タカシラボ

電子工作とかDIYの趣味を広く浅く、子育てにも活かしながら。

スーパーポラリス80Mの赤緯モーターをつけようとしたけど、つかなかった。。

赤経がうまく動いたので、よしよしということで赤緯側も、モーターを取り付けようと試みました。

モーターブラケットも3Dプリンタで出力して、まぁまぁ満足のいく出来だったので、いよいよ取り付けだ、ということです。

 

ところが、

f:id:takashi_lab:20210506004716j:plain

ネジが入りません。

なんてこった。

f:id:takashi_lab:20210506004658j:plain

反対から。

アリ溝を取り付けているアダプタの高さがあまりないので、超低頭ネジを使って、完璧だと思っていたのですが。

f:id:takashi_lab:20210506004623j:plain

M6のネジだと思って、けっこう前から準備していたのですが、違ったようです。

入り口は広めの穴なのですが、中の方は狭くなっているようです。

ネジを準備した時に、すぐ試しておけよって感じですね。

 

そもそも、鏡筒バンドのネジもインチネジでしたし、こちらもインチネジなのかもしれません。

もしかして、と思って、鏡筒バンドにアリガタを止めた、1/4インチネジは大きくて入りませんでした。

穴に切ってあるネジのピッチって、どうやって測ればいいんでしょうね。

ピッチゲージをこの機会に揃えてみるというのも楽しそうですが、あまり出番がないんですよね。

 

1/4で入らないということは、#12なんでしょうか。

まずはM5のミリねじを試してみるのがいいのでしょうけど、残念ながら手持ちがありません。

ネジって、たくさん持っているような気がしますけど、いざ使いたいというサイズは、大体持っていませんね。

 

この間、モノタロウでネジを3本だけ買ったばかりだというのに。

送料ばっかりかかってしまいます。

スーパーポラリス80Mの動作確認再び。

前回の動作確認は、A4988 を使っていましたが、ICをLV8729に交換しました。

また、スマートハンドコントローラからモーターを回そうとすると失敗していたので、Wemos R32の基盤のレギュレータの電圧を調整しました。

 

さて、また動作確認してみたいと思います。

f:id:takashi_lab:20210506003508j:plain

荷物は現状こんな感じ。

これに加えて、アイピースとかの小物が必要になります。

三脚もカバーかバッグを用意したいところ。

 

f:id:takashi_lab:20210506003542j:plain

組み立てました。

鏡筒のフードに仕込んだヒーターの線もけっこうじゃまですね。。

バッテリーを置く位置も考えて、取り回しを工夫しないといけません。

 

f:id:takashi_lab:20210506003617j:plain

さて、本題の動作実験ですが、大体うまくいきました。

スマートハンドコントローラからモーターを回しても、フリーズすることなくちゃんと動作しますし、速度を変えながらモーターを回してもちゃんと反応します。

これで、アライン中に鏡筒を除きながらスマホで操作しなくとも、物理的なボタンをポチポチして合わすことができます。

 

10分間放置して、目盛環でちゃんと10分進んでいることも確認できたので、制御のためのパラメータも正しい値を入力できていそうでした。

LV8729には、最大0.8A流す設定なのですが、モーターの反応は全く問題ない感じだったので、もう少し減らしてみてもいいかもしれません。

240倍速だと、どれくらいの電流が相場なのかもよく分かりません。

 

さて、大体OKというのは、回転方向がさかさまだったからです。

設定で簡単に逆回転にできるので問題ないのですが、あれ?となりました。

まだ赤経モーターしたついていませんが、赤緯モーターもつけた時にもちゃんと確認しないといけませんね。

 

f:id:takashi_lab:20210506003524j:plain

また、スマートハンドコントローラにはESP32のDEV KITを使っているのですが、これの赤色LEDがけっこう明るく光ります。

白いPLAフィラメントで作ったケースなのですが、なんと透けて見えています。

もう少し減光したい。

ケースを黒いフィラメントで作ればよいのですが、全く無駄な電力なので、消灯したいくらいですね。

なんとかならないのかな・・

スーパーポラリス80M用のonstep基盤Wemos R32の電圧を改善した。

onstepの動作実験をした際、スマートハンドコントローラからモーターを回そうとすると、スマートハンドコントローラがフリーズしてしまいました。

モーターを回した瞬間にフリーズということで、元々低い電源電圧がさらに下がっているのではなかろうか、ということで、Wemos R32の基板上で生成されている、5Vと3.3Vの電圧を高くしてみることにしました。

