Focuser DIY pour télescope

FOCUSER simple version 1

Un Focuser est un élément indispensable pour faire la mise au point du télescope. Cet appareil est la solution qui répond à deux problématiques que j’ai rencontré :

  • la mise au point manuelle était imprécise et bouge le télescope : j’ai la tremblote,
  • maintenant que mon télescope est élevé par un vérin hydraulique, la molette de mise au point est beaucoup trop haute (2 mètres de haut) et m’oblige à monter et descendre sans cesse de mon escabeau.

Comme j’aime les bricolages maison et économique – voire un brin récup’ – je vais vous présenter une première version simple d’un Focuser à base d’Arduino et moteur pas-à-pas.

Le matériel est courant et peut être trouvé chez n’importe quel vendeur de composants électroniques. Si le coût vous semble élevé et que le temps n’est pas un problème, vous trouverez tout le nécessaire chez des fabricants chinois (alibaba et surtout aliexpress) qui expédient pour quelques petits euros (port compris) des pièces indispensables à notre réalisation. Le seul inconvénients semble les délais de livraison de 20 jours.

J’ai eu du mal à trouver en France le coffret alu aux bonnes cotes. C’est ainsi que la Chine proposait un modèle, qui, au millimètre près, correspondait à l’assemblage des composants. Voici la liste de ce que j’avais besoin :

 DésignationCommentaireidée de prix
arduino uno R3 avec câble USBArduino Arduino UNOUNOc'est un microcontrôleur programmable qui traitera les instructions que je vous donnerai plus loin
(description technique ici)
2.90 € (Chine) à 19 € (France)
(selon la fourniture ou non du câble USB et l'alimentation électrique).
kit elegoo uln2003 set x5Kit moteur pas à pas + interfaceDe chez Elegoo, composé d'une interface UNL 2003 et moteur 28BYJ-48à l'unité = 1.90 €
lot (x5) = 9.90 €
Alimentation 9V DC (2000mA) pour Arduino5,90 € (sauf si fourni avec Arduino)
câbles platine d'essaiCâble-Connecteurpour platine d'essai et borniers Arduino0.50 € les 40
Platine d essai pour câblage électroniquePlatine d'essai (option)pour tester son cablage avant de souder et brancher définitivement2 €
poussoirs swith - bouton à souder kit 25 pieces
Bloc clavier 4-1 boutons
Bouton-Poussoir Momentané taille 12*12*7.3 mm à souder sur PCB ou un module tout prêt.
4 Micro-interrupteurs
2.50 € le lot de x25 (5 coul différentes) dans un coffret.
ou
le module soudé à 1.98 €
VEROBOARD StripboardVeroboard ou stripboardsi l'on fabrique sa platine 4 boutons soi-même un veroboard sera bien suffisant et simple d'usage1 à 2 €
Coffret-SZOMK-100x60x17mm-en-plastiqueCoffret PVCpour la télécommande filaire3.69 €
Embase prise DIN femelle à visser sur coffretEmbase DIN Femelle 5 brochesà visser sur le coffret du focuser seulement si l'on souhaite pouvoir débrancher la télécommande filaire0.40 €
Fiche DIN male pour cablageFiche DIN Male 5 brochesà souder sur le fil de la commande filaire si l'on souhaite pouvoir la débrancher du focuser0.85 €
câble Cat 5Câble type RJ45 en Cat 5 à 6le fil qui permet de brancher la télécommande filaire.récupération d'un RJ45 d'une box suffit !
entretoise M4 male femelleEntretoises d’écartementvis M4 et écrou, Mâle/Femelle pour PCB.
Permet de fixer les cartes sur le coffret sans provoquer un court-circuit.
1 € les 50
coffret aluminumCoffret aluminium 68*65*100mmpermet d'insérer les deux cartes électroniques (arduino + interface) et laisser de la place au moteur (attention un moteur pas à pas ça chauffe !).7 à 10 €

 

 

Câblage

Le câblage est plutôt assez simple car il y a relativement peu d’éléments dans ce montage. On commence sur une platine d’essai pour s’assurer du bon raccordement. Puis, prévoir des câbles à souder directement sur l’arduino ou bien utiliser les fils à enficher sur les borniers.

Il faudra prévoir un peu de soudure pour le boitier de commande filaire (la télécommande).

