D130 mm Newton
Askelmoottorien Piirilevy

Askelmoottorien piirilevy syntyi, kun olin perehtynyt ensin Mel'in sivuilla näytettyyn kuvaan ja komponentteihin. Muutamia skissejä ja harjotuksia tuli tehtyä ennen lopullista versiota. Autocadillä oli aika helppo lopuksi piirtää lopullinen versio. Oma piirilevy versioni on pääasiassa samanlainen, kuin
Mel'in sivuilla näytetty. En löytänyt Bebekiltä noita TIP120 transistoreja, joita ohjeissa kehoitettiin käyttämään, joten käytin seuraavaa kokoa TIP122. Myöskin käsiohjaimen pienet signaalidiodit sijoitin piirilevylle, enkä käsiohjaimem sisään, kuten Mel'in ohjeissa. Kun sain piirilevyn valmiiksi, tuli kova kiire kokeilla moottorien pyörimistä.
Eikös vaan käynyt, että tuo InverterOutPut arvo jäi 0:ksi, vaikka piti olla 1:en, koska minulla ei levyllä ole opto-eristimiä. No, mitään ei päässyt käymään, ja arvon muuttamisen jälkeen moottorit alkoivat pyörimään, mutta aika epätasaisesti. Moottorien säätämisestä myöhemmin.

Infra-puna käsiohjain:

Muutamien havaintokertojen jälkeen aloin miettimään olisiko mahdollista rakentaa langaton käsiohjain. Pimeässä kaukoputken ympärillä on muutamia johtoja, joihin tahdoin kompastella, kerran olin lähellä kaataa koko kaukoputken! Löysin muutamia web-sivuja, jotka kuvasivat
Holtek'in lähetinpiirin HT12A and vastaanotin piirin HT12D käyttöä. Nehän ovat loppujen lopuksi melko yksinkertaisia, ja piirtelin oman versioni autocadillä. Tulostin piirilevyn kuvan johtimien puolelta ja kiinnitin sen kuparilevylle parilla tipalla liimaa.
D130 mm Newton
Elektroniikka
Mekaniikka
Valokuvia
LHN Kaukoputki
Optiikka
Valokuvia
Hiomakoneeni
Suosikki Linkkini
In english
Hiomakoneet
Linkit
HOME
ATM Linkit
Työt
Linkit
Yhteystiedot
Stepper motors' control board.
Sitten käytin pientä terävää naulaa ja vasaraa, joilla merkkasin jokaisen reiän paikan. Porasin reiät 1 mm:n terällä ja akkuporakoneella käsivaralta. Johtimet piirsin käsin, kynänä käytin tuolloin Texmark 500 kynää, joita saa kirjakaupasta. Myöhemmin luin joltain nettisivulta SANFORD Sharpie kynän sopivuudesta, ja nyttemin olen jo itsekin kokeillu ko. kynää. Todella hyvä. Tietysti käsin johtimet piirtämällä ei voi odottaa huippu siistiä jälkeä, mutta jos ei tarvitse tehdä montaa piirilevyä, ko. menetelmä välttää.

Muutama sana lähetin- ja vastaanotinpiireistä lyhyesti. Askelmoottorien ohjaukseen käytetään normaalisti käsiohjainta, joka toimii siten, että jokin kirjoitinportin pinnien 10..13 tila muutetaan ykköseksi, johtamalla +5V:tia käsiohjaimen painonapin kautta. Myös useampaan pinniin yhtäaikaa. Samaa periaatetta käytetään IR-ohjaimessa. Holtek'in HT12A lähetinpiiri toimii siten, että jos yksi tai useampi sen pinneistä 10...13 kytketään maahan (0V), vastaanotinpirin HT12D vastaava tai vastaavat pinnit saavat arvon 0V. Jos yhtään pinniä ei kytketä maahan, ei vastaanotinpiirissäkään tapahdu mitään. HT12A :n pinnit 3...8 ovat taas yksilöllisen signaalin lähettämistä varten. Tarkeää on vain kytkeä vastaanottimen vastaavat pinnit samalla tavoin, eli joko maihin tai kytkemättä ollenkaan, muuten vastaanotin ei ota signaalia vastaan. Itse jätin ne kaikki auki. Joten, jos lähettimen pinnit 10...13 voidaan yksin tai yhdessä millä kombinaatiolla tahansa kytkeä maahan, ratkaisua on ihan selvä. Kun vielä pinnien numerotkin sattuivat olemaan samat niin kirjoitinportissa kuin lähettimessä (10...13), oli helppo päättää, että lähettimen pinni 10 vastaa kirjoitinportin pinniä 10 jne... Esimerkiksi, jos haluamme kääntää kaukoputken pystyakselia vastapäivään, niin kirjoitinportin pinnille nro 10 tulee johtaa tuo +5V:tia. IR-ohjaimen vastaavan nappia painettaessa HT12A:n lähettää signaalin, jolloin HT12D:n vastaava pinnin arvo muuttuu 0V:ksi. Silloin PNP transistorin BC557A kanta virta on nolla, ja virta pääsee kulkemaan emitterin ja kollektorin kautta 220 ohm:in vastuksen läpi 4N26 opto-erottimelle. Tällöin opto-erotin "aukeaa" päästäen askelmoottori piirilevyn reguloidun +5V:in kulkemaan kirjoitin portin pinille nro 10. Kannattaa muistaa, että askelmoottori piirilevyllä olevat 220 ohm:in alasvetovastukset tietysti pitää jättää ennalleen. Nehän varmistavat toiminnon päätyttyä, että kirjoitinportin pinnien 10...13 arvot putoavat varmasti "alas" 0:aan.

