מסע לעבר פלטפורמה משוונית - Equatorial Platform

[שחר]

לפני 1 דקה Guydive אמר:

תצטרף לקבוצת owners of dobsonian telescopes 

אני כבר בקבוצה, ועדיין הקישור לא הביא אותי למקום.

[Guy]

אז פשוט כנס לפיד של הקבוצה ותראה את הפוסט

[שחר]

נכנסתי לקבוצה וראיתי את הפוסט שאתה מדבר עליו.

גם לפלטפורמה שלו יש הגבלה על זמן העקיבה הרציפה. קצת אחרי מדקה לאורך הסרטון אפשר לראות שיש שם מנגנון שחוסם את הקשת, כדי שהטלסקופ לא ייפול.

[שחר]

הנה קישור שעובד.

https://www.facebook.com/groups/105139592664/permalink/10158731588137665/

[Guy]

לפני 1 שעה שחר רייש אמר:

נכנסתי לקבוצה וראיתי את הפוסט שאתה מדבר עליו.

גם לפלטפורמה שלו יש הגבלה על זמן העקיבה הרציפה. קצת אחרי מדקה לאורך הסרטון אפשר לראות שיש שם מנגנון שחוסם את הקשת, כדי שהטלסקופ לא ייפול.

אז מה חדש בפלטפורמה שלו?

[שחר]

לפני 1 שעה Guydive אמר:

אז מה חדש בפלטפורמה שלו?

הוא טוען שהיא אמורה להיות מדויקת יותר. אני לא לגמרי מבין איך עובד המנגנון שהוא בנה, ומה המטרה של הצורה ההפוכה.

אני מניח ש @nirzon ידע להסביר את הכוונה.

[nirzon]

מספר עדכונים:

הוזמנו מעלי 3 ברגים חלזוניים באורך של 300 מ"מ עם ליד של 1 מ"מ (כלומר, כל סיבוב של הבורג מקדם את האום ב-1 מ"מ).

הם מגיעים עם צירים שעליו הבורג מסתובב, עם מחבר למנוע (העיגול שבקצה), אום מתאים, וקוביה שמתחברת לאום. אני חושב אולי לקדוח חור בקוביה, או שנייצר איזה משהו בתלת מימד שיתחבר אליה, ודרכו נתחבר למשטח העליון (הבורג מתחבר למשטח התחתון).

כשהמשלוח יגיע, אבצע מדידות מדוייקות שלו ואמשיך את התכנון בתלת מימד.

חוץ מזה, החלטתי בסוף לנסות לעבוד עם מנוע DC, הוא גם זול יותר וגם נוח יותר לשליטה, למרות שאי אפשר להפעיל אותו במהירות מדוייקת. הרבה אנשים משתמשים במנועים כאלו בפלטפורמות שלהם בלי בעיות. בגלל שאני גם רוצה לחבר את המנוע ישירות לבורג, אני חושש קצת מרעידות שיכול להכניס מנוע סטפר, רעידות שיכולות לפגוע ביציבות תמונות בחשיפות ארוכות.

בינתיים הזמנתי מנוע DC אחד, 12V, כולל מעמד עבורו, ופוטנציומטר. המנוע שהזמנתי יכול להגיע עד למהירות של 90RPM.

מאחר ומרחק העקיבה של המשטח שלי הוא כ-23 ס"מ (בערך), וזמן העקיבה זה 70 דקות, המשמעות היא שאני צריך לקדם את המשטח בערך ב-3 מ"מ בדקה, עם הבורג שהזמנתי, המשמעות היא 3 סיבובים בדקה, כלומר, הפוטנציומטר יצטרך לנפק למנוע מתח של בערך 0.4 וולט (בהנחה ש-12 וולט נותנים 90RPM), זה טיפה גבולי לטעמי, ובגלל זה הזמנתי בינתיים רק מנוע אחד, ואבדוק אם הוא אכן יכול לנוע במהירות כל כך נמוכה. מצד שני, אם אני אחבר מתח של 12 וולט בכיוון הפוך ואביא את המנוע למהירות המקסימלית, אוכל להחזיר את הפלטפורמה לנקודת ההתחלה בזמן של שתי דקות (בערך), שזה מבחינתי זמן סביר.

אם אגלה שהמנוע לא יכול לנוע במהירות כל כך נמוכה, אזמין מנוע אחר, עם מהירות מקסימלית נמוכה יותר, ואז אצטרך לחשוב האם החזרת הפלטפורמה לנקודת ההתחלה בזמן גדול יותר מקובלת עלי, או שנחפש לזה פתרון אחר.

[Artyom]

לפני 1 שעה nirzon אמר:

אם אגלה שהמנוע לא יכול לנוע במהירות כל כך נמוכה, אזמין מנוע אחר, עם מהירות מקסימלית נמוכה יותר, ואז אצטרך לחשוב האם החזרת הפלטפורמה לנקודת ההתחלה בזמן גדול יותר מקובלת עלי, או שנחפש לזה פתרון אחר.

