DIY Motor-Fokussierer (Arduino, MoonLite INDI/ASCOM kompatibel)

[elythomaslumber]

So, mal was zum gucken und für Unerschrockene zum nachbauen.

Nachdem ich vor Monaten schon mal einen solchen Motor-Fokussierer für meinen Newton gebastelt habe, nun die Version für einen Feather Touch look-a-like.
Hier für meinen SVBony APO 80/560mm.
Originalanleitungen: https://www.thingiverse.com/thing:3593910 und: https://github.com/fehlfarbe/arduino-motorfocus

Leider passten die Druckteile nicht, da die Knöpfe am SVBony größer sind, also alles neu entworfen mit FUSION360 und hier zum Download: Motor focus for Feather Touck like draw tubes by energiebrand

Das Teil ist INDI und ASCOM kompatibel und basiert auf dem MoonLite Protokoll. Nur die Original MoonLite SW funktioniert nicht, aber die braucht man eh nicht.
Der Fokusser läßt sich über SW steuern (ASTROBERRY, StellarMate) sowie parallel dazu mit den 2 Tasten am Elektronikgehäuse. Auto-Fokus geht natürlich auch.
Ach ja, einen Temperatursensor hat er auch. Mal sehen, ob ich den unter EKOS/INDI zum automatisierten nachfokussieren sinnvoll einbinden kann...

Kosten betragen ca. 20,- Euro (Arduino, Motor + Treiber).

Ein Nachteil: manuelles drehen am Fokusser geht nicht mehr, da der verwendete Stepper ein Getriebe hat. Es ließe sich jedoch z.B. ein NEMA 08 Stepper und passender Treiber verwenden.
Den kann man dann drehen, wenn er stromlos ist.

Grüße
Hartmut

 

[AstroPZ]

Hi Hartmut,

bin auch gerade am Konstruieren und Einsetzen einer Stepper Motorisierung meiner Dobsons mit Arduino und/oder RaspberryPi.

Du hast hier die wirklich sehr "billigen" Driver und Motoren benutzt. Ich werde und würde eher bessere Driver einsetzen. Sind ja nicht viel teurer.
Hier ist zB ein Shield für Arduino bei dem gleich 4 A4988 Driver dabei sind:

https://www.amazon.de/AZDelivery-Schrittmotor-Treiber-Stepper-K%C3%BChlk%C3%B6rper/dp/B07D11YR6N/

Damit kann man dann NEMA 8 bis NEMA 17, vielleicht auch NEMA 23 Motoren steuern.
Man kann das Board auch mit dem RaspberryPi bei "manueller" Verdrahtung benutzen.
Bin nur noch nicht sicher, da ich es noch nicht habe, ob ich auch die Microsteps für alle Motoren getrennt einstellen kann.

Mit den Microsteps braucht man wahrscheinlich kein Getriebe, aber auch das muss ich noch testen.

Noch besser und deutlich leiser sind natürlich die teureren TMC Driver (TMC2208/9, TMC2130, TMC5160). Da kann man dann auch alles per SW über zB SPI einstellen.

Gruß
Peter

 

[elythomaslumber]

Hallo Peter,

jep, viele Weg führen nach nach Rom , aber es gibt auch immer den besten!

Ich hatte vor Monaten mal meinen ersten Motor-Fokusser für meinen Newton gestrickt, weil das an der PUSH+ Monti bei starken Vergrößerungen zu wacxkelig wurde.
Also Motorfokusser dran, Handbox mit 2 Tastern dran und so konnte ich wunderbar und ohne mechanische Schwingunen in den Fokus gelangen. Da ich auch mal schnell per Hand den OAZ bedienen wollte, kam ich auf mein "Schiebe-Design" (Screenshot).
Erst viel später habe ich dann mal das Ding an den Astroberry gehängt und siehe da, trotz viel Backlash am billigen China-Getriebmotor hat sogar der Auto-Fokus unter EKOS/INDI funktioniert. Never touch a running system und so blieb es dabei.

