TÉLESCOPE ETX90PE-LNT Dossier technique

Transcription

Baccalauréat STI Électronique 2010
Épreuve de construction électronique
TÉLESCOPE ETX90PE-LNT
Dossier technique
Académie d'Aix-Marseille
Lycées technologiques de la Méditerranée et de Don Bosco
Dossier technique v1.0 - 17/12/09
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Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT
Sommaire
A - Introduction..........................................................................................................................................................3
A.1 - Généralités sur l'astronomie.......................................................................................................................3
La lunette astronomique...........................................................................................................................3
Le télescope...............................................................................................................................................3
Les télescopes motorisés...........................................................................................................................5
Les différentes montures d'un télescope..................................................................................................6
B - Le système réel.....................................................................................................................................................7
B.1 - Les caractéristiques principales de l’ETX90PE-LNT.................................................................................8
B.2 - Les objets techniques du système..............................................................................................................9
Diagramme sagittal...................................................................................................................................9
B.3 - La raquette de commande Autostar.........................................................................................................10
Le clavier de l’Autostar...........................................................................................................................11
Les menus du fonctionnement proposés à l’affichage...........................................................................11
B.4 - La motorisation du télescope....................................................................................................................12
Les cartes moteurs..................................................................................................................................13
B.5 - Le panneau de contrôle............................................................................................................................14
Schéma des liaisons entre les objets techniques du système................................................................15
Protocole de communication Autostar/contrôleur moteur.....................................................................16
B.6 - Le module Level North Technology (L.N.T.):...........................................................................................17
Introduction.............................................................................................................................................17
Présentation.............................................................................................................................................18
Photos des deux faces de la carte électronique du L.N.T......................................................................19
Protocole de communication Autostar/module LNT...............................................................................20
C - Le Système didactisé.........................................................................................................................................21
C.1 - Présentation / compatibilité......................................................................................................................22
Présentation.............................................................................................................................................22
Analyse fonctionnelle de degré 1............................................................................................................23
Schéma fonctionnel de degré 1...............................................................................................................24
Compatibilités..........................................................................................................................................25
C.2 - La raquette................................................................................................................................................27
Présentation.............................................................................................................................................27
Utilisation de la raquette didactisée.......................................................................................................28
Analyse fonctionnelle..............................................................................................................................30
Schéma structurel...................................................................................................................................35
C.3 - Le contrôleur moteur d'azimut.................................................................................................................36
Présentation.............................................................................................................................................36
Principe de fonctionnement du capteur optique....................................................................................38
C.4 - La carte d'alignement (LNT).....................................................................................................................45
Présentation.............................................................................................................................................45
Principe de fonctionnement du capteur magnéto-inductif.....................................................................46
D - Annexes..............................................................................................................................................................52
D.1 - Communication entre la raquette et les contrôleurs de moteurs...........................................................52
Protocole de communication...................................................................................................................53
Description des différentes commandes.................................................................................................54
D.2 - Le bus AUX................................................................................................................................................58
Présentation.............................................................................................................................................58
Protocole de communication...................................................................................................................58
Constitution du bus AUX.........................................................................................................................59
Les commandes du LNT..........................................................................................................................60
Résumé des différentes commandes du LNT.........................................................................................62
Capture du dialogue entre la raquette et le LNT lors de la phase d'alignement..................................63
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Introduction
A - Introduction
A.1 - Généralités sur l'astronomie
En matière d’observations astronomiques, l’utilisation de deux types d’instruments est à
envisager :
•
La lunette astronomique construite selon le principe de la réfraction.
•
Le télescope construit selon le principe de la réflexion.
La lunette astronomique
Son invention précède celle du télescope. Elle date de la fin du XVIe siècle. Au cours du
siècle suivant, Galilée va construire et développer les premières lunettes astronomiques. C’est
avec celles-ci qu’il va faire ses observations du ciel et révolutionner la connaissance de notre
univers.
La réfraction correspond à la déviation d’une onde qui survient en général au passage entre
deux milieux de nature différente. Ce phénomène est exploité dans la construction des
lunettes astronomiques : la lumière émise par un objet lointain est concentrée en un point (le
foyer) par une première lentille de verre. Une seconde lentille, plus petite, grossit l’image en
ce point et permet son observation.
Source Wikipédia
Le télescope
Il date de la seconde partie du XVIIe siècle et on doit son évolution à Isaac Newton. Un
miroir est utilisé pour réfléchir et concentrer les rayons de lumière au niveau du foyer.
L’utilisation d’un miroir à la place d’une lentille de verre permet la construction de plus
grands appareils avec des grossissements plus importants.
Contrairement aux lunettes astronomiques, il existe de nombreux modèles de télescopes.
Nous nous bornerons à différencier le télescope de Newton et le Cassegrain :
Télescope de Newton : du nom de son inventeur, il possède un second miroir pour réfléchir
la lumière vers un oculaire placé sur le côté du tube du télescope.
Source Wikipédia
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Introduction
Télescope Cassegrain : Encore appelé télescope catadioptrique, il se caractérise par une
ouverture pratiquée au centre de son miroir primaire. Le second miroir renvoie donc la
lumière au travers du premier vers un oculaire placé derrière le tube optique.
Source Wikipédia
Télescope Maksutov-Cassegrain : Il s'agit d'une évolution du télescope précédent. Une
lame correctrice associée à un miroir secondaire convexe sphérique améliore l'image en
supprimant les aberrations optiques.
Source Wikipédia
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Introduction
Les télescopes motorisés
Vus de la Terre, les objets célestes semblent se déplacer en décrivant un arc de cercle. Cela
est dû à la rotation de la Terre autour de son axe vertical (polaire). D’où la nécessité de
motoriser l’instrument d’observation pour suivre l’évolution des astres.
Le système de coordonnées célestes peut être matérialisé comme une sphère enveloppant la
Terre et son atmosphère sur laquelle sont repérés les différents astres. Ainsi, on localise un
objet céleste à partir de coordonnées déterminées par des lignes imaginaires appelées
ascension droite (longitude céleste) et déclinaison (latitude céleste). De même, le pôle nord
céleste prend place au sommet de cette sphère et correspond approximativement à
l’emplacement de l’étoile polaire.
Source Wikipédia
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Introduction
Les différentes montures d'un télescope
On distingue deux types de coordonnées des objets célestes :
•
Les coordonnées équatoriales qui tiennent compte de l’inclinaison de l’axe vertical
terrestre.
•
Les coordonnées azimutales qui utilisent le zénith, soit la verticale du point d’observation.
Cela donne les deux montages suivants d’un télescope :
La monture équatoriale
La monture altazimutale
Le télescope est placé sur son trépied incliné
de telle manière à s’aligner en direction de
l’étoile polaire (pôle nord céleste). Il s’agit du
réglage de la déclinaison. Ensuite, il suffit
de faire tourner la base du télescope
pour compenser la rotation de la Terre.
La base du télescope est maintenue parallèle
au sol et le suivi des objets célestes se fait
selon les deux axes vertical (azimut) et
horizontal (altitude).
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Le système réel
B - Le système réel
Le télescope MEADE ETX90PE-LNT choisi comme support d’étude du thème 2010 fait
partie d’une large gamme d’instruments d’observation fabriqués par la société MEADE. La
série ETX s’adresse au plus grand nombre et se caractérise par le faible encombrement de ses
instruments, ainsi qu’une grande facilité d’utilisation. Le télescope ETX90PE-LNT se présente
comme le premier choix de la série après la lunette ETX-80AT. Il est suivi par d’autres
modèles plus puissants tels que les télescopes ETX-105 et ETX-125.
Le télescope ETX90PE-LNT est équipé d’une motorisation pour le suivi automatique des
objets célestes. Sa mise en service et son utilisation s’effectuent simplement à partir d’une
raquette de commande (type Autostar #497) et ses nombreux menus intégrés. Il est
notamment possible de pointer très facilement un objet céleste pré-enregistré dans une base
de données de 30000 références ! La technologie MEADE L.N.T. (Level North Technology)
assure l’horizontalité, l’orientation et le réglage de l’heure automatique du télescope. Un
chercheur à grand champ à point rouge « Smartfinder » est également une des
fonctionnalités disponibles sur ce modèle pour faciliter l’opération initiale de pointage.
ATTENTION DANGER
Surtout ne pas chercher à observer
le soleil avec le télescope.
Risque de brûlures graves de l'oeil
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Le système réel
B.1 - Les caractéristiques principales de l’ETX90PE-LNT
Optique :
> Système optique :
Maksutov-Cassegrain
> Diamètre utile du miroir primaire :
96mm
> Longueur focale :
1250mm
> Rapport d’ouverture :
F/D 13.8
> Grossissement maximum théorique : 225 x
> Lentilles correctrices :
Verres BK7 classe A
Mécanique :
> Diamètre du tube :
10.4cm
> Longueur du tube :
27.9cm
> Matériau du tube :
Aluminium
> Monture :
A fourche
Électrique :
> Entraînement :
2 moteurs à courant continu
> Commandes électroniques :
9 (vitesses manuelles) sur les 2 axes
> Smartfinder :
diode (projection point rouge)
> Module LNT :
- niveau et boussole électroniques
- horloge de précision
- chercheur point rouge
> Alimentation :
continue 12V
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Le système réel
B.2 - Les objets techniques du système
Diagramme sagittal
5
7
C
3
2
B
Utilisateur
6
8
4
9
1
A
PC
10
ETX-90PE
: Interfaces de commande
Liaisons
A: Embase motorisée
B: Fourche motorisée
C: Module LNT
Nature des informations échangées
1
Communication avec contrôleurs moteurs AZ et ALT
2
Communication avec module LNT
3
Rotation du tube autour de l'axe horizontal (ALT)
4
Rotation du tube autour de l'axe vertical (AZ)
5
Champ magnétique terrestre et inclinaison
6
Lumière de l'objet céleste observé
7
Image agrandie de l'objet céleste observé
8
Commandes du télescope et affichage menus et informations depuis/vers l'utilisateur
9
Commandes et affichage menus et informations depuis/vers l'utilisateur via PC
10
Informations de commande et de contrôle
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Le système réel
B.3 - La raquette de commande Autostar
À partir d’un « Autostar » de commande standard, il est possible de piloter facilement le
fonctionnement du télescope ETX90. Reliée par un câble torsadé à l’embase du télescope, elle
assure une commande ergonomique et conviviale.
