ru ) был проведен сравнительный обзор
современных систем GoTo, работающих на шаговых двигателях, в который также вошла
и наша система [5]. Список конкурентов в нашем секторе рынка, не так уж велик [5]:

1. Системы управления EQ5 SynScan и EQ6 SynScan производимые китайской компанией
Synta и серийно устанавливаемые ей на свои монтировки, продаваемые под
торговой маркой SkyWatcher.

2. Немецкая система управления FS2, выпускаемая под маркой Astro Electronic.

3. Система LittleFoot Elegance Photo, также разработанная в Германии фирмой
Rajiva's Astroprojects. Казалось бы, что все, что необходимо для астронома-любителя
в существующих системах уже реализовано, но при более подробном рассмотрении вопроса,
можно увидеть, что на настоящий момент времени системы еще далеки от идеала и имеют
множество недостатков. Требования современных любителей астрономии растут с каждым годом.
И теперь уже совсем недостаточно простой возможности управления осями телескопа с кнопок
пульта и его автоматического наведения на объекты. В век всеобщей компьютеризации и
автоматизации пользователь хочет иметь как минимум следующие возможности:

1. Возможность настройки системы под редуктор с любым передаточным отношением

2. Возможность настройки в широком диапазоне тока двигателя для разных режимов его
работы (таким образом можно адаптировать системы под любой ШД)

3. Выравнивание не только по одной, но и двум трем и произвольным количествам звезд
с учетом ошибки конусности.

4. Поиск планет солнечной системы и Луны

5. Возможность самостоятельного составления и редактирования каталогов.

6. Идентификация объекта, на который в данный момент наведен телескоп

7. Возможность ведения со звездной, лунной и солнечной скоростью, а также ведение
на произвольных скоростях, одновременно по обеим осям (для наблюдения за кометами или,
например, искусственными спутниками земли)

8. Запоминание текущих координат после выключения системы, чтобы при повторном
включении не производить процедуру выравнивания заново.

9. Наличие встроенного или подключаемого приемника GPS, для точной временной и
пространственной синхронизации телескопа.

10.Управление дополнительными устройствами, например: фокусером или куполом.

11. Возможность управления телескопом с ПК через программы ・・Астроатласы・・

12.Система должна иметь функцию коррекции периодической ошибки.

13.Поддерживать как аппаратное, так и программное автогидирование.

14.Должна быть возможность подключения внешних энкодеров, для компенсации ошибок
вносимых редуктором

15.Система должна иметь функцию автофокуссировки с термокомпенсацей

Очевидно, что ни одна из существующих систем, не удовлетворяет даже этому,
далеко не полному списку потребностей. По этой причине, 2 года назад,
нам было сделано предложение на разработку современной GoTo системы от
российско-украинских разработчиков профессиональных монтировок [6,7].
За первый год мы вошли в курс дела, и собрали первый вариант системы.
После ее обкатки, заказчики выдвинули новые пожелания по модернизации прибора,
и уже к лету 2009 года была выпущена первая серия устройств, которая успешно
разошлась по просторам страны. Подробное описание системы приведено в приложении 1.
Несмотря на несомненный успех, наша система еще имеет множество недостатков и
позиционируется как ・・бета версия・・. Недоработано и не реализовано еще множество
запланированных функций и возможностей. Хотя она уже составляет реальную
конкуренцию существующим аналогам. Параллельно к работе над проектом был подключен
программист ПК,который начал разработку собственной программы для ПК
(под названием Astrokinethik), которая бы управляла нашим устройством,
и являлась одновременно связующим звеном (драйвером) между программами
・・планетариями・・ и нашей системой.
В приложении 2 приведены скриншоты разрабатываемой программы.
В данный момент, для успешной коммерциализации нашего устройства необходимо решить
еще следующие задачи:

1. Ввести поддержку внешних энкодеров

2. Реализовать алгоритмы выравнивания по двум звездам и более

3. Написать процедуры идентификации объекта

4. Ввести функции коррекции периодической ошибки.

