Astrofotografie Nachführung parallaktische Montierung Ausrichteeinheit selber bauen Eigenbau ATmega8

[Bernhard S. (bernhard)]

Ein kleines Low Cost Beispiel (Version-1) eines Astro Nachführsystems 
mit einem µC.

Die einfache Schaltung mit 4xFET kann nach belieben verändert und/oder 
durch Schrittmotortreiber ersetzt werden.

Hier sind wertvolle Tipps zu finden:
Beitrag "Schrittmotor Stepper Endstufe Treiber Steuerung Schaltung Varianten Ideen Diskussion"

Prinzip: Die Drehachse des Getriebes zeigt in Richtung Polarstern.

Bitte beachten, er steht aber nicht exakt im Norden. Die Kamera mit 
Teleskop bzw. Objektiv zeigt in die Richtung der Begierde, z.B. auf den 
Saturn.

Der Schrittmotor und das Getriebe, im Beispiel ein 
Übersetzungsverhältnis von 7:1, dreht den Apperat in 24h um die eigene 
Achse, um die sogenannten Sternenspuren auszugleichen.

Der Schrittmotor ist aber das Problem, er muss sich kraft-, gefühlvoll 
und überzeugend drehen, mit akzeptablen Steps.

Das Assemblerbrogramm mit seiner 16Bit PWM und ein 1,8° Motor schafft es 
auf 36.000 Stepps pro Motorumdrehung. Eine Drehbewegung ist nicht mehr 
spürbar, erst eine Lasermessung auf mehrer Meter Distance bringt die 
Sonne an den Tag.

Pro Vollschritt des Motors stehen 180 Mikrosteps zur Verfügung, das sind 
0,01 Grad Motordrehung bei einem 1,8 Grad Stepper.

Kurz nach Programmstart wird der Motor langsam bestromt, ca.1s, da 
knallt und ruckelt nichts, er begibt sich in eine undefinierbare 
Startposition.

Anschließend optimiert das Programm unmerklich die sanften Mikrosteps, 
kann mehrere Minuten dauern, die gelbe LED blitzt dabei kurz auf.

Mit den Tasten am AVR öffnet sich ein kleines selbsterklärendes Menu, 
hier kann z.B. das Zeitintervall eines Stepps in ms eingestellt werden,
ist z.B. abhängig von der Getriebeübersetzung.

Hinweis: nach 24h gibt es leider ein paar Sekunden 
Nachführungenauigkeit, ich versuche diesen Effekt noch abzustellen, ist 
nicht ganz einfach.

Im Hauptmenue wird u.a. auch die Betriebsspannung angezeigt. Die Menues 
schließen sich nach wenigen Sekunden von alleine, wenn keine Taste mehr 
betätigt wird und der µC führt vorsichtshalber einen Reset durch.

Für Hinweise und konstruktive Kritik bin ich sehr dankbar.

Bernhard


Nachtrag: Das Bild vom Saturn ist nicht mit einem Ackerschnacker 
(Smartphone) aufgenommen :-)

Preiswerter Stepper mit Getriebe 5:1
https://www.pollin.de/p/joy-it-schrittmotor-mit-getriebe-5-1-nema17-05gm-1-80-motor-2-phasen-2-8-v-1-68-nm-310803

[W.A. (Gast)]

Bernhard S. schrieb:
> Schaltung.spl

Mit welcher Software lässt sich diese Datei lesen?

[Jacko (Gast)]

Hallo Bernhard,

das Projekt finde ich als a) µC-Bastler und b) Stern-(Foto)-Freund
hochinteressant und spannend.

Das Schaltbild zeigt aber nur, dass der Mega8:
1) Mit Quarzfrequenz getaktet wird,
2) den Stepper ansteuert,
3) ein 2 x 16 Display und LEDs nach Ampel-Art ansteuert und
4) ein Pin-Header (o.ä.) für Tasten zuständig zu sein scheint.

Dann hast du noch mechanisch eine (steuerbare?) Kameramontierung
<so_gefunden>.

Erzähl doch bitte etwas mehr über die Zusammenhänge für die
Gestaltung der Ansteuerung und das Benutzer-Interface.

Grundsätzlich muss so eine Nachführung doch nur genau die
Erddrehung kompensieren:
* 1 Umdrehung in ~= 86164 s.
  Evtl. noch Abwandlungen für die
* Mond-, oder Sonnen"geschwindigkeit",
  oder für die
* Südhalbkugel. Und
* Schnelllauf.

Was bewirken die Tasten und was zeigt das Display?

[Bernhard S. (bernhard)]

Jacko schrieb:
> Was bewirken die Tasten und was zeigt das Display?