תעשה חישובים מראש. הרי אתה יודע מה מהירות הסיבות 15 מעלות בשעה. אתה יודע מה הרדיוס ואז אתה יודע מה התנועה הלינארית. עכשיו אם זה 1מ"מ ל־lead אתה יודע מה מהירות הסיבוב. ואז אתה יכול לבדוק מול המפרט.

תכנן מראש ואז תזמין :-) 

[nirzon]

לפני 14 דקות Artyom אמר:

תעשה חישובים מראש. הרי אתה יודע מה מהירות הסיבות 15 מעלות בשעה. אתה יודע מה הרדיוס ואז אתה יודע מה התנועה הלינארית. עכשיו אם זה 1מ"מ ל־lead אתה יודע מה מהירות הסיבוב. ואז אתה יכול לבדוק מול המפרט.

תכנן מראש ואז תזמין 🙂

אני אוהב לעבוד הפוך. קודם להזמין ואז לתכנן 🤣

בכל אופן, זה "המפרט" של המנוע שהזמנתי... לך תבין אם יצליח לעבוד ב-3RPM...

[nirzon]

עוד עדכונים.

המנוע והברגים החלזוניים שהזמנתי הגיעו, וערכתי להם סדרת בדיקות.

גם המנוע וגם הברגים מרגישים איכותיים ביותר. המנוע הגיע עם מעמד וברגים מתאימים לחיבור אליו, וכן עם לוח קטן המחובר למפסק ופוטנציומטר שמאפשר לשלוט גם על כיוון סיבוב המנוע וגם על המהירות שלו. הברגים הגיעו עם מיסבים, אותם ניתן לחבר למשטח, אום וקובייה המתחברת אליו, ומתאם (coupler), שאיתו חיברתי את המנוע אל הבורג לצורך הבדיקות.
נקודה שלא ממש לקחתי בחשבון זה שציר היציאה של המנוע בקוטר 6 מ"מ, ואילו הבורג והמתאם המחבר הם של 8 מ"מ, מה שגרם לכך שלא יכולתי לחבר את ציר המנוע בקו ישר לבורג, ולכן כשהמנוע מסתובב ככה, המתאם מתנדנד, מה שבהרכח מכניס תנועות ושינויים לא רצויים למהירות הסיבוב. ניתן לפתור זאת על ידי הזמנה של מתאמים שבצד אחד מתאימים לקוטר 8 מ"מ ובשני ל-6 מ"מ, אבל אקדים את המאוחר, ואגיד שנראה לי שאלך על פתרון אחר (לקראת סוף הפוסט הזה יש את ההסבר).

בהתחלה חיברתי את המנוע לספק דרך הפוטנציומר, בלי לחבר אותו לבורג, ופשוט שיחקתי עם הפוטנציומטר על מנת לראות האם הוא עומד במפרט - 90RPM. מדדתי את המתח שמוזן למנוע עם וולטמטר, ואת מהירות הסיבוב עם שעון עצר.

המספרים נראים בהחלט מתאימים, כאשר המנוע מפיק מהירות סיבוב כמעט זהה בשני הכינוונים.

הטבלה הבאה מדגימה את מהירות הסיבוב שהמנוע מפיק לפי המתח המוזן לו:

• 12.06V - 89.3RPM
• 5.08V - 36.0RPM
• 0.60V -   2.9RPM
• 0.36V -   0.0RPM

בכיוון ההפוך:

• 12.00V - 90.0RPM
• 5.10V - 38.0RPM
• 0.57V -   2.8RPM

המסקנה הראשונית היא שאכן ניתן להגיע ל-3RPM עם המנוע הזה, אם כי בהזנת מתח גבוהה יותר ממה שחשבתי (באזור ה-0.6 וולט, ולא 0.4 כמו שחשבתי). הבעיה היא שזה ממש גבולי. גבולי ברמה שיכולתי ממש לעצור את סיבוב המנוע פשוט בכח האצבעות שלי כשהוא הסתובב במהירויות הללו. כמו כן, רמת הדיוק שהרגשתי שניתן להגיע אליה בסיבוב הפוטנציומטר לא הרגישה לי מספיק טובה. כלומר, נדרש משחק מאד עדין עם הכפתור באזור הזה, מה שיקשה מאד להגיע לעקיבה מדוייקת.
מתחת ל-2.8RPM המנוע פשוט לא יכול להסתובב, הורדה של מתח הכניסה מתחת לרף של 0.6V, פשוט לא גורם למנוע לזוז.

המסקנה שלי מניסויים ראשוניים אלו היא שאי אפשר להשתמש במנוע הזה על הפלטפורמה הזו בחיבור ישיר כפי שהתכוונתי מראש.

בדקתי גם אם החישובים שלי של מהירות התנועה נכונים, ולצורך כך חיברתי את המנוע לבורג, ונתתי לו לעבוד במהירות מקסימלית (90RPM), כמו שרואים בסרטון הבא (צולם בהייפלפס) - תנועה של כדקה מזיזה את הבורג מחצית המרחק, בדיוק לפי החישובים המוקדמים (בהם הנחתי שב-90RPM ייקח כשתי דקות להחזיר את הפלטפורמה לנקודת ההתחלה).