Da sich die SW bewährt hat, nun der Aufbau am SVBony OAZ. Vom Geräusch her ist übrigens nahzu Totenstille. Ich kenne die alten "richtigen" Stepper-Driver aus 3D Druckern. Die sind echt nervig. Mit der gleichen SW läßt sich ja auch ein NEMA Stepper und ein A4988 Driver einsetzen. Nur ist für mich derzeit mit Kanonen auf Spatzen...
Auch wollte ich nichts an meine RPi dranbauen, sondern alles möglichst kompakt lassen.

Seit 1-2 Tagen bin ich in Kontakt mit dem Designer dieser Version: https://github.com/TallFurryMan/moonduino/blob/master/Nano_Moonlite_Focuser.ino
Dazu baut er diesen Antrieb: Stick Focuser by Kenichi_Aihara
Der Antrieb ist nix für mich, aber die SW könnte ich mal testen. Die ist aber zurzeit noch under construction. Er will nun auch ein paar Taster für manuellen Betrieb dranbauen. Mal sehen, wie es wird. Ich habe mir ja noch einen Spiel-Arduino NANO sowie Treiber und Motor gekauft.

Bei mir braucht der Antrieb erst mal First Light und dann mal sehen, ob ich doch noch mal auf einem NEMA08 + Driver umsteige. Von der Mechanik her kein Problem, dass umzu-designen. Nur ist dann das alles nicht mehr so kompakt und schwerer. Da habe ich bei meinem APO ggf. ein Gewichtsproblem bzw. Probleme beim ausbalancieren.

Bin mal auf Deine Version gespannt!

Grüße
Hartmut

 

[AstroPZ]

Hi Hartmut und andere, die da Bescheid wissen,

nochmal eine Frage zum Verständnis.
Die SW auf dem Arduino, der über USB angeschlossen ist, simuliert auf der COM Schnittstelle sozusagen einen Moonlite Fokusser, der dann durch den Moonlite Ascom Treiber gefunden und angesprochen wird, korrekt?

Warum bauen die "Makers" eigentlich nicht direkt einen einfachen Fokusser Ascom Treiber, sondern gehen über das COM Moonlite Protokoll?
Ich habe mir die Ascom SW mal angeschaut. Da gibt es extra Templates und Beispiele um Treiber zu entwickeln. Sollte doch keine grosse Sache sein.
Das verstehe ich halt nicht.

Gruß
Peter

 

[elythomaslumber]

Kann ich Dir natürlich nicht beantworten, was im Hirn eines Entwicklers vorgeht, aber ich vermute, dass immer der Weg des geringsten Widerstands gewählt wird.
Warum mehr denken, als notwendig? Und welcher Weg das für jeden einzelnen ist, zeigt sich dann im Ergebnis.
Im Anhang mal eine Doku zum original MoonLite Fokusser, gefunden hier im zweiten Post vom INDI/SteallarMate Entwickler Jasem.

Wie man sieht, ist das MoonLite Protokoll sehr simpel. Hab mal eben ein COM-Terminal (Putty) auf meinen Fokusser geöffnet.
Mit simplen Text-Kommanods wie z.B."GT#" lese ich meinen Temperatursensor aus. "GP#" liest die Motorposition aus.
Mit "SP03B5#" z.B. setze ich eine neue Motorposition und mit "FG#" starte ich ihn.
Simpler gehts nicht.

Grüße
Hartmut

 

[AstroPZ]

Hi Hartmut,

Kann ich Dir natürlich nicht beantworten, was im Hirn eines Entwicklers vorgeht, aber ich vermute, dass immer der Weg des geringsten Widerstands gewählt wird.
Warum mehr denken, als notwendig? Und welcher Weg das für jeden einzelnen ist, zeigt sich dann im Ergebnis.
Im Anhang mal eine Doku zum original MoonLite Fokusser, gefunden hier im zweiten Post vom INDI/SteallarMate Entwickler Jasem.