Elle





se compose pour l’essentiel :
d’un clavier (20 touches)
d’un affichage LCD rétroéclairé (2 lignes, 16 caractères)
d’un PORT (HBX) de liaison vers un télescope ETX
d’un PORT (RS-232) de communication vers un PC
d'un éclairage d'appoint
Voici les différentes fonctionnalités pouvant être commandées depuis l’Autostar :
 Pointage manuel d'un objet céleste.
 Pointage automatique d'un objet quelconque à partir de ses coordonnées célestes.
 Pointage automatique du télescope vers chacun des 30000 objets pré-enregistrés.
 Suivi automatique d’un objet céleste.
 Alignement automatique (initialisation) du télescope.
 Sélection de la vitesse de rotation du télescope (9 vitesses disponibles)
 « Visite guidée » (présentation automatique des objets célestes les plus intéressants
selon le lieu, la date et l’heure de l’observation)
D’autres fonctionnalités sont encore disponibles. Pour en savoir davantage sur celles-ci, se
reporter à la notice d’utilisation du télescope.
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Le système réel
Le clavier de l’Autostar
Comme il a déjà été dit, le clavier de la raquette de commande dispose de 20 touches. Voici
un bref aperçu du rôle principal de chacune d’entre-elles :
Gestion des menus :
ENTER :
entrer dans un menu (avancer)
MODE :
sortir d’un menu (retourner)
GOTO :
activer un déplacement automatique
Touches de déplacements du
télescope en mode manuel
Sélection de la vitesse et entrée de valeurs
numériques
1 : 1 x vitesse sidérale
9 : vitesse maximale
0 / Activation de la lumière
Navigation dans les menus : ▲▼ et Aide : ?
Les menus du fonctionnement proposés à l’affichage
La sélection des différents menus s’effectue de manière cyclique avec les touches de
défilement (après le dernier menu retour au premier). Il est proposé, dans l’ordre, 6 menus à
l’utilisateur. De même, dans chaque menu sont proposés plusieurs sous-menus.
Les six menus principaux sont :
• Le menu OBJET associé à l’activité d’observation.
• Le menu EVENEMENT associé aux calculs en rapport des objets célestes observés
(heure, date…)
• Le menu TOUR GUIDE (visite guidée automatique du ciel)
• Le menu GLOSSAIRE associé aux informations diverses d’astronomie. Il renseigne aussi
sur les fonctions de l’Autostar.
• Le menu UTILITES propose des fonctions spéciales, options et réglages de l’Autostar.
Citons en autres fonctions : un compte à rebours et une alarme.
• Le menu SETUP permet l’accès aux fonctions d’alignement du télescope. Il intègre aussi
certains réglages d’optimisation du fonctionnement.
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Le système réel
B.4 - La motorisation du télescope
Le télescope ETX90-PE est prévu pour les deux types de monture : équatoriale et azimutale. Il
est équipé à cet effet de deux moteurs à courant continu permettant son orientation
automatique et le suivi des objets célestes en cours d’observation.
Les mouvements de rotation extrêmes sont limités pour protéger le télescope :
•
Vers le bas, l’angle de rotation du tube optique est de 30° maximum.
•
Vers le haut, il ne peut excéder 90° afin de ne pas endommager le smartfinder.
•
Dans le plan horizontal, la rotation est de pratiquement 2 tours.
Embase
Fourche
Un premier moteur et son électronique de
commande sont implantés dans l'embase
servant de support au télescope. Il assure la
rotation du tube autour de l'axe vertical.
Un second moteur et sa commande
prennent place au niveau de la fourche. Il
assure la rotation du tube autour de l'axe
horizontal.
Remarque : Sous l’embase se trouve le compartiment des 8 piles AA pour alimenter le
télescope en toute autonomie. Il existe également un adaptateur 230V/12V (référence : #541)
pour l’alimenter à partir d’une prise secteur.
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Le système réel
Les cartes moteurs
La structure électronique des deux cartes de commande moteur est identique. Seul leur
aspect physique diffère pour permettre leur implantation dans l’embase et la fourche du
télescope.
Vue de la carte de commande
du moteur d'azimut
positionnée dans l'embase du
télescope.
On remarque le capteur
optique déporté en bas à
gauche de la carte.
Vue de la carte de commande
du moteur d'altitude
positionnée dans la fourche du
télescope.
Sur la gauche, le capteur
optique est bien visible.
Les cartes électroniques réalisent un asservissement de la position du tube optique en
fonction des consignes envoyées par la raquette et des informations issues des différents
capteurs.
Capteurs optiques utilisés pour la détection
des positions ALT/AZ.
Carte ALT
Carte AZ
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Le système réel
B.5 - Le panneau de contrôle
On distingue au niveau de ce panneau de contrôle solidaire de l’embase motorisée :

Un port HBX pour se connecter à une raquette de commande « Autostar ».

Deux ports AUX permettant de connecter des dispositifs auxiliaires Meade.

Une fiche pour recevoir une alimentation 12 V depuis un adaptateur Meade.

Une LED témoin de présence d’alimentation.

Un interrupteur à 2 positions (on/off) pour la mise en service du télescope.
Il est intéressant à ce niveau de la description du télescope de préciser quelques accessoires
optionnels Meade :
Désignation
Kit de câbles de connexion PC
Système de mise au point électrique
Adaptateur photo 35mm
Caméra CCD couleur (Deep Sky Imager)
Adaptateur alimentation 230V/12V
Référence
#505
#1244-105
#64 T
D.S.I
#541
Remarque : Le module L.N.T. est un accessoire déjà intégré à notre modèle de télescope.
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Le système réel
Schéma des liaisons entre les objets techniques du système
PILES
LNT
FACADE ETX90
GND
AUX CLK
AUX DATA
VBATT
vert
bleu
jaune
rouge
POINTEUR
(deconnecté en cas d'alimentation externe)
JP6
VBATT
AUTOSTAR
1
2
3
4
GND
GND
M-
1
2
3
4
5
6
VBATT
M+
VBATT
RJ45 femelle
1
2
AUX DATA
1
2
1
2
3
4
JP1
VBATT
AUX CLK
AUX CLK
RJ11 femelle
Connecteur AUX
J3
JP3
noir
AUX DATA
GND
VBATT
AUX CLK
AUX DATA
ALT CLK
ALT DATA
AZ CLK
AZ DATA
MOTEUR ALT
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
GND
+12V
rouge
AUX DATA
AUX CLK
VBATT
CORDON CROISE TORSADE
ALT CLK
1
2
3
4
5
6
7
8
RJ45 male
GND
ALT DATA
JP4
1
2
3
4
5
6
7
8
JP5
VBATT
VBATT
AUX DATA
AUX CLK
AUX CLK
1
2
3
4
5
6
JP2
1
2
3
4
5
6
noir
rouge
bleu
jaune
blanc
vert
1
2
3
4
5
6
GND
ALT DATA
ALT CLK
AUX DATA
AUX CLK
AUX DATA
ALT CLK
ALT DATA
vers cartes
moteur ALT & LNT
CARTE MOTEUR ALT
AZ CLK
AZ DATA
CARTE MOTEUR AZ
GND
Connecteur HBX
RJ45 femelle
JP3
VBATT
GND
AZ DATA
AZ CLK
1
2
3
4
JP2
1
2
3
4
noir
rouge
jaune
bleu
4
3
2
1
1
2
3
4
VBATT
GND
AZ DATA
AZ CLK
vers carte
MOTEUR AZ
DATE:
Câblage Télescope ETX90PE
07/10/09
noir
Lycées Méditerranée/Don Bosco
REV:
1.0
rouge
MOTEUR AZ
PAGE:
BY:
JP1
1
2
TITLE:
M+
1
2
3
4
5
6
7
8
RJ11 femelle
Connecteur AUX
M-
RJ45 male
GND
1
2
4
3
2
1
1/1
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Le système réel
Protocole de communication Autostar/contrôleur moteur
La communication entre l’Autostar (raquette) et les cartes moteurs est assurée par deux
lignes de transmission. Le principe retenu est celui de la transmission série synchrone de
l’information ; soit une ligne pour le transport des données à échanger, et une ligne pour la
synchronisation de l’échange. L’Autostar a toujours à sa charge le contrôle de la
synchronisation. Par contre, la ligne de donnée est partagée selon que la raquette envoie ou
réceptionne des informations.
Une communication ne pourra commencer qu’à l’initiative de l’Autostar. Elle débutera par
l’envoi d’un octet de commande. Il pourra suivre un ou plusieurs octets de données. Les bits
des octets seront envoyés sur des fronts montants du signal de synchronisation (horloge), et
réceptionnés sur des fronts descendants.
Exemple d’envoi d’un code de commande :
① l'Autostar met CLK à 0 et attend que DATA passe à 0
③ l'Autostar met CLK à 1 et attend que DATA passe à 1
CLK
8
4
2
1
8
4
2
1
DATA
⑤ l'Autostar prend le contrôle de DATA et
transmet la commande (05)16 au télescope
④ le contrôleur rend le contrôle de DATA qui repasse à 1
⑥ l'Autostar rend le
Contrôle de DATA
② le contrôleur prend le contrôle de DATA et la met à 0
Pour plus de détails, voir l'annexe D1
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Le système réel
B.6 - Le module Level North Technology (L.N.T.):
Introduction
L'alignement, aussi appelé mise en station, est l'opération qui consiste à préparer le
positionnement du télescope afin de le mettre dans le même repère que celui de la carte du
ciel. Ainsi, il pourra pointer précisément un objet céleste grâce à ses coordonnées.
