Monture equatoriale 3D pour APN

[Dens26]

Bonjour,

 

Je vous présente ici mon envie de réalisation d'une monture équatoriale pour APN avec l'axe d'ascension droite motorisé.

 

Pourquoi ça ?

 

En effet, j'ai fait l'acquisition d'un reflex Nikon D3500 et me suis découvert une passion pour l'astrophotographie.

 

Après plusieurs essais photo de chez moi avec comme seul matériel mon APN, je me suis vite rendu compte des limites

J'ai donc commencé par faire l’acquisition d'un trépied pour la stabilité, ce qui est déjà mieux, mais c'est pas encore çà. Je me suis effectivement rendu compte que çà tourne plus qu'on pourrais le croire

Après quelques recherche j'ai découvert les "montures équatoriales". Trop bien ce truc mais .... hors budget

 

Bidouilleur dans l’âme et heureux possesseur d'une imprimante 3D, me voila partie pour ce projet qui j'espère aboutira sur quelque chose de fonctionnel "à petit budget"

 

Comment je compte m'y prendre ?

 

Le tout sera imprimé en 3D avec comme motorisation un nema17 contrôlé par une carte Arduino UNO + Shield CNC + Driver DRV8825

 

Il n'y aura que l’ascension droite de la monture qui sera motorisé (du moins pour le moment). La mise en station et le pointage se fera donc manuellement

 

J'ai déjà commencé à modéliser le bousin et voila à quoi ça va ressembler

[eroyer]

Bonjour,

le point crucial dans ce genre de monture, c'est la précision de la motorisation en ascension droite. Les montures du commerce sont en majorité concues autour d'une roue dentée et vis sans fin. C'est la qualité de l'usinage et du positionnement de ces éléments qui détermine la qualité du suivi. Si tu eux te procurer ces éléments de bonne qualité pourquoi pas ?

Mais il y a d'autres approches possibles développées par les amateurs pour utiliser des éléments mécaniques plus courants ou plus facile à réaliser : grand secteur circulaire, tige filetée droite ou courbée, ....

Il faut faire une recherche avec "planchette équatoriale", "barn door tracker", "motorisation secteur lisse", "table équatoriale", ça ouvre plein de possibilités différentes du modèle commercial "classique".  L'astrotrac (bien que commercialisée) est pas mal non plus...

 

[mulot35]

Une projet similaire.

Small Travel 3D printed OnStep EQ mount for telescope

by RomanHujer Jan 1, 2019

https://www.thingiverse.com/thing:3327081

[Arnaud_P]

Bonjour ! 

Je me suis lancé depuis quelques temps à la recherche d'une petite monture eq quand aujourd'hui, je tombe sur ce projet qui semble assez bien lancé mais sans suite...
Qu'en est-il ? La monture est-elle finie ?

 

[Colmic]

Il y a 6 heures, Arnaud_P a dit :

Bonjour ! 

Je me suis lancé depuis quelques temps à la recherche d'une petite monture eq quand aujourd'hui, je tombe sur ce projet qui semble assez bien lancé mais sans suite...
Qu'en est-il ? La monture est-elle finie ?

 

Salut,

à mon avis tu risques pas de la voir finie

 

Le 27/08/2019 à 19:16, Dens26 a dit :

J'ai déjà commencé à modéliser le bousin et voila à quoi ça va ressembler

 

Il a juste modélisé une monture équatoriale. Comment tu vas modéliser et surtout comment tu vas imprimer en 3D la roue dentée et la vis sans fin ainsi que les axes et tout l'intérieur ?

A moins qu'il ait l'idée de faire un entraînement direct, mais les prix des moteurs ne sont plus les mêmes.

Bref, le projet était mal barré dès le départ...

 

Comme mentionné plus haut, cherche "équatorial planchette" tu trouveras déjà des trucs bien sympa.

[Arnaud_P]

Salut !

 

il y a une heure, Colmic a dit :

Comment tu vas modéliser

Modéliser, ce n'est pas un problème, j'ai quelques bases. Et puis il a fait un modèle bien sympa dont je peux m'inspirer  

 

il y a une heure, Colmic a dit :

comment tu vas imprimer en 3D la roue dentée et la vis sans fin ainsi que les axes et tout l'intérieur ?

