Telescopio original, diámetro 20 cm . Motor AR original. Metro adjunto en cm.
Indice
¿En qué consiste exactamente la automatización?
Es estas páginas voy a describir la automatización de mi telescopio. No
pretendo realizar generalizaciones porque cada equipo es un mundo.
Simplemente voy a contar UN ejemplo. Es un caso real de un telescopio que
está funcionando de forma automática.
Por cierto, todo lo que indico a partir de ahora es con carácter informativo.
En otras palabras, no me hago responsable ni de las terceras personas que
menciono ni de la utilización que se haga con lo que aquí expongo. En
particular, la utilización de un telescopio con un posicionamiento automático
puede llegar a ser peligrosa si se utilizan altas velocidades y la masa es
apreciable. También puede ser peligrosa la utilización de 220V o la
utilización de una batería de coche de 12V (ambas son posibilidades del
sistema). En este último caso, pueden llegar a desarrollarse corrientes de
cortocircuito de 300 A con riesgo de incendio. O sea, cuidado. Y a vuestro
riesgo.
¿En qué consiste
exactamente la automatización?
En mi caso, se parte de un telescopio normal, comercial, de las siguientes
características: montaje ecuatorial alemán, con un sistema de seguimiento
elemental mediante un motor acoplado al eje de ascensión recta (AR en lo que
sigue), con un buscador de la Polar para la puesta en estación y con un tubo
óptico de diámetro 200 mm, longitud focal 800 mm, con lo que la relación
focal es 4.
Telescopio original, diámetro 20 cm . Motor AR original. Metro adjunto en
cm.
Detalle del eje de AR. Puede verse el buscador de la Polar. A la derecha: detalle del eje DEC.
Detalle de la escala de latitud (fijada a 40,5º N)
La automatización consiste en poner dos motores paso a paso
acoplados mediante reductores de tornillo a los ejes AR y Declinación (en lo
sucesivo DEC). Estos motores se controlan a través del puerto paralelo de un
PC portátil y mediante una tarjeta de interfaz de potencia a tales motores.
Dicha tarjeta, básicamente, amplifica las señales del puerto paralelo y se las
inyecta a los bobinados de los motores.
El núcleo de todo el sistema es el software. Utilizo el desarrollado por Mel
Bartels y todo un grupo de personas, que llevan años mejorándolo. Este grupo
ha formado un análogo en Internet y son de todas las partes del planeta. Hay
actualmente unas 700 personas en él.
La dirección de la página de Mel Bartels es:
http://zebu.uoregon.edu/~mbartels/altaz/altaz.html
En ella se encuentran enlaces a casi todo. Es importante el enlace al grupo
de trabajo
http://zebu.uoregon.edu/~mbartels/altaz/motorscopegroup.html y unirse a él.
Este software permite controlar los montajes ecuatoriales y los montajes dobsonianos,
en que se controlan los ejes de altitud y azimut. En la lista siempre se habla
de estos ejes, pero siempre es equivalente a los ejes DEC y AR, respectivamente.
Cuando el sistema funciona, hacemos lo siguiente para iniciar una observación
astronómica:
1.- Ponemos en estación el telescopio (hablando de un ecuatorial) orientándolo
cuidadosamente a la Polar.
2.- Escogemos una estrella brillante que esté más o menos en la intersección
del ecuador celeste y nuestro meridiano. Apuntamos el telescopio a ella e introducimos
en el programa sus coordenadas estelares (AR, DEC).
A partir de ahí el programa está orientado y "sabe" donde está.
Ya podemos introducir las coordenadas de cualquier objeto estelar y ordenar
al programa que vaya allí. Tras un rato de movimiento de motores, el objeto
estelar aparece en nuestro ocular...
El programa funciona en MSDOS y puede ser incluso arrancado desde diskette,
partiendo de ordenador apagado. Es, además, gratuito, incluidos los fuentes.