Wie man sieht, ist das MoonLite Protokoll sehr simpel. Hab mal eben ein COM-Terminal (Putty) auf meinen Fokusser geöffnet.
Mit simplen Text-Kommanods wie z.B."GT#" lese ich meinen Temperatursensor aus. "GP#" liest die Motorposition aus.
Mit "SP03B5#" z.B. setze ich eine neue Motorposition und mit "FG#" starte ich ihn.
Simpler gehts nicht.

ah, das sind super Hinweise.
Wenn das so lesbar ist, dann ist das natürlich sehr gut und es ist nicht irgendwas Kryptisches.
Dann gehe ich diesen Weg wohl auch.
COM Port ist halt für mich Uralt Technologie.

Jetzt brauch ich nur noch was, das so ähnlich einfach ist, aber für einen Telesope/Mount Ascom Driver.

Gruß
Peter

 

[elythomaslumber]

Ein sehr beliebtes Projekt ist auch das hier: https://sourceforge.net/projects/arduinoascomfocuserpro2diy/
Vom gleichen Entwickler habe ich mir den Tauheizungs-Controller gebaut als Super-Dooper-Luxus Ausführung. Ich hatte über ein anderes Astro-Forum eine Platine für 10,-€ bekommen.
Im Nachbarforum gabs zu dem Fokusser kürzlich mal das Angebot für Platinen. Da waren noch 2-3 übrig, dürften aber wech sein.

Grüße
Hartmut

 

[elythomaslumber]

Muß das noch mal kurz hochholen. Falls jemand das Teil nach den Originalanleitungen im Post#1 nachbauen will, muß folgendes beachtet werden:
- der optionale Temperatursensor war in der Zeichnung falsch herum angeschlossen, sodass man sich die Finger an ihm verbrannt hat ; die Zeichnung wurde nun korrigiert
- wer den Fokusser auch ASCOM-kompatibel haben möchte, muß einen Arduino NANO mit FT232 Chip nehmen, nicht mit CH340 Chip!
- zwischen RST und GND muß ein 10µF Kondensator gelötet werden, nicht wie in der Anleitung angegeben 10nF!
- als ASCOM Treiber dann MoonLite auswählen (gibts auf der MoonLite WebPage zum Download)
- getestet mit N.I.N.A. und APT
- natürlich ist der Fokusser auch EKOS/INDI kompatibel (geht auch mit CH340 Chip)

Grüße
Hartmut

 

[riff-raff]

Warum den "Billigen" Motor und Treiber nehmen? Ganz einfach: Weil er sich mit 5V über USB begnügt und er von der Mositioniergenauigkeit selbst für F3,6-Optiken ausreicht, wenn man auf den 1:10 des Fokusierers geht.
Sollte es doch ein größerer Treiber und Stepper werden würde ich zu 1 Treiber Breakout und einem TMC2209 im Stealthchop Standalone greifen. Nachteil: Externe Stromversorgung notwendig.

Die Nano-Clones sind auch mit CH340 ASCOM-kompativel, solange man den Pufferkondensator zwischen DTR und RESET auslötet (Quelle)

CS, Ralf

 

[AstroPZ]

Hi,

Warum den "Billigen" Motor und Treiber nehmen? Ganz einfach: Weil er sich mit 5V über USB begnügt und er von der Mositioniergenauigkeit selbst für F3,6-Optiken ausreicht, wenn man auf den 1:10 des Fokusierers geht.
Nachteil: Externe Stromversorgung notwendig.

ich steig da ja erst ein.

Zur externen Stromversorgung für den Stepper oder 5V über USB:
Kann man bei einem kleinen Stepper und einem Driver mit einem externen Strom-Anschluss nicht einfach auch die Versorgungsspannung aus dem Board nehmen?
Das ist ja logisch eigentlich das gleiche wie wenn so ein Mini-Stepper keine extra Versorgung hat.