Ça non plus ce n'est pas un problème. Je ne compte bien sûr pas tout imprimer, il faut rester logique. Je sais que tout n'est pas faisable dans son salon.

 

A mon avis, avec les bons drivers, une arduino et un petit jeu d'engrenages/poulies/courroies, il doit y avoir moyen de faire un truc sympa !
Dans l'idée que je me fais de la mécanique de cette monture, une vsf n'est pas nécessaire (une roue dentée sur le moteur, une autre solidaire à l'axe AD, les deux reliées par une courroie avec le bon rapport de réduction). Et pour la vis d'ajustement en latitude, une vis/tige filetée standard M8 ou M10 fera l'affaire. Il faudra juste dessiner le bon profil pour la roue dentée.
Pour moi, il y a du potentiel dans ce projet.

Je vais faire des recherches de ce côté là alors mais je t'avoue que j'ai eu un coup de cœur pour son dessin...

Modifié 30 mai 2020 par Arnaud_P

[JMDSomme]

On est sur un coup du même genre avec @Cedric02700, à base de NEMA17 à réducteur planétaire.

La version 1 axe est imprimée et fonctionnelle

la version 2 axe arrive dans un forme assez différente de ton projet.

Le plastique imprimé: l'enemi c'est le porte à faux et la flexion, il faut tenter d'avoir quoi qu'il arrive l'APN au plus près de la base équato, bien rigidement liée.

La discuss est là: au final on simplifie au max . Par exemple, avec une VSF de qualité mais du commerce, pas faite sur mesure, le backlash est tout à fait équivalent de celui d'un réducteur planétaire "précision planétary", j'ai vérifié et j'ai aussi un gros tas de plastiques de protos plus ou moins achevés.

J'ai même une version VSF opérationelle pour un APN vraiment léger ou plein format équipé d'un grand angle léger. C'est un boulot de cinglé ce genre de truc ! 

On va suivre ça avec grand intérêt ! 

 

[Arnaud_P]

J'ai vu ce post, il est SUPER intéressant, je crois bien l'avoir lu deux fois !
Le cheminement est assez instructif, il y a une belle évolution entre le premier prototype et le dernier modèle !
J'ai juste été déçu par le fait qu'il faut avoir la base équatoriale de la SA pour utiliser la micromonture...

 

Je ne pense pas qu'il faille automatiquement le red 1:100, je me trompe ?
Si le driver gère les upas et que le rapport de réduction entre les deux roues dentées est suffisamment grand, le suivi doit pouvoir être propre. Ou alors, j'ai tout faut hahaha 😄

[JMDSomme]

Si, la réduction est nécessaire. Me demande pas pourquoi mais... Après si tu reste sur de courtes focales....

Mais au fond, le backlash, c est l âme de la mécanique. Il y en a (moins...) sur toutes les montures et ça se gère.

La solution de Cédric et Gilles, niveau contrôle avec ESP32 et TMC2130 + Onstep est vraiment compacte, facile et les codes tout prêts.

Pour la base equato: le souci c est la flexion, même l alu.... 

Enfin, pour du nomade à pied ou vélo, je butte toujours sur le choix d un pied photo ! Le Berlebach c est nickel mais intransportable !

J envisage un pied court et faire la MES couché dans l herbe... ou au laser.

[Arnaud_P]

Je prend bonne note pour la réduction.
Je n'ai pas encore trop réfléchi à l'électronique, mais je ne vais pas pousser la chose aussi loin que vous (TeenAtro etc...).
Pour le moment, je me contente de réfléchir à un simple star tracker.

 

J'avais dans l'idée de faire aussi la base équatoriale, mais je crois que je vais partir sur la base de la tête de mon trépied (rotule boule), avec une fixation du type ArcaSwiss

[JMDSomme]

Onstep c est très simple. Je suis une burne en elec... mais avec de l aide ça passe. Ca permet de gérer nickel la vitesse et avec le ESP32 le sans fil et appli smartphone est inclus sans rien avoir a faire.