Muutama virhe pääsi pujahtamaan piirilevyjen kuviin, joita en ole korjannut: 455 kHz:in resonaattorin vieressä olevien kondensaattorien oikeat ovat 0,1 pF, 0,1 uF asemesta . Myös taitaisi 6 kpl:tta signaali diodi riittää, eikä 10 kpl:tta. Tietenkin tekemäni piirilevyt ovat vain yksi tapa, ja ne voisi tehdä paljon pienimmiksikin.

Käytännössä näyttää, että ir-sensori (TSOP1740) vastaanottaa signaalin vielä noin 5 tai 6 m:n etäisyydeltä, ja lähes 180 asteen levyiseltä alueelta. Mielestäni tämä riittää omiin tarkoituksiini ihan hyvin, koska käytännössä istuskelen kaukoputken vieressä silmä kiinni okulaarissa lähes kokoajan. Nähtäväksi jää, kuinka kauan IR-käsiohjaimen Litium paristo CR2032 kestää käytössä (merkitty olevan 220mAh). Joka tapauksessa, jos käsiohjainta ei käytetä, HT12A ei pitäisi kuluttaa muutamaa mikro-ampeeria enempää. Taas vastaanottimen regulaattori 7805 näyttäisi vievän muutamia mA:ta, joten varustin vastaanottimen pääkytkimellä.


IR-käsiohjaimeni (kuvassa vasemmalla, UIR oikealla) ulkomitat ovat 120x70x20 mm:ä. Se on vähän enemmän, kuin lanka-ohjaimeni. Ajattelin, että olisi liian vaikeaa porata kotelon kanteen tarkalleen 7 kpl:tta painonappien reikiä, jos painonapit olisivat piirilevyllä. Bebekiltä tuli muutenkin jo ostettua pieniä piirilevypainonappeja, joiden rungon koko on 10x10 mm:iä ja itse nappiosa halk 4 mm. Niinpä porasin kotelon kanteen halk. 6 mm:n reiät ja kiinnitin painonapit kannen sisäpuolelta pienillä pikaliimatipoilla (!) Joten johdot tulevat piirilevyltä jokaiselle painonapille ja takaisin. Itseasiassa kaikille riittää yksi miinusjohto, kun kaikki painonapit on yhdistetty samaan johtoon. Painonappien mataluuden vuoksi ohjaimen paksuudeksi jäi vain tuo 20 mm. No, tietysti eihän tuo minun IR-ohjain vedä vertoja kaupallisille ohjaimille hienoudessa ja erkonomiassa, mutta pakkasellakin "tumput" kädessä nappeja kykenee yllättävän hyvin painelemaan. :)

Muutama asia kannattaa huomioida IR-ohjaimen käytöstä. Jos ohjaimen jotain nappia painetaan ja käskytetään kaukoputkea kääntymään, samalla käännytään nappi alaspainettuna pois vastaanottimen sensorin alueelta, ja päästetään nappi ylös, niin kaukoputki jatkaa toimintaansa! Tietysti, jos käännytään takaisin ja osoitetaan sensoriin päin, ja painetaan jotain ohjaimen napeista, kaukoputki pysähtyy. Teoreettisesti olisi mahdollista, jos IR-käsiohjaimen patteri sattuisi olemaan sopivasti loppumaisillaan, ja vastaavanlainen tilanne tapahtuisi, olisi kaukoputki saatettu kontrolloimattomaan tillaan. Siinä tapauksessa vastaanottimen pääkatkaisimen kääntö off-asentoon pelastaisi tilanteen.
IR-käsiohjaimen napit toimivat ainoastaan, jos niitä pidetään pohjaanpainettuna. Näin on laita myös keskimmäisellä nopeuden muunto-kytkimellä. Lankaohjaimessa tuo vastaava kytkin on ehkä mukavampi, kun siinä se on toteutettu vipukytkimellä. Eli kaukoputken hienosäätönopeuksia käytettäessä on IR-ohjaimen keskimmäinen ja jokin suuntanapeista painettava yhtäaikaa pohjaan. Tein tuon keskimmäisen napin myös kytkeväksi painettaessa, koska näin ei yksikään napeista jää vahingossa päälle, jolloin turhaan kuluttaisimme litium paristoa. Eikä kahden napin yhtäaikainen käyttö vaadi paljoa harjoittelua.