Esta es la descripción super esquemática. El programa ha evolucionado a lo largo
de los años y dispone de características muy complejas para utilizaciones también
muy complejas. Dispone, por ejemplo, de "scripts" que simulan órdenes desde
teclado. Podemos, por ejemplo, planificar toda una sesión de observación de
diversos objetos estelares y guardarla en un fichero .scr (de "script"). Una
vez el programa orientado, le decimos que lea el script y, pulsando un sólo
botón del mando a distancia (por cable) iremos de un objeto a otro sin tener
que despegar el ojo del ocular.
El programa debe funcionar en tiempo real, por eso la utilización del MSDOS.
La ventaja es que las actualizaciones (aprox. una cada 15 días) son inmediatas.
Es importante el enlace http://zebu.uoregon.edu/~mbartels/altaz/version.html . Muchas veces es la única
fuente de todas las mejoras que introduce Mel en el programa y la única documentación
organizada al respecto.
La desventaja es que hay que utilizar un portátil (aunque puede ser de segunda
mano, a partir de un 486). Existe una gran cantidad de ficheros en los archivos
del grupo mencionado, con muchos objetos estelares codificados por sus coordenadas.
Ir a un objeto es algo tan sencillo como cargar un fichero y escoger el objeto.
El programa "va" a ese objeto inmediatamente.
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En definitiva, ¿qué
necesito?
- Un telescopio (en mi caso son de 144 dientes en AR y 120 dientes en DEC
para una revolución de cada eje).
- Dos motores paso a paso (en mi caso, son de 200 pasos/revolución,
unipolares, de 5V/5 ohmios nominales y 1 A).
- Dos reductores de tornillo para acoplamiento a los ejes de AR y DEC (en mi
caso proporcionan una reducción de 20:1).
- La interfaz de amplificación con el mando a distancia por cable.
- Un ordenador portátil (en mi caso un IBM Thinkpad 760E con un Pentium 133
Mhz, 64 MB RAM). Es suficiente un 486 a 66 MHz y 16 MB RAM, con puerto
paralelo y puerto serie. De segunda mano no salen mal de precio.
Motor de Declinacion Otra vista del motor de Declinación. Se observa el piñón en color cobre.
Motores de Declinación (arriba) y AR. Vista ampliada del motor DEC. Véanse los discos de acero para aumentar la inercia.
Tornillo (negro) y piñón (cobrizo) del eje AR Otra vista del eje de AR con el tornillo acoplado al eje del motor..
Mando a distancia (negro) y caja de potencia
¿Qué
obtengo?
Aparte de lo ya indicado, se obtiene una resolución en seguimiento muy alta y
una buena precisión en el apuntamiento automático. En este último apartado,
el software tiene previstas una serie de correcciones de errores mecánicos
del telescopio. Una vez realizadas, se pueden conseguir errores del orden de
minutos de arco en apuntamientos apartados 180º entre sí.
En cuanto a la resolución, hagamos unos números con los datos de mi
telescopio. Veamos qué representa un paso en segundos de arco.
360º son 1,296.000 segundos (360x60x60). Ésto, en pasos, es en AR: 200
(pasos/rev) x 20 (reductora) x 144 (dientes/360º), es decir, 576.000 pasos en
360º. Por tanto, un paso son 2,25 segundos de arco. En DEC se
sustituye 144 por 120 y se obtiene 2,7 segundos de arco.
Pero, y ahora viene lo bueno, el software es capaz de dividir un paso en 10,
20 ó 40 micropasos. La elección depende del usuario, existiendo un equilibrio
entre calidad del motor y máxima velocidad que queramos obtener. En mi caso,
el óptimo del conjunto me llevó a 20 micropasos/paso, con lo que obtengo una
resolución de 2,25/20= 0,1125 segundos de arco. Este valor es
importante a la hora del seguimiento de un objeto estelar, tanto para
fotografía como para visualización a grandes aumentos. En mi caso no se
aprecia la naturaleza de "salto" de los micropasos. El seguimiento es
totalmente fluido.
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¿Cómo consigo el
material?
Respecto del telescopio no digo nada de dónde
conseguirlo. Hay muchas tiendas, muchos precios...