Pour l instant nous aussi c est simple star tracker. Une vraie monture c'est un autre job ! Faut un copain tourneur / orfèvre. 

Ton design est joli, faut arriver à le rendre bien rigide de partout. 

[Arnaud_P]

Tu sais, tant que dans un premier temps, ça suit les étoiles, c'est déjà trèèèèèès bien  

Ce n'est pas mon design qu'on voit ci dessus, voici le mien, encore en construction. Il manque encore les roulements et la courroie que je ne sais pas dessiner, comment rendre la grande roue solidaire de l'axe (clavette ?), etc... Bref, y'a du boulot et encre pas mal de questions !
Je me posais aussi la question : est-ce qu'un nema 17 "plat" (42,3*42,3*20) ne serait pas suffisant au lieu du traditionnel ? 

image : 

Révélation

 

J'ai la chance de pouvoir avoir accès à des tours/fraiseuses à l'école, je demanderai au prof qui gère l'atelier si je peux tourner mon axe et les petits couvercles sur une des machines quand je passerai de la modélisation à la fabrication  

Modifié 2 juin 2020 par Arnaud_P

[JMDSomme]

C'est cool d'avoir accès au tournage !

 

Infos utiles:

On a vu de notre côté (c'est quelque part dans la discussion que j'ai mise en lien) que pour avoir un mouvement sans saccade il fallait une fréquence du contrôleur dans les 40Hz mini.

Avec une réduction 1:100 je tourne à 60Hz sur mon bidule. Fais la règle de trois, tu dois être autour d'un mini de 1:90 mini pour un mouvement fluide.

 

Avec des courroies: typiquement ce qu'on trouve dans le commerce c'est de la roue dentée d'imprimantes 3D (qui ont un trou pour vis pointeau de serrage sur l'axe) avec des dimensions permettant une réduction max de 3 (20 dents / 60 dents), j'ai as trouvé mieux.

Tu pourrais imaginer de réduire 1:80 avec courroies mais fait un rapide calcul et tu vas voir que ta monture ressemble lutôt à une table équatoriale de dobson: diamètre de la 2eme roue !!

Sinon il te faut faire plusieurs étages de réduction (avec de 1:3 à la base il te faut 4 ou 5 étages de réduc, ça commence à compliquer ton bidule et prendre du volume... pas le but)

Donc:

Tu peux aussi imaginer un système à friction métal sur métal ("engrenages lisses"), ça marche mais il faut maîtriser la pression exercée entre l'axe et la "poulie", pas simple. 

 

Moteur: mon Nema 17 réducté 1/100 a du couple, cependant il y'a la  limite de ce que peut donner l'électronique en amont (avec nos stepper habituels on est enre 1 et max 2,5A par phase). Avec mon TMC2130 c'est 1,4A maxi et ce qu'il en ressort c'es que si mon matos n'est pas équilibré ou contrebalancé par un contre poids le moteur saute des pas. onc; là encore, le taux de réduction est une donnée de base: le plus c'est le mieux, dans une certaine limite car trop et c'est la fréquence du contrôleur qui ne suit plus...

C'est pour ça que, la mort dans l'âme, j'ai laissé tombé la version backlashless et fini avec mon gros Nema 1:100.

 

 

 

[Arnaud_P]

Tellement d'infos utile !

 

Pour la courroie, j'ai dessiné mes roues dentées en me basant sur le profil de la GT2 (celle des imprimantes 3D). 
J'ai un rapport de 10:1 avec les roues comme je les ai imaginées là (150 et 15 dents). Je vais certainement refaire le même principe de blocage en rotation pour la grande roue que pour le pignon Celles-là, je compte les imprimer car si je dois les faire sur mesure, ça va me coûter un rien.
Yes, les réducteurs 100:1 & Co semblent être une assez bonne option. Mais c'est vraiment pas compact et encore moins léger... Si je ne trouve pas d'autre solution, il faudra faire avec comme on dit

 

J'avance tout doucement dans le dessin : 

 

[JMDSomme]

Le stl de tes roues m intéresse !