עשיתי גם בדיקה האם המערכת הזו מספיק חזקה, ונתתי לה לגרור את הטלסקופ שלי, כשהוא מונח על סמרטוט על הדק:

גם פה, המנוע הצליח לגרור את הטלסקופ בלי שום בעיה. על הפלטפורמה, שאמורה לנוע כמעט ללא התנגדות סביב נקודת שיווי המשקל, לא תהיה לו בעיה בכלל.

בקיצור - חוץ מהקטע שלא נראה שניתן לחבר את המנוע הזה בצורה ישירה לבורג, המנוע הוכיח את עצמו כאיכותי וחזק. המעגל שסופק לי איתו עם הפוטנציומטר, מאפשר לבחור את כיוון הסיבוב והמהירות בצורה מאד נוחה.

עכשיו יש לי שתי אפשרויות:

1. להזמין מנוע אחר, עם מהירות מקסימלית נמוכה יותר. יש מנוע זהה עם מהירות מקסימלית של 47RPM. אני מאמין שאיתו נוכל להגיע לסיבוב הבורג ב-3RPM בלי בעיות בחיבור ישיר, וזמן החזרת הפלטפורמה למצב ההתחלה במהירות הזו אמור להיות קצת פחות מ-4 דקות. לא מלהיב, אבל אין מה לעשות.

2. לא לחבר את המנוע ישירות לציר. למעשה - אני נוטה יותר לאופציה הזו, גם בגלל שראיתי שהחיבור הישיר הזה דורש מיקום מאד מדוייק של המנוע, שזה יכול להיות טיפה בעייתי, וידרוש ממני גם מתאם של 8 מ"מ ל-6 מ"מ (או לקנות מנוע עם ציר של 8 מ"מ - יש כאלו). האפשרות השנייה היא להשיג שני גלגלי שיניים, ביחס של 1:2. את הגדול לחבר לבורג ואת הקטן לציר המנוע, ככה נגיע למהירות סיבוב מקסימלית של 45RPM, שזה כמעט כמו מקודם - זמן החזרה למצב התחלה של 4 דקות. האופציה הזו תיתן לי להשתמש במנוע שכבר יש לי ובדקתי, ואני חושב שיהיה קל יותר למקם ככה את המנוע, פשוט מרכיבים אותו כך שגלגלי השיניים מתחברים. אני שוקל להזמין עכשיו גלגלי שיניים כאלו, ולבדוק אותם על הבורג בצורה דומה לבדיקות שעשיתי.

 

 

[nirzon]

גלגלי השיניים הגיעו אלי. הזמנתי גלגלי שיניים שאמורים לתת לי יחס תמסורת של 1:2.

בסרטון הבא רואים את הנסיון הראשון שלי עם המערכת של המנוע והבורג החלזוני, כאשר הגלגלים משמשים תמסורת ביניהם. נאלצתי "לחפור" תעלה קטנה בלוח שאליו הכל מחובר על מנת לתת לגלגל הגדול מקום להסתובב.

שמונה סוללות AA נותנות מתח של 12V למנוע.

בדיקות שעשיתי מראות שככה אין בעיה למנוע לדחוף את המערכת במהירות הרצוייה של 3 סיבובים לדקה, וכאשר מניעים את המנוע במהירות המקסימלית, זמן ההחזרה עומד באמת על 4 דקות.

החיבור של המנוע דרך מערכת תמסורת כזו לציר הבורג הוכיח את עצמו בגדול. כשניסיתי קודם לחבר ישירות את המנוע לציר, נתקלתי בבעיה שהיה קשה מאד לכוון את ציר המנוע שיהיה בקו ישר עם הבורג. ההתאמה עם גלגלי השיניים הרבה יותר קלה ופשוטה.

עוד קטע הוא שעד היום, לא הצלחתי לחשוב על שום דרך מהירה יותר להחזיר את הפלטפורמה לנקודת ההתחלה - אבל היום, סוף סוף, @givoly הצליח להפיל אצלי את האסימון. הוא פשוט לא מוכן לחכות כל כך הרבה זמן 🤣 - וגם לא רוצה להתחיל לשחק עם הפוטנציומטר.

הרעיון הפשוט להפליא של טל הוא פשוט לנתק את החיבור הקבוע בין האום הזהוב לקוביה, כך שהמנוע יוכל רק לדחוף את הקוביה בכיוון אחד, כאשר את התנועה בכיוון השני נעשה בצורה ידנית. יהיה כנראה צורך לייצר איזה סוג של חיכוך בין האום לקוביה - אולי על ידי הדבקה של איזה חומר עם מקדם חיכוך גבוה - אבל העיקר שיהיה ניתן בקלות גם לנתק ביניהם.

תראו בשני הסרטונים הבאים איך הרעיון הזה עובד:

 

בקיצור - נראה לי שאת סיפור ההנעה בהחלט סגרתי. יכול להיות שכדאי יהיה לקנות מנועים איטיים יותר, למי שאכן ירצה לבצע את ההחזרה הידנית. אני מעריך שמנועים איטיים יותר יתנו לנו יציבות תנועה טובה יותר, בכל מקרה - גם אחרי שהפלטפורמה תהיה בנוייה - לא תהיה בעיה בכלל להחליף את המנוע. הניחוש שלי שעם התמסורת הזו, המנוע האידאלי יהיה עם מהירות סיבוב מירבית של 30 סיבובים לדקה (זה שיש לי כרגע מגיע ל-90).

