Die Kuppelsteuerung

Eigenbau der Kuppelsteuerung und des Kuppelantriebs

Kurzbeschreibung meiner Kuppelsteuerung, die in der Baader-Kuppel der Sternwarte installiert ist und im Remote-Betrieb läuft.

Das Innenleben der Steuerung

Das Innenleben der Steuerung

Beschreibung der Kuppelsteuerung

  1. Anschluß 12V DC
  2. Anschluß Azimut Sensor
  3. Anschluß Azimut Motor
  4. Anschluß Kuppelspalt Motor mit Sensorelektronik
  5. Potenzialfreier Schaltausgang z.B für Licht
  6. Schalteingang USV Signal oder Wolken-/ Regensensor
  7. Taster CW/CCW für Kuppeldrehung (Azimut)
  8. Taster Auf/Zu für Kuppelspalt
  9. USB-Anschluß der Prozessorplatine

Zusätzlich im Bild: Prozessorplatine Velleman K8055, Funk Fernbedienung für Azimutmotor und die Relayplatine.

Bei der Umsetzung wurde von vorherein auf einfache und bezahlbare Technik geachtet. Zur Elektronik (Prozessorplatine Velleman K8055) und Mechanik der Kuppelsteuerung nutze ich die sehr gut funktionierende Software *Dome Control - LesveDome driver* von Pierre de Ponthiere (Belgien). Die Software läuft auf Personalcomputern mit dem Betriebsystem WinXP/Win7 (32/64 Bit) und ist als zeitbegrenzte Testsoftware oder als Vollversion über eine Lizenz bei Pierre zu erwerben ist. Der Support wird zusätzlich durch ein Yahoo Forum und über den Entwickler gewährleistet.

--> Vielen Dank an Pierre für diese gute Software und technische Unterstützung!

 

Blockschaltbild Kuppelsteuerung

Funktionsschema

Funktionsschema

Alle wichtigen Grundeinstellungen für den funktionstüchtigen Kuppelbetrieb sind in der Software vorhanden. Die technischen Gegebenheiten der Kuppel wie der Durchmesser, die Lage des Teleskops im Kuppelraum, die Eigenschaften des Azimut-Rades und des "Zählbetriebs" sowie Home- und Endschalter sind im Setup der Software frei konfigurierbar. Die Kuppelsteuerung ist über seine USB-Schnittstelle mit einem USB Netzwerk-Server (GBit) und einem Remote-Steuerungsrechner (PC) mit dem Büro und Arbeitsraum im Wohnhaus verbunden. Der Datenaustausch der Azimutdaten erfolgt direkt zwischen den Ascom Treibern der Teleskopmontierung und dem Ascom-Treiber der Kuppelsteuerungs- Software auf dem Rechner.

Lochscheibe Azimutsensor

Lochscheibe Azimutsensor

Azimutrad Kuppelantrieb

In diesem Beispiel erfolgt mit einer 100mm x 3mm

Alu-Lochscheibe (16 Bohrungen) durch zwei Gabellichtschranken die Auswertung der Impulse und Drehrichtung im Graycode auf der Prozessorplatine. Der Umfang des Kuppelkranzes, Durchmesser der Lochscheibe und die Anzahl der Bohrungen der Lochscheibe sind im Setup einstellbar. Als Home-Sensor für die Grundstellung der Kuppel dient ein einfacher Magnetschalter. Das Öffenen und Schließen des Kuppelspalts ist über Endschalter und/oder Zeitintervall wählbar.

 

Azimut und Homesensor mit Federarm

Als Planetariumsprogramm kann natürlich jedes Programm wie (z.B. The Sky 6, Cartes du Ciel, Stellarium u.A.) genutzt werden, das über eine Ascom-kompatible Schnittstelle mit der Teleskopmontierung kommuniziert. Die Steuerung erhält dabei die (Azimut)-Daten direkt aus dem Ascom-Treiber der Teleskopmontierung, berechnet die neue Position und stellt den Kuppelspalt immer automatisch vor die Öffnung des Teleskops.

 

 

12V DC Motor mit Halterung, im Hintergrund das Laufrad mit dem eingebauten Azimut Sensor

Kuppelantrieb (Motor)

Die Kraftübertragung auf den Kuppelkranz erfolgt über ein 45mm Reibrad (Continental-Rotafrix), das durch einen 12V DC Motor (Doga Do11137632B00/3049) mit 4A bei 6Nm Drehmoment (25U/Min.) angetrieben wird; eine Umdrehung der Kuppel erfolgt in ca. 1Min 19Sec.
Motor und Antriebs-Reibrad gewährleisten einen sehr laufruhigen Betrieb bei ausreichend Antriebsmoment; für 220V AC-Motoren können optionale Relays und ein Frequenzwandler genutzt werden. Zusätzlich sind für den kabellosen Handbetrieb (Azimut und Kuppelspalt) zwei Taster und eine Funk-Fernbedienung vorhanden. Die softwaregesteuerte, automatische Nachführung erleichtert den Kuppelbetrieb natürlich in den kalten Winternächten erheblich.