[Arnaud_P]

Il y a 2 heures, JMDSomme a dit :

Le stl de tes roues m intéresse !

Y'a qu'a demander  

la grande roue est conçue pour un axe de 8mm avec un méplat à 3mm du centre (donc y'a 1 mm de fraisé)
la petite est plus standard, faire pour l'axe du nema 17 (et des autres aussi j'imagine).

Le trou pour bloquer la roue en rotation fait 2mm de diamètre sur les deux mais je ne m'en servirai surement pas pour la RD150, le méplat, l'épaulement de l'axe et le ciclips l'empêchent déjà de bouger partout

 

Si tu les imprimes et les testes, je serai content d'avoir un retour  

RD15.STL RD150.STL

Modifié 1 juin 2020 par Arnaud_P

[JMDSomme]

Pas de soucis, faudra le temps de trouver la bonne courroie. Un truc à 2 étages pas trop gros est envisageable avec ça. Du coup tu as du 1:100, pas de backlash et un nema classique 35x35x42 de mémoire. Pour les dzta sheet des nema vois stepper online, ils ont tout (200 ou 400 par/t, couple en N x cm, ou N x m,  voltage, conso par phases et dimensions).

[JMDSomme]

@Arnaud_P Tu veux que je t'imprimes la paire ?

Question design, comme c'est pas donné à tout le monde de faire usiner des axes, je verrais bien une variante avec des vis pointeau de 3, voir 4mm! Un simple méplat ça se fait à la lime, une gorge pour circlip plus difficile.

Si tu me passes le DXF ou DWG du dessin des crantages (j'ai jamais été foutu de faire un truc qui marche...), je pourrais revoir ça.

La tenue sur méplat de la roue et axe: méfie toi, soit le plastique est parfaitement ajusté mais alors dur à rentrer! Soit tu introduis du jeu dans un truc dont le premier avantage et de ne pas en avoir! Prévoit vraiment de te servir de vis pointeau (en variant ou en plus).

 

Par ailleurs: j'ai tenté déjà d'imprimer des essais de T2, hormis la géométrie qui doit être bien chiadée, il y a aussi un souci sur la précision de l'impression, tu ferais quelque chose comme T4 ou T5 (je sais plus ce qui existe en courroies mais le 5 c'est à peu près sur, voir sur "123 courroie") on serait bien plus à l'aise pour imprimer (en prévoyant d'ailleurs de maigrir tes dents de genre 5/100emes ou 1/10eme pour pas risquer d'avoir la courroie qui ne rentre pas dedans, car l'impression a toujours tendance à grossir un peu au périmètre, selon les matériaux). Je vois ça en PETG c'est costaud, résilient sans être mou, ça se taraude bien (mais 2mm c'est vraiment riquiqui tant pour les dents que pour les vis pointeau).

 

[Arnaud_P]

Yes, je connais ce site, je le parcours depuis deux-trois jours. Je dois encore me familiariser un peu avec les specs des moteurs mais ça viendra.

 

Haha, j'ai une imprimante chez moi, merci  Je me disais simplement que si tu le utilisais sous peu, j'aurais été content d'avoir un retour. J'espère juste que je ne me suis pas trompé !
Je vais me dessiner une "version d'essais" de la grande roue afin de ne pas gaspiller trop de plastiques pendant les tests.

 

Oui, les circlips, je suis quasiment sûr de les remplacer. Ça me semblait une bonne idée mais tout le monde n'a effectivement pas accès à des machines.
Une vis qui traverse l'axe ? Un petit épaulement qui remplacerai celui du milieu ? Pas d'épaulement du tout et tout miser sur les vis pointeau (j"aime moins cette solution) ? Je vais y réfléchir.
En soit, les deux extrêmes ne sont pas indispensable si on prends en compte la "direction privilégiée" de la RD150 et du bras sur lequel viendra se poser la rotule de l'apn  les contrepoids.