 

השלבים הבאים:

1. מדידה מדוייקת של הגדלים של כל הרכיבים שרואים בוידאו, והכנסה שלהם למודל הסטקשאפ של הפלטפורמה. סגירת התכנונים בסקטשאפ, כולל גדלים מדוייקים של המשטחים, התחתון והעליון.

2. יצירת קבצים מהתכנון לצורך ייצור בהדפסה תלת מימדית. אני צריך עוד להוסיף בתכנון לרכיבים השונים "חורים" לצורך חיבור של החתיכות השונות, הגלגלים וכדומה.

3. רכישת עוד כמה רכיבים אחרונים שחסרים לי - ברגים לחיבור, רגליות מתכוונות, מצפנים, מיקרו סוויצ'ים - לעצירת המנוע בקצה טווח התנועה, קופסה מפלסטיק שתכיל את הלוח ששולט על המנוע, כבלים איכותיים (כבלים של רמקולים) - אני רוצה יכולת להחזיק את הקופסה עם הפוטנציומטר והמפסק קרוב אלי בזמן שצופים בעינית - שלא תשכב נמוך על המשטח התחתון.

4. הדפסת תלת-מימד, רכישת משטחים מעץ, וייצור.

[nirzon]

עדכון קצר על מצב התכנון.

למעשה, הצורה הסופית של הפלטפורמה סגורה:

אפשר לראות איך היא תראה בשתי התמונות והסרטון הבאים:

 

 

 

ניסיתי להקטין ככל שניתן את הלוחות, העליון והתחתון, בעיקר משיקולי משקל וגודל (שלא לסחוב באוטו לוחות גדולים מדי). למעשה, ייצור הלוחות הללו בצורה הזו יהיה טיפונת מסובך יותר, מאשר לייצר לוחות מלבניים לחלוטין, אבל לא נראה לי שזה באמת בעיה.

את המעמדים שעליהם עומדים הגלגלים, המתחברים למשטח התחתון הקטנתי גם למינימום, ובזה אני מניח שהורדתי קצת עלויות ייצור. חבל להדפיס חומר מיותר בתלת מימד.

השלבים הבאים, ממש לקראת תחילת הייצור:

• יצירת "חורים" גם במשטחים וגם בחלקים השונים, בהם נחבר את כל החלקים אחד לשני עם ברגים.
• יצירת "שבלונות" לצורך סימון המיקום המדוייק של החלקים השונים המתחברים למשטחים (כזכור, המשטחים הינם פלטות של עץ). את השבלונות הללו נוכל להדפיס פעם אחת בתלת מימד, ואחר כך להשתמש בהן עבור יצירת כל הפלטפורמות (כרגע מתוכננות 3 לייצור).

תכנון שעדיין נדרש: החיבור בין מערכת ההנעה (הקוביה והאום) למשטח העליון - החלטתי להשאיר את זה לרגע האחרון, אחרי שכבר נסיים לייצר ולהרכיב את הפלטפורמות. לא בטוח שכדאי לעשות את החיבור הזה עם הדפסת תלת מימד.

רכיבים שעדיין חסרים וצריך לרכוש: רגליות מתכווננות למשטח התחתון, ברגים לחיבור הרכיבים השונים, מיקרו-סוויטשים וכבלי חשמל, לצורך עצירת הפלטפורמה כשהיא מגיעה לקצה, שני מנועים נוספים.

 

[nirzon]

החלק התחתון מוכן להדפסה

 

 

[nirzon]

עדכון.

@Guydive הדפיס עבורי את אחד ממחזיקי הגלגלים (הצפון מערבי, למי שממש רוצה לדעת)

הנה סרטון של סוף ההדפסה:

 

בדיוק היום קיבלתי אותו לידי:

 

בדקתי אם החורים שתכננתי מתאימים לברגי העץ שיחברו אותו למשטח, ולאינסרטים שעליהם יתחברו ברגי M6 שיחזיקו את הגלגלים.

ניתן לראות בתמונות הבאות שהתשובה היא חיובית לשתי השאלות:

 

אם זאת - ממש נאבקתי בשביל להכניס את האינסרט. את החור עבור האינסרט עשיתי על פי מפרט שלו שהיה בעלי אקספרס (משם קניתי אותו), ובמציאות, הקוטר שלו טיפונת גדול יותר.

ולגבי החורים של ברגי העץ, הפלסטיק עשה קצת קולות לא נעימים של חוסר שביעות רצון כשהברגתי לתוכו את הבורג.

בקיצור - אני ארחיב טיפונת את החורים לקראת הייצור עצמו, אבל בגדול - זה נראה טוב.

[nirzon]

אז זהו.

התחלנו בייצור הפלטפורמה הראשונה, שתהווה פרוטוטייפ לאחרות.