Mit den Tasten kannst Du u.a. das Intervall der Mikrostepps in 
Millisekunden festlegen und somit die Schaltung an jeden Stepper und an 
jedes Getriebeverhältnis Sonne/Mond anpassen. Leider stehen nicht 
genügend Kommastellen zur Verfügung, daher die kleine Gangungenaugkeit, 
evenuell könnte man den Quarz etwas "ziehen", um die Gangungenauigkeit 
auszugleichen

Bsp: 360°/24h, 1,8 Grad Vollstepwinkel, 180 Mikrosteps pro Grad Getriebe 
7:1 ergibt eine Intervallzeit von 342,8 ms pro Mikrostep s. 
Excel-Tabelle.

Im Hauptmenue steht die Zeit seit Programmstart und die aktuelle 
Position des Getriebes bzw. der Kamera in Grad und der Absolutwert der 
Mikrosteps, so als Kontrolle . Bei korrekter Programmierung dreht sich 
die Kamera nach einer Stunde um 15°, bzw. nach 24h um 360°.

Und Anzeige der Betriebsspannung, könnte bei Akkubetrieb hilfreich sein.

Ein Schnelllauf ist momentan noch nicht vorgesehen, man kann die 
Betriebsspannung abschalten, dann verliert der Stepper sein Haltemoment.

W.A. schrieb:
> Mit welcher Software lässt sich diese Datei lesen?

sPlan4.0

Momentan experimentiere ich mit einemm Türmotor/Kabinentürmotor eines 
Aufzuges (Fahrschtuhl), optisch sieht der Motor und das 
Schneckengetriebe vernünftig aus, aber es ist ein Gleichstrommotor.

Trotz Schlitzscheibe und optischer Sensoren lässt er sich nicht 
feinfühlig genug positionieren, aber ein extrem super flotter 
Schnelllauf ist garantiert^^

Ein kleiner Stepper soll angeflanscht werden, hab aber dafür noch keine 
Lösung :(

[100Ω W. (tr0ll)]

Bernhard S. schrieb:
> Nachführungenauigkeit, ich versuche diesen Effekt noch abzustellen, ist
> nicht ganz einfach.

Nehm doch einfach den Zeitunterschied von DCF77 oder über eine RTC.

[Bernhard S. (bernhard)]

100Ω W. schrieb:
> Nehm doch einfach den Zeitunterschied von DCF77 oder über eine RTC.


Das Problem liegt woanders, exakt müsste man 342,85714286 ms einstellen, 
möglich ist aber nur 342,8 ms, es fehlen Kommastellen, somit dreht sich 
die Cam entweder etwas zu schnell, oder etwas zu langsam, liegt pro Tag 
im Winkelsekundenbereich.

Auffällig wird der Fehler nach 24h, dann steht der Mechanismus nicht 
exakt auf 360°, sondern auf 359,9x°.

Ganz ehrlich, Hobby-Astronomen werden Verschluss- bzw. Belichtungszeiten 
nur im Minutenbereich wählen.

Beispiel eines Stepper-Testers, einfach und unkompliziert:

Beitrag "Schrittmotor Stepper Hybridschrittmotor Tester selber bauen Eigenbau ATmega8 Assembler"

[Jacko (Gast)]

Verstehe:
Das Display dient mehr als Interface für die Anpassung des
Ansteuerungstakts an die vorgefundene Motor- und Getriebe-
kombination.

Ich hatte mir schon für einiges Geld eine Astronachführung
gekauft. Dort sind µC, Motor und Getriebe fest vorgegeben.

Interessanterweise machen die das mit einem DC-Motor, der
mit einem optisch gewonnenen Tachosignal vom µC über einen
TB6612 (höchstwahrscheinlich) per PWM geregelt wird.

Für die Handhabung:
Grundsätzlich ist bei käuflichen Geräten der Start-Drehwinkel
so, wie vorgefunden. Mit schnellem Vor-/Rücklauf kann es in die
gewünschte Position gebracht werden.
Das braucht man aber fast nie, weil die Kamera doch mit der
Stativkopf-Verstellung ausrichtet wird.

Darum habe ich noch nicht verstanden, weshalb du so einen großen
Aufwand für den Anlauf und die Position betreibst.

Wenn es beim Einschalten kurz (max. wenige Sekunden) ruckelt, ist
das doch egal - erst wenn die Nachführung stabil läuft und die
Kamera ausgerichtet ist, wird ausgelöst.

DCF o.ä. sind Quatsch - Quarzgenauigkeit ist für die Nachführung
voll ausreichend. Mit einer günstigen Selbstbaumontierung wird
man keine Belichtungszeiten über 15 Minuten anpeilen.
(Auch die käuflichen Kamera-Nachführungen versprechen nicht mehr.)

