Автоматизация купола

  Классический купол обсерватории по многим параметрам превосходит сдвижные крыши павильонов, но за все эти преимущества нужно расплачиваться более сложным процессом его изготовления и последующим его управлением. Если крышу один раз открыл в начале ночи и всё небо в вашем расположении, то из под купола небо видно только частично в проёме забрала, поэтому его нужно сдвигать на протяжении всей ночи в сторону цели телескопа. К тому же, обсерваторию изначально планировалось оборудовать всем необходимым для удалённого управления, следовательно вопрос автоматизации был очевидным.  
       Основными задачами, которые нужно было решить, стали:

  • изготовление и установка привода купола по азимуту;
  • изготовление привода забрала;
  • изготовление контроллера управления;
  • изготовление силового щита для удалённого управления питанием оборудования обсерватории;
  • написание ASCOM драйвера для синхронизации телескопа и купола.

    Самой сложной  оказалась задача изготовления привода купола. Изначально планировалось использовать цепную передачу. Для этого, по всему периметру верхнего кольца была приварена двухрядная автомобильная цепь ГРМ, вернее не одна, а несколько. 🙂 Силовой агрегат, состоящий из двигателя с редуктором, кучи шестерён, ( так как предусматривалось подпружинивание всего этого механизма для устранения неравномерности вращения купола, а также отведения из зацепления привода для ручного вращения), получился очень громоздкий и в результате был отбракован. Мелкие зубья приводной шестерни часто выскакивали из зацепления с цепью, а если усилить прижим,  то усилия двигателя уже не хватало. Одним словом — вариант номер два! Вторым вариантом стала зубчатая рейка. На предприятии, занимающейся лазерной резкой металла были заказаны 10 метровых зубчатых реек и четыре десятка кронштейнов. Последние были приварены к верхнему кольцу по кругу, на которые уже прикручены зубчатые рейки зубьями вниз, образовав второе зубчатое кольцо.  Двигатель с редуктором установлен на пьедестал и подпружинивается к зубчатой рейке. Конструкция оказалась очень удачной. Трёхфазного двигателя мощностью 380 Вт  достаточно для вращения купола при любой погоде. Питается он от частотного преобразователя, что позволило выбрать оптимальную скорость вращения. Ход, с плавным разгоном и торможением, достаточно тихий. Частотник позволяет реверсировать вращение  и легко управляется с контроллера. Также были изготовлены датчики начального положения купола, оптический энкодер по азимуту, который укреплён на редукторе и два токосъёмника. Один из них используется для передачи питания на механизм открытия забрала, а второй — для управления флет-боксом, установленном на куполе. 
     Механизм открытия забрала был изготовлен давно и описан в статье про купол. Был доделан только электропривод. За основу был взят двигатель с редуктором от автомобильных дворников на 12 В. Питание, как описано выше, передаётся на двигатель через токосъёмник когда купол находится в парковочном положении. На створках забрала установлены два концевика конечных положений. Состояние концевиков отслеживается токовым датчиком, поэтому удалось обойтись всего двумя проводами для управления забралом.  

  Контроллер управления построен на базе микроконтроллера STM32. Цепи периферии гальванически развязаны оптронами. Управление исполнительными осуществляется через реле. В контроллере интегрирован пульт дистанционного управления на четыре канала для ручного вращения купола и открытия забрала. Контроллер также управляет силовым щитом, питающим оборудование обсерватории.
         Для взаимодействия контроллера с различным астрономическим программным обеспечением, мной был написан ASCOM драйвер с панелью управления. Драйвер позволяет синхронизировать  купол с телескопом, следить за состоянием  забрала, управлять питанием, отображать азимут купола и др.


     Щит питания собран в металлическом ящике. На передней стенке размещены цифровые вольтметры, отображающие выходные напряжения БП, установленных в щите и сетевого  напряжения 220В. На боковой стороне размещены переключатели для ручного включения любого БП или переключения  управления с контроллера. Идея питания оборудования от разных БП позволила разгрузить токовую нагрузку, иметь резерв в случае выхода из строя одного из них. В щите использованы БП на 5, 12, 15 и 24 вольта.  В башне установлен ещё один аналогичный щит для питания дополнительного оборудования, освещения подкупольного пространства ( также оборудованного ПДУ), питания метеостанции и прочего. На YouTube канале можно посмотреть действие механизма вращения купола и подвижных токосъёмников управления забралом.

Комментарии запрещены.