רכשתי לעצמי מדפסת תלת מימד במבצע של הזמנה מוקדמת, שאמורה להגיע אלי במהלך פברואר, אבל עד שהיא תגיע, ועד שאלמד איך לתפעל אותה נכון, @jonzm התנדב להדפיס אצלו את החלקים של הפרוטוטייפ הראשון.

בינתיים הודפסו כבר כל השבלונות וחלק ממחזיקי הגלגלים.

במקביל, רכשתי פלטה גדולה של סנדוויץ בירץ', שתספיק לי לייצור של 5 פלטפורמות (למרות שכרגע מתוכננות לייצור רק 3).

חתכתי כבר מהפלטה את המשטחים העליון והתחתון של הפלטפורמה העליונה.

 

ובתמונה הזו ניתן לראות את השבלונה המתאימה למשטח התחתון, עם מחזיק גלגלים אחד מונחים על המשטח התחתון:

כמובן שהשבלונה לא תהיה שם בייצור הסופי, היא פשוט תשמש אותי לצורך קידוח החורים לברגים עבור מחזיקי הגלגלים (ובצורה דומה, עבור הקשתות למשטח העליון).

יש לי הזמנה של רגליות, שהמשלוח שלה קצת מתעכב בגלל ראש השנה הסיני. אני ממתין עוד לייצור שאר החלקים, ואני רוצה גם לצבוע בלכה את המשטחים, למרות שמדובר בבירץ' שהוא עמיד יותר, הלכה תשמור על העץ עוד קצת.

הערכה שלי - פלטפורמה ראשונה מתפקדת עד סוף חודש פברואר.

[nirzon]

בשעה טובה, לקחתי מ @jonzm את כל חלקי הפלטפורמה שהוא הדפיס עבורי בתלת מימד וניגשתי להרכבה.

בשלב ראשון, חיברתי את כל הגלגלים למחזיקים שלהם, אחרי שקצת שימנתי את המיסבים שלהם, ודאגתי לא ללחוץ יותר מדי חזק את הברגים כך שיוכלו להסתובב לא רק על המיסבים, אלא גם על ציר הבורג שנועל אותם. התוצאה היא שהגלגלים ממש מסתובבים בצורה חופשית לחלוטין על הצירים.

השימוש בשבלונות לצורך יצירת החורים במשטחים דרכם חיברתי את כל החלקים עם ברגי עץ הוכיח את עצמו, וההרכבה של כל הפלטפורמה בוצעה יחסית בזמן קצר. גם החורים המיועדים בתוך ההדפסה עבור ברגי העץ היו בדיוק בקוטר הנכון.

 

התכנון הקפדני הוכיח את עצמו, והמשטח העליון נע עם הקשתות על הגלגלים בצורה מאד נעימה וחלקה.

 

למשטח התחתון חיברתי רגליות מתכווננות, ובדקתי שהטלסקופ עומד עליו בצורה יפה ויציבה

 

ובשלב האחרון, חיברתי גם את מערכת ההנעה - המנוע, הבורג החלזוני, וגלגלי השיניים.

את מערכת ההנעה חיברתי בינתיים בצורה מאולתרת למשטח העליון, ונראה שהיא אכן מצליחה להזיז את הפלטרפורמה כנדרש.

 

כמו שאמרתי, החיבור הנוכחי הוא אילתור, כאשר המטרה היא לבדוק בהזדמנות הראשונה את איכות העקיבה שמתקבלת, ואם הכל יהיה טוב, אתכנן להדפסת תלת מימד חיבור מוצלח יותר.

כמו כן, אני צריך עוד לארגן את כל נושא הכבלים והאלקטרוניקה בצורה יפה יותר. להאריך כבלים, להכניס רכיבים אלקטרוניים לקופסאות, ובשלב האחרון, להזמין מסין מיקרו סוויטשים שיעצרו את המנוע כשהפלטפורמה מגיעה לקצה.

[nirzon]

אור ראשון לפלטפורמה.

צילום עם טלפון מחובר לעינית, תחת שמיים מעוננים. לא תנאים אידאליים, אבל אני מאד מרוצה.

 

[nirzon]

סרטון עם הדגמה של הפלטפורמה הסופית (כמעט):

 

 

[nirzon]

מזמן לא עידכנתי מה קורה.

אז הפלטפורמה שלי עובדת היטב, ואני מצליח לעשות איתה אפילו תצפיות EAA ברמה נחמדה מאד.

אחד הדברים שממש הפריעו לי היו שהיא היתה רגישה מדי למגע מקרי, כל נגיעה בפוקוסר או בעינית הכניסה את הטלסקופ לרעידות.

הפתרון שמצאתי היה פשוט להפליא, להחליף את הגלגלים במשטחי טפלון, שהוסיפו חיכוך. החיכוך הזה גרם לכל המערכת להיות הרבה יותר יציבה, ואפילו שיפר את זמני החשיפה האפשריים ב-EAA. כרגע אני מגיע ל-4 שניות בלי בעיות, ואפילו טיפה יותר - וזה בהחלט מאפשר לעשות תצפית EAA מכובדת.