 

J'ai vu tes essais d'impression de courroie, à l'envers si je me souviens bien. Je ne compte pas m'en imprimer en sachant que je peux en avoir une bonne pour pas trop cher.
Bien vu, j'vais pas pensé à la précision de l'imprimante pour le profil denté.
J'ai que du PLA pour le moment. Il faudra que je regarde pour choisir le plastique adapté à chaque pièce du montage.

Y'a encore pas mal de boulot haha !!

 

[EDIT]
Une réduction 100:1 compacte est possible, au prix de roues dentées minuscules. Celles-là, il faudra les faire usiner par quelqu'un qui sait ce qu'il fait, ainsi que le coupleur pour l'axe du moteur. Le petite poulie aussi ? Je me demande si les petites roues RD10 et RD100 pourrons supporter le couple. Surtout la RD10.
Pour avoir une idée de l'ordre de grandeur, ce sont des vis M3 qu'on voit...

Elle est en deux étages, deux fois 10:1.
J'ai aussi trouvé un moteur avec un axe plus court pour que tout rentre dans un boitier le plus compact possible.
Reste à savoir comment faire tenir l'ensemble "RD15 + RD100" sur leur axe (récupéré dans un lecteur DVD) !

Modifié 1 juin 2020 par Arnaud_P

[Arnaud_P]

J'avance dans ma réflexion mais je bute quelque part.
Partons du principe que j'utilise un moteur de 200 pas réduit à 100:1 avec la solution ci-dessus.
Le moteur devra faire 100 tours, donc 20 000 pas, pour que RD150 en fasse 1. Si je veux que RD150 fasse un tour en 23h56'4" soit 86 164s il faut qu'il fasse 1 pas toutes les 4,3082s.

=> je ne comprends pas comment c'est possible d'avoir un mouvement propre...

[JMDSomme]

il y a 11 minutes, Arnaud_P a dit :

J'avance dans ma réflexion mais je bute quelque part.
Partons du principe que j'utilise un moteur de 200 pas réduit à 100:1 avec la solution ci-dessus.
Le moteur devra faire 100 tours, donc 20 000 pas, pour que RD150 en fasse 1. Si je veux que RD150 fasse un tour en 23h56'4" soit 86 164s il faut qu'il fasse 1 pas toutes les 4,3082s.

=> je ne comprends pas comment c'est possible d'avoir un mouvement propre...

Ben déjà:

tu prends un moteur 400 pas ça ne te ait plus que 2,15"

et tu contrôles au 32eme de pas (classiques contrôleurs) tu es à 0,0678s

ou tu fais comme on a fait avec Cédric, tu utilise le TMC2130 qui accepte le 1/256eme de pas et là tu vois la vie en rose.

Mais: 1:100 c'est vraiment la réduc mini aussi pour accepter un peu de déséquilibrage des charges. 

 

T'en fais pas: ça va te prendre du temps et un peu de plastique !

Ci dessous 1er plan ce que j'ai pas encore jeté, arrière plan le produit fini... (et encore, il faut ajouter la V2.1, qui est d'ailleurs opérationnelle aussi avec un APN léger...)

[Arnaud_P]

Hé oui... Si on considère les upas, c'est tout de suite mieux haha ! Je vais me renseigner de ce pas (sans jeu de mot). 
Les Trinamic 2130 sont les mêmes que dans nos Prusa !

Si j'arrive à trouver un 400 pas avec un arbre aussi court que celui que j'ai trouvé, ce serait top.

La réduction, 100:1 est le max que je juge acceptable pour garder un boitier "compact". J'ai cru comprendre que tu avais abandonné l'idée de faire un réducteur avec la vis sans fin et que tu était reparti sur un réducteur planétaire 100:1 également.

 

 

Modifié 2 juin 2020 par Arnaud_P

[JMDSomme]

Oui, j ai quasi le mm bklash avec les deux... et le moteur réducté c est tellement simple. Je gagne en rigidité, le moteur est au raz de la queue d aronde.

L ennemi c est la flexion !

[Arnaud_P]

il y a 15 minutes, JMDSomme a dit :

L ennemi c est la flexion !

C'est surtout pour cela qu'un moteur réduit comme le tien ne me convenait pas, ou en tout cas ne convient pas à ma version de miniEQ.