Voici les branchements qu’il faut effectuer :

 

câblage sur platine d'essai - frizting

L’Arduino

L’Arduino est un microcontrôleur que je ne détaillerai pas ici car bon nombres de sites le font très bien. Je dirai simplement que j’ai choisi un modèle Arduino UNO qui suffit amplement tant par le nombre de PIN disponibles que par ces caractéristiques de sauvegarde (Mémoire de 32 Ko).

L’alimentation électrique

L’Arduino, par sa conception, peut être alimenté par l’USB, un adaptateur secteur, des piles voire du solaire. Dans notre cas présent, les solutions ne sont pas nombreuses puisqu’il faut tenir compte du courant qui sera absorbé par le moteur.

Nous choisirons donc un bloc transformateur 220V-9V DC.

Sur l’Arduino nous trouvons les bornes 5V et GND pour alimenter notre montage.

 

Le moteur pas à pas

Mon choix s’est porté sur un kit fort bien présenté de chez Elegoo  (lot de 5 moteurs + 5 interfaces) à prix défiant toute concurrence ! Ce lot est donc composé de 5 moteurs Stepper motor 28BYJ-48 + 5 interfaces permettant 5 montages indépendants.

Il est possible d’acheter un kit plus simple : 1 moteur + 1 interface. On peut aussi choisir une autre marque que Elegoo à condition de lire la notice pour raccorder les bornes correctement.

Une information importante à retenir concernant les moteurs. Qu’il tourne ou non le moteur est systématiquement alimenté électriquement. Ceci permet d’avoir une position sans « jeu ». Cela signifie qu’il est consommateur d’énergie et qu’il chauffe ! Le boitier dans lequel nous l’insérons ne doit pas être trop petit et je le choisi en métal.

Stepper motor 28BYJ-48

L’interface moteur

Pour le moteur pas-à-pas, nous utiliserons l’interface fournie à base d’un ULN2003.

interface Elegoo ULN2003

Voici le schéma électrique de l’interface Elegoo UNL2003 :

Elegoo ULN2003 schéma électrique

Le raccordement est simple :

  1. Les bornes IN1, IN2, IN3, IN4 sont raccordées respectivement sur l’Arduino aux bornes 9, 2, 6, 5.
  2. Pour le moteur, ce dernier est déjà câblé sur une prise Molex (5) il suffit juste de l’enclipser sur la carte interface.
  3. On n’oubliera pas d’alimenter cette interface avec l’Arduino sur les bornes 5V et GND.
  4. Les LEDs ne servent pas à grand chose dans notre cas sinon à vérifier que l’interface reçoit correctement les codes pour faire tourner le moteur.

Boitier Bloc Moteur

L’Arduino + l’interface contrôleur et le moteur sont les trois éléments qui formeront l’ensemble BLOC MOTEUR de notre bricolage.

Comme je l’ai précisé plus haut, le moteur pas-à-pas est en permanence alimenté et chauffe ! Chauffe fort parfois… Le Bloc Moteur est composé d’un ensemble en deux coques aluminium (pour dissiper la chaleur) ; de forme cubique (plus facile à installer sur le télescope).

 

Le travail sur le Bloc moteur aluminium est la partie la plus fastidieuse du montage à faire car il faut d’abord percer des trous pour visser les entretoises qui fixeront les cartes électroniques :

Montage entretoises Boitier alu

Le prochain perçage permet la pose du moteur sur l’un des côtés du boitier et la prise DIN sur l’autre extrémité avec les sorties de USB/ 5V de l’arduino :

Montage de l'embase DIN

Le montage peut commencer :

Vissage des platines électroniques

Boutons de commande

C’est une télécommande filaire. Deux solutions sont possibles. La première avec boutons poussoirs simples à souder sur une platine PCB (circuit imprimé). La seconde solution est d’acheter un module tout prêt. Mon stock de composants électroniques me permet d’utiliser des poussoirs à souder.

Quatre boutons pour faire des avances [lente/rapide] et recules [lent/rapide].

 

Raccorder les boutons poussoirs sur l’Arduino au bornier entrées n° 2, 4, 7, 8.

J’intégrerai ses boutons dans un coffret plastique ABS en forme de petite télécommande. Je souhaite pouvoir débrancher cette télécommande du boitier-moteur (Focuser), j’ai prévu l’ajout d’une prise DIN qui s’enfiche dans le Focuser. Ce qui me permet de ranger plus facilement les deux éléments (le Focuser d’un côté, la télécommande d’un autre).