5. Ввести возможность автофокуссировки с термокомпенсацей

6. Довести программу Astrokinethik до логического завершения

7. Провести испытания системы в широком диапазоне температур.

Возможно ввести подогрев дисплея с терморегуляцией. Добиться стабильной работы
системы вплоть до -30C. Также, для более глубокого вхождения на рынок GoTo систем,
было выдвинуто предложение разработать систему, работающую на BLDC моторах
(сервоприводах).Такие устройства намного сложнее и дороже и, как правило,
используются в профессиональных обсерваториях.
Наиболее известными экземплярами в этом секторе рынка являются:

1. MKS 4000 от американской фирмы Paramount ME[8]. Цены только на электронную начинку
этой системы превышают 2000$. А полный комплект обойдется любителю в целых 5000$.

2. Мини-система от SideralTechnology[9], также производства США, цена которой за сам
контроллер составляет 350$, и столько же за беспроводной пульт управления. Итого 700$ за электронику.

3. Losmandy Gemini Servo System с ценой в 1595$[10]. Система продается как отдельно,
так и в комплекте с монтировками Losmandy.

Основными преимуществами использования систем такого вида являются:

1. Лучшая плавность хода при ведении (т.к. отсутствует дискретность, как в шаговых
двигателях). Это очень критично для астрофотографии.

2. Высокий крутящий момент на всем диапазоне скоростей. Позволяет достигать больших
скоростей наведения.

Но при этом получается относительно сложная система управления двигателем,
и как следствие,высокая стоимость.
Проанализировав и изучив методы управления BLDC двигателями, мы решили
рискнуть, и реализовать их управление на собственном контроллере, без
использования дорогих готовых решений. Таким образом, мы хотим установить
в систему еще 2 дополнительных цифровых сигнальных процессора на управление
каждой осью телескопа. Если у нас все получится, то мы сможем реально снизить
себестоимость системы. Заказы на разработку такой системы у нас уже имеются,
а это значит, будет и свой рынок сбыта. В существовании последнего сомневаться
не приходится, ведь далеко не каждый любитель-астроном может позволить себе
выкладывать ни одну тысячу долларов на покупку систем управления такого типа.
Наша же разработка позволит потребителям выбирать между двумя системами
управления (на шаговых двигателях или BLDC моторах) находящимися примерно в одной
ценовой категории. Список использованных источников:

1. http://www.astronomy.ru/forum/index.php?action=mlist

2. http://astromap.ru/region/

3. http://www.meade.ru/

4. http://celestron.ru/

5. http://www.astrotver.ru/downloads/comparison.pdf

6. http://www.astromagazin.net/product_info.php?currency=USD&products_id=727

7. http://www.astromagazin.net/product_info.php?currency=USD&products_id=840

8. http://www.bisque.com/help/paramountme/control_system_specifications.htm

9. http://www.siderealtechnology.com/ 10. http://www.optcorp.com/product.aspx?pid=1343

 

Приобретая новую монтировку,разрабатывая собственную или модернизируя
уже имеющуюся,любитель астрономии сталкивается с проблемой выбора
системы управления для неё.Будет то простейшая самодельная "крутилка"
для компенсации суточного вращения земли,или самая современная система
с автоматическим наведением в заданную точку неба (go-to),зависит от
потребностей конкретного любителя, и не в малой степени от его
финансовых возможностей. Давно прошли те времена, когда пользоваться
телескопом на монтировке с go-to считалось дурным тоном среди
астрономов-любителей. Сейчас у астрофотографов на счету каждая минута
драгоценного наблюдательного времени. Всё больше любителей астрономии
выполняют поисковые программы на своих инструментах, ночь за ночью
патрулируя свои "наблюдательные площадки" в надежде обнаружить
ранее неизвестный астероид, комету или новую звезду.
Для них автоматическое наведение уже не роскошь, а средство передвижения.
А ещё не плохо бы, чтобы монтировка могла понимать команды от
популярных программ- планетариев, могла исправлять свои огрехи помощью
автоматического гидрирования и компенсировать периодическую ошибку
привода оси прямого восхождения (функция PEC — periodic error correction),
помогала бы снимать панорамы звёздного неба… К счастью в последние
годы на рынке появилось несколько систем управления для монтировок,
в которых go-to реализовано. У любителя астрономии появился выбор,
какой из них отдать предпочтение.Данный обзор как раз имеет своей целью
помочь любителям разобраться в тонкостях и сделать свой выбор.