f:id:takashi_lab:20210506000624j:plain

これが、おそらく5Vのレギュレータだと思うのですが、型番が読めません。

削られているような感じです。

型番が分かってしまうと困る理由でもあったんでしょうか。

これでは回路もよく分かりませんし、Wemos R32のデータシートも探したんですが、見つけられませんでした。

 

ただ、偉大な先人が同じ基盤を使って、レギュレータの定数を変更していたので、デッドコピーしてみることにします。

f:id:takashi_lab:20210506000635j:plain

47K Ωをつけました。

定数を決めているであろう抵抗は、先人と同じ10KΩがついているようだったので、同じ抵抗値にしました。

結果は、5Vのところが4.8V、3.3Vのところが3.3Vとなったので、成功したようです。

 

f:id:takashi_lab:20210506000659j:plain

スマートハンドコントローラとの接続実験もOK.

ただ、プルアップ抵抗は、やはり3.3Vへのプルアップだと繋がりませんでした。

5Vへのプルアップだと繋がります。

どういうことなのか、時間があるときに考えてみたいと思います。

 

さて、せっかくWemos R32の基盤を箱から外したので、このタイミングでモータードライバICも実験用のA4988から、onstep用に買っておいたLV8729に変更しました。

f:id:takashi_lab:20210506000645j:plain

ちょっと高級です。

アリエクスプレスで買ったので、1個281円でしたが。

一昔前は、ステッピングモーターのドライブって、自分で回路を組むとけっこう面倒でしたし、専用のドライバICも結構高価で、しかこ大きい基盤だったのですが、世の中変わるものだなと思います。

 

f:id:takashi_lab:20210506000720j:plain

基盤に組み込んで、マイクロステップは128分の1にしました。

とりあえずこのICの一番細かいステップで、回るかどうか確認してみたいと思います。

電流制限は0.8Aにしました。

Vref×2が制限電流の値となるので、0.4Vにセットしています。

 

OnstepのConfig.hで、SLEW_RATE_BASE_DESIRED を0.5にしました。

私の理解だと、最高速を決める設定項目だと思います。

単位はdeg/secで、最高速度はこれの2倍になる、、、のかな?

そうだとすると、最高速度は1度/秒ということになりますね。

自動導入の速度の○○倍というのは、対恒星時ということらしいので、360度/24時、

つまり0.25度/分ですね。

1度/秒だと、60度/分なので、60/0.25=240倍速ということでいいのかな。。

ちょっと自信ありませんが、実際に動かしたときに測ってみたいと思います。

 

また、今までXHコネクタのところにデュポン端子を挿していましたが、やはり接触が怪しいので、XHコネクタをつけてやることにしました。

f:id:takashi_lab:20210506000737j:plain

デュポンの片側を切り落として、コンタクトピンをつけます。

8か所あるので、このような作業をするなら圧着工具必須です。

何回も書いてますが、これは買って良かった工具です。

 

f:id:takashi_lab:20210506000753j:plain

8か所のコンタクトピンの圧着くらいなら、10分ほどで完了します。

f:id:takashi_lab:20210506000810j:plain

LV8729のピン配置に合わせて、XHコネクタを作成しました。

f:id:takashi_lab:20210506000825j:plain

いい感じです。

これで輸送中に振動があったりしても、安心ですね。

 