La programmation

Il n’est pas utile de présenter comment on programme un Arduino, ni comment téléverser le programme vers la mémoire du microcontroleur, ces étapes sont très bien décrites sur d’autres sites spécialisés.

Nous ne verrons ici que le programme utile pour commander le moteur pas à pas avec les 4 boutons poussoir.

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//                -- FOCUSER simple : PILOTAGE DE MOTEURS PAS A PAS --    //
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//                   Loic BOURGERY pour www.elby-meteo.fr                 //
//                               Version 1                                //
//                        Programme libre de droit                        //
//************************************************************************//
// PROGRAMME A UTILISER AVEC UNE ARDUINO UNO
 
const int BoutonPlus = 2;     // bouton AV lent
const int BoutonPlusPlus = 4; // boutonAV rapide 
const int BoutonMoins = 7;   // bouton AR lent
const int BoutonMoinsMoins = 8; // bouton AR rapide

int EtatBoutonPlus = 0;
int EtatBoutonPlusPlus = 0;
int EtatBoutonMoins = 0;
int EtatBoutonMoinsMoins = 0;

const int nbrDePasParTour= 48*64;

#include <Stepper.h>
Stepper Moteur(nbrDePasParTour,3,5,6,9);

void setup() {
  //Initialisation du bouton en entrée
  pinMode(BoutonPlus, INPUT_PULLUP);      
  pinMode(BoutonPlusPlus, INPUT_PULLUP);      
  pinMode(BoutonMoins, INPUT_PULLUP);      
  pinMode(BoutonMoinsMoins, INPUT_PULLUP);  

}

void loop() 
{
EtatBoutonPlus = digitalRead(BoutonPlus);
EtatBoutonPlusPlus = digitalRead(BoutonPlusPlus);
EtatBoutonMoins = digitalRead(BoutonMoins);
EtatBoutonMoinsMoins = digitalRead(BoutonMoinsMoins);

// ATTENTION avec la fonction PULLUP spécifiée pour l'INPUT, le résultat LOW/HIGH est inversé :
// quand on appuie sur le BoutonPlus, la valeur est à LOW

if (EtatBoutonPlus==LOW && EtatBoutonPlusPlus==HIGH && EtatBoutonMoins==HIGH && EtatBoutonMoinsMoins==HIGH)
    {
    Moteur.setSpeed(4);                                 //Entre 0,01 et 9,90 (vitesse4)
    for (int i=0; i<100; i++)                          //Avance de 100 pas 
      {
        Moteur.step(1);
      }   
    }
    
else 
if (EtatBoutonPlus==HIGH && EtatBoutonPlusPlus==LOW && EtatBoutonMoins==HIGH && EtatBoutonMoinsMoins == HIGH)
     {
     Moteur.setSpeed(8);                   //Entre 0,01 et 9,90 (vitesse4)
     for (int i=0; i<100; i++)                          //Avance de 100 pas 
       {
         Moteur.step(1);
       }
     }

 else 
if (EtatBoutonPlus==HIGH && EtatBoutonPlusPlus==HIGH && EtatBoutonMoins==LOW && EtatBoutonMoinsMoins == HIGH)
     {
     Moteur.setSpeed(4);                   //Entre 0,01 et 9,90 (vitesse4)
     for (int i=0; i<100; i++)                          //Avance de 100 pas 
       {
         Moteur.step(-1);
       }
     }

else 
if (EtatBoutonPlus==HIGH && EtatBoutonPlusPlus==HIGH && EtatBoutonMoins==HIGH && EtatBoutonMoinsMoins == LOW)
     {
     Moteur.setSpeed(8);                   //Entre 0,01 et 9,90 (vitesse4)
     for (int i=0; i<100; i++)                          //Avance de 100 pas 
       {
         Moteur.step(-1);
       }
     }
}
FOCUSER simple Vers 1.0

Photos et vidéos

Branchements

Branchements

Insertion des câbles sur les borniers de l'Arduino et l'interface moteur.

Mesures

Mesures

Préparation au vissage des éléments électroniques.

Entretoises

Entretoises

Perçage puis installation des entretoises, supports des cartes électroniques.

Vissage

Vissage

Installation "au milimètre" des deux cartes dans le boitier alu.

Perçage

Perçage

Positionnement de l'embase DIN Femelle pour le branchement de la commande à 4 boutons

Montage de l'embase DIN
DIN

DIN

Prise DIN femelle insérée dans le boitier Alu

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—————————-     FIN  –

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