En cuanto a sus características: newtoniano (dobson o ecuatorial),
refractor... depende de lo que queráis. Por ahí recomiendan que para
observación planetaria y solar, mejor un refractor. Para observación estelar
y de galaxias, un newtoniano. Para fotografía de planetas, un refractor en
ecuatorial. Para fotografía de galaxias un newtoniano en ecuatorial. Pero
ésto lo puede hacer también un dobsoniano automatizado (menor precio). Luego,
dentro de cada tipo, el diámetro de las lentes o espejos...La regla es:
cuanto mayor diámetro mejor (pero más caro). Luego viene la focal. ¿Qué focal
escojo? Aquí otra vez los compromisos. Cuanto menor es la longitud focal,
menor es la relación focal (f/D) y menor tiempo de exposición se necesita al
hacer una fotografía. Pero... disminuye el campo libre de coma (en un
newtoniano). También existen los Schmidt-Cassegrain, que arreglan lo del
coma, pero tienen una relación focal muy alta...
Yo, como quería hacer fotografía de objetos de "espacio profundo", escogí un
newtoniano en montaje ecuatorial. Y lo escogí de una relación focal baja (4)
para no eternizarme con las fotografías, aunque ya sé que tengo bastante coma
(en objetos difusos no se nota). Y como la cuestión del dinero me resultaba
importante, me fuí a un 200 mm de diámetro, que es casi un mínimo para mi
objetivo.
En cuanto a los motores... Es una decisión
difícil.
Lo más importante es acertar con el par motor adecuado a tu telescopio. Si es
escaso, tendrás problemas de bloqueo del motor cuando intentes ir a alta
velocidad de un objeto estelar a otro. Si es excesivo, tendrás un consumo
eléctrico mayor del necesario.
El par motor necesario depende de la masa del telescopio, su distribución
topológica y los rozamientos existentes. A priori, es muy difícil calcular
todo ésto y decir "necesito tantos newton-metro". La solución es prueba y
error o bien acudir a alguien que haya tenido experiencias anteriores con tal
telescopio y tal motor. Una vez encontrado el motor, hay que comprarlo... Y
aquí hay unas diferencias de precio abismales, sobre todo si lo compras
nuevo. Yo lo compré de segunda mano. Volveré a ello un poco más
adelante.
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Otro punto delicado es la reductora que utilices. Debe ser de
alta precisión. Y estas sí que son caras. El tipo depende totalmente del montaje
de telescopio que tengas. Y son necesarias porque permiten multiplicar el par
motor y aumentar la resolución. Una reductora de factor R de reducción
consigue que un par motor M sea MxR y que un motor de P
pasos/revolución sea de PxR pasos/revolución.
En estos dos puntos me atasqué un cierto tiempo (motores y reductora) hasta
que encontré una página web en que mostraban una foto exacta de mi telescopio
e indicaban que disponían de motores de segunda mano, reductoras y el acoplamiento
mecánico necesario para mi telescopio. Todo a un precio razonable.
Me embarqué en ello, comprándolo por correo mediante un giro postal al honor.
Resultó bien. La persona que hizo la web y que realiza estas adaptaciones resultó
ser seria, honrada, eficaz y agradable. Es decir, una rara avis. Luego ha resultado
que está en el grupo "scope-drive" que he mencionado más arriba y es una persona
bastante activa en él. La gente en este grupo suele ser bastante seria, participativa
y con una buena afición. La edad media debe ser bastante alta (fácil por encima
de los 40) y con experiencia.
La persona que he mencionado se llama Lenord Stage y su página web se encuentra
en
http://gototelescopes.com
En cualquier caso, se encuentra también referenciada en la página web de Mel
Bartels (que es otra persona seria, agradable y con mucha paciencia).
Si pedís los elementos a Lenord, tened en cuenta que os va a enviar motores
de segunda mano. Como estas cuestiones no las entiende la Aduana a la recepción
del paquete, os intentaría cobrar impuestos. No es legal. Es solo legal con
productos nuevos. Por tanto, la mejor solución es que os envíe el paquete como
"gift" (o sea, regalo). Además, le meteríais en un problema, porque tendría
que emitir una factura. Y el hombre no gana nada, lo hace prácticamente al coste
de los materiales...
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Bueno, ahora toca la placa de potencia.