L'alignement d'un télescope classique (sans L.N.T.) est assez délicat. Il faut placer le trépied
bien à plat à l'aide d'un niveau à bulle, pointer l'étoile polaire afin de déterminer le nord,
régler l'inclinaison de la monture en fonction de la latitude du lieu d'observation.
Le L.N.T. permet de simplifier considérablement cette procédure. Grâce à l'alignement
automatique, il n'est plus nécessaire de placer le trépied bien à plat (le L.N.T. mesure le
défaut de planéité et « l'Autostar » en tient compte pour ses calculs), le nord est détecté
automatiquement.
En mode automatique, la mesure de l'inclinaison du télescope et la détection du nord
précèdent le pointage des deux étoiles. Ensuite l'observation de n'importe quel objet
céleste parmi les 30000 référencés dans la base de données de « l'Autostar » devient possible.
Remarque : Lors du pointage automatique, il sera demandé à l'utilisateur de centrer l'étoile
concernée dans l'oculaire.
Source Wikipédia
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Le système réel
Présentation
Le télescope ETX90-PE dispose de la technologie L.N.T. Meade pour faciliter son
initialisation. Celle-ci est indispensable pour assurer une observation de qualité et un bon
suivi des corps célestes.
Module L.N.T.
Lors de la phase d’initialisation du télescope dite de l’alignement, il est demandé à
l’utilisateur d’indiquer le lieu de l’observation. « L’Autostar » en relation avec le module
L.N.T. détecte alors automatiquement l’altitude de la position et l’inclinaison du
télescope, ainsi que le nord magnétique. Il suit immédiatement après la phase
d’alignement, c'est-à-dire le pointage des deux étoiles les plus brillantes dans la partie du ciel
observée. (Un alignement sur une seule étoile est également possible, mais moins précis).
Pour faciliter le pointage vers l’étoile choisie un dispositif de type « laser point rouge »
(smartfinder) est associé au module L.N.T. .
LED-LASER
Ecran de visée
Smartfinder
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Le système réel
Photos des deux faces de la carte électronique du L.N.T.
Carte côté circuits intégrés
Horloge temps réel
Carte côté capteurs et pile
Capteur de champ
magnétique
Inclinomètre
Support de pile
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Le système réel
Protocole de communication Autostar/module LNT
Le module L.N.T. n'est autre qu'un accessoire auxiliaire déjà intégré à l'ETX90PE-LNT. Bien
sûr, d'autres dispositifs, tel un module de commande automatique de mise au point par
exemple, peuvent être reliés au télescope depuis le port AUX prévu à cet effet. Le protocole
de communication décrit ci-dessous est valable quel que soit l'accessoire auxiliaire utilisé.
Il
s'agit
d'une
communication
du
type série
synchrone
« maître/esclave »
bidirectionnelle. La raquette « Autostar » est le maître et le module LNT (ou tout autre
accessoire) l'esclave. Toute communication débute par l'envoi d'un message de la part de la
raquette. Celui-ci est constitué d'une suite d'octets envoyés dans l'ordre suivant :
• Un octet indiquant le nombre d'octets du message.
• Un octet représentant l'adresse du module (le LNT dans notre cas).
• Un ou plusieurs octets correspondant à la commande à exécuter.
Le module correspondant répond à la requête de l'Autostar par l'envoi d'une suite d'octets
dans l'ordre suivant :
•
Un octet indiquant le nombre d'octets du message.
•
Un ou plusieurs octets correspondant à la réponse du module.
Lorsque la raquette envoie une commande,
AUX_DATA est lue sur les fronts montants de
AUX_CLK
02
06
00
Lorsque le périphérique répond,
AUX_DATA est lue sur les fronts
descendants de AUX_CLK
01
01
AUX_CLK
AUX_DATA
Pour plus de détails, voir l'annexe D2
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Le Système didactisé
C - Le Système didactisé
21/63
C.1 - Présentation / compatibilité
Présentation
Fonction globale du système étudié:
Le système étudié facilite l'observation d'un objet difficilement observable.
Autres systèmes ou objets techniques ayant la même fonction globale:
Loupe, microscope
Lunette, jumelles
Fonction d'usage du système:
Il permet d'agrandir l'image d'un objet éloigné, céleste ou terrestre, afin de faciliter
son observation.
Il permet le pointage et le suivi automatique de l'objet céleste observé
Schéma fonctionnel de niveau 2:
Réglages
Image objet céleste
ou terrestre éloigné
Paramétrages
AGRANDIR
OBSERVER
Informations
astronomiques
Image objet
agrandie
22/63
Analyse fonctionnelle de degré 1
O.T. Étudié Fonctions
O.T.
Matériels
Smart
Finder
Module
LNT
Photos
Informations
/entrées
Configuration Led :
- temps d'allumage
- temps d'extinction
- intensité
Champ magnétique
terrestre
Inclinaison télescope
Réglage heure et
date
ETX
90-PE
Tube
optique
Fonctions
Informations
/sorties
VISER
Clignotement Led
MESURER
MEMORISER
Image d’objets
célestes
AGRANDIR
OBSERVER
Fourche
Support
motorisé
POSITIONNER
Valeurs
SUIVRE
numériques des
déplacements
angulaires
effectués
Messages
utilisateur
Configurations et
commandes
utilisateur
Raquette
de
commande
Image agrandie
Rotations :
- azimut
- altitude
Commandes des
rotations ALT et AZ
Autostar
Infos numériques :
- position du nord
- inclinaison
- Date et heure
Infos numériques :
- déplacements
angulaires effectués
- inclinaison
- position du nord
- date et heure
PILOTER
Commandes des
rotations ALT et
AZ
Réglage heure et
date
Configuration
Smartfinder
23/63
Schéma fonctionnel de degré 1
 Signaux de commande et de contrôle
Inclinaison
 Commandes et contrôles des contrôleurs de moteurs
Mesurer
l'inclinaison
S auvegarder
la date et l'heure
Viser l'objet
 Interrogations LNT et mesures en retour
 Rotation autour de l'axe de horizontal
Champ
magnétique
terrestre
 Rotation autour de l'axe vertical
Mesurer la
Position du nord
Communiquer
Alignement
M/A
Adaptateur secteur
Alimenter
Image
objet
VBATT
Piles
Point rouge
Agrandir/Observer
image objet
Image objet
agrandie

Interconnecter
Façade ETX
Messages
utilisateur
Communiquer
avec l'utilisateur
Commandes
utilisateur
Acquérir
les commandes
utilisateur
Communiquer

Commander
la rotation
ALT

Contrôleur moteur ALT
Piloter
le télescope


Communiquer
Communiquer
Avec un PC
Commander
la rotation
AZ
Contrôleur moteur AZ
Mémoriser les
données
astronomiques
raquette
24/63
Compatibilités
Les objets techniques raquette, embase motorisée et module L.N.T. sont étudiés à partir de
cartes électroniques développées de manière à fonctionner conformément à leurs modèles
originaux respectifs. Les compatibilités suivantes sont respectées :
Commande du télescope depuis
une carte « raquette ».
(en remplacement de
« l'Autostar »)
Remplacement de la carte
contrôleur moteur AZ
(avec commande par Autostar)
25/63
Commande du « Smartfinder »
par raquette via carte
d'alignement.
Remplacement du L.N.T. par
carte d'alignement et commande
par raquette.
26/63
C.2 - La raquette
Présentation
La raquette didactisée reprend la plupart des fonctionnalités de l'Autostar, mais elle ne
réalise pas les calculs astronomiques permettant de pointer automatiquement les objets
célestes.
La connexion avec un PC se fait en utilisant un connecteur RS232 type DB9 standard.
Il est possible d'alimenter la carte soit via le télescope avec le cordon HBX ou avec une
alimentation externe.
Attention : le cordon HBX se connecte via une embase RJ45 mais ce cordon n'est pas
compatible avec un câble réseau.
Alimentation
externe 12V
Liaison RS232
vers PC
Port HBX
vers télescope
Afficheur LCD
2 lignes
16 caractères
Touches de
commande et
de navigation
Buzzer
(signal sonore)
Clavier matriciel
12 touches
Connecteur de
Liaison vers ICD2
(programmation PIC)
Mémoire EEPROM
(Données astronomiques)
27/63
Utilisation de la raquette didactisée
La raquette peut fonctionner dans 2 modes différents :
Le mode « Pilotage »
Ce mode permet de piloter le télescope sur les 2 axes ou la carte contrôleur moteur seule.
La raquette commence par tester la communication avec les contrôleurs moteurs et le LNT
(ou la carte alignement).
La présence du contrôleur moteur d'azimut est nécessaire pour le fonctionnement dans ce
mode.
Le fonctionnement est similaire à celui de l'Autostar :
•
Les 4 touches de direction commandent les rotations.
•
Les chiffres de 1 à 9 permettent de sélectionner la vitesse.
•
La touche « 0 » remet à zéro la position affichée.
•
Les touches * et # permettent de passer l'affichage de la position en degré ou en nombre
de pas.
•
La touche ENTER permet d'entrer dans un menu.
•
La touche MODE permet de remonter au niveau supérieur.
Menus disponibles :
<Configuration >
< Information >
→Date
→Date & heure
→Heure
→Calib. Capteurs
→Calib. Capteurs
→Intensite LCD
→Chercheur
Attention : il est nécessaire d'effectuer une calibration des capteurs à chaque fois que vous
changez le matériel piloté par la raquette (télescope ou contrôleur moteur).
Le mode « Test » (Appuyer sur la touche « 0 » à la mise sous tension).
Ce mode permet de tester les différentes cartes.
