cfs

CFS v3.0

Controlador de Foco, Filtros y Shutter.

Actualizada: Julio 2008

 

Circuito Eléctrico.

Alimentación del CFS.

Driver de Potencia PWM.

Fuente de alimentación única.

Rueda de filtros.

 La comunicación.

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:

 

Circuito Eléctrico.

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.

 

Alimentación del CFS.

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.

 

Driver de Potencia PWM.

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.

 

Fuente única para todo.

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.

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.

 

La rueda de filtros.

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.

 

 

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