Kleiner Hinweis: Für die Stern-Nachführung muss das Gerät nach
24 Stunden aber eher 361°, als 359,9° gedreht haben!

[Mark B. (markbrandis)]

Schönes Projekt. :-)

[Carsten-Peter C. (carsten-p)]

Hallo Bernhard,
vielleicht ist es ein Weg, die Reaktionszeit fest durch einen Teiler 
ohne Rundung zu setzen und die Position jeweils neu zu berechnen. Dann 
hast Du zwar eine Positionsabweichung von max. 1 Mikrostepp, aber mit 
den Zeiten bist Du sehr flexibel. Wenn Du dann nach dem Einschalten 
einen Nullpunkt hast, kannst Du deine Position schnell erreichen. 
Ähnlich habe ich das mit meinem XY-Tisch gemacht. Da entstehen auch sehr 
krumme Rechenwerte, aber keine addierten Fehler.
Gruß Carsten

[Egon D. (Gast)]

Bernhard S. schrieb:

> Das Problem liegt woanders, exakt müsste man
> 342,85714286 ms einstellen, möglich ist aber
> nur 342,8 ms, es fehlen Kommastellen,

Dann stelle abwechselnd für jeden Schritt 342,8ms
bzw. 342,9ms ein, das ergibt im Mittel 342,85ms.
Eine Kommastelle gewonnen.

Du kannst auch einen Siebenerzyklus verwenden
und das erste, dritte, fünfte und siebente
Intervall 342,9ms lang machen, das zweite,
vierte und sechste dagegen nur 342,8ms, dann
stimmte es im Mittel exakt.

[eric (Gast)]

Egon D. schrieb:
> exakt müsste man
>> 342,85714286 ms einstellen

Sorry, aber das ist leider völlig daneben.
Und wenn Du noch so genau die Erddrehung kompensierst,
wird Dir der Stern immer auswandern,
wenn Du die Lichtbrechung in der Atmosphäre nicht berücksichtigst.

[Simon (Gast)]

Super!!! Das baue ich mir nach !

[Carsten-Peter C. (carsten-p)]

Hallo Bernhard,
sieh es doch mal anders:
Du brauchst alle 342,85714286 ms einen Impuls für Deinen Motor. Das ist 
nicht ganz einfach eizustellen.
Wenn Du jetzt alle 100 ms eine Interrupt erzeugen würdest und eine 3 
Byte lange Konstante zu einem 4Byte Wort addieren würdest, ist das 
4.Byte Dein jeweiliger Motor-Schrittwert.

342,85714286ms * 100 / 16777216 (2 hoch 24)
= 4893354,6666258887111114509274074
Also rund 4893355 = 0x4AAAAB
So bekommst Du alle 100ms folgende Werte:
Byte1 …Byte3 Byte4 ist für den Motor (PWM)
ab aa a4 und 00 für die Motorposition
56 55 95     00
01 00 e0     01
57 55 75     01
02 00 c0     02
usw.
Das sollte eigentlich so laufen. Die 100 ms kannst Du natürlich beliebig 
ändern und die Werte anpassen.
Die PWM-Werte würden in Adresse: data 0x0063 stehen und alle 100ms 
aktualisiert werden.
Gruß Carsten

[Jacko (Gast)]

Sorry, muss jetzt hier mal etwas REALITÄT einbringen:

Klar kann man viel Aufwand treiben, um den Zeittakt zu optimieren. Das 
sollte sich aber auch im Sternfoto zeigen: Je nach Brennweite (10...600 
mm) hat man bei aktuellen Kameras z.B. 60" ... 1" pro Pixel.

Der mittlere Sonnentag ist 24 h = 86400 s lang. Bei der Sonnenverfolgung 
gibt es einen Fehler von 342,857.. / 342,8 = 1,000167. Das macht pro 
Minute 900,15" statt 900,0". Das verschmiert die Sonnenflecken erst nach 
4 ... 240 Minuten. Bei Sonnenhelligkeit interessiert das aber NIEMANDEN.

Ein Sterntag, die Zeit in der ein Stern wieder an der gleichen Stelle am 
Himmel zu sehen ist (360°), beträgt 23:56:04 = 86.164 s. Damit kommt 
man, wenn deine restliche Berechnung stimmt, auf einen Micro-Step alle 
86.164 / 252.000 x 1000 ms = 341,921 ms

Mit dem 342,8 ms-Step ist die Drehung 1,00257 mal zu langsam, der Fehler 
ist 2,3" pro Minute. Das fällt nach 13 Sekunden bis 13 Minuten (600 mm 
... 10 mm) auf.
Stellst du 341,9 ms ein, bist du um das 1,0000614-fache zu schnell. Das 
ergibt pro Minute einen Sternenstrich von 0,055". Das fiele auch bei 600 
mm Brennweite erst nach > 15 Minuten auf.