•
La navigation dans les menus se fait avec les touches * et # ou les flèches de direction.
•
La touche ENTER permet d'entrer dans un menu ou dans un test.
•
La touche MODE permet de remonter au niveau supérieur ou de sortir d'un test.
Menus disponibles :
<Test Raquette>
< Test
LNT >
< Test moteurs >
→Clavier
→Recherche LNT
→Comm. Moteurs
→Luminosite LCD
→Mesure Nord
→Calib. Capteurs
→Buzzer
→Mesure Niveau
→Mesure VALIM
→Mesure Tilt
→Write MEM_I2C
→Clign Chercheur
→Read MEM_I2C
→Reglage Date
→Trans RS232
→Lecture Date
→Recept RS232
28/63
Fonction matérielle
intensite_lcd
Moduler l'intensité
du rétro-éclairage
LCD_LED
Fonction mixte
LCD_E
données à
afficher
Fonction logicielle
Commander
l'afficheur LCD
LCD_RS
Afficher
LCD_RW
Messages
LCD_D4-D7
4
Commander
le buzzer
SCL
Mémoriser les
données
astronomiques
Lire et écrire les
données
astronomiques
SDA
BUZZER
Générer
le signal sonore
commandes axe ALT
données
astronomiques
Communiquer
avec le contrôleur
moteur ALT
réponses axe ALT
Signal sonore
ALT CLK
ALT AZ DATA
CLAV_DA
Appui

Détecter l'appui
sur une touche
commandes axe AZ
Acquérir le code
de la touche
CLAV_A-E
réponses axe AZ
5
VALIM
VBATT
ALIM 12V
Alimenter
VCC
Traiter
les données
Mesurer la
tension d'alimentation
commandes alignement
Communiquer
avec la carte
alignement
valeur_valim
réponses alignement
données
reçues
données
envoyées
Communiquer
avec le contrôleur
moteur AZ
touche_clavier
TX
Communiquer
avec le PC
RX
AZ CLK
AUX CLK
AUX DATA
TXRS232
Adapter les
niveau de tension
RXRS232
29/63
Analyse fonctionnelle
Fonction « Alimenter »
Cette fonction fournit une tension VCC = +5V à partir d'une source de tension issue du
télescope (environ 12V) ou éventuellement d'une source externe pour une utilisation sans le
télescope. Elle génère également une tension VALIM qui est utilisée par le PIC pour mesurer
la tension d'alimentation et indiquer si les piles sont déchargées.
L'alimentation est protégée contre les surintensités, les surtensions et les inversions de
polarité.
Entrées :
● VBATT : Tension d'alimentation issue du télescope d'environ 12V continu (8 piles).
●
ALIM 12V : Tension d'alimentation issue d'une alimentation de laboratoire pour
utilisation sans le télescope.
Sorties :
● VCC : Tension 5V régulée.
●
VALIM : Tension d'alimentation de la carte.
Fonction « Mesurer la tension d'alimentation »
Cette fonction mesure la valeur de la tension d'alimentation afin de prévenir l'utilisateur en
cas de batteries faibles.
Entrée :
● VALIM : Tension d'alimentation de la carte.
Sortie :
● valeur_valim : variable contenant la valeur de la tension d'alimentation.
Fonction « Détecter l'appui sur une touche »
Cette fonction détecte et prévient le microcontrôleur d'un appui de l'utilisateur sur le clavier
ou un bouton-poussoir.
Entrée :
● Appui sur une touche du clavier ou un bouton-poussoir
Sorties :
● CLAV DA : Signal logique indiquant qu'une touche a été appuyée.
●
CLAV A-E : Code binaire de 5 bits correspondant à la touche du clavier appuyée.
Fonction « Acquérir le code de la touche »
Cette fonction permet de lire et de mémoriser le code de la touche appuyée.
Entrées :
● CLAV DA : Signal logique indiquant qu'une touche a été appuyée.
●
CLAV A-E : Code binaire de 5 bits correspondant à la touche du clavier appuyée.
Sortie :
● touche_clavier : variable de 8 bits contenant le code de la touche appuyée.
30/63
Fonction « Mémoriser les données astronomiques »
Cette fonction permet de mémoriser les données astronomiques dans une mémoire EEPROM.
La communication entre le microcontrôleur et l'EEPROM se fait avec le protocole I²C.
Entrée :
● SCL : Signal d'horloge du protocole I²C pour la communication avec le
microcontrôleur.
Entrée / Sortie :
● SDA : Signal logique de données du protocole I²C pour la communication avec le
microcontrôleur.
Fonction « Lire & écrire les données astronomiques »
Cette fonction permet de lire ou écrire les données astronomiques dans la mémoire EEPROM.
Entrées / Sorties :
● Données astronomiques à lire ou écrire dans l'EEPROM.
●
SDA : Signal logique de données du protocole I²C pour la communication avec le
microcontrôleur.
Sortie :
● SCL : Signal d'horloge du protocole I²C pour la communication avec le microcontrôleur.
Fonction « Communiquer avec le PC »
Cette fonction permet la communication avec un PC grâce à une liaison série à la norme
RS232 (9600 bauds – 8 bits de données – 1 bit de stop – pas de parité).
Celle-ci permet par exemple de communiquer la position du télescope au logiciel
« Stellarium » ou de mettre à jour les données astronomiques mémorisées.
Entrées :
● RX : Signal logique des données reçues en provenance du PC.
●
Données à envoyées au PC.
Sorties :
● TX : Signal logique des données émises à destination du PC.
●
Données reçues du PC.
Fonction « Adapter les niveaux de tension »
Cette fonction permet d'adapter les niveaux de tensions des signaux RX et TX à la norme
RS232.
Entrées :
● TX : Signal logique des données émises à destination du PC
●
RXRS232 : Signal compatible avec la norme RS232, porteur des données reçues du
PC.
Sorties :
● RX : Signal logique des données reçues en provenance du PC
●
TXRS232 : Signal compatible avec la norme RS232, porteur des données envoyées
au PC
31/63
Fonction « Communiquer avec la carte alignement »
Cette fonction permet à la raquette de communiquer avec la carte alignement (ou le LNT) via
le bus AUX du télescope suivant le protocole décrit dans l'annexe D2.
Entrée :
● Commandes à transmettre à la carte alignement.
Sorties :
● AUX CLK : Signal d'horloge du bus AUX.
●
Réponses de la carte alignement.
Entrée / Sortie :
● AUX DATA : signal logique de donnée du bus AUX.
Fonction « Communiquer avec le contrôleur moteur AZ »
Cette fonction permet d'envoyer des commandes au contrôleur moteur d'azimut. Le protocole
de communication entre la raquette et les contrôleurs de moteurs est décrit dans l'annexe D1.
Entrée :
● Commandes à transmettre au contrôleur d'azimut.
Sorties :
● AZ CLK : Signal d'horloge de la communication avec le contrôleur moteur AZ.
●
Réponses du contrôleur moteur d'azimut.
Entrée / Sortie :
● ALT AZ DATA : Signal logique de donnée de la communication avec le contrôleur
moteur AZ.
Fonction « Communiquer avec le contrôleur moteur ALT »
Cette fonction permet d'envoyer des commandes au contrôleur moteur d'altitude. Le
protocole de communication entre la raquette et les contrôleurs de moteurs est décrit dans
l'annexe D1.
Entrée :
● Commandes à transmettre au contrôleur d'altitude.
Sorties :
● ALT CLK : Signal d'horloge de la communication avec le contrôleur moteur ALT.
●
Réponses du contrôleur moteur d'altitude.
Entrée / Sortie :
● ALT AZ DATA : Signal logique de donnée de la communication avec le contrôleur
moteur ALT.
32/63
Fonction « Commander le buzzer »
Cette fonction permet de générer le signal de commande du buzzer de la raquette. Elle est
appelée par la fonction « Traiter les données ».
Sortie :
● BUZZER : Signal logique commandant l'émission de bip sonore.
Fonction « Générer le signal sonore »
Cette fonction permet d'émettre un signal sonore lors de certaines phases du fonctionnement
du télescope.
Entrée :
● BUZZER : Signal logique commandant l'émission de bip sonore.
Sortie :
● Signal sonore.
Fonction « Commander l'afficheur LCD »
Cette fonction génère les signaux de commande de l'afficheur LCD de la raquette.
Entrée :
● Données à afficher sur l'afficheur LCD.
Sorties :
● LCD_RS, LCD_RW, LCD_E : Signaux logiques de contrôle de l'afficheur LCD.
● LCD_D4 à LCD_D7 : ½ octet de commande ou de donnée de l'afficheur LCD.
Fonction « Moduler l'intensité du rétro-éclairage »
Cette fonction module le rapport cyclique du signal de commande du rétro-éclairage de
l'afficheur LCD afin de régler sa luminosité.
Entrée :
● intensite_lcd : variable de 8 bits correspondant à l'intensité désirée.
Sortie :
● LCD_LED : Signal logique de commande du rétro-éclairage.
33/63
Fonction « Afficher »
Cette fonction affiche les messages sur l'écran LCD de la raquette.
Entrées :
● LCD_LED : Signal logique de commande du rétro-éclairage.
●
LCD_RS, LCD_RW, LCD_E : Signaux logiques de contrôle de l'afficheur LCD.
Sortie :
● Messages : Menus et informations à destination de l'utilisateur.
● LCD_D4 à LCD_D7 : ½ octet de commande ou de donnée de l'afficheur LCD.
Fonction « Traiter les données »
Cette fonction exclusivement logicielle prend en compte les informations du système pour
élaborer les commandes et contrôles du télescope ainsi que la communication avec
l'utilisateur.