אחרי שעשיתי שדרוגים למשטחים הקיימים שמחליפים את הגלגלים במשטחי טפלון, החלטתי לבנות כבר משטח תחתון חדש, שמתוכנן מראש עם משטחי טפלון. אני קורא לזה פלטפורמה 2.0.

 

בוידאו אפשר לראות זה לצד זה את המשטח החדש לעומת המשטח המקורי עם השדרוג לטפלון. ניתן לראות כי פלטפורמה 2.0 נמוכה בערך ב-4 ס"מ מהישנה, וזה די משמעותי.

בנוסף, החלפתי את כל מערכת התמסורת ב-V-SLOT עם עגלה, קצת כמו שיש במדפסות תלת מימד. אפשר לראות אותה בוידאו הבא.

ועל הכל - חיברתי מנוע סטפר לפלטפורמה, המנוע נשלט ע"י לוח ארדואינו ולוח דרייבר.

 

 

מה שאתם לא רואים - זה שהמנוע סטפר הזה מאד רועש. זהו מנוע NEMA17, עם 200 צעדים לסיבוב (1.8 מעלות לצעד). הדרייבר הנוכחי שרואים בוידאו יודע להזיז את המנוע מצעד אחד לשני באיזה קצב שאני קובע, לפי הקוד של הארדואינו. אבל זו איננה תנועה רציפה, אלא אוסף של קפיצות, ומסתבר שכאשר המנוע מחובר למשטח התחתון, נוצר שם סוג של תהודה ממש רועשת (המנוע פחות רועש כשהוא מוחזק ביד, למשל).

קיוותי שאם קצת שיכוך בין המנוע למשטח שהוספתי זה יעזור לרעש, ושהרעידות הללו לא יפריעו לי בתצפית, אבל לצערי, זה לא המצב.

אם קראתם את תחילת השרשור הזה - הרי הרעידות שמגיעות ממנועי סטפר הן אחת הסיבות העיקריות שהחלטתי בהתחלה לבנות את הפלטפורמה עם מנוע DC רגיל.

בקיצור - ניסיתי אתמול קצת תצפית EAA עם מנוע הסטפר.

אתם יכולים לשמעו בקלות את הרעש. לא משהו שהייתם רוצים בתצפית.

חוץ מזה - הרעידות שנכנסו מנעו ממני לתצפת עם זמני חשיפה שבקלות כבר הגעתי אליהם עם המנוע המקורי של הפלטפורמה.

אם זאת - לא הכל רע - וגם את זה ניתן לראות בוידאו - אם תביטו בתמונה שעל מסך המחשב, תראו את ערפילית הברבור, ותוכל ולראות שהיא ממלאה את כל הסנסור - כלומר - אין שוליים שחורים בגלל עקיבה לא טובה. עם איפוס נכון לצפון, וכיוונון מדוייק של מהירות המנוע, הצלחתי להגיע עם המנוע הזה לעקיבה מעולה - השליטה על מהירות הסיבוב המדוייקת מאפשרת לעשות את זה.

 

אז מה עכשיו - אני עוד לא מרים ידיים מהמנוע סטפר. אני מתכוון לקנות עבורו דרייבר חדש, עם תמיכה במיקרו צעדים (Micro Stepping), כלומר, דרייבר שיאפשר לי במקום לעשות 200 צעדים לסיבוב, להגדיל את זה פי 32 או 128 או אפילו פי 256 - כ-50,000 צעדים לסיבוב. צעדים כל כך קטנים יאפשרו למנוע לעבוד בצורה הרבה יותר רציפה ופחות רועשת.

פלטפורמה 2.0 עדיין בעבודה, אני אזמין בזמן הקרוב את הדרייבר החדש ונקווה שבסופו של דבר אקבל גם עקיבה יציבה וגם עקיבה חלקה בלי רעידות.

[nirzon]

עדכון נוסף.

קניתי את הדרייבר הזה, לצורך שליטה על המנוע עם מיקרו צעדים:

https://www.aliexpress.com/item/32815838285.html

ולפי המדריך הפשוט הבא (כתוב לדרייבר שונה, אבל מאד דומה) הצלחתי להפעיל את המנוע:

https://iot4beginners.com/how-to-control-nema-stepper-motor-with-arduino-and-microstep-driver/

הנה וידאו קצר שמראה את המנוע בפעולה:

 

ניתן לשמוע את הפעולה של המנוע, אבל הרעש לחלוטין נסבל, ומשתווה לרעש של המנוע DC הרגיל שמפעיל לי כרגע את הפלטפורמה הרגילה. בנוסף, סיבוב המנוע בוידאו כרגע הוא בערך בקצב כפול מהמהירות הנדרשת, ככה שבסופו של דבר, במהירות נמוכה יותר, הוא יעשה אפילו פחות רעש.