  品目 概要 単価 個数 送料 小計 型番 売店 購入日
  スーパーポラリス80M 三脚・赤道儀・鏡筒・アイピースセット 8500 1 3500 12000 SP80M ヤフオク 2021.1
  ステッピングモータ 200ステップ、3.3Ω、3.96V 780 2 500 2060 KHP42J2501 オリジナルマインド 2021.1
  スリーロブノブボルト M6,ピッチ1.00,長さ10mm(ウェイト用) 177 1   177 TKB2-M6×10 モノタロウ 2021.1
  錆取り剤   400 1   400 AZサビアウト ケーヨーデイツー 2021.1
  真鍮ブラシ   200 1   200   ケーヨーデイツー 2021.1
  プーリー モーター側,GT2,幅6mm,16歯,ボア5㎜ 36 2 0 72   アリエクスプレス 2021.1
  プーリー 赤道儀側,GT2,幅8㎜,40歯,ボア6mm 136 2 121 393   アリエクスプレス 2021.1
  制御基板 onstep本体 411 1 52 463 wemos D1 ESP-32 アリエクスプレス 2021.1
  cncシールド onstep本体とモータドライバICの接続 155 1 146 301 cncシールドv3 アリエクスプレス 2021.1
  モータドライバ 6-36v,1/128micro step,1.8A 288 2 69 645 LV8729 アリエクスプレス 2021.1
  鏡筒ケース 内寸140×110×900、アルミケース 5300 1   5300   メルカリ 2021.1
  樹脂つまみ M6,長さ35㎜,つまみ直径17㎜ 199 2   398 CKB-M6-35 モノタロウ 2021.1
  アルミ箔フィルムヒータ 100×210,5v 230 1   230   アリエクスプレス 2021.2
  赤道儀ケース 内寸425×284×153,ウレタンクッション付 4099 1   4099 SPB-470BK バロー楽天市場 2021.2
  プラスチックノブ M8六角ボルト用 140 1   140 チェンジノブM8 ケーヨーデイツー 2021.2
  プラスチックノブ M8六角ボルト用 60 10   600 ノブスターM8 Amazon 2021.2
  6角ボルト M8,長さ35mm,4本入り,ユニクロ 110 2   220   ケーヨーデイツー 2021.2
  赤緯軸カバー加工 赤緯軸カバーの加工+アダプタ 5700 1 1000 6700   個人 2021.3
  アリミゾ 2か所固定、真鍮ブロック押さえ 3000 1   3000   アリエクスプレス 2021.4
  アイピースセット 6㎜、9㎜、15㎜、20mm、視野角68度 9300 1   9300   アリエクスプレス 2021.4
  アイピースケース 24.5×18×9.1 密封容器 210 1   210   ダイソー 2021.4
  アリガタ ビクセン規格、280㎜ 3500 1 200 3700 AU013-VIXEN moreblue 2021.4
  インチネジ 1/4×7/16、ステンレス 289 3 500 1367 六角穴付ボルト並目 モノタロウ 2021.4
  モータードライバIC 1.5A、128マイクロステップ,6~36V 281 2   562 LV8729 アリエクスプレス 2021.3
合計           52537      

 

スーパーポラリス80Mの鏡筒をつけてOnstepを試したら、うまく動かなかった。

Onstepの本体と、スマートハンドコントローラと、赤経モータはできたので、動作確認をしてみました。

f:id:takashi_lab:20210505170123j:plain

久しぶりに全部を組み立てましたね。

フードにヒーターとアルミシートを貼ったり、接眼部をNSTアダプタにしたりしているので、だいぶ見た目が変わりました。

 

しかし、実は、まだ1回も星を見ていないという事実。

完全に機材マニアと化しています。

まぁ、赤道儀のヘッドを改造したり、アリガタアリミゾに変更したりという作業が入って、望遠鏡をマウントすることすらできない状態にしてしまっていたということもあるのですが。。

 

f:id:takashi_lab:20210505170139j:plain

さて、いよいよOnstep本体とモーターを接続して、スイッチオン。

とりあえずスマホから、現在位置と時間をセットして、トラッキングオン・・・

 

あれ、かこかこいうだけで動きません。

スマートハンドコントローラから、東西に動かしても、かこかこの音が早くなるだけでやっぱり動きません。

 

f:id:takashi_lab:20210505170230j:plain

おかしい。

負荷が重すぎて回らないのかな。

赤緯側のモーターをとりつけて、無負荷のモーターを回してみますが、やっぱりかこかこ言うだけです。

電流制限が間違えているのかな、ということで、半固定抵抗を回して電圧をチェックしてみますが、1A程度は流れるはずです。

 