Ce soir, je termine les plans des éléments à faire usiner et me renseignerai si il n'y a pas une boite dans mon coin qui sait faire ce genre d'opération.

[JMDSomme]

Il y a 9 heures, Arnaud_P a dit :

C'est surtout pour cela qu'un moteur réduit comme le tien ne me convenait pas, ou en tout cas ne convient pas à ma version de miniEQ.

Tu m expliques pourquoi ?

C est un bloc de béton aucun jeu axial ni tangentiel....    ???

Le facteur de forme manque d élégance... pour le reste ?

[Arnaud_P]

Il y a 1 heure, JMDSomme a dit :

Tu m expliques pourquoi ?

Au niveau de la flexion.
Même si le remplissage des couvercles sera dans les 30-40% (au pif), le moteur et sont réducteur 100:1 restent assez lourd (880g) contre 280g pour un nema 17 seul.

Au vu le la position du moteur dans ta version, son poids ne cause pas trop de souci car il est centré par rapport à l'AD.
Dans ma version, il y a un déport assez conséquent (60mm) par rapport à l'AD. Donc il faut que je minimise les masses aux extrémités pour minimiser les moments et donc minimiser la flexion

 

Ceci dit, je ne suis pas certain que la petite RD10 puisse supporter/fournir le même couple qu'un réducteur planétaire conçu pour. Je vais très certainement devoir revoir ma copie

[JMDSomme]

Oui, fais gaffe au couple, on est limités en ampérage.

Comme par ailleurs, pour limiter les effets du backlash (étage pignon), on doit garder un déséquilibre pour éviter le ratatouillage... faut pas que le moteur cale.

[Arnaud_P]

Yep, pour la backslach, c'est comme sur les plus grosses montures : il faut légèrement déséquilibrer.

J'avance, j'essaye de simplifier au max l'arbre AD (la clavette est provisoire (ou pas, on verra)) mais je bloque sur comment faire la liaison entre l'élément qui servira de barre de CP et de support pour la rotule.
Je me dis qu'une vis serait  (comme sur le dessin, avec un forage taraudé)idéale pour avoir un truc démontable mais je m'interroge sur la fiabilité du montage.
Je réfléchi aussi à prendre appui sur le couvercle, un peux comme un base de Dobson avec des petites bouts de teflon pour glisser convenablement.
Comment as-tu fait pour fixer la barre de CP à l'axe du moteur ?

 

Révélation

 

[JMDSomme]

Sur axe moteur j ai mis un moyeu (robot shop, moyeu de roue, perçage 8mm, diam exter 47mm, 6 troys de 4 pour se fixer dessus) ensuite construction d un bras avec rotule apn d un coté et barre de cp en alu (rond 12mm) coulissante de l autre. Il y a les images sur le post dy projet avec cédric

Je te mets les photos. Je peux t'envoyer le fichier du bras  (et explications détaillées) s'il t'es utile.

[Arnaud_P]

Merci pour ces infos !
Oh, oui je veux bien le fichier du bras, au format DXF (SW le gère aussi apparement).
De mon côté, j'ai redessiné les deux poulies et changé le premier étage de réduction pour un réducteur planétaire ! Je ne sais pas trop comment l'expliquer, mais ça me semble beaucoup mieux que le réducteur précédent.

Voilà comment ça se présente : Le pignon central a toujours ses 10 dents mais la couronne est passée à 102 dents pour avoir un système "à l'équilibre" comme on dit. Les deux pignons planétaires ont 46 dents. J'ai choisi un module de 0.4 pour gagner en compacité (mais ça, c'état déjà le cas).
La poulie RD15 et la couronne RD102 sont solidaires et les poignons planétaires pivotent sur leur axe, qui lui est immobile.
Donc au final, je passe à un truc (qui me semble) plus résistant, et j'ai un rapport de réduction de 102:1

 

Révélation

 

Voici les nouveau modèles de RD150 et RD15 (en stl, si tu veux un autre format y'a qu'a demander)  

RD15.STL RD150.STL