Gruß
Peter

 

[riff-raff]

Die Performance der TMC als auch die A4988 ist bei 5V recht mies. Bei den TMC halte ich 12V eher untere Grenze; meine TMC2209 und TMC5160 verwende ich mit 24V. Watterott StepStick Specs
Im Prinzip kannst den Treiber auch direkt an den Arduino löten und die Versorgung ebenfalls. Jetzt das große Aber: Reicht der Strom? USB 2.0 liefert leider nur 500 mA.
Verschaltung StepStick Treiber

CS, Ralf

 

[elythomaslumber]

Hier sieht man die 2 Anschlussmöglichkeiten für den kleinen China-Stepper mit ULN2003 Board (runbter-scrollen). Dort wird die Spannung aus dem Arduino (5V) sowohl für den Driver als auch den Motor entnommen. Der Strom über USB reicht aus. Den Stepper-Motor gibts auch als 12V Ausführung und auch das ULN2003 Board ist 12V tauglich. Man muß dann nur die Masse des ULN2003-Drivers mit der Masse des Arduino verbinden und den Schrittmotortreiber ULN2003 mit 12V.

Nimmt man einen größeren NEMA Stepper + passendes Treiber-Board, dann benötigt man eine externe Spannung (12V in der Regel, je nach Schrittmotor). Jedoch muß auch die Logik des Treibers mit dem 5V Anschluss sowie Masse mit dem Arduino verbunden werden.

Bei den Schrittmotoren gibts zwar eine Betriebsspannungsangabe, die in der Regel viel kleiner ist als 12V, aber darauf muß man nicht achten. In der Regel haben die Standard-Treiber eine winziges Poti an Board, mit dem der Strom des Schrittmotor eingestellt wird. Da ist darauf zu achten, dass dieser maximal der Angabe im Datenblatt entspricht. Dann fließt auch ein ordentlich Strom und der Motor entwickelt maximales Drehmoment.
Die Einstellung des maximalen Stroms über das Poti erfolgt indirekt über eine Spannung, die man am Potischleifer misst. Im Datenblatt des Treibers gibts eine Formel, nach der man dann den Motorstrom anhand der Spannung einstellt.
Geht auch einfacher, in dem man das Poti so verstellt, dass der Motor nur handwarm wird (so max. 40-50°C). Aber dieses Drehmoment bzw. Haltemeoment braucht man wohl kaum, um einen OAZ zu bewegen. Deshalb sollten meines Erachtens nach NEMA08 Motoren reichen.

Grüße
Hartmut

 

[AstroPZ]

Hi,

naive Frage:
Kann man eigentlich so einen Mini-Stepper, der aber 5 Anschlusskabel hat, auch an den "normalen" 4 pol Anschluss eines Drivers anschliessen? Welches Kabel kommt wohin?
Kann der dann auch Microsteps?

Ich will halt für alle Stepper so eine standard CNC Platine benutzen.

@riff-raff Ralf @elythomaslumber Hartmut, danke für die Infos.

Gruß
Peter

 

[elythomaslumber]

Ich glaube nicht. Hab das Datenblatt des Mini-Steppers (5V Ausführung)gefunden. Der Anschluss der Wicklungen (Mittenanzapfung) an dem Ding sieht ander aus als in den Datenblättern der NEMA Motoren. Auch Micro-Steps kann er meines Wissens nach nicht. Er hat ja schon ein 1:64 Getriebe eingebaut.

 

[AstroPZ]

Ich glaube nicht. Hab das Datenblatt des Mini-Steppers (5V Ausführung)gefunden. Der Anschluss der Wicklungen (Mittenanzapfung) an dem Ding sieht ander aus als in den Datenblättern der NEMA Motoren. Auch Micro-Steps kann er meines Wissens nach nicht. Er hat ja schon ein 1:64 Getriebe eingebaut.

danke für das Datenblatt.
Ich denke damit kann man ihn auch mit Anschlusstausch an 4 pol/bipolar anschliessen.