うーーん、とひとしきり考えていたところ、モータードライバからの配線を間違えていることに気付きました。

今回は、実験用ということでA4988をつけていたのですが、実は、ドライバICによって配線が微妙に違っています。

バイポーラ用のモーターは、1A、2A、1B、2Bの配線を繋ぎますが、この順番が違っています。

今回はOnstepのwikiのページに載っている、CNCシールドの図に書いてあるとおりにつないでいたのですが、A4988の配線とは異なっていたので、うまく動かなかったようです。

 

さて、A4988 のデータシート通りに配線しなおして、再度スイッチオン。

 

 

f:id:takashi_lab:20210505170247j:plain

やっと動きました。

ただ、A4988だからなのか、音がけっこううるさいです。

ぎゅーーん、ぎゅいーーんという周期的な音がします。

マイクロステップは16分の1にしています。

 

さて、スマートハンドコントローラでも制御してみようと思い、コントローラからモーターを回してみると、

あれ?

コントローラーがフリーズしてしまいました。

何回やっても同じです。

スマホからは問題なく制御できるのですが、モーターを回した瞬間スマートハンドコントローラだけフリーズしてしまうということは、やはりモーターに電流を食われて、電圧が下がってしまっているのでしょうか。

 

次は、Wemos R32の基盤の電圧をなんとかしないといけないですね。

なかなかスムーズに動くようになりません。

まさに一歩一歩という感じですが、大人の工作としてはやりがいがあって楽しいです。

早く野外での使用に耐えるように作りこまないと。

 

スーパーポラリス80M用のスマートハンドコントローラが本体に接続できなくて難儀した。

onstepのスマートハンドコントローラを、基盤まで発注して作ったのですが、なかなか本体と通信できなくて難儀しました。

電源は入るのですが、接続中の表示が数十秒続いた後、warnnigが出てそのまま画面がブラックアウト。

接続できません。

なんでだろうと、ひとしきり悩んで、onstepの本家wikiを読んでいると、スマートハンドコントローラではなく、本体の方のページ(The Wemos R32 CNC V3 Shield)の方に、重要な記載がありました。

 

Note: you MUST add 2k pull-up (to 3.3V) resistors to each ST4 line (RA-, Dec-, Dec+, RA+.)  You can how one user added the pull-up resistors here.

 

なんてこった。

見落としてた。

f:id:takashi_lab:20210505162614j:plain

仕方ないので、ピンを引き出して、プルアップ抵抗を挟んでみます。

 

すると、

f:id:takashi_lab:20210505162629j:plain

接続成功。

まじか。

基盤を設計するときに気付いていれば、スマートハンドコントローラの基盤か、本体のコネクタ用の基盤にプルアップ抵抗のラインを仕込んでおけたものを。。

 

f:id:takashi_lab:20210505162850j:plain

CNCシールドの裏側に抵抗をつけるのが最もスマートな方法かと思ったのですが、あんまり基盤に直接はんだ付けしたくなかったので、基盤を小さく切ってプルアップ抵抗をつけました。

これで完璧、と思いきや、またつながりません。

なんで?ブレッドボートではOKだったのに。。。

色々配線を繋ぎなおしたりしているうちに、3.3Vへのプルアップではなく、5Vへのプルアップを試してみたところちゃんと繋がりました。

Wemos R32の基盤は、12Vから電源を供給した場合、5Vと3.3Vの電圧が低く出てしまうようなので、そのせいかもしれません。

レギュレータの定数を変更すれば電圧は改善するという情報もあったので、そのうち試してみようと思います。

 

 

f:id:takashi_lab:20210505162827j:plain

現状ではこんな感じ。

プルアップ用の電圧は、5Vを拝借しています。

 