34/63
Schéma structurel
C7
X4
4.7uF
U2
CLAV_DA
CLAV_E
VALIM
R3
LCD_LED
VBQ1
TX
C3
RX
22k Mesure tension batterie
1%
C2
C1
3
2
1
Y2
10k
1%
C1 15pF
Y3
6
5
4
L2
9
8
7
L3
#
MESALIM
R4
L1
OSC2
X
Y4
20MHz
Y5
0
C2 15pF
L4
CLAV
VCC
33
34
35
36
37
38
39
40
LCD_D4
LCD_D5
LCD_D6
LCD_D7
CLAV_DA
OSC1
PGC
PGD
VCC
RA0/AN0/C1INRC0/T1OSO/T13CKI
RA1/AN1/C2INRC1/T1OSI/CCP2B
RA2/AN2/C2IN+/VREF-/CVREF RC2/CCP1/P1A
RA3/AN3/C1IN+/VREF+
RC3/SCK/SCL
RA4/T0CKI/C1OUT
RC4/SDI/SDA
RA5/AN4/SS/HLVDIN/C2OUT
RC5/SDO
RA6/OSC2/CLKO
RC6/TX/CK
RA7/OSC1/CLKI
RC7/RX/DT
RB0/AN12/FLT0/INT0
RB1/AN10/INT1
RB2/AN8/INT2
RB3/AN9/CCP2A
RB4/KBI0/AN11
RB5/KBI1/PGM
RB6/KBI2/PGC
RB7/KBI3/PGD
RE0/RD/AN5
RE1/WR/AN6
RE2/CS/AN7
RE3/MCLR/VPP
J4
1
2
3
4
5
6
MCLR
EEPROM I2C
PGD
PGC
R18
R19
10k
10k
PIC18F4620
VCC pattes 11 et 32
GND pattes 12 et 31
U4
1
2
3
ICD2
Programmation PIC
VCC
A0
A1
*A2
6
5
7
15
16
17
18
23
24
25
26
LCD_LED
BUZZER
SCL
SDA
RE1
10
100nF
100nF
Liaison RS232 vers PC
(Debuggage)
VCC
R10
R11
R12
R13
R14
51k
220k
51k
51k
51k
1
VI
VO
VCC
3
R1
+
C9
100uF
P6KE15A
LED1
R7 1k
C11
100nF
100nF
R9 1k
VCC
+
C12
VBATT
100uF
CU1
CU2
CLCD
CU3
CU4
100nF
100nF
100nF
100nF
100nF
GND
GND
R8 1k
TITLE:
DATE:
Raquette
27/06/09
Alimentation
PAGE:
BY:
RJ45 femelle
Vers Telescope
Cordon croisé
AZ CLK
ALT CLK
AUX CLK
ALT AZ DATA
AUX DATA
C10
3mm
Verte
1
2
3
4
5
6
7
8
R6 1k
AUX CLK
GND
VALIM
1k
PORT HBX vers telescope
R5 1k
ALT CLK
LM2931AT-5.0G
DP
ALIM 12V
Bornier
débrochable
DB9
Femelle
R15
C5
5
AUX DATA
U5
FUSIBLE-TR5
100 mA
100nF
ALT AZ DATA
2
1N5817
1
6
2
7
3
8
4
9
5
C6
2
6
AZ CLK
SDA
1N5817
1
2
J3
C2-
C4
RXRS232
J2
VCC
VALIM
J1
4
MCLR
VCC
FU1
14
13
7
8
TXRS232
R2
24LC1025
VCC patte 8
GND patte 4
SCL
D1
T1OUT
R1IN
T2OUT
R2IN
C2+
RX/TX
AZ CLK
ALT CLK
ALT AZ DATA
AUX CLK
AUX DATA
LCD_RW
LCD_RS
LCD_E
8
9
10
1
C1-
T1IN
R1OUT
T2IN
R2OUT
J5
TX
RX
19
20
21
22
27
28
29
30
C1+
VS+
VS-
SCL
SDA
D2
VBATT
HIN232ECPZ
VCC patte 16
GND patte 15
3
4.7k
SCK
SDA
WP
Alim enviro n 12V issu e du télesco pe
Alimentation externe de la carte
RD0/PSP0
RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5/P1B
RD6/PSP6/P1C
RD7/PSP7/P1D
11
12
10
9
TX
RX
U1
2
3
4
5
6
7
14
13
CLAV_A
CLAV_B
CLAV_C
CLAV_D
CLAV_E
U3
100nF
1
1
2
C3
Y1
2N5550
Buzzer
82
VCC
BAS
CLAV_C
10K
Q1
1k
R21
RAJ1
BUZZER
PKM13EPY-4002-B0
VCQ1
R16
BUZZER
CLAV_B CLAV_D
CLAV_A
BUZZER
LCD_LED
DROITE
VCC
CLAV_A
CLAV_B
CLAV_C
CLAV_D
CLAV_E
LCD_D4
LCD_D5
LCD_D6
LCD_D7
19
18
17
16
15
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
A
K
A
B
C
D
E
MM74C923
VCC patte 20
GND patte 10
HAUT
GAUCHE
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
1k
13
14
DA
OE
AIDE
BZ1
R17
470nF
RS
RW
E
GOTO
162C-GC-BC-3LP
CLAV_DA
C8
7
6
4
5
6
MODE
KBM
OSC
LCD_RS
LCD_RW
LCD_E
ENTER
X1
X2
X3
X4
VSS
VDD
VEE
12
11
9
8
VCC
Aficheur LCD rétroéclairé
LCD
1
2
3
X3
3
X2
+
X1
REV:
1.3
1/1
35/63
C.3 - Le contrôleur moteur d'azimut
Présentation
Le contrôleur moteur reprend toutes les fonctionnalités de la carte d'origine. Il est muni en
plus de cavaliers, de mini-interrupteurs, de support de connexions, de deux boutons poussoirs
et d'une LED.
• Lorsque les cavaliers sont sur la position de gauche, la carte fonctionne normalement
(pilotée par le microcontrôleur).
• Lorsque les cavaliers sont sur la position de droite, le microcontrôleur est déconnecté
pour les TP de physique appliquée.
• Les 2 boutons poussoirs BP1 et BP2 ainsi que la LED2 ont été ajoutés afin de pouvoir
faire des tests sans utiliser la raquette.
Il est possible d'alimenter la carte soit par le télescope avec le cordon HBX soit avec une
alimentation externe.
Alimentation
externe 12V
Boutons poussoir
pour tests
Connecteur de
liaison avec ICD2
(programmation PIC)
Connecteur de
liaison avec la carte
capteur optique
Cavaliers pour
TP physique
36/63
Carte capteur optique
Pour pouvoir utiliser le contrôleur moteur avec le télescope, le capteur optique se trouve sur
une carte séparée.
Le contrôleur moteur peut être utilisé soit :
•
Avec le télescope muni d'une carte capteur optique.
•
Avec un motoréducteur monté sur la carte capteur optique. Dans ce cas, la raquette se
connecte sur la carte capteur optique.
Capteur optique
et moteur
Carte raquette
(Im plantation de la carte capteur optique dans l'em base)
Carte contrôleur moteur
Disque denté
(36 encoches)
Moteur
azimut
Liaison avec
contrôleur AZ
Double
phototransistor
Réducteur
mécanique
Liaison avec la raquette
Connecteur HBX
Rapport de
réduction
Liaison avec embase
du télescope (interne)
1
12320
Vis sans fin assurant
la rotation AZ
37/63
Principe de fonctionnement du capteur optique
Chaque moteur est piloté par un contrôleur de moteur qui assure la régulation de vitesse et
mesure le déplacement angulaire du moteur. Pour cela, il utilise un capteur optique constitué
d'une LED infrarouge, d'un double photo-transistor et d'un disque solidaire de l'axe du moteur
comportant 36 encoches :
+5V
disque avec 36 encoches
R11
R15
51k
8
2.7k
U3:A
3
1
ENCA
2
4
LM2904
VCC
Q7
E1
+5V
+5V
LED2
R8
330
750
1.5k
2.7k
5.6k
12k
E2
U3:B
5
7
R13
R14
R12
3.3k
3.3k
51k
6
2.7k
ENCB
LM2904
4
R7
RLED1
R6
RLED2
R5
RLED3
R4
RLED4
R3
RLED5
RLED6
8
R16
La disposition du double phototransistor permet d'obtenir deux signaux en quadrature de
phase qui permettent de déterminer le sens de rotation du moteur et de multiplier par 4 la
résolution du capteur.
Relevés des signaux du capteur optique
Vitesse n°1
Vitesse n°5
Pour la vitesse n°1, la rotation du moteur n'est pas continue mais saccadée, ce qui explique
les paliers observés dans l'allure des tensions vE1(t) et vE2(t).
Pour la vitesse n°5, la rotation du moteur est continue, l'allure des tensions vE1(t) et vE2(t)
s'approche d'une sinusoïde.
38/63
Calibration du capteur
Lors de la phase de calibration du capteur, le contrôleur ajuste le courant dans la LED
infrarouge afin d'obtenir un rapport cyclique de 50% sur les signaux de sortie des
comparateurs lorsque le moteur tourne.
Pour cela le contrôleur moteur ajuste le courant qui circule dans la led IR en plaçant au
niveau haut ou bas les signaux RLED1 à RLED6.
Mesure du déplacement angulaire
En comptant le nombre de périodes des signaux issus des photo-transistors, le contrôleur
détermine le déplacement angulaire, le sens et la vitesse de rotation du moteur. Il assure
également la régulation de vitesse du moteur en fonction de la consigne envoyée par
« l'Autostar ». Cette régulation se fait par modulation en PWM de la tension d'alimentation du
moteur grâce à un pont en H de transistors MOSFETs.
L'Autostar interroge périodiquement le contrôleur afin de connaître le déplacement angulaire
effectué par le moteur. Ainsi, lors d'une phase de suivi d'un objet céleste, il ajuste en
permanence la consigne de vitesse des moteurs en fonction de la position de l'objet observé
dans le ciel.