EQ5 SynScan и EQ6 SynScan

Системы управления SynScan производятся китайской компанией Synta, и
серийно устанавливаются ей на свои монтировки, продаваемые под торговой
маркой SkyWatcher. Эти же системы продаются в виде т.н. upgrade kit’ов
наборов для самостоятельной модернизации монтировок этой марки,
не имеющих приводов. Они, наверняка, наиболее распространены во всём
мире. Поскольку системы управления предназначены для конкретных
моделей монтировок, то приспособить их на другую хоть и можно, но часто
сопряжено со значительными переделками в её конструкции. В частности,
разработчики не заложили возможности настройки произвольного
передаточного отношения привода осей, искусственно ограничив круг
применения изделиями своей компании. В остальном, это достаточно
продуманный, законченный продукт для своего сектора рынка.

FS2  

Немецкая система управления выпускаемая под маркой Astro Electronic
удивляет своей простотой и аскетизмом. Пульт содержит двустрочный
LED-дисплей и всего пять неподписанных кнопок управления.
Однако плюсом этой системы является хотя бы то, что она позволяет
выбрать любое передаточное отношение привода осей монтировки в
диапазоне от 1:1 до 65535:1. Блок управления конечно же можно подключить
к компьютеру, что позволит наводиться в любую точку неба с помощью
программы- планетария. Однако не пытайтесь подружить эту систему с
EQMOD, не выйдет. Она понимает только протокол LX-200 а для работы
EQMOD необходим протокол NexStar. Если учесть что система производится
с 1997г., то для своего времени она была просто пределом
совершенства. Отчасти этим объясняется чересчур завышенная цена —€820
или $1180, что по сегодняшним меркам не выдерживает никакой конкуренции.

LittleFoot Elegance Photo

 Устройство класса всё-в-одном. Присутствуют все возможные интерфейсы —RS-232,
USB и даже Ethernet! Позволяет управлять фокусёром, DSLR-камерами,
подключать энкодеры положения осей и PEC. Несёт на борту встроенный
GPS-приёмник, часы реального времени, кард-ридер для карт памяти SD
(на них хранятся каталоги объектов), и даже терморегулируемый графический
 LCD-дисплей! Так же есть возможность настройки передаточного
отношения, правда в каких пределах —разработчик почему-то скромно
умалчивает. Это самая мощная в нашем обзоре система, способная выдать
на двигатель ток в 3,2 А. К сожалению она одновременно и самая медленная
скорость наведения в ней ограничена 640X. К недостаткам следует отнести
также отсутствие совместимости с EQMOD и, наверняка, не слишком
удобный для такой сложной системы, пульт управления.

A&I Goto System 2

Достаточно "свежая" система управления, созданная русскими
разработчиками. С самого начала в основе её концепции лежали полная
совместимость с EQMOD, настраиваемое передаточное отношение приводов
осей и привлекательная цена. Так же как и предыдущая, имеет современный
интерфейс USB, встроенный приёмник GPS для точного определения
координат и времени, и может управлять двигателем фокусёра. Созданная н
а современной элементной базе, эта система способна выдавать ток до 3 А
на фазу, позволяя подключать мощные шаговые двигатели. Каталог небесных
объектов в пульте управления разбит на категории и может быть
изменен/дополнен пользователем самомтоятельно. Разработчики
постоянно совершенствуют своё изделие выпуская новые прошивки,
в скором времени планируется реализовать возможность автофокусировки
с термокомпенсацией.

....................................................