Gruß
Peter

 

[elythomaslumber]

Man muß bedenken, dass die Mittelanzapfungen ("red") im Motor intern miteinander verbunden sind. Könnte Auswirkungen haben...

 

[AstroPZ]

Man muß bedenken, dass die Mittelanzapfungen ("red") im Motor intern miteinander verbunden sind. Könnte Auswirkungen haben...

Oha, stimmt, dann geht's nicht.

Aber man kann doch unipolar auf bipolar ändern. Verstehe ich gerade nicht. Habe ich doch irgendwo gesehen.

Gruß
Peter

 

[elythomaslumber]

Der Motor ist halt schon speziell...

 

[riff-raff]

Ich hab mir mal den Nema 8 0.2A, 4,8V bestellt und teste mal, ob man den mit einem A4988 via USB 2.0 versorgen kann.

CS, Ralf

 

[elythomaslumber]

Gestern unfreiwillig mal eine USB2.0 Schnittstelle am Desktop PC getestet. Hatte einen DS18B20 Temperatursensor angeschlossen gem. Schaltbild.
Qualmen, keine LED mehr am Arduino, der Schrumpfschlauch, der noch locker um den Sensor und seine Löststellen lag schmiegte sich eng an das Kabel und beim berühren hab ich mir den Daumen verbrannt.
Hat der Entwickler doch glatt + und - im Schaltbild vertauscht. Un das war schon jahrelang im Web!
Heute dann den heiß gewordenen Kandidaten mal an einen Spiel-Arduino NANO angelötet und siehe da, der geht noch!
Also mal direkt meinen ersten Fokusser am Newton damit nachgerüstet.

Grüße
Hartmut

 

[elythomaslumber]

Da bahnt sich neues an...

Der Newton, bisher umklammert von riesigen 3D gedruckten Ringen und einer verschiebbaren Motor-Fokus-Box, bekommt einen wesentlich kompakteren Motor-Fokusser.
Die Befestigung erfolgt nur mit einer Schraube (ehemalige Feststellschraube) direkt am Fokusser. WIrd diese gelöst, so läßt sich der ganze Antrieb nach unten wegschieben. Dann ist wieder der rein manuelle Fokus-Betrieb möglich.

Die erste Version des Gehäuses für die Elektronik ist gerade im Druck, braucht danach aber noch etwas re-design. Ich muß mal schauen, wie das alles reinpasst.

Grüße
Hartmut

 

[AstroPZ]

Hi Hartmut,

das sieht gut aus. Keep it simple.

Bei mir sind jetzt die Stepper Motoren zum Testen und Einsteigen mit Arduino und/oder RaspPi gekommen.
NEMA8 ist echt niedlich, aber sehr schwer. NEMA11 ist mM für einen Fokusmotor schon zu gross.

Die Mini-Stepper mit den Getrieben, die du auch benutzt, sind wohl besser geeignet. Die sind schön leicht und haben ja sogar ein Getriebe.
Ich find's nur blöd, dass die bipolar sind und daher nicht zu den Standard Treiber Karten passen. Aber ich werde das mal ausprobieren, da man bipolar eigentlich auch unipolar beschalten kann.

Gruß
Peter

 

[aexeler]

Hi zusammen,
wenn man will, kann auch ein Mini-Stepper (28BYJ-48) bipolar laufen, siehe hier der umbau auf 4 Draht.
Gruß
Andreas

 

[AstroPZ]

Hi zusammen,
wenn man will, kann auch ein Mini-Stepper (28BYJ-48) bipolar laufen, siehe hier der umbau auf 4 Draht.
Gruß
Andreas

Danke Andreas.
Aha, da wird gezeigt wie man die interne Verbindung trennt.
Sieht einfach aus. Das werde ich ausprobieren.

Und Mist, ich habe wieder unipolar und bipolar verwechselt.
Diese kleinen Steppermotoren mit den 5 Kabeln sind unipolar.
Die "normalen" NEMA Motoren mit den 4 Kabeln sind bipolar.