Das alles setzt eine gute Ausrichtung zum Himmelspol voraus. Bildfehler, 
die eindeutig nur auf Lichtbrechung in der Atmosphäre zurückzuführen 
sind, würden schon mal zeigen, dass die Nachführung in RA gut 
funktioniert! :-)

[Egon D. (Gast)]

Carsten-Peter C. schrieb:

> Wenn Du jetzt alle 100 ms eine Interrupt erzeugen
> würdest und eine 3 Byte lange Konstante zu einem
> 4Byte Wort addieren würdest, ist das 4.Byte Dein
> jeweiliger Motor-Schrittwert.

DDS-Prinzip. Hat was für sich.
Liefert im Idealfall eine ähnliche Schrittfolge wie
von mir oben angegeben, ist aber viel leichter
anpassbar.

[Jacko (Gast)]

Tolle Tricks mit einer Wirkung 20...40 dB unterm "Grundrauschen"!
... ist das so schwer zu begreifen?

Gute Nacht!

[Egon D. (Gast)]

Jacko schrieb:

> Tolle Tricks mit einer Wirkung 20...40 dB
> unterm "Grundrauschen"!
> ... ist das so schwer zu begreifen?

Eventuell mal an die eigene Nase fassen?!

Wenn eine nahezu exakte Lösung genauso (un)aufwendig
ist wie eine mehr oder weniger schlechte Näherung,
dann ist es nicht sinnvoll, eine schlechte Näherung
zu verwenden -- man spart dadurch nix ein.

[Falk B. (falk)]

Bernhard S. schrieb:
> Das Problem liegt woanders, exakt müsste man 342,85714286 ms einstellen,
> möglich ist aber nur 342,8 ms, es fehlen Kommastellen, somit dreht sich
> die Cam entweder etwas zu schnell, oder etwas zu langsam, liegt pro Tag
> im Winkelsekundenbereich.

Dafür gibt es Festkommaarithmetik. Siehe auch

https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_-_Die_genaue_Sekunde_/_RTC

[Jacko (Gast)]

Egon D schrieb:
> Eventuell mal an die eigene Nase fassen?!

Oweh, gleich beleidigt, nur weil ich (mit nachvollziehbaren
Rechenbeispielen) nachgewiesen habe, dass eine exakter eingestellte
Drehfrequenz das Ergebnis (auf dem Sternfoto) nicht verbessern wird.
Ohne systematischen Fehler reicht hier die Auflösung von 10tel
Millisekunden.

Tut mir leid, wollte niemanden kränken! Aber die Tatsachen sprechen
für sich.

Oder kannst du in meiner Rechnung grobe Fehler erkennen? Ich behaupte
ja nicht, unfehlbar zu sein.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Wir machten das vor zwanzig Jahren für einen Ausflug nach Griechenland 
für eine damalige große Sonnenfinsternis.

Mein Freund baute den Teleskopantrieb mit einem 0.9 Grad Epson 
Schrittmotor aus einen ausgeschlachteten Tintendrucker und einer 
vielstufigen Zahnriemenuntersetzung. Er behauptete, dass das ruhiger 
laufen würde anstatt eines Schneckenantriebs. Kann mich allerdings nicht 
mehr an diese mechanische Details in Bezug auf Totaluntersetzung 
erinnern weil ich nur für die Elektronik und FW verantwortlich war und 
es schon so lange her ist. Mikrostepping verwendete ich nicht. Die 
Motorsteuerung übernahm ein PIC, in C programmiert. Damit konnte man den 
Motor mit einer umgebauten IR-Sonyfernsteuerung (RS232) mittels 
Timer/Komparator vom PIC sehr fein auf siderale Zeit einstellen. Mit der 
Fernsteuerung konnte man das ganze Teleskop bedienen und im Slewbetrieb 
genau positionieren. Jedenfalls funktionierte die Anlage in Griechenland 
absolut genau und es hat keine Wanderungen des Blickfelds gegeben wie 
seine zurückgebrachten Bilder eindeutig bewiesen. War definitiv ein 
tolles Projekt.

[Jacko (Gast)]

Schade, vom TO kommt nichts mehr.

Zu viel Festkommaarithmetik,

oder zu viel "realistische Abschätzung"?

[Bernhard S. (bernhard)]

Die Mechanik ist auch eine Herausforderung^^

Das nicht ganz preiswerte Stativ wurde komplett demontiert und mit 
Tränen in den Augen angebohrt, um den Motor anzuflanschen.