39/63
Fonction mixte
VBATT
VALIM
Alimenter
ALIM 12V
VCC
S ENS
valeur CCPR1L
consigne_vitesse
AZ DATA
AZ CLK
regulation
Communiquer avec
la raquette
vitesse_max
demande_calibration
config_led
compteur_status
VALIM
ENCA
ENCB
Mesurer le
déplacement
angulaire du moteur
Réguler la
vitesse du moteur
compteur_capteur
Moduler
la tension
d'alimentation
PWM
UMO TEUR
Conversion
Électrique/Mécanique
Rotation
PWM
ENCA
ENCB
Calibrer le capteur
optique
Capter la rotation
du moteur
RLED1 à RLED6
6
40/63
télescope. Cette fonction génère également une tension VALIM qui est utilisée pour alimenter
le moteur.
polarité.
Entrées :
●
Sorties :
●
VALIM : Tension continue d'environ 12V pour l'alimentation du moteur.
Fonction « Communiquer avec la raquette »
Cette fonction permet la communication entre la raquette (ou l'Autostar) et le contrôleur
moteur grâce à une liaison série synchrone selon le protocole décrit dans l'annexe D1.
Entrées :
● AZ CLK : Signal d'horloge pour la communication avec la raquette.
●
valeur CCPR1L : valeur du registre interne du microcontrôleur qui fixe la valeur du
rapport cyclique du signal PWM.
●
compteur_status : variable logicielle de 16 bits contenant le nombre de pas
effectués par le moteur depuis la dernière commande « status ».
Sorties :
● SENS : signal logique indiquant le sens de la rotation.
●
consigne_vitesse : variable logicielle de 3 octets représentant la vitesse de rotation
demandée.
●
regulation : indicateur binaire commandant la régulation de la vitesse de rotation
du moteur selon la consigne de vitesse reçue.
●
vitesse_max : indicateur binaire commandant la rotation du moteur à vitesse
maximale.
●
demande_calibration : indicateur binaire commandant la calibration du capteur
optique.
● AZ DATA : signal logique de données pour la communication avec la raquette.
●
config_led : variable d'un octet correspondant à l'intensité du courant dans la led
IR du capteur.
41/63
Fonction « Mesurer le déplacement angulaire du moteur »
Cette fonction comptabilise le nombre de pas effectué par le moteur afin de connaître le
déplacement angulaire télescope. Cette information permet également de réguler la vitesse
du moteur.
Entrées :
● ENCA et ENCB : signaux logiques en quadrature de phase permettant de mesurer
le déplacement angulaire et de déterminer le sens de rotation du moteur.
Sorties :
● compteur_status : variable logicielle de 16 bits contenant le nombre de pas
effectués par le moteur depuis la dernière commande « status » envoyée par la
raquette.
●
compteur_capteur : variable logicielle de 16 bits contenant le nombre de pas
effectués par le moteur sur un intervalle de 6,5536ms. Cette valeur permet de
réaliser la régulation de vitesse du moteur.
Fonction « Réguler la vitesse du moteur »
Cette fonction asservit la vitesse de rotation du moteur conformément à la consigne envoyée
par la raquette (ou l'Autostar). Voir la signification des consignes de vitesse page 55.
Entrées :
● consigne_vitesse : variable logicielle de 3 octets représentant la vitesse de rotation
demandée.
●
regulation : indicateur binaire commandant la régulation de la vitesse de rotation
du moteur selon la consigne de vitesse reçue.
●
vitesse_max : indicateur binaire commandant la rotation à vitesse maximale du
moteur.
●
compteur_capteur : variable logicielle de 16 bits contenant le nombre de pas
effectués par le moteur sur un intervalle de 6,5536ms.
Sorties :
● valeur CCPR1L : valeur du registre interne du microcontrôleur qui fixe la valeur du
rapport cyclique du signal PWM.
●
PWM : signal logique de rapport cyclique variable commandant la modulation de la
tension d'alimentation du moteur.
Fonction « Moduler la tension d'alimentation du moteur »
Cette fonction permet de faire varier la vitesse de rotation du moteur, conformément à la
consigne de vitesse envoyée par la raquette.
Entrées :
● PWM : signal logique de rapport cyclique variable commandant la modulation de la
tension d'alimentation du moteur.
●
SENS : signal logique indiquant le sens de la rotation.
●
VALIM : tension continue d'environ 12V pour l'alimentation du moteur.
Sortie :
● UMOTEUR : tension d'alimentation du moteur.
42/63
Fonction « Calibrer le capteur optique »
Cette fonction permet d'ajuster l'intensité dans la LED infrarouge du capteur optique afin
d'obtenir un fonctionnement optimal tout en s'affranchissant :
•
des disparités des caractéristiques des LED infrarouges et des phototransistors.
•
du défaut d'alignement entre la LED infrarouge et les phototransistors.
•
de l'opacité relative du disque comportant 36 encoches.
Entrées :
● demande_calibration : indicateur binaire commandant la calibration du capteur
optique.
●
ENCA et ENCB : signaux logiques en quadrature de phase permettant de mesurer
le déplacement angulaire et de déterminer le sens de rotation du moteur.
Sorties :
● RLED1 à RLED6 : signaux logiques permettant de fixer l'intensité du courant dans
la LED infrarouge du capteur optique.
●
PWM : signal logique de rapport cyclique variable commandant la modulation de la
tension d'alimentation du moteur (100% dans lors de la calibration du capteur).
Entrée / Sortie :
● config_led : variable logicielle d'un octet indiquant l'intensité du courant dans la
LED infrarouge du capteur optique (voir page 57).
Fonction « Capter la rotation du moteur »
Cette fonction permet de mesurer le déplacement angulaire du moteur.
Entrées :
● RLED1 à RLED6 : Information numérique de commande d'intensité de la LED
infrarouge du capteur optique.
●
Rotation : déplacement angulaire du moteur.
Sorties :
● ENCA et ENCB : Signaux carrés en quadrature indiquant le déplacement
angulaire, le sens et la vitesse de rotation du moteur.
Fonction « Conversion électrique/mécanique »
Cette fonction est assurée par un motoréducteur.
Entrée :
● UMOTEUR : tension d'alimentation du moteur.
Sortie :
● Rotation du télescope.
43/63
Schéma structurel
AZ_CLK
J7
VCC
JP1
AZ CLK
AZ DATA
RLED1
R8
12k
R7
5.6k
D2
GND
disque 36 encoches
JP2
Facade ETX
J2J4-8
12
11
10
9
8
7
VBATT
AZ_DATA
J6
J2J4-6
AZ DAT A
JP3
RLED3
E1
ALT DAT A
JP5
ALT CLK
RLED5
AUX DATA
R11
R6
2.7k
R5
1.5k
R4
750
Q7
VREF
LM2903
VCC patte 8
GND patte 4
J2J4-5
LED3
R3
RLED6
J2J4-3
R16 ENCB
JPK
U3:B
J2J4-1
SFH 3163F
7
R13
R14
R12
3.3k
3.3k
51k
PGD
PGC
ICD2
20MHz
15pF
X
21
22
23
24
25
26
27
28
RLED1
RLED2
RLED3
RLED4
RLED5
RLED6
PGC
PGD
C5
15pF
VCC
2
3
4
5
6
10
9
BP1
BP2
RA2
ENCA
ENCB
C6
Connecteur programmation PIC
RA0/AN0
RA1/AN1
RA2/AN2/VREF-/CAP1/INDX
RA3/AN3/VREF+/CAP2/QEA
RA4/AN4/CAP3/QEB
RA6/OSC2/CLKO
RA7/OSC1/CLKI
RC0/T1OSO/T1CLKI
RC1/T1OSI/CCP2/FLTA
RC2/CCP1/FLTB
RC3/T0CLKI/T5CKI/INT0
RC4/INT1/SDI/SDA
RC5/INT2/SCK/SCL
RC6/TX/CK/SS
RC7/RX/TD/SCO
RB0/PWM0
RB1/PWM1
RB2/PWM2
RB3/PWM3
RB4/PWM4/KBI0
RB5/PWM5/KBI1/PGM
RB6/KBI2/PGC
RB7/KBI3/PGD
RE3/MCLR/VPP
11
12
13
14
15
16
17
18
SENS
LED2
PWM R9 750
R10 750
1
MCLR
VALIM
4
3
2
1
J8
R19
R21
10k
RX/TX
R2
10k
G_Q2
IRFD9024
SENS
R17
Q5
2N2222A
10k
M+
B_Q5
10k
R27
10nF
BP1
VCC
R26
470
JGND
BP2
470
C11
BP2
3mm
Orange
6
5
4
3
2
1
GND
VALIM
PWM
74AC02
1k
+
DP
P6KE15A
VCC
3
VO
2
J1
VI
LED1
3mm
Verte
C1
100uF
C2
C3
100nF
100nF
Q1
IRFD024
MOTEUR
Q3
R22
IRFD024
12
74AC02
10k
2
JPWM
R24
R25
10k
10k
1
1
74AC02
VCC patte 14
GND patte 7
+
VCC
C4
J2J4-X
100uF
GND
GND
R20
1
U4:A
JP7
3
GND
1
R1
13
PWM
LM2931AT-5.0G
FUSIBLE-TR5
500 mA temporisé
11
10
10k
PWM
U1
FU1
G_Q3
U4:D
1
74AC02
SENS
VCC
B_Q6
JPM
RSHUNT 1
M- Sur support
moteur
8
9
JP8
VCC
4
1
6
VALIM
J2J4-2
U4:C
5
Alim environ 12V issue du télescope
VBATT
G_Q1
U4:B
JSENS
Signifie contact n°X des connecteurs J2 et J4 vers carte "Capteurs optiques"
CU1
CU3
CU4
100nF
100nF
100nF
TITLE:
DATE:
Contrôleur Moteur
12/10/09
Alimentation
PAGE:
BY:
10k
M-'
J5
SENS
JVCC
6
5
4
3
2
1
LED2
100nF
J2J4-9
J2J4-4
LED2
R28
ALIM 12V
Bornier
débrochable
R18
Q6
2N2222A
10
2M+
1
10k
1
2
C9
R23
2
1
R30
1N5817
IRFD9024
VCC
R29
D1
G_Q4
Q4
Q2
10k
Test carte
100nF
LM2903
AZ CLK
AZ DATA
PIC18F2431
VCC pattes 7 et 20
GND pattes 8 et 19
VCC
C10
ENCB
6
U2
MCLR
VCC
470
2.7k
5
M-
1
2
3
4
5
6
VCC
E2
K'
330
ENCA
2
VCC
SFH 4113
K
2.7k
1
J2J4-5
JP6
J3
U3:A
3
AUX CLK
VBATT
RJ45 femelle
Connecteur Raquette
BP1
R15 ENCA
51k
J2J4-7
JP4
RLED4
SW-DIP6
AZ DATA
AZ CLK
1
2
3
4
5
6
VCC
noir
8
7
6
5
4
3
2
1
RLED2
SW1
1N5817
rouge
1
2
3
4
J2J4-10
AZ CLK
REV:
1.2
1/1
44/63
C.4 - La carte d'alignement (LNT)
Présentation
La carte d'alignement reprend toutes les fonctionnalités du LNT.