Scope-ohjelman ohjaus langattomasti

Kun olin rakentanut IR-käsiohjaimen aloin miettimään, olisiko mahdollista itse Scope-ohjelmaa ohjata IR-systeemillä. Koska olen enemmän mekaniikka- kuin elektroniikkamies ja harrastusta ehtii silloin tällöin harrastamaa, aikaa meni aika paljon, ennenkuin keksin, kuinka tuon ohjauksen voi toteuttaa. Joka tapauksessa sivuilta "Universal Infrared Receiver by Ties Bos" (sivut ovat valitettavasti kadonnet. :( ) löytyi lopulta vastaus. Ko. herran download-sivuilta löytyy DOS TSR ohjelma, joka simuloi näppäimistöä (by R.vd.Geest). Rakensin noilta sivuilta löytyvän PIC16F84 version, jossa käytin
PIC16F84A mikrokontrolleria, joka näyttää pelaavan Scope-ohjelman kanssa hyvin, kuten se pelaisi muidenkin dos-ohjelmien kanssa. Miksi sitten ohjata Scope-ohjelmaa langattomasti? Tein heti alussa kannettavalle mikrolleni sääsuojan ja, kun Scope-ohjelmalla ohjaa kaukoputkea, joudun laittamaan avokädet suojan sisään näppäimistölle silloin tällöin, mikä muutaman tunnin jälkeen ei tunnu enää mukavalle eikä järkevälle. Tulevaisuudessa olen ajatellut rakentaa autokatoksen pihamaalle ja sen takaosaan puutarhavälinvaraston, jota voisi käyttää myös "köyhän miehen observatoriona". Silloin tietokoneen voisi sijoittaa lämpimiin sisätiloihin, suunnattuna ulospäin ikkunan eteen... Lähiajan tavoite on sijoittaa tietokone 50-luvun taloni kellariin. Kaukoputki on muutenkin muutamien metrien etäisyydellä talosta, jolloin ei tarvitsisi kuin kävellä ikkunan läheisyyteen, ja hoidella Scope:n ohjaus IR-ohjaimella. Tällätavoin kaukoputkitarvikkeita olisi mahdollisimman vähän kannettavana ulos, eikä tarvitsisi pelätä tietokoneen jäätymistä... Kuulostaa helpommalta. Täytyy kokeilla ensin.

Joka tapauksessa kaikkia tarvittavia Scope-ohjelman toimintoja voi ohjata esim. TV:n kaukosäätimellä ja UIR:llä. 16...20 näppäintä kaukosäätimestä tarvitsee opettaa Scopen ohjaamiseen. Tietysti näppäinmäärä riippuu käyttäjän tarpeista. Mel'in uusimmat Scope.exe verisot (alkaen versiosta 2002-Jan-15) sallivat nuolinäppäimillä kulkea data-fileissä ja valita tarvittavan vaihtoehdon enterillä. Aikaisemmin valinta suoritettiin kirjaimilla A:sta eteenpäin, jolloin olisi tarvittu aika monta näppäintä! Tosi hieno juttu.Lopuksi kannattaa muistaa, että Ties Bos'in UIR-vastaanotin käyttää tietokoneen sarjaporttia. Ainakin vanhemmissa kannettavissa on vain yksi sarjaportti. Esimerkiksi pulssiantureiden lisäys kaukoputken akseleille vaatisi sarjaportin käyttöä...

Scope-ohjelman config.dat'in "viilaaminen"

Alkuun tuntui, että tähänkö tämä homma tyssäsi. Erilaiset moottorit käyttäytyivät eri tavoin. Virran kytkemisen jälkeen jotkut moottorit nytkähtelivät epämääräisesti, eikä Mel'in hyvää tarkoittavan perus-config.dat'in arvot toimineet alkuunkaan. Parasta mielestäni on olla tekemättä sitä virhettä, että yrittää 386:lla ajella moottoreita, niinkuin minä alkuun tein. Kyllä silläkin saa ohjelman toimimaan, mutta vähin tietokonevaatimus mielestäni on 486 - 50 MHz:ä, mielummin parempi. Silloin pääsee config.dat'n säätämisessä paljon helpommalla, eikä sen säätäminen loppujen lopuksi edes vaikeaa ollut. Myöskin siihen tulokseen olen päätynyt, että askelmoottorit kannattaa valita 2 tai 3 kertaa pienemmät nimellisjännitteet, kuin käyttöjännite. Esim. minun moottorit ovat nuo Vextan 4V/1,1A ja kättöjännite 12VDC. Myöskin vauhtipyörät antavat hyvän vauhtilisäyksen kaukoputken kääntönopeuksiin. Parasta mielestäni on rohkeasti kokeilla eri arvoja, kunnes löytää sopivat arvot.

Tästä löytyy jonkinlaiset kuvat piirämistäni lähettimen ja vastaanottimen piirilevyistä. Huom.: Tarkista sensorin johdinjalkojen järjestys (TFMS5360 or TSOP17XX GND, Vcc ja SIGNAL) ennenkuin asennat sen piirilevylle. Itse laitoin sensorin pikaliimalla kiinni kotelon kylkeen, josta kolme johtoa vedin piirilevylle.
Infra-red hand-pad.
UIR for controling Scope-program.
Control board and Az-gears in support box.
Copyright©2008 Aki Lötjönen