Ein kleiner Stepper mit Getriebe 5:1 muss nun diese Konstruktion 
ruckelfrei drehen.

Momentan wiegt diese Anordnung 2,6kg, mit geplanter 1000er "Russentonne" 
werden ca. 5kg erwartet, mit Schräglage, Blick der Achse Richtung 
Polarstern, auf dem Norpol hätten wir keine Schräglage :-) ,damit ist 
die Achslast auf die Getriebewelle und auf die beiden Lage des Steppers 
schon ganz ordentlich.

Ob die Haft- und Gleiteibung noch annehmbar überwunden wird, muss erst 
Durch eine Lasermessung ermittelt werden.

@alle

Dankeschön für die vielen Tipps und Anregungen.

Um die Genauigkeit kümmere ich mich später.

Die Software soll noch auf ein kleines TWI/i2C OLED abgeändert werden:

Beitrag "DEBO OLED2 0.96 0,96" OLED-Display SSD1306 SSD1312 Initialisierung TWI I2C AVR ATmeg8 Assembler ASM"

Bernhard

[Bernhard S. (bernhard)]

Es kostet manchmal sehr viel Überzeugungsarbeit die heilige Küchenwaage 
für technische Experimente nutzen zu dürfen.

Knapp 4,3kg wiegt die gesamte Konstruktion mit der "Russentonne".

Diese Last belastet die 8mm Motorwelle....

[Falk B. (falk)]

Bernhard S. schrieb:
> Diese Last belastet die 8mm Motorwelle....

Wenn die nicht gerade aus Zuckerguß ist, ist das kein Thema. 8mm Stahl 
halten GANZ andere Dinge aus!

[Falk B. (falk)]

Bernhard S. schrieb:
> Ein kleiner Stepper mit Getriebe 5:1 muss nun diese Konstruktion
> ruckelfrei drehen.

Warum nur 5:1? ich hätte eher 100 oder 500:1 genommen, damit hat man 
DEUTLICH weniger Stress und viel mehr Feingefühl, sprich Auflösung bei 
der Drehung! Denn auch im Mikroschrittbetrieb ist so eine Schrittmotor 
nicht unendlich auflösend, wenn gleich du das anscheinend mit deinen 36k 
Schritten/U hingekriegt hast.

[Bernhard S. (bernhard)]

Falk B. schrieb:
> Wenn die nicht gerade aus Zuckerguß ist, ist das kein Thema. 8mm Stahl
> halten GANZ andere Dinge aus!

Das dachten sich die Konstrukteure der RMS Titanic auch^^

> Warum nur 5:1? ich hätte eher 100 oder 500:1 genommen.

Bei Pollin fand ich nur 5:1.

Kennt jemand von Euch noch weitere Bezugsquellen?

[Armin K. (-donald-)]

Wieso macht ihr kein Gegengewicht dran?
Macht zwar mehr Gesamtgewicht, entlastet aber die Achse und den Motor.

Ich habe mal an meinem Stativ, wo ich meine DSLR mit Teleobjektiv drauf 
hatte, hinten ein Gegengewicht drauf gemacht, erleichtert echt das 
drehen und schwenken.

[Carsten-Peter C. (carsten-p)]

Hallo Bernhard,
ich habe mal mit 5-Phasen Schrittmotore gebastelt. Hab ich dann aber 
doch beiseite gelegt, weil andere 2-Pasen Motore mechanisch besser 
passten und es dafür fertige und günstige Treiber gab. Ich finde Deine 
Idee, den Motor mit dem PWM vom Atmega zu steuern, für den 5-Phasen 
Motor sehr interessant. Vielleicht ist so ein Motor auch für Dein 
Projekt interessant. Da kannst Du deutlich kleinere Schritte ohne 
Getriebe uns somit ohne Schlupf einstellen.
https://www-user.tu-chemnitz.de/~heha/enas/Mark%20II/5-Phasen-Schrittmotor.pdf
Weiterhin viel Erfolg
Gruß Carsten

[Bernhard S. (bernhard)]

Carsten-Peter C. schrieb:
> Wenn Du jetzt alle 100 ms eine Interrupt erzeugen würdest und eine 3
> Byte lange Konstante zu einem 4Byte Wort addieren würdest, ist das
> 4.Byte Dein jeweiliger Motor-Schrittwert.

Eine sehr elegante Lösung. Super!

Mit meinem neuen 5.18:1 Motor werden 372.960 Mikrosteps pro 360° 
Gertriebewelle benötigt, hab die PWM etwas aufgebohrt, 360 Mikrosteps 
pro Step.