Elle peut être connectée soit :
• Sur la raquette didactisée avec un cordon de type HBX.
• Sur le port AUX du télescope en utilisant un cordon spécial (il faut dans ce cas
déconnecter le LNT du télescope).
Les encoches dans le circuit imprimé permettent de fixer la carte sur le tube du télescope à
l'aide d'élastiques.
Le connecteur J6 permet de piloter la LED laser du smartfinder.
La carte inclinomètre est sur un circuit imprimé séparé afin de pouvoir l'utiliser seule pour le
TP de physique appliquée.
Pile 3V
Port HBX
liaison avec
la raquette
Alimentation
externe
Inclinomètre
Connecteur de
liaison avec ICD2
(programmation PIC)
Connecteur pour
la led laser
du Smartfinder
Capteur de champ
magnétique
45/63
Principe de fonctionnement du capteur magnéto-inductif
L'orientation du LNT par rapport au champ magnétique terrestre est déterminée grâce à un
capteur magnéto-inductif PNI SEN-L :
Il est associé à d'autres composants pour former un oscillateur RL dont la fréquence va varier
en fonction de l'orientation du capteur par rapport au champ magnétique terrestre.
La mesure est effectuée de la manière suivante :
1. Mesure de la période de l'oscillation produite avec le capteur polarisé dans un sens.
2. Mesure de la période de l'oscillation produite avec le capteur polarisé dans l'autre sens.
3. Calcul de la différence entre les deux mesures précédentes.
En réalité, afin d'augmenter la précision de la mesure, on effectue cette mesure sur plusieurs
périodes de l'oscillateur.
Exemple : Résultats obtenus en effectuant la mesure sur 512 périodes
valeur mesurée [µs]
200
angle
100
0
N
E
S
O
N
N
-100
-200
S
0
90
180
270
360
angle [°]
La position du nord magnétique est repérée par le moment où la valeur mesurée passe par 0
tout en étant croissante lorsque l'on tourne dans le sens horaire.
De la même manière, la position du nord magnétique est repérée par le moment où la valeur
mesurée passe par 0 tout en étant décroissante lorsque l'on tourne dans le sens anti-horaire.
46/63
Fonction mixte
VBATT
Appel d'une fonction logicielle
Alimenter
Gérer le
fonctionnement
Horloge temps réel
Inclinaison
Mesurer
l'inclinaison
S CL
S DA
XOUT
YOUT
Lire ou écrire
la date et l'heure
Mesurer les données
images de l'inclinaison
mode_fonctionnement
Vcc
ALIM 12V
Date et heure (BCD)
duree_haut
duree_bas
Communiquer
avec la raquette
AUX DATA
AUX CLK
X1 X2
Champ magnétique Générer une fréquence OS C NORD
image de l'orientation
terrestre
ton_led
toff_led
int_led
Élaborer la donnée
information nord
Moduler l'intensité
lumineuse
information_nord
LED
Commander
les LEDS
point rouge
47/63
télescope.
polarité.
Entrées :
●
Sortie :
Fonction « Mesurer l'inclinaison »
Cette fonction mesure l'angle d'inclinaison du tube du télescope suivant l'axe longitudinal
(Niveau) et l'axe transversal (Tilt).
Entrée :
● Inclinaison du télescope selon les deux axes (Niveau et Tilt)
Sorties :
● XOUT : signal
longitudinale.
●
YOUT : signal
transversale.
rectangulaire
de
rapport
cyclique
image
de
l'inclinaison
rectangulaire
de
rapport
cyclique
image
de
l'inclinaison
Fonction « Mesurer les données images de l'inclinaison »
Cette fonction mesure les durées des états haut et bas des signaux XOUT et YOUT.
Entrées :
● XOUT ; YOUT : Signaux carrés de rapport cyclique variable, image de l'inclinaison.
Sorties :
● duree_haut ; duree_bas : variables de 16 bits correspondant aux durées des états
haut et bas du signal XOUT ou YOUT suivant l'axe sélectionné.
Fonction « Générer une fréquence image de l'orientation »
Cette fonction génère un signal dont la fréquence varie en fonction de l'orientation de la carte
par rapport au nord magnétique.
Entrées :
● Champ magnétique terrestre
●
X1 ; X2 : Signaux logiques de sélection de la polarisation du capteur.
Sortie :
● OSC NORD : signal dont la fréquence varie selon l'orientation par rapport au
champ magnétique terrestre.
48/63
Fonction « Élaborer la donnée information nord »
Cette fonction mesure les périodes du signal OSC_NORD pour les 2 polarisations du capteur
et élabore la valeur de l'information qui est transmise à la raquette : voir la commande
« Interrogation Nord » page 60.
Entrée :
● OSC NORD : oscillation dont la fréquence est l'image de l'orientation par rapport
au champ magnétique terrestre.
Sorties :
● X1 ; X2 : Signaux logiques de sélection de la polarisation du capteur.
●
information_nord : variable de 8 bits image de la position du télescope par rapport
au nord.
Fonction « Horloge temps réel »
Cette fonction sauvegarde et maintient les informations date et heure.
Entrée :
● SCL : Signal d'horloge du protocole I²C pour la communication avec le microcontrôleur.
Entrée / Sortie :
microcontrôleur.
Fonction « Lire ou écrire la date et l'heure »
Cette fonction permet de lire ou écrire les informations date et heure dans l'horloge temps
réel.
Entrée / Sortie :
microcontrôleur.
●
Date et heure : 6 variables de 8 bits contenant les informations date et heure lues
dans l'horloge temps réel.
Sortie :
● SCL : Signal d'horloge du protocole I²C pour la communication avec le
microcontrôleur.
Fonction « Moduler l'intensité lumineuse »
Cette fonction permet de générer le signal de commande de la LED du chercheur. La
fréquence de clignotement ainsi que l'intensité lumineuse est configurée par la raquette (ou
par l'Autostar)
Entrées :
● ton_led ; toff_led ; int_led : variables de 8 bits définissant la durée du clignotement
et l'intensité lumineuse de la LED-LASER.
Sortie :
● LED : signal logique de commande de la LED-LASER.
49/63
Fonction « Commander les LEDs »
Cette fonction permet d'allumer la LED-LASER du « Smartfinder » qui est intégré dans le
LNT.
Entrée :
● LED : signal de commande de la LED-LASER équipant le « Smartfinder ».
Sortie :
● Point rouge lumineux généré par la led laser du « Smartfinder ». Une LED témoin
de couleur rouge est commandée simultanément.
Fonction « Communiquer avec la raquette »
Cette fonction permet la communication entre la carte alignement et la raquette de
commande du télescope (ou l'Autostar) suivant le protocole décrit dans l'annexe D2.
Entrées :
● duree_haut ; duree_bas : variables de 16 bits correspondant aux durées des états
haut et bas du signal XOUT ou YOUT suivant l'axe sélectionné.
●
information_nord : variable de 8 bits image de la position du télescope par rapport
au nord.
●
AUX CLK : Signal d'horloge du bus AUX.
Sorties :
● mode_fonctionnement : variable de 8 bits définissant le mode de fonctionnement :
mesure du niveau, mesure du tilt, mesure du nord, clignotement chercheur,
lecture de la date, écriture de la date.
●
ton_led ; toff_led ; int_led : 3 variables de 8 bits définissant la durée du
clignotement et l'intensité lumineuse de la LED-LASER.
● Date et heure : 6 variables de 8 bits contenant les informations date et heure lues
dans l'horloge temps réel.
●
AUX DATA : Signal logique de donnée du bus AUX.
Fonction « Gérer le fonctionnement »
Cette fonction choisit le fonctionnement de la carte alignement en fonction des commandes
envoyées par la raquette. Elle appelle les différentes fonctions logicielles correspondant au
fonctionnement demandé.
Entrée :
● mode_fonctionnement : variable de 8 bits définissant le mode de fonctionnement :
mesure du niveau, mesure du tilt, mesure du nord, clignotement chercheur,
lecture de la date, écriture de la date.
