DIY: Celestron CG-5 upgrade (NEMA17+belt drive)

[CyberianIce]

U sklopu svog projekta "YugoKosmos" koji obuhvata kontroler (GoTo i server) za teleskop i nekoliko razlicitih komponentni pokrenucu nekoliko zasebnih tema kako bi bilo preglednije za buduce projekte, ovo je jedna od njih u kojoj cu kratko da opisem kako i sta sam uradio sa svojom Celestron CG-5 EQ mehanikom, sto se tice mehanickog dela.

Pre bilo cega moram da napomenem zasto sam ovo uradio. Originalno sam dobio CG-5 sa onim EQ-4 kit motorima (rucni kontroler sa sahatnim mehanizmom, dva motora sa zupcanicima i baterija). To je dosta ogranicen sistem. Prvo, fabricki nema mogucnost dodavanja guidinga, ali to nije problem jer moze da se resi dodavanjem jednog Arduino Nano kontrolera i ASCOM ArduinoST4 drajvera. Medjutim takav sistem ima ogromne nedostatke. Ti steperi su male rezolucije (48 koraka po revoluciji) ali imaju integrisan reduktor sa prenosom 1:120, te se onda njihov pogon zupcanicima prenosi na puzeve na obe ose. Fabricki kotnroler radi u rezimu 1/2 ili 1/4 mikrokoraka. To sve zajedno daje ukupnu rezoluciju od 3317760 koraka po revoluciji citave RA ose, odnosno ~0.026 arcsec/mikrokoraku, sto nije ni tako malo ali je problem sto prenosni mehanizam ima previse povratnog lufta i sami zupcanici imaju puno slobodnog hoda. Taj luft prilikom vodjenja se meri u desetinama sekundi, dakle prilikom vodjenja, ukoliko dodje do potrebe za promenom smera, skoro citavih 10 sekundi se nista ne deseava nakon izdavanja komande jer je mehanizam za to vreme u praznom hodu i to je ono sto je meni zapravno potpuno neprihvatljivo. Iz tog razloga sam odlucio da ih se resim i da stavim neko industrijsko resenje kakva se koriste u CNC ruterima, 3D printerima i slicno.

Ideja je bila da stavim NEMA17 stepere, sa GT2 ozubljenim remenicama i remenom za prenos obrtnog momenta.

Da krenem prvo od motora:
Originalno sam na obe ose hteo da stavim stepere JK42HM48-1684-17AF (1.68A 0.9° 4.4kg*cm). Medjutim u mehatronu nisu imali dva komada pa sam na DEC osu stavio 17HS4401 koji sam imao jos od ranije (1.68A 1.8° 4.4kg*cm). Cini se da su motori overkill, imaju mnogo veci obrtni moment nego sto je neophodno. To sam stavio iz razloga sto ce biti korisceni u konfiguraciji od 1/32 mikrokoraka, a motor od 400 koraka po revoluciji u ovoj konfiguraciji je vrlo nezgodno precizno kontrolistati, lako moze da dodje do preskakanja mikrokoraka ukoliko se ne koristi na pravilan nacin (potrebno je vesto koristiti ramp-up, ramp-down, a coil current drzati na gornjoj granici jer sto je manje opterecenje to je verovatnoca da ce doci do preskakanja mikrokoraka manja).

Sto se prenosa tice, odlucio sam se za GT2 od 6mm. Isao sam logikom najeveceg stepena redukcije, pa iz tog razloga manja remenica je 16 zuba. To je najmanja koja se moze staviti na osovinu stepera od 5mm, a cak i ona zna nekad da pravi probleme jer je premala za GT2 korak i moze doci do vibacija usled poligonalnog efekta (kao kada vozite biciklo na najmanjem lancaniku pa osetite vibraciju dok stiskate pedale) Velike remenice su od 60 zuba jer veca ni ne moze da stane a i kod nas su jako retke. To daje ukupan prenos od 1 : 3.75

Koristio sam aviator mirkofonske 4-polne terminale jer su dosta dobro oklopljeni i osigurani, osim toga kroz RJ11 tesko da moze da se gurne 1.68A, barem sto se kablova tice.

BOM:
1 x NEMA17 1.68A 0.9° 4.4kg*cm (JK42HM48-1684-17AF)
1 x NEMA17 1.68A 1.8° 4.4kg*cm (17HS4401)
2 x 42 mm bracket (nosaci za NEMA17)
2 x 6-GT2-60T-5B (GT2 remenica 60 zuba, 6mm sirina, za osovinu 5mm)
2 x 6-GT2-16T-5B (GT2 remenica 16 zuba, 6mm sirina, za osovinu 5mm)
2 x GT2 6x160mm (GT2 ozubljeni remen duzine 160mm, sirine 6mm, zatvorenog tipa)
2 x 4P F aviator (mikrofonski aviator konektor, zenski)
1 x Alu L profil 50x50x2 (ovo se reze po potrebi i sluzi samo da drzi terminale)
Ostalo: termoskupljajuci buzir, kalaj, fluks, nekoliko baznootpornih A2 INOX vijaka za montazu nosaca i samih stepera.