Ein 100ms Timer addiert zu einer 32Bit "Zeitzahl" eine Konstante 221, 
anschließend wird die "Zeitzahl" durch 256 dividiert (ist in Assembler 
sehr einfach und flott).

Das Ergebnis ist nun die errechnete Absulut-Position, wo sich der Motor 
befinden müsste.

Beispiel:

Der 0,1s Timer wird in 24h 864.000 mal aufgerufen.

Wenn bei jedem Aufruf die Zeitzahl um 221 erhöht wird
ergibt es am Tag eine Zeitzahl von 190.944.000 (864.000 x 221).

190.944.000 durch 512       = 372.937

benötigte Mikrosteps pro Tag: 372.960

          Abweichung pro Tag:     23 Mikrosteps (10s) ...Peanuts

Zöge man den Quarz des µC noch etwas, ginge die Abweichung gegen Null, 
bei konstanter Temperatur natürlich^^

Das Display Zeigt die Uhrzeit, Soll- Ist-Position, Winkel der 
Achsdrehung seit Programmstart.

Gerhard O. schrieb:


> Er behauptete, dass das ruhiger
> laufen würde anstatt eines Schneckenantriebs.

Könnte eventuell der Stick-Slip-Effekt sein Unwesen treiben?

https://de.wikipedia.org/wiki/Stick-Slip-Effekt

Jacko schrieb:
> Ohne systematischen Fehler reicht hier die Auflösung von 10tel
> Millisekunden.

Dem stimme ich zu, alle ca. 300ms muss der 5.18:1 Motor einen Mikrostepp 
weiter rücken.

Notfalls könnte man mit einem 27:1 Getriebe aufrüsten.

https://www.amazon.de/gp/product/B077YXYTDD/ref=ox_sc_act_title_4?smid=ABVRCUH7Y5NVN&psc=1

Carsten-Peter C. schrieb:
> ich habe mal mit 5-Phasen Schrittmotore gebastelt.

Welchen Motor würdest Du dafür empfehlen?

Armin K. schrieb:
> Wieso macht ihr kein Gegengewicht dran?
> Macht zwar mehr Gesamtgewicht, entlastet aber die Achse und den Motor.

Ist in Planung.
Danke nochmals an alle.

PS:

Mal ein paar Hardware-Problemchen, könnte eventuell auch interessant 
sein:

Beitrag "Stepper Problem NEMA17-05GM 1036 Stepps statt 1000 Stepps pro Umdrehung"

Beitrag "Schrittmotor Stepper Endstufe Treiber Steuerung Schaltung Varianten Ideen Diskussion"

[Carsten-Peter C. (carsten-p)]

Bernhard S. schrieb:
> Welchen Motor würdest Du dafür empfehlen?

Hallo,
ich habe mal Berger Lahr RDM59 6/50 Motore ausgebaut.
Wenn man auch nur einen Strang mit 2A belastet, kann mann die Achse kaum 
noch mit der Hand drehen.
Gruß Carsten

[Carsten-Peter C. (carsten-p)]

Bernhard S. schrieb:
> Ein 100ms Timer addiert zu einer 32Bit "Zeitzahl" eine Konstante 221,
> anschließend wird die "Zeitzahl" durch 256 dividiert

Hallo,
ich würde nicht die „Zeitzahl“ berechnen, sondern lieber die Position. 
Dann läuft Deine Uhr ganz normal weiter und macht meinetwegen alle 1/10 
sec. einen Interrupt.
Dann zählst Du zu Deinem 32-Bit Positionszähler einen Wert dazu. Der 
Überlauf von der 3. Zur 4. Stelle ergibt Deinen PWM-Wert. Die Position 
würde dann nur < 1/10 sec nicht stimmen. Natürlich kannst Du die Zeit 
auch kleiner wählen.
In der Zeitschrift C’T wurde mal beschrieben, wie man bei einem Plotter 
die Schritte der X- und Y- Motore derzeit in Z80 Assembler berechnet. 
Leider kann ich den Artikel auf die Schnelle nicht finden. Der Weg ist 
für Deine Berechnung aber ähnlich.
Hier aus meiner Erinnerung der Weg mit den 2 Motoren:
DX = Schritte X Motor
DY = Schritte Y Motor
DX ist> DY
-----------
Wert= Wert + DY
Wenn Wert> DX, Motor einen Y Schritt weiter , Wert = Wert – DX
Motor einen X Schritt weiter, bis Ende erreicht
Gruß Carsten

[Falk B. (falk)]

Carsten-Peter C. schrieb:
> In der Zeitschrift C’T wurde mal beschrieben, wie man bei einem Plotter
> die Schritte der X- und Y- Motore derzeit in Z80 Assembler berechnet.