הנה שתי תמונות של המערכת בבדיקה:

 

 

מספר הערות ומסקנות:

• מה שלא שמתי אליו לב כשהזמנתי את הדרייבר, זה שמתח הכניסה אליו צריך להיות מעל 20 וולט. זה קצת בעייתי, כי אין לי כרגע מקור זמין שיכול להוציא כרגע מתח כזה. הפתרון הזמני, רק לצורך הבדיקה, היה לשרשר שני בנקים של 8 סוללות AA אחד לשני - אבל אי אפשר באמת לעבוד ככה. צריך למצוא פתרון יותר נוח לפלטפורמה הסופית. או שאמצא דרייבר שיכול לעבוד עם 12 וולט, או שאמצא מקור מתח נוח יותר להפעלה (למשל, כבל שמוציא מבנק סוללות מתאים 20 וולט, כמו הכבל הזה - https://he.aliexpress.com/item/1005003888179200.html
  צריך לזכור שבנוסף למתח שאני מספק לדרייבר ולמנוע, אני צריך גם לספק מתח לארדואינו. הוא יכול לעבוד עם מתח מקסימלי של 12 וולט, אז יש יתרון גדול לדרייבר שיוכל לקבל 12 וולט. אחרת אאלץ להשתמש בשני מקורות מתח, או איזה מחלק מתח של המקור של ה-20 וולט.
• הקוד שנדרש להפעלה עם הארדואינו הרבה יותר פשוט, שזה טוב - בגלל שלמעשה מי שעושה את רוב העבודה מול המנוע הוא הדרייבר.
• הדרייבר ניתן לקינפוג עם סוויטשים. אפשר לבחור את הזרם שניתן למנוע, ואת מספר המיקרו צעדים. כרגע ראיתי שאני צריך לתת למנוע זרם של 3.76 אמפר על מנת שיסתובב בלי בעיות, אולי אפשר לרדת עוד קצת בזרם, לא ממש בדקתי את כל הטווח. עם 1.91 אמפר הוא לא הסתובב. מבחינת המיקרו צעדים - בחרתי ברגע במחלק הנמוך ביותר (400 צעדים או 1000 צעדים) - אני צריך עוד לבדוק את המשמעויות של המחלקים השונים ואיך הם משפיעים על המערכת. עוד לא הבנתי את זה עד הסוף. צריך עוד קצת לקרוא ולהבין. כשניסיתי לעלות במספר הצעדים, להפתעתי, המנוע הסתובב מהר יותר, עם אותו קוד ארדואינו. אני חשבתי שהוא דוקא יסתובב ככה לאט יותר. בקיצור - אני עוד לא סגור לגמרי איך זה עובד. לפחות זה עובד 🙂

 

תיקון

מסתבר שלא הבנתי נכון את הסוויטשים של הדרייבר. מה שחשבתי שהוא ב-ON היה למעשה ב-OFF ולהיפך. בקיצור - כל מה שכתבתי למעלה על הזרם שאני עובד איתו והמחלק פשוט שטויות בריבוע. לא נורא - הכי חשוב שעכשיו הבנתי וזה עובד

 

[nirzon]

אוקיי. עוד עדכון.

אז אחרי שהבנתי את מצב הסוויטשים שבדרייבר... אני עובד כרגע עם זרם של 1.64 אמפר. אפשר אולי גם לנסות לרדת ל-1 אמפר או אפילו חצי אמפר, ננסה בעתיד. זה סתם יחסוך לנו הספק.

חוץ מזה - לקחתי את הקוד של הארדואינו שהשתמשתי בו בנסיון הקודם שלי, ועם התאמות ממש קלות, הוא עובד גם עם הדרייבר הזה - מה שמאפשר לי לסובב את המנוע בדיוק בקצב שכבר מצאתי (13.5 סיבובים לדקה).

לגבי החלוקה - או מספר הצעדים לסיבוב, בדקתי וראיתי שגם בחלוקה צנועה של 800 צעדים לסיבוב (בהשוואה ל-200 עם הדרייבר הישן), הפלטפורמה איננה מרעישה. אלו חדשות טובות, כי קיים דרייבר שעובד עם 12 וולט, במחיר דומה לדרייבר שיש לי כרגע. זה הקישור אליו:

https://www.aliexpress.com/item/32737927184.html
 

רק שהוא מוגבל ביכולת שלו לחלק את הצעדים - עד 6400 צעדים לסיבוב (לעומת הדרייבר שלי שיכול להגיע עד 25600 צעדים לסיבוב).

אז מבחינת רעש - זה אומר שלא תהיה לנו בעיה לעבוד עם הדרייבר של ה-12 וולט, אבל לפני שאני מוציא עוד קצת כסף ומזמין אותו, אני חייב לנסות לראות אם מבחינת היציבות והיכולת להגיע לחשיפות ארוכות זה גם לא משנה. אם אני מצליח להגיע עם הדובסוני לחשיפות ארוכות טובות בחלוקה שנתמכת בדרייבר של ה-12 וולט, אזמין אותו.

ועכשיו לעוד נקודה - אחת האפשרויות שאני רוצה להוסיף לפלטפורמה היא אפשרות שהמנוע יחזיר אותה לנקודת ההתחלה, במקום לעשות את זה בצורה ידנית. לצורך זה חייבים להפעיל את המנוע בכיוון ההפוך במהירות הכי גבוהה האפשרית.
במנועי ה-DC שהשתמשנו בהם עד עכשיו, היינו מוגבלים מאד במהירות המירבית. אצלי ואצל טל המהירות המירבית של המנוע היא 30RPM, אצל שחר יש מנוע קצת שונה שמגיע מקסימום ל-10RPM.