Prilikom montiranja, najvise problema mi je zadala velika remenica. Ona dolazi ili u varijanti rupe za osovinu (bohre) 5mm ili 8mm, a osovina puza je 6mm. Dakle morao sam da narucim ovu od 5mm i da je rucno izbusim na 6mm. Kako nisam imao stubnu busilicu ni strug u datom momentu kod sebe a zeleo sam da "zavrsim posao" da bi mogao da ga testiram dok je jos vedro, malo mi je pobegla burgija i jednu od tih remenica nisam dobro izbusio pa malo plese dok radi. Ovo cu retroaktivno da zamenim, za sada je dobro tako kako je. Svejedno sam izbusio jos vecu rupu (14mm) i nababacio te remenice na nosace zupcanika od onog kita sto je bio tu ranije, tako da nije direktno na puzu, za sada.

Mala remenica savrseno leze na osovine stepera, ali puzic koji je osigurava mora malo da se oturpija, jer kada se uvrne do kraja ipak viri i remen prezubljuje preko njega. Dosta je pipavo jer je i ovako dugacak svega 2.5mm ali kada se skrati na 1.8mm i uvrne do kraja, drzi je u mestu a remen fino pristaje na nju.

Naravno, na nosace stepera sam morao da izbusim rupe jer originalni prorez em je normalno postavljen, em je 3mm sirok, a vijci kojima se kace motori na CG-5 su M6 i M4, nista specijalno, jednom kada su postavljeni u njih su montirani steperi sa M3 inox vijcima i podloskama, da nebi ponavljao 100 puta, svuda sam koristio prohromske metricke imbuse iz cisto estetskih razloga.

Evo nekoliko fotografija kako je ispalo:


Aftermath:
Nakon refabrisinga mehanike resio sam luftove u osama o cemu sam vec pisao ranije, a povratnog lufta i praznog hoda sada ni u motorima vise nema. Podesavanjam tenzije GT2 remena moze da se svede na gotovo zanemarljiv nivo. A sto se tice rezolucije, ovako bi sada to, barem u teoriji, izgledalo:

Jedna revolucija R.A. osa ima ukupno 6 912 000 mikrokoraka (144*3.75*400*32). Preneseno u rezoluciju to ispada 0.1875 arcsec/mk ili 5.33 mk/acrsec, mk = mikrokorak. To je nesto iznad rezolucija HEQ5 Syntrek ili HEQ6 Synscan (mada i one dolaze u razlicitim konfiguracijama mikrokoraka ali okvirno tu negde)

Na DEC osi je prica ista, osim sto je motor umesto 0.9° od 1.8°, dakle duplo manje nego na R.A. osi, pa u mojoj konfiguraciji to iznosi: 0.375 arcsec/mk (2.665 mk/acrsec). Mozda cu i ovaj motor da zamenim ako budem video da ima potrebe za tim.

U mom slucaju ukupno ulaganje u ovaj deo projekta je bilo oko 7500 RSD, a moze se uraditi i jeftinije ako se komponente kupuju kod razlicitih dobavljaca, medjutim zeleo sam da sve stigne odjednom pa sam iz tog razloga masno preplatio stepre, remenice i nosace motora. Ako sami pravite nosace motora, moze se ustedeti jos i vise, posto jedan kosta 480 RSD, a mogu da se naprave od obicne vinke koja u uradi sam kosta 48 RSD, ako imate busilicu, sauber i strpljenje.

[vlaiv]

Odlično urađeno.

Ja planiram nešto slično da radim sa SkyTee 2 montažom koju planiram da nabavim.

Biće u nekim segmentima komplikovanije - alt/az praćenje, a u nekim i jednostavnije - neću praviti gajding na tome.

Ovo tvoje mi je odličan primer kako jednostavno može da se uradi motorizovanje montaže (a i budžet nije velik).

[mitja]

Vau. Bravo...

[Luger]

Odlican posao. Lijepo si to spakovao. Nesto slicno sam i ja radio prije 4-5 godina, ali sam imao nema17 motore sa redukcijom 1:9, tako da sam koristio identicne remenice.
Uz AstroEQ to ce biti odlicna montaza. Astroeq je sjajan projekat, cekam da tamo zavrsis temu/tutorijal pa cu tamo komentarisati.
Jos jednom, bravo!

[POSEYDON]

Sjajan post, sad sam u nedoumici, dal moju SW EQ3 montažu prilagoditi da bude ovako neka varijanta (rado bih kupio sve komponente i platio nekom od vas da mi to uradi jer meni materija nije bliska toliko) il juriti po netu neko gotovo rešenje polovno tipa SW AZ-GTI za moj SW MAK 127/1500 ??

[CyberianIce]

Sjajan post, sad sam u nedoumici, dal moju SW EQ3 montažu prilagoditi da bude ovako neka varijanta (rado bih kupio sve komponente i platio nekom od vas da mi to uradi jer meni materija nije bliska toliko) il juriti po netu neko gotovo rešenje polovno tipa SW AZ-GTI za moj SW MAK 127/1500 ??

Ako te interesuje samo astronomija, onda možda ipak najbolje da nabaviš AZ-GTi ako već imaš mogućnosti. Elegantnije je upakovan i sve što ti treba je već tu, i sve što može ovo moje može i AZ-GTi. A ja sve ovo sve radim upravo zato što mi je tako gušt. Nisu novci u pitanju. Volim se igrati opremom, kad su oblačni dani volim eksperimentisati, budžiti. Ovo oko elektronike i astronomije mi je spoj dva hobija i ispalo je savršeno. Ponekad stvari budu i skuplje od vendorskog rešenja, ali kad kupiš stvar u prodavnici tu nema zabave niti prilike da se nešto dodatno nauči