Nennt sich Bresenham-Algorithmus.

https://de.wikipedia.org/wiki/Bresenham-Algorithmus

Für den Op reicht der normale DDS-Ansatz, wenn gleich man vielleicht auf 
einen 40 Bit Akku gehen sollte, um die Frequenzauflösung zu erhöhen.

[Wolfgang (Gast)]

Bernhard S. schrieb:
> Der 0,1s Timer wird in 24h 864.000 mal aufgerufen.

Blöde ist nur, dass du bei einem Astro Nachführsystem für Nachführung 
auf Sterne nur 86164,0905 Sekunden pro 360° Umdrehung Zeit hast.
Ich fürchte, dass du da noch mal bei musst.

[Falk B. (falk)]

Wolfgang schrieb:
> Blöde ist nur, dass du bei einem Astro Nachführsystem für Nachführung
> auf Sterne nur 86164,0905 Sekunden pro 360° Umdrehung Zeit hast.
> Ich fürchte, dass du da noch mal bei musst.

Was bist du nur für ein erbärmlicher Besserwisser!

[Bernhard S. (bernhard)]

Carsten-Peter C. schrieb:
> ich würde nicht die „Zeitzahl“ berechnen, sondern lieber die Position.
> Dann läuft Deine Uhr ganz normal weiter und macht meinetwegen alle 1/10
> sec. einen Interrupt.

Hallo Carsten, die "Zeitzahl" nenne ich ab sofort, weil heute Sonntag 
ist, "Positionszahl", da aus dieser später die Soll-Position einfach, 
mit wenigen kostbaren µC Takten errechnet werden kann.

Bei jedem 100ms Interrupt wird zur "Positionszahl" eine Konstante 
dazuaddiert, 0:00 Uhr ist die "Positionszahl" Null.

Alle 100ms erfolgt ein Vergleich zwischen Soll- und Ist-Position und bei 
Bedarf der Antrieb mit einer Genauigkeit von 100ms nachgeführt.

In der Software kann der Benutzer im Menue das 
Getriebeübersetzungsverhältnis eingegeben, die Konstante wird 
anschließend automatisch errechnet s.Excel-Tabelle.

Übersetzungsverhältnisse von 1:1 bis 1535:1 sind möglich.

Falk B. schrieb:
>> Blöde ist nur, dass du bei einem Astro Nachführsystem für Nachführung
>> auf Sterne nur 86164,0905 Sekunden pro 360° Umdrehung Zeit hast.

Falk, danke für den Tipp, hab's mit berücksichtigt.

[Bernhard S. (bernhard)]

Excel-Tabelle

[Falk B. (falk)]

Bernhard S. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>>> Blöde ist nur, dass du bei einem Astro Nachführsystem für Nachführung
>>> auf Sterne nur 86164,0905 Sekunden pro 360° Umdrehung Zeit hast.
>
> Falk, danke für den Tipp, hab's mit berücksichtigt.

Lern mal zu zitieren. Das war der Klugscheißer Wolfgang.

[Bernhard S. (bernhard)]

Version-2

Im Assembler-Code lässt sich die Gertriebeübersetzung
im Bereich 1:1 bis 100:1 anpassen.

Momentan 5.18:1

Das Display zeigt den Drehwinkel der Kamera und die Zeit seit 
Programmstart an.

grüne LED: Sekundentakt
gelbe LED: Mikroschritt
rote LED: Error

Die Schaltung kann auch ohne OLED128x64 betrieben werden. Dabei leuchtet 
die rote, Sklave (Display) am TWI/I2C Bus nicht gefunden.

Die hinterlegte 10Bit große Sinustabelle nimmt sehr viel Platz weg, 
ca.75%.

Liese sich aber verkleinern, man menötigt eigentlich nur den Sinus von 
0...90Grad, andere "Sinüsse" z.B. 110 Grad lassen sich daraus ableiten.

Der Timer0 (die Phasenumkerhr) verbraucht viele Prozessortakte, wenn 
möglich bitte "TIMER0_PHASENUNKEHR_INITIALISIERUNG" deaktivieren.

Hinweis: die Displaydarstellung benötigt eine Zeit bis ca. 50ms

Bernhard


PS: Danke Carsten-Peter für Deine wertvollen Tipps

[bingo (Gast)]

Hallo,

dem Photo auf 
Beitrag "Re: Astrofotografie Nachführung parallaktische Montierung Ausrichteeinheit selber bauen Eigenbau ATm" 
entnehme ich, dass Du den Getriebemotor 
https://www.aliexpress.com/item/33018687874.html selbst hast. Hat der 
jetzt eine Untersetzung von 5:1 oder von 5,18:1, wie bist Du mit dem 
Teil zufrieden, hat das Getriebe Spiel?

B

[Bernhard S. (bernhard)]

bingo schrieb:
> Hat der
> jetzt eine Untersetzung von 5:1 oder von 5,18:1, wie bist Du mit dem
> Teil zufrieden, hat das Getriebe Spiel?

Ein Getriebespiel ist mit meinen Mitteln nicht nachweisbar.

Übersetzungsverhältnis:

5 2/11:1

5,181818181818 : 1

bzw.

1036,36 Schritte pro Umdrehung der Getriebewelle

Mit dem Datenblatt gab's Probleme, Reichelt war aber so freundlich und 
korriegiete die Datenblätter siehe:
Beitrag "Stepper Problem NEMA17-05GM 1036 Stepps statt 1000 Stepps pro Umdrehung"

Gekauft bei:
https://www.reichelt.de/ch/de/schrittmotor-nema-17-1-8-1-68-a-2-8-v-nema17-05gm-p269224.html?search=NEMA17-05GM&&r=1

Mit dem Motor bin ich zufrieden, robust aufgebaut, im Mikrostepbetrieb 
absolut lautlos, Getriebe lässt sich leicht abflanschen, Motorwelle 8mm 
mit Abflachung, bei 1 Ampere Motorstrom und 5 W Leistung, kannst Du 
gefühlt einen Panzer wegziehen,

wenn er am Abhang steht :-)

[NichtWichtig (Gast)]

Für einen Plattenspielertonarm (berührungslose Nachführung) habe ich 
eine Stepper mit einem TMC2208 Treiber verbaut. (5€ als Replacement für 
einen 3DDrucker, SilentStep)


Hat der TMC2208 per default 16 Mikrosteps so läßt er sich per serielle 
Schnittstelle recht einfach auf 256 MSteps umstellen. (oder 
1,2,4,8,16,31,64,128)

Können allerdings nur max 1,5A oder so, aber sind im 3DDrucker deutlich 
leiser.

Wenn eh schon ein µC da ist wäre das womöglich eine Option.
Steuerung simple über DIR und STEP und per serial zwischen 
schnell/langsam umschalten.

[Bernhard S. (bernhard)]

NichtWichtig schrieb:
> Hat der TMC2208 per default 16 Mikrosteps so läßt er sich per serielle
> Schnittstelle recht einfach auf 256 MSteps umstellen. (oder
> 1,2,4,8,16,31,64,128)

Wäre ev. auch eine Option, die Version-2 arbeitet mit 360 Mikrosteps und 
einer 10Bit PWM, also das Sinus und Cosinussignal wird schon ganz 
ordentlich generiert, hält der TMC2208 da mit?

[bingo (Gast)]

Bernhard S. schrieb:
> Ein Getriebespiel ist mit meinen Mitteln nicht nachweisbar.

Du hast doch einen Laser. Fahre ein paar Mal eine Position x von rechts 
an und dann ein paar mal die gleiche Position x von links, dann siehts 
Du ein evtl. Spiel. Bei der Nachführung ist das nicht so wichtig, da die 
Nachführung ja immer in die gleiche Richtung het, aber beim Aufsuchen 
von Positionen hilft es, wenn kein Spiel vorhanden ist.

Du machst Deine Mikrosteps selber und brauchst dafür grosse 
Sinustabellen. Warum benutzt Du nicht einen der dafür gemachten 
Bausteine, z.B. DRV8825 mit 1/32, TMC2225 mit 1/256

[Steffen H. (avrsteffen)]

Bernhard S. schrieb:
> Wäre ev. auch eine Option, die Version-2 arbeitet mit 360 Mikrosteps und
> einer 10Bit PWM, also das Sinus und Cosinussignal wird schon ganz
> ordentlich generiert, hält der TMC2208 da mit?

Mit den 360 ųSteps nicht, und 10Bit braucht man dafür auch nicht. Da 
sollten ja 9Bit reichen. Aber selbst der kleine TMC2208 hat soviel Know 
How inne, da wirst mit deiner PWM ohne Strome Chopper nicht mitkommen. 
Denn hast du sowas wie eine Stromerkennung für Slow oder Fast Decay 
eingebaut? Dazu kann der TMC2208 sogar im Silence Mode arbeiten. Da hört 
man wirklich nichts mehr von dem Strom Chopper.

Ich würde diesen kleinen Treiber schon mehr Aufmerksamkeit schenken.

Allerdings unbezahlbar ist die Erfahrung die man sammelt, wenn man 
selber sowas programmiert.

Gruß Steffen