よく見ると、スマートハンドコントローラ用のXHコネクタですが、以前は4ピン×2だったのを4ピンと2ピンに変更しています。

実は、ピンヘッダの方がいいなと思って一回はんだを除去して、ピンヘッダにつけなおしたのですが、使っているデュポンコネクタがゆるゆるではまりませんでした。

なんてこったと思って、太めのピンヘッダにさらにつけなおしたりしているうちに、今度は基盤上の配線が切れてしまったのです。

f:id:takashi_lab:20210505162726j:plain

2回ほどはんだを除去して端子をつけなおしているうちに、どこかで断線してしまったようです。

裏側も汚くなってしまいました。

基盤は10枚発注していたので、予備があって良かった。

f:id:takashi_lab:20210505162647j:plain

スマートハンドコントローラ用の配線だけやり直して、ちゃんと接続できるか確認の図。

一度に色々修正すると、何が間違っているのか分からなくなってしまうという典型でした。

f:id:takashi_lab:20210505162704j:plain

接続OKだったので、モーター用の端子もつけなおしました。

 

f:id:takashi_lab:20210505162907j:plain

12Vの電源でもちゃんと繋がるようになりました。

 

f:id:takashi_lab:20210505162742j:plain

基盤も仮止めだったので、ちゃんと4隅を止めました。

 

f:id:takashi_lab:20210505162814j:plain

 

蓋のネジも全て止めて、スマートハンドコントローラは一応完成。

まだ赤緯モーターを赤道儀に取り付けていないので、出番はまだまだ先です。

 

スーパーポラリス80M用のスマートハンドコントローラ基盤に部品をつけて、ケースに格納した。

onstepは、基本的にスマホ等から無線で操作することを念頭に開発されているようですが、スマートハンドコントローラという、物理的なハンドコントローラからも操作できるようなアドオンが準備されています。

回路図や、基盤デザインも公開されているのですが、私の個人的なニーズとして、

  • RJ45のコネクタが余っているし、LANケーブルが入手しやすいので接続にはこれを使いたい。
  • 公開されている基盤デザインは、抵抗アレイを使用しているが、普通のリード線両出しの抵抗を使いたい。
  • タクトスイッチも、アリエクスプレスでまとめて注文したものがあり、50個くらい在庫している。
  • モーターとonstep本体の接続もRJ45とLANケーブルを使いたいので、そのための基盤も同時に作りたい。

ということから、自分で基盤を設計していました。

ただ、後からよく考えてみると、スマートハンドコントローラは、ST4インターフェースで接続するので、onstep本体のST4もRJ45になってしまいます。

オートガイドをもし使いたいとなれば、ST4に接続しないといけないのですが、オートガイドの端子ってRJ12の6P6Cだったように思うので、その場合は作り直すか、変換コネクタを使う必要が出てきて不便ですね。

まぁしばらくオートガイドする予定もありませんし、後で考えましょう。

 

f:id:takashi_lab:20210321212522j:plain

こちらが設計した基盤です。

 

基盤を設計して、発注したのは、3月頃だったように思うので、すでに2か月ほど放置していたことになりますね。

最近仕事が忙しすぎて、帰宅が0時過ぎという感じだったので、余裕がなかったんです。

 

最近少し時間がとれたので、重い腰を上げて製作を再開しました。

 

f:id:takashi_lab:20210504102959j:plain

f:id:takashi_lab:20210504103019j:plain

部品をはんだ付けしたところ。

プリント基板で、この程度の部品点数だと、半田付けは本当に一瞬です。

ESP32基盤と、1.3インチOLEDは、ソケットを使うことにしました。

失敗すると予備を用意していませんし、部品の手配で時間がかかるので、まずは試作的に作ってみようという作戦です。

基盤自体は10枚あるので、コンパクトに仕上げたいと思ったら、作り直してもいいかなと思います。

(基盤は10枚まで料金が同じだったので、10枚発注しました。必要はないのですが、貧乏性ですね。)