Aquí hay varias posibilidades. Pedírsela a Mel Bartels, al costo, pedírsela
a Rafael González o construírsela uno mismo.
Si escogéis la primera opción, hay que ir al enlace
http://zebu.uoregon.edu/~mbartels/altaz/pcb.html donde se dan detalles.
Si escogéis la segunda opción, hay que ir
al enlace http://es.geocities.com/astrorafael/motorscopio
donde se dan también detalles de construcción (en español).
Si escogéis la tercera opción (cosa que yo hice) debéis tener conocimientos
de electrónica para realizarla. Se puede realizar en veroboard, cableando las
pistas (exactamente lo que yo hice) o bien fabricándose el circuito impreso.
En cualquier caso, como tengo algunos conocimientos de este tema, voy a contaros
todo lo que sé respecto al funcionamiento del circuito y algunas mejoras que
le he hecho. Para ello picad en el enlace Circuito de Potencia.
Ordenador portátil.
Por supuesto, uno podría usar un PC de sobremesa... si tuviese 220V en el campo,
salvo que montéis el sistema en casa o, ya en el colmo de la elegancia, montéis
vuestra propia cúpula.
Tanto el diseño de la placa de potencia como el uso del portátil están realizados
para usarlos con una batería de 12V, en la hipótesis que nos vamos al campo
con todos los trastos para alejarnos de la polución lumínica (en invierno abrigáos
mucho mucho y en verano, abrigáos y loción anti-bichos).
Como ya he indicado anteriormente, es suficiente un 486 a 66 Mhz y 16 MB RAM.
Yo utilizo un IBM Thinkpad 760E con Pentium 133 Mhz, 64 MB RAM y 2 GB de disco
duro, 1 puerto paralelo (esencial) y dos puertos serie (al menos uno) de segunda
mano. Tiene puerto PS2 para el ratón (muy conveniente).
Es bastante importante que la batería esté bien (alternativamente hay que saber
exactamente qué tensión de alimentación necesita en contínua, por ejemplo 6,3V
ó 12,0V ó 14,4V).
Si el ordenador está completo, necesitaremos un "inversor" que genere 220V alterna
a partir de 12V para colocar el cargador del portátil. Alternativamente, inyectaremos
al PC la tensión contínua que precisa. En este caso es mejor que sea menor o
igual de 12V. Lo ideal serían 12V. Así no habría que adaptar nada desde la batería
(salvo un fusible de seguridad).
Estos "inversores" son lo que venden en las tiendas de informática como "Sistemas
de Alimentación Ininterrumpida" o con las siglas SAI ó UPS. Los más baratos
generan los 220V como una onda cuadrada (suficiente para el portátil). Los más
caros generan una onda "senoidal", que es lo suyo. Los intermedios generan una
onda "cuasisenoidal" que es un tren de onda cuadrada modulado en el tiempo y
que genera una corriente senoidal sobre carga inductiva. Cualquiera de los tres
tipos sirve para el portátil.
Si no conocéis tiendas de segunda mano, os adjunto un enlace a la tienda donde
yo compré el portátil. Son bastante serios y dan garantía de 1 año. A mí, por
ahora, no me ha fallado.
www.aws.es
En cualquier caso, no me hago responsable de esta tienda. Es un "tercero". Os
indico la información, simplemente.
Lo último es la batería. Suponiendo un consumo medio
de 5 Amperios con todo (telescopio y ordenador) y 6 horas de observación, se
puede comprar una batería de coche de 12V y unos 30 Ah (amperios-hora). El cálculo
es, sencillamente 30 Ah= 5A x 6h. En el grupo "scope-drive" recomiendan baterías
marinas, de las que se usan en los barcos, de tipo "ciclo profundo". Mucho me
temo que ésto es una monada "made in USA". Parece ser que mantienen mucho mejor
la tensión hasta que se agota totalmente la carga.
El siguiente paso es ir al capítulo de ajustes. Podéis picar lo subrayado o en el índice de la izquierda (ajustes).
Si queréis volver al principio de esta página, picad aquí.
FIN DEL CAPITULO DE AUTOMATIZACION