בעקיבה המנוע DC עובד בערך בקצב של 6RPM - זה קצת שונה מה-13.5RPM שיש לי כאן, בגלל התמסורת השונה, אבל החישוב ברור, אם לוקח לפלטפורמה לעבור מקצה לקצה כ-70 דקות בקצב של 6RPM, ייקח לה 70*6/30 דקות לחזור - כלומר - 14 דקות - כמובן שזה זמן שלא מתקבל על הדעת - ובגלל זה אנחנו מרסטים את הפלטפורמה בצורה ידנית.

מנועי סטפר יותר גמישים ביכולת שלהם להגיע למהירויות מקסימליות, אבל עדיין קיימות מגבלות שנובעות בין השאר מהמתח וגם מלוח הארדואינו, שצריך לספק את הפקודות לתנועה.

גיליתי שעם המערכת שיש לי כרגע, כאשר עובדים עם 6400 צעדים לסיבוב, ניתן להגיע עם המנוע עד למהירות של 150RPM, ואם עובדים ב-800 צעדים לסיבוב עד ל-400RPM. אם נעשה את אותו החישוב, נגלה שבמקרה שנסובב את המנוע ב-400RPM בכיוון ההפוך, ייקח לפלטפורמה כמעט 2.5 דקות לחזור - עכשיו שכל אחד יעשה את השיקול של עצמו - האם זה מספק אותו או לא. ב-150RPM, זמן החזרה כבר עולה ליותר מ-6 דקות - שזה נראה לי כבר לא מתקבל על הדעת.

אני מקווה שאוכיח שאפשר לעבוד עם החלוקה של ה-800, ואולי אפילו של ה-400 (מה שיקצר את זמן החזרה לאזור הדקה פלוס).

בינתיים, תהנו מהוידאו הזה שמראה בטיימלפס איך הפלטפורמה חוזרת לאחור במהירות סיבוב של 400RPM:

 

 

[nirzon]

אתמול בלילה הזדמן לי לעשות קצת EAA עם המנוע סטפר על הפלטפורמה החדשה 2.0.

ההצפנה לא היתה מושלמת, אבל הצלחתי להגיע במצבים מסויימים גם לחשיפות יציבות מאד של 16 שניות עם הדובסוני. חשיפות של 4 שניות או 8 שניות באמת אין בעיה.

בקצוות (בהתחלה ובסוף) יש קצת יותר בעיות, ושם היציבות טיפה פחות טובה.

המנוע עצמו במהירות עקיבה מאד מאד שקט, לדעתי שקט יותר מאשר המנוע DC בפלטפורמה המקורית.

הרעיון של השימוש במנוע סטפר בהחלט מוכיח את עצמו.

אז מה עכשיו?

אני עומד לבנות (לפי הזמנה שקיבלתי) עוד פלטפורמה, מבוססת על תכנון פלטפורמה 2.0, עם מנוע סטפר, שיופעל ע"י ארדואינו - במקביל להמשך פיתוח על המשטח התחתון שיש לי.

השימוש במנוע סטפר וארדואינו יאפשר לי להכניס לפלטפורמה את הפיצ'רים הבאים:

1. שני מיקרו סוויטשים בשני הקצוות, עם אפשרות של ריסוט הפלטפורמה בצורה אוטומטית - החזרה של הפלטפורמה לנקודת ההתחלה ע"י המנוע - זה אמור לקחת בין דקה אחת לשתי דקות. זו אופציה שניתן יהיה לנטרל, כי כשהמנוע עובד במהירות מקסימלית הוא מייצר קצת רעש - אז אם זה יפריע בתצפית במדבר, אפשר יהיה לבצע ריסוט ידני כמו בפלטפורמות הנוכחיות.
2. מסך 4 ספרות שיציג טיימר - בשלב ראשון כמה זמן הפלטפורמה כבר פועלת - בעתיד אפשר יהיה לשנות את התוכנה ככה שיציג ספירה לאחור - עוד כמה זמן נשאר לה לעבוד.
3. שניים או שלושה כפתורים (PUSH BUTTONS) - שאיתם אפשר יהיה לשחק קצת עם המהירות (כפתור אחד להעלות את המהירות ואחד להוריד), וגם לבצע עוד פונקציות (כמו ליזום ריסוט של הפלטפורמה, למשל). בזמן שמשנים את מהירות העקיבה - היא תופיע על המסך במקום הטיימר.

 

[nirzon]

הדגמה של פעולת מנוע סטפר עבור גרסה 2.0 של הפלטפורמה. נראה לי שהקוד של הארדואינו כמעט מוכן

 

 

[givoly]

התקדמות מדהימה. כל הכבוד!

 

[nirzon]

זהו.

אני שמח לבשר שפלטפורמה גרסה 2.0 מוכנה ועובדת היטב.

היה לי מאד נחמד לכתוב ולשחק עם הקוד של הארדואינו שמפעיל אותה.

הוידאו הבא מסביר בקווים כלליים את ההבדלים בין הגרסה המקורית של הפלטפורמה לגרסה החדשה: