CFS v3.0
Controlador de Foco, Filtros y Shutter.
Actualizada: Julio 2008
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Fig.
1- Unidad de control CFS. |
El CFS es un dispositivo que permite
controlar vía puerto serie, cuatro motores de pasos bipolares/monopolares en
semipasos, dos motores DC y 9 líneas de E/S TTL.
La velocidad de los motores puede configurarse
entre 10 y 1000 pasos completos por segundo, pudiendo moverse los cuatro
motores simultáneamente.
De cara a su uso en el observatorio
astronómico, el CFS permite integrar en un solo dispositivo y para dos cámaras,
el hardware necesario para controlar los siguientes elementos:
El circuito funciona con un microcontrolador de la familia 8051, actualmente un 89S8253 de Atmel a 22MHz. Este modelo dispone de 12KB de Flash ISP para programa, 2KB de EEPROM para guardar configuraciones y watchdog timer. Pinchar para descargar el esquema eléctrico . El micro del esquema es un DS87C520, más rápido que el Atmel pero mucho más caro . La ventaja del atmel es que puede reprogramarse en la placa, a través del conector J3, con un sencillo programador y el software de programación ISP de Atmel.
Fig
2 - Diagrama funcional del CFS en el
sistema de adquisición CCD.
Las señales que entran y salen de la
placa cfs son las siguientes:
Como drivers de potencia, se dispone de
cinco chips L293E (puentes en H dobles), cuatro para los motores de paso y uno
para actuar dos motores dc para shutter. Existen diferentes versiones de este
integrado. La versión D, que es la usada, tiene la ventaja de incorporar los
diodos de protección internamente. No obstante es posible usar otras versiones
si se desea aumentar la corriente de trabajo. En este caso los diodos de
protección deberán colocarse externamente, preferiblemente junto al motor.
La alimentación necesaria para el CFS es de
8-12 v 200 mA para la parte digital y 12v 2A para los motores. Los 12v a su vez
pueden ser conmutados a 5v mediante el bit3, para mantener magnetizados los
motores cuando están parados.
Para simplificar el montaje y dado que el
cfs está acompañado de una o dos cámaras, el presentese diseño incorpora
también la alimentación para las cámaras.
Para permitir el encendido por programa de
dos dispositivos, (en principio las cámaras y el telescopio), se incorpora dos
relés controlados pos las señales bit1 y bit2 del cfs.
Fig.
4- Fuente de alimentación para la
cámara, el cfs, y COR con dos relés de control.
Pinchar para descargar el esquema eléctrico
y el fotolito para fabricar el circuito
impreso.
La señales pwm salen del cfs con niveles
TTL, una frecuencia de 207Hz y 8 bits de resolución. Esta señal es generada por
software, por eso su baja frecuencia. Este modulo filtra y amplifica esta señal
para poder atacar a los módulos peltier o cualquier otro dispositivo.
Cada modulo contiene dos canales de los que
se obtiene una tensión continua variable entre 0 y Vcc-2. La corriente
entregada dependerá del transistor y disipador empleados.
Fig.
5 - Driver de potencia para dos
canales PWM.
Es posible añadir un offset a la tensión
proporcionada por la señal pwm mediante un potenciometro. Sin señal pwm cada
canal podría usarse como fuente de alimentación variable gracias al
potenciometro.
Pinchar para descargar el esquema eléctrico y el fotolito de la placa.
Otra forma de simplificar la instalación es
unir en una sola caja todas las fuentes implicadas: cámaras, cor, cfs, telescopio,
meteo, apertura del observatorio y calentadores.
Fig.
6 - Fuente del cfs, placa pwm y placa
de control de la meteo en una caja comun.
Hay dos toroidales, de uno salen las
tensiones para las cámaras y del otro de 12v 5A para el resto. El cableado de
la fuente se especifica en este esquema.
Fig.
7 - Frontal de la fuente común con la
opción de control manual o remoto.
La comunicación con el cfs es vía puerto
serie a 9600 baudios. Se usan cadenas asci que indican el motor a mover y como,
el nivel de la salida pwm o el estado de los bits de control. Estas cadenas
forman comandos con un sencillo protocolo.
El dispositivo que aloja los filtros es
relativamente fácil de construir por los amantes del astrobricolage, aunque también
puede usarse una rueda comercial.
Fig.
8 - Rueda casera movida por fricción y
obturador con minimotor de continua.
En el montaje casero la principal dificultad
radica en conseguir que la rueda gire perfectamente centrada sobre su eje sin
ninguna excentricidad. El rodillo de goma que la mueve esta directamente
insertado en el eje del motor de pasos.
En este caso el motor dc que mueve el
obturador es muy pequeño y queda dentro de la caja.
El uso de un motor de continua para mover el
obturador requiere cierto cuidado. Hay que tener en cuenta que el motor solo se
va a mover al abrir y cerrar, estando el resto del tiempo bloqueado pero con
tensión alplicada. Por tanto toda la energia aplicada se va a transformar en
calor. Es necesario limitar la corriente al minimo necesario que le permita
moverse. Para reducir al máximo la corriente y que el obturador funcione bien,
es necesario que este perfectamente equilibrado, de forma que colocando la
rueda en cualquier posición no se mueva por efecto de la gravedad.
A continuación puede verse una rueda
comercial de la marca Homeyer modificada. Principalmente se ha añadido el
obturador, en este caso movido por un motor de los que extrae la bandeja de un
lector de CD.
Fig 9 -
Rueda comercial a la que se ha añadido el obturador con motor DC
En la figura del centro abajo, puede verse
también una modificación algo imprevista. El sensor de posición de referencia
de esta rueda era óptico, pero por alguna extraña razón no conseguí hacerlo
funcionar. Así que ha sido sustituido por uno de efecto hall, que por otro lado
es mas recomendable dado que tener una luz infrarroja cerca de un sensor CCD
tiene sus riesgos, al presentar este su máxima sensibilidad justo en el
ingrarojo.
En aluminio sin anodizar podemos ver los
adaptadores cónicos (pinchar para ampliar). Es gracias al bajo perfil de estas
uniones que la camara Autine-LP y la rueda pasan por una horquilla tipo LX200.