 

Kuppelsteuerung mit Fernbedienung

Der Steuerungskasten

Links im Bild befinden sich die Ausgänge für Kuppellicht, Home-Sensor, Azimut-Sensor und die Kuppelspalt-Elektronik. Rechts der USB- und 12V-Eingang. Auf dem Gehäuse ist die abnehmbare Funk-Fernbedienung für die Kuppeldrehung und den Kuppelspalt montiert. Insgesamt bisher eine praktische Sache.

Schaltpläne und weitere Einzelheiten...

 

 

Prozessorplatine (Anschlußplan)

Schaltung der Prozessorplatine

Die Prozessorplatine ist ein Velleman K8055 Board und kann direkt über die USB Schnittstellen angesprochen werden. Alle weiteren Anschlüsse sind der Beschreibung dieser Schaltungen und des Velleman Boards zu entnehmen.

 

Azimut- und Home- Sensor

Der Azimut- und Homesensor

Schaltbeispiel der Gabellichtschranken des Azimut Sensors mit zwei Omron EE-SX1042. Bei kleinerer Lochscheibe können auch die funktions- und

pinkompatiblen EE-SX1041 (Conrad) genommen werden. Die Auswertung (Drehrichtung und Anzahl) der Impulse erfolgt durch die Rotation der Azimut-Lochscheibe während der Kuppeldrehung. Der Home-Sensor ist ein einfacher Magnetsensor.

 

 

 

 

Schaltplan Relaykarte

Schaltplan der Relaykarte

Im Bild ist der einfache Schaltplan der Relaykarte, wie er für meine Kuppelsteuerung z. Zt. umgesetzt ist. Die Signale (aktiv low) des Controllers werden direkt mit der Anschlußleiste der Relaykarte verbunden. Zusätzlich sind zwei potenzialfreie Schaltausgänge für Licht und das Teleskop vorgesehen, die (bei Bedarf) ebenfalls über die Kuppelsteuerungssoftware geschaltet werden. Diese Ausgänge sind für Verbraucher (12V oder 220V/ max. 7A) ausgelegt. Als einfache Bedienel

emente für Kuppeldrehung und Kuppelspalt (auf/zu) sind im Gehäuse zwei zusätzliche Taster (2xUm) vorhanden.

Kuppelspalt Platine

Die Kuppelspalt-Platine

Kommen wir zur ebenfalls sehr einfachen Schaltung der Kuppelspalt-Elektronik. Die benötigte

Zeit zum Öffnen und Schließen des Kuppelspalts wird zunächst im Treibe

r der Lesvedome Software (Ascom) eingestellt. Beim Öffnen oder Schließen legt dabei die Relaykarte (Motor Kuppelspalt) der Basissteuerung die Spannung mit entsprechender Polarität für die Motorwicklung an den Eingang der Kuppelspalt-Platine in dem zuvor eingestellten Zeitraum an.

Über die Endschalter (E_S1/E_S2) des Kuppelspalts wird bei erreichen einer Endposition der Schalter geöffnet und die Versorgungsspannung für den Motor (die Motoren) durch das Relay unterbrochen. Als Endschalter (Öffner) können einfache Kontakt- oder Magnetschalter eingesetzt werden. Die Kontaktierung (Versorgung Motor) zur Platine erfolgt über zwei Schleifkontakte am Kuppelkranz und ist natürlich nur in der festen Park- oder Homeposition der Kuppel möglich. Die Positionen werden ebenfalls im Ascom Treiber festgelegt.

Platinensatz

Platinensatz

Von der Schaltplatine (für Verbraucher), der Motoransteuerung des Azimutantriebs, der Kuppelspaltplatine und der Azimut- Sensorplatine habe ich inzwischen ein 1,5mm Platinensatz im Mehrfachnutzen angefertigt.

 

 

 

 

 

Neues Azimutrad

Azimutrad mit Andruckfeder

Ein neues Azimutrad (45mm) mit 6-fach Lochung aus dem 3D Drucker (PLA-Filament) sorgt inzwischen für eine höhere Genauigkeit bei der Abtastung der Kuppelposition. Als Reibradfläche ist ein 38mm O-Ring aufgespannt, über einen einfachen Hebelarm (siehe Bild) mit Federmechanismus wird das Rad gegen den Kuppelkranz gedrückt.