De Astrograaf op de Oude Sterrewacht in Leiden is een lenzenkijker met een opening van 340 mm uit 1898. Hij is maakte foto’s van de sterrenhemel op 150×150 mm glazen negatieven. De Astrograaf is in 2013 voorzien van de zogeheten corrector, een speciaal ontwikkelde module die het mogelijk maakt deze van oorspong enkel fotografische kijker te gebruiken als een gewone telescoop, dat wil zeggen met een oculair of met moderne camera’s.
De corrector is door zijn maker voorzien van een gemotoriseerde focus. Dit is praktisch als een moderne camera toegepast wordt en het oculair van de ruim vijf meter lange kijker buiten handbereik is. Men kan dan comfortabel scherpstellen in de buurt van de computer, of dit zelfs automatiseren. Dit systeem is indertijd echter niet afgemaakt. Het was hoog tijd om de draad op te pakken. De wens was nu een bedrade afstandbediening te realiseren.
Voor de gemotoriseerde focus zijn in de corrector een stappenmotor en een Trinamic StepRocker TMCM 1110 controller ingebouwd. Deze controller kan geprogrammeerd worden in de Trinamic Motion Control Language oftewel TMCL. Het is als technicus een leuke uitdaging iets te schrijven in een programmeertaal die men nog niet kent.
De hardware bestaat uit een knoppenkastje dat met een lange kabel aangesloten wordt op de corrector. Ook de voeding uit een 12V netadapter loopt via deze kabel. Omdat de i/o pinnen van het StepRocker board zonder filtering met de microcontroller verbonden zijn is gekozen voor een robuuste, optisch gescheiden interface.
Het StepRocker board heeft geen aansluiting voor de referentiespanning van het i/o. Daarom zijn hiervoor output pinnen gebruikt die in de firmware permanent hoog gemaakt worden. De serieweerstanden zijn opgedeeld met de bedoeling extra common-mode demping te realiseren, vooral tegen het uitstralen van HF van de controller.
Voor het ontwikkelen van de firmware werd een testopstelling in het lab gebruikt, met een ander motortje en drukknoppen in plaats van de eindschakelaars.
TMCL programma
Een wens was dat de focus altijd met de hand versteld kan worden als er niet op een knop gedrukt wordt. Dit is bereikt door met de regel: “SAP 167, 0, 0” de schakelende eindtrap die de wikkelingen stuurt helemaal uit te schakelen. De motorstroom op “0” zetten werkt niet, er blijft dan een kleine stroom lopen die handbediening tegenwerkt en waardoor de motor kan gaan trillen.
Deze werking heeft tot gevolg dat dat microstap-positie van de motor tussen bewegingen verloren raakt. Dit is voor de toepassing acceptabel, het focus mechanisme heeft een grote mechanische overbrenging in de vorm van een spindel.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 |
// Fotograaf StepRcoker focus controller TMCL programma v1.0 // WLS Aart 01-2026 vmax = 100 // quite slow current = 64 // about 0,2 A @ 12 V from the power supply // All SAP: Instruction nr, motor nr, value SAP 4, 0, vmax // Maximum speed 0-2047 SAP 5, 0, 20 // Maximum acceleration 0-2047 SAP 6, 0, current // Maximum motor current 0-255 (0-max) SAP 7, 0, 0 // Motor standby current 0-255 (0-max) SAP 140, 0, 7 // Microstep resolution 0-8. 0 = full step, 8 = 1/256 step SAP 12, 0, 0 // Enable end switch SAP 13, 0, 0 // Enable end switch SIO 2, 2, 1 // pin 4 high SIO 3, 2, 1 // pin 6 high // SGP 77, 0, 1 , 0 // start TMCL applicatie after power up - set once WAIT TICKS, 0, 100 // *** Main Loop *** // loop: GIO 1, 0 // read pin 3 COMP 0 // compare accu with 0 JC EQ, turnRight // if equal jump to turn right GIO 2, 0, // read pin 5 COMP 0 // compare with 0 JC EQ, turnLeft // if equal jump to turn left MST 0, // Stop motor SAP 167, 0, 0 // chopper off time - 0 = off, freewheel motor JA loop // jump to loop turnRight: SAP 167, 0, 8 // chopper off time - 8 = normal ? ROR 0, vmax // turn right at vmax JA loop // jump to loop turnLeft: SAP 167, 0, 8 // chopper off time - 8 = normal ? ROL 0, vmax // turn left at vmax JA loop // jump to loop |
Zoals aan de code te zien is lijkt TMCL wat op een assembly taal. Het is een compleet uitgeruste programmeertaal, met voorwaardelijke sprongen, i/o, timers etc.
Het is vanuit de bijbehorende IDE zowel mogelijk in “direct mode” onmiddellijke TMCL opdrachten te geven aan de controller via USB, als een compleet programma te schijven en uploaden. Door het (eenmalig) instellen van “SGP 77” start het geladen programma automatisch op zodat de controller verder stand-alone kan werken. Deze mogelijkheid is hier gebruikt.
De corrector bij de laatste test voor het weer inbouwen.
Wat corrigeert de corrector?
Kort door de bocht corrigeert de corrector de kleurcorrectie van de Astrograaf. Zijn objectief is aangepast aan het gebruik van fotografische platen, die gevoelig zijn voor het blauwe deel van het spectrum. Deze eigenschap geeft een grote kleurfout, “blauwe ringen” om sterren, als met een oculair of moderne camera wordt waargenomen. De voor de Astrograaf op maat gemaakte corrector compenseert deze kleurfout.
Voor een uitgebreide geschiedenis en uitleg verwijs ik u naar dit artikel bij de Werkgroep Leidse Sterrewacht, waar ik deel van uit maak.