 

f:id:takashi_lab:20210504103052j:plain

ケースは3Dプリンタで出力しました。

当初、タクトスイッチの上部に、丸い部品をかぶせて蓋の間に入れることで、押しやすくしようと考えていましたが、タクトスイッチを触っていると、別にこのままでもいいかと思ったので、少し背の高いタクトスイッチを使って蓋から飛び出るように配置することにしました。

f:id:takashi_lab:20210504103108j:plain

こんな感じです。

蓋の穴は現物合わせで設計したので、2回失敗して3回目に出力したものです。

後から考えると、基盤も自分で設計したので3Dモデルを作成可能ですから、それをCADに取り込んで、ソフト上でサイズを合わせながら設計するべきでした。

このような設計は、まだやったことがないので勉強しなくてはいけないのですが、やはりノギスで測りながらの設計では無理があります。

 

f:id:takashi_lab:20210504103126j:plain

OLEDはソケットを使うとどうしても飛び出してしまうので、蓋の表から挿すようにしました。

囲いをつけることで部品を保護し、表示が明るすぎる場合には減光のためのフィルムなりを貼ってもいいかと思っています。

f:id:takashi_lab:20210504103201j:plain

概ねよさそうです。

f:id:takashi_lab:20210504103142j:plain

全体像はこんな感じ。

ソケットを使ったので、ちょっと分厚くなってしまいました。

ESP32基盤を直接はんだ付けすれば、後5㎜は薄くできるので、その方が手になじむものは作れそうかなと思います。

 

実は、基盤を自分で設計するのは今回が初めてだったのですが、実際に形になってくるとうれしいですね。

もはやユニバーサル基盤でちまちま工作する時代ではなくなってきているのかもしれません。

 

 

スーパーポラリス80Mの赤経用のモーターを取り付けた。

やっとモーター取り付けまで来ました。

3Dプリンタでのパーツ出力は手軽ではあるんですが、なかなか一発OKとならないので修正が必要です。

しかも、出力に数時間かかるので、時間がかかります。

 

やっと取り付けてもいいかなと思えるものができたので、実際に赤道儀に取り付けました。

まずは、モーターをXHコネクタで取り付けられるように、コネクタをつけます。

f:id:takashi_lab:20210502171821j:plain

このモーターはユニポーラなので、線は6本出ていますが、モータードライバはバイポーラ用なので、2本は使いません。

毎回感じているのですが、圧着工具買って良かった。

何でもっと早く買わなかったんだろう。

コネクタを自分でつけられるようになると、工作の幅がすごく広がります。

 

f:id:takashi_lab:20210502171837j:plain

使わない線が邪魔にならないように、熱収縮チューブを入れました。

1か月くらい前に、amazonでヒートガンを買ったのですが、安いのを探して注文したら、なんと中国からの発送だったようで、いまだに届いていません。

到着したら炙っておこうと思います。

 

f:id:takashi_lab:20210502171853j:plain

モーターとOnstep本体との接続はLANケーブルを利用します。

以前どこかで書きましたが、スマートハンドコントローラの基盤を発注した時に、基盤サイズの余っているところでLANコネクタ用の基盤を作っていました。

しかし、差し込み口を基盤の外枠ぎりぎりに配置するのを忘れたので、ケーブルを抜き差ししにくくなっています。

苦肉の策で、コネクタを斜めにつけました。

 

そのうち、モーターカバーを、モーター全体とコネクタを覆えるようなものに作り直したい。。

f:id:takashi_lab:20210502171909j:plain

ケーブルの取り回しもあまりよくないですね。

暗闇でひっかけそう。

 

f:id:takashi_lab:20210502171925j:plain

ベルトの貼り具合も調節できます。

 

f:id:takashi_lab:20210502171943j:plain

赤道儀に取り付けました。

使ったベルトは2GTの、138歯のものです。

ギアを両方外して、ベルトをかけた状態で上からすっと入れれば、136歯でも入りそうでしたが、赤道儀側のギアを入れた状態だと138歯のベルトでないと入りませんでした。

そのため、モーターを少し引っ張って固定することで、ベルトを張っています。

f:id:takashi_lab:20210502172001j:plain

反対側。

クランプとぎりぎりでしたね。

 

LANケーブルのコネクタは、こちら側の面に取り付けた方がスマートだったかもしれません。

ただ、モーターを入れる時に邪魔になるんですよね。

 

f:id:takashi_lab:20210502172017j:plain

横から。

だんだん完成に近づいてくるとうれしいです。

 

f:id:takashi_lab:20210502172035j:plain

ケースにも問題なく収まりました。

 

次は赤緯モーターを取り付けたいのですが、モーターブラケットに問題が見つかったので、そちらは再設計&再出力です。