Сравнение показывает что сегодня на рынке присутствует несколько
достаточно разных по возможностям и характеристикам систем управления
для астрономических монтировок. Самой дорогой из них на сегодняшний
день является FS2, которая к тому же проигрывает по многим другим
показателям. Система LittleFoot Elegance Photo имеет более адекватную
цену, тем более что в ней применены достаточно уникальные наработки,
такие как использование энкодера для компенсации периодической ошибки,
управление по Ethernet и некоторые другие. У неё есть только два серьёзных
минуса —это искусственно ограниченная скорость наведения 640X
(это всего 2° 40´) и слабая программная поддержка из-за отсутствия
совместимости с EQMOD. Самые дешёвые в нашем обзоре, как и следовало
ожидать, это выпускаемые огромными тиражами китайские системы
SynScan для монтировок серии EQ. Они очень похожи, и отличаются только
микрошаговым режимом и немного ценой. Проблема в том, что их можно
установить только на монтировки, имеющие передаточное отношение 705:1,
а это как правило невыполнимо. Практически в тот же ценовой диапазон
попадает русская разработка A&I Goto System, в отличие от SynScan,
позволяющая устанавливать произвольное передаточное отношение
приводов осей монтировки. В то же время она полностью поддерживает
EQMOD, давая в руки своего хозяина мощное программное обеспечение.
Кроме того, сейчас полным ходом идёт разработка собственного
протокола, и программного  пакета, призванного стать конкурентом EQMOD,
и во многом превзойти его. В 2009 году проект ПулКОН, занимающийся
наблюдением космического мусора, выбрал систему управления
A&I Goto System для автоматизации монтировки телескопа Цейс 600
обсерватории Санглок в Таджикистане. Далее в планах проекта
оснастить такими системами телескопы в Одессе, на Терсколе и в Боливии.

  Сравнительный анализ провёл Сергей Плетнёв. Тверь. 2009

 

Созданная группой разработчиков система предназначена для управления экваториальными и альт-азимутальными монтировками на биполярных шаговых двигателях с макс. током до 3-х ампер на фазу . Поскольку наша система работает в микрошаговом режиме 1/64, мы рекомендуем применять шаговые двигатели фирмы TRINAMIC, так как они специально разработаны для этого режима работы. Система позволяет управлять  монтировкой телескопа как автономно, так и через астрономические атласы с загруженной платформой ASCOM5.х + EQMOD . Связь с ПК осуществляется по порту USB2.0.  Для этого необходимо загрузить в ПК драйвер FTDI , который создаст виртуальный СОМ-порт на вашем компьютере.  Скачать драйвер можно зайдя по ссылке: http://www.ftdichip.com/FTDrivers.htm  . Система имеет встроенный ГПС-приёмник, который  определяет  местоположение и время, что существенно влияет на точность наведения телескопа в режиме GOTO. Также для точной коррекции часового ведения, имеется возможность подключения внешнего автогида. Разрабатывается алгоритм подключения внешних инкрементальных энкодеров высокого разрешения, что позволит ещё более качественно отслеживать движение монтировки.  Дополнительно система  управляет ещё одним ШД в режиме 1/16 микрошага, который может  быть установлен на фокусер телескопа.  Для фокусера максимальный ток мотора ограничен значением 800 мА на фазу. 

Для удобства пользователя Ильёй Асламовым была создана специальная утилита GoToTools1.9, которая позволяет быстро обновить прошивку контроллера, загрузить каталоги обьектов и настроить параметры ШД под конкретную монтировку. Все настройки сохраняются в энергонезависимой памяти . Также их можно сохранить на ПК в специально созданном для этого файле.

Начиная с февраля 2011 года все системы управления будут оснащаться внешней ГПС-антеной.

Всю необходимую информация можно скачать, зайдя в раздел ЗАГРУЗКИ 

http://www.youtube.com/v/ShZxrbzJ3d8?version=3

http://www.youtube.com/v/C1rdPJbk1VQ?version=3

http://www.youtube.com/v/Xu9nOp08W0Q?version=3

http://www.youtube.com/v/PjxmcQatwL0?version=3 

 
Еще статьи...
Онлайн
Сейчас 12 гостей онлайн
Баннер
Баннер
Баннер
Астроновости
Счетчик посещений
Валюта
visitors
Посетители


Карта сайта