Vielleicht einfach nur den 4 oder 5 Kabel Anschluss zur Unterscheidung benutzen, das kann man sich besser merken.

Gruß
Peter

 

[elythomaslumber]

SUPI! Danke für den Link zur Modofikation! Manchmal kann es soooo einfach sein!

Die kleinen Chinesen mit Getriebe sind natürlich leider Spielzeugmotoren und das Getriebe hat einen ordentlichen Backlash. Den kann man aber in den meisten Programmen (u.a. EKOS/INDI) mit einem Offset kompensieren. Ich hatte mich bisher darum aber gar nicht gekümmert, den der Auto-Fokus funktionierte auch so. Da sind noch mehr Parameter wie "kleinste Schritte" etc. Damit kann man sicherlich experimenten, um so das schnellste und beste Ergebnis zu erreichen..., wenn man in einer der wenigen Beobachtungsnächte nicht auch was anderes zu tun hätte...

DIe NEMA 8 hatte ich n.n. in den den Händen, immer nur 17 + 23. Ich glaube der 8er wiegt 60gr in der kleinsten Ausführung. Wie man sieht, ist der Cinese ein Leichtgewicht.

Grüße
Hartmut

PS. anbei der erste Versuchsdruck für die Elektronik-Box. In CURA hatte ich falsche EInstellungen gewählt, sieht blöd aus. Aer war sowieso nicht die finale Konstruktion. Aber so am lebenden Objekt fällt es einfacher, die Komponenten mal zu plazieren und zu schauen, ob der Platz ausreicht oder man irgendwo aneckt...was hier auch der Fall ist...

 

[aexeler]

Ich habe mal ein NEMA 8 und 11 gedruckt, mich dann für ein NEMA 11 entschieden.
Steuerung ist My Focuser Pro 2.
Gruß
Andreas

 

[AstroPZ]

Hi Andreas @aexeler ,

ich dachte eigentlich an eine Motor Kopplung direkt auf die Achse wie bei Hartmut, aber wenn ich das Foto sehe, finde ich, dass eine Zahnriemen Lösung wohl flexibler ist und Vorteile hat, ist aber ausladender. Wird auch bei den käuflichen Fokussern benutzt.

So jetzt meine Frage:
Ist auf der Achse am Fokusser ein passendes Zahnriemenrad?
Oder funktioniert das auch einfach mit irgendetwas geriffeltem an dem der Zahnriemen dann Haftung hat?

Gruß
Peter

 

[aexeler]

Hallo Peter,
Bei den Baader Steeltracks und bei den TS UNC-Power ist der 1:10 Fokusknopf schon mit Zahnscheibe (gibt es auch als Ersatzteil).
Habe auch schon den Zahnriemen einfach über die Riffelung laufen lassen, geht auch...ist aber nicht ganz so schön.
Für mich war der Vorteil des "noch mit Hand drehen möglich" sehr wichtig.

Gruß
Andreas

 

[AstroPZ]

Hallo Peter,
Bei den Baader Steeltracks und bei den TS UNC-Power ist der 1:10 Fokusknopf schon mit Zahnscheibe (gibt es auch als Ersatzteil).
Habe auch schon den Zahnriemen einfach über die Riffelung laufen lassen, geht auch...ist aber nicht ganz so schön.
Für mich war der Vorteil des "noch mit Hand drehen möglich" sehr wichtig.
Gruß
Andreas

Ah super, dann könnte man sich das ja einfach als Ersatzteil besorgen.
Sind die Zahnriemen eigentlich alle gleich? Oder welche Grösse braucht man da?

Gruß
Peter

 

[aexeler]

Hallo Peter
leider nicht, bei den Steeltracks ist ein HDT3M, Abstand der Wellen und die Zahnzahl der beiden Scheiben gibt die Länge des Zahnriemens.
Gibt es ein Tool für, hier.
Oder selber die Zahnscheiben drucken, hier.

Gruß
Andres