50/63
Schéma structurel
VCC
Mesure d'inclinaison
VCC
VCC
LED
Horodatage
5
100nF
SOUT
2
3V
Pile bouton CR2032
X2
VBAT
Tout
Yout
7
Sck
7
Xout
+PILE
3
U6
Q1
R10
VCC
SDA
DS1307+
VCC patte 8
GND patte 4
Vref
1
J2
2
1
2
3
4
5
1k
XOUT
J5
rouge
J6
C_Q1
1
2
3
4
XOUT
YOUT
6
Smartfinder
BC307B
LED
100nF
SCL
SDA
8
4
6
5
+PILE
33k
PILE
VCC patte 13
GND patte 4
10k
CU6
SCL
SDA
R19
+PILE
DS32KHZ
X1
VDA
1
1M
R18 SCL
10k
GND
Vbat
12
R17
U8
3
32kHz
C7
R22
VDD
32KHZ
U7
B_Q1
1
2
1
2
LED2
LED3
noir
rouge
3mm
MXD2020E
YOUT
R11
R12
470
100
LASER
Smartfinder
VCC
Carte Inclinometre
VBATT
R13
51k
J4
Pointeur
AUX CLK
R14
51k
1
2
3
4 ALT CLK
5ALT DATA
6 AZ CLK
7 AZ DATA
8
R15 1k
AUX CLK
AUX DATA
R16 1k
VCC
Détection Nord
VCC
U3:C
AUX DATA
9
RJ45 femelle
Connecteur Raquette
X1
R3
R4
100k
100k
10
2
3
4
5
6
7
10
9
X1
X2
18pF
X
32MHz
C6
21
22
23
24
25
26
27
28
AUX CLK
YOUT
XOUT
OSC NORD
AUX DATA
18pF
PGC
PGD
J3
1
2
3
4
5
6
MCLR
VCC
8
RA0/AN0/C1INRC0/T1OSO/T1CKI
RA1/AN1/C2INRC1/T1OSI/CCP2A
RA2/AN2/C2IN+/VREF-/CVREF RC2/CCP1/P1A
RA3/AN3/C1IN+/VREF+
RC3/SCK/SCL
RA4/T0CKI/C1OUT
RC4/SDI/SDA
RA5/AN4/SS/LVDIN/C2OUT
RC5/SDO
RA6/OSC2/CLKO
RC6/TX/CK
RA7/OSC1/CLKI
RC7/RX/DT
RB0/AN12/INT0
RB1/AN10/INT1
RB2/AN8/INT2
RB3/AN9/CCP2B
RB4/AN11/KBI0
RB5/KBI1/PGM
RB6/KBI2/PGC
RB7/KBI3/PGD
11
12
13
14
15
16
17
18
RC0
X1
LED
SCL
SDA
4
3
2
1
&
R9
11
U5:A
1
11
10
OSC NORD
2
100
R8
12
X2
4k7
74HC4066
U5-
TLC3702
VCC patte 8
GND patte 4
RX/TX
R2
10k
VCC
RE3/MCLR/VPP
1
MCLR
PIC18F2320
VCC patte 20
GND pattes 8 et 19
PGD
PGC
3
U4:B
R6
OSC NORD
13k3
74HC4066
SEN-L
74AC08
J7
2
13
L
12
13
100k
1
100
U3:D
X2
U5+
R7
U4:A
R5
74AC08
U2
C5
&
U4:C
U3:A
4
3
1
2
&
3
U5:B
5
ICD2
5
74AC08
VCC patte 14
GND patte 7
Connecteur programmation PIC
74HC4066
8
U3:B
Alim environ 12V issue du télescope
VALIM
VCC
VALIM
LM2931AT-5.0G
1N5817
FU1
FUSIBLE-TR5
100 mA rapide
J1
ALIM 12V
Bornier
débrochable
+
DP
P6KE15A
VI
R1
1k
1
2
TLC3702
6
6
74HC4066
VCC patte 14
GND patte 7
VCC
3
VO
GND
1
&
74AC08
LED1
C1
100uF
2
5
U1
1N5817
6
9
4
D2
VBATT
D1
7
U4:D
+
C2
C3
100nF
100nF
VCC
C4
100uF
3mm
Verte
GND
GND
CU2
CU3
CU4
CU5
CU7
CU8
100nF
100nF
100nF
100nF
100nF
100nF
TITLE:
DATE:
Alignement
12/10/09
PAGE:
Alimentation
BY:
REV:
1.2
1/1
51/63
Annexes
D - Annexes
D.1 - Communication entre la raquette et les contrôleurs de moteurs
La communication entre l'Autostar et les contrôleurs de moteur se fait au moyen de 2 liaisons
séries synchrones via les signaux :
•
AZ_CLK et AZ_DATA pour le moteur d'azimut
• ALT_CLK et ALT_DATA pour le moteur d'altitude
Les lignes de données AZ_DATA et ALT_DATA sont reliées entre elles par l'Autostar, celui-ci
dialoguant alternativement avec les 2 contrôleurs.
Le fonctionnement des 2 contrôleurs de moteurs étant identique, par la suite nous utiliserons
simplement les noms CLK et DATA pour désigner les signaux d'horloge et de donnée.
Caractéristiques des signaux CLK et DATA
Le signal d'horloge CLK est un signal logique (niveaux 0 / 5V) dont la période est comprise
entre 160µs et 180µs lors de la transmission ou de la réception d'une donnée.
Le signal de donnée DATA est un signal logique (niveaux 0 / 5V). Sa valeur est lue lors des
fronts descendants de CLK, les bits constituant la donnée sont transmis en commençant par le
bit de poids fort.
DATA est contrôlée alternativement par l'Autostar et le contrôleur. Une résistance de tirage
vers le haut permet de mettre DATA à l'état haut quand ni l'Autostar, ni le contrôleur ne
contrôlent cette ligne.
+5V
750
750
51k
220k
CLK
DATA
Autostar
Contrôleur de moteur
Relevé des caractéristiques des signaux CLK et DATA
160µs < T < 180µs
CLK
5V
0
t
DATA
5V
0
t
Remarque :
On observe parfois une interruption pendant quelques ms du signal CLK au cours d'une
communication, l'Autostar doit alors avoir une tâche plus prioritaire à faire. Ceci est sans
incidence sur le fonctionnement, car la communication se fait sur les fronts descendants de
CLK indépendamment de sa période.
52/63
Annexes
Protocole de communication
La communication est toujours initiée par l'Autostar qui envoie une commande codée sur 8
bits éventuellement suivie d'un ou plusieurs octets.
Les exemples suivants illustrent le protocole utilisé par l'Autostar et le contrôleur moteur
pour dialoguer.
Exemple 1 : envoi de la commande 0x05 « Arrêt du moteur »
Autostar & Contrôleur en entrée
Autostar maître – Contrôleur en entrée
Contrôleur maître – Autostar en entrée
① l'Autostar met CLK à 0 et attend que DATA passe à 0
CLK
8
4
2
1
8
4
2
1
DATA
⑤ l'Autostar prend le contrôle de DATA et
transmet la commande (05)16 au télescope
⑥ l'Autostar rend le
Contrôle de DATA
Remarque :
Après que l'Autostar ait initié une communication en plaçant CLK au niveau bas (①), si le
contrôleur ne répond pas au bout de 90ms, l'Autostar place CLK au niveau haut puis à
nouveau au niveau bas pour essayer à nouveau d'initier la communication.
Exemple 2 : envoi de la commande 0x09 « Lecture de l'octet de configuration du capteur »
Autostar & Contrôleur en entrée
Autostar maître – Contrôleur en entrée
Contrôleur maître – Autostar en entrée
① l'Autostar a mis CLK à 0 et attend que DATA passe à 0
CLK
8
4
2
1
8
4
2
1
8
4
2
1
8
4
2
1
DATA
⑤ l'Autostar prend le contrôle de
DATA et envoie la commande
(09)16 au contrôleur
⑥ le contrôleur prend le contrôle
de DATA et répond (AC)16 à
l'autostar
⑦
le contrôleur rend le contrôle
de DATA qui repasse à 1
53/63
Annexes
Description des différentes commandes
Les commandes de rotation
En pilotage manuel, l'Autostar permet 9 vitesses de rotation différentes. Pour les vitesses de 1
à 8, la commande de vitesse est formée par l'octet 01 suivi de 3 octets représentant la
consigne de vitesse.
Il est possible d'utiliser la commande 00 qui a un effet identique à la commande 01, l'Autostar
l'utilise lors des phases de suivi d'un objet céleste.
Exemple : commande de vitesse n°5 – sens horaire
CLK
01
08
A2
C1
DATA
•
Commande de rotation : 01
•
Consigne de vitesse : (08A2C1)16
Les différentes consignes de vitesse
Lorsque l'on pilote le télescope à l'aide des touches de direction de l'Autostar, on a le choix
entre 9 vitesses différentes. On donne ci-après les consignes de vitesse spécifiques au
télescope ETX-90 :
Pour le sens horaire
vitesse 1 : 01 00 18 0F
vitesse 2 : 01 00 45 16
vitesse 3 : 01 01 14 58
vitesse 4 : 01 02 28 B0
vitesse 5 : 01 08 A2 C1
vitesse 6 : 01 11 45 82
vitesse 7 : 01 22 8B 05
vitesse 8 : 01 3C B8 5F
1x = 1 x vitesse sidérale (0.25 arc-min/sec ou 0.004°/sec)
2x = 2 x vitesse sidérale (0.5 arc-min/sec ou 0.008°/sec)
8x = 8 x vitesse sidérale (2 arc-min/sec ou 0.033°/sec)
128x = 30 arc-min/sec ou 0.5°/sec
1.0° = 60 arc-min/sec ou 1.0°/sec
1.5° = 90 arc-min/sec ou 1.5°/sec
Remarque :
En étudiant les consignes de vitesse, on s'aperçoit que les rapports de proportionnalité entre
les vitesses qui sont indiqués dans la documentation ne sont pas respectés. Cela vient du fait
que la consigne de vitesse n°1 ne correspond pas à la vitesse sidérale.
Pour obtenir la vitesse sidérale, il faut envoyer la consigne 01 00 22 8B. On retrouve alors les
rapports de proportionnalité entre les différentes vitesses.
54/63
Annexes
Pour le sens anti-horaire
On retrouve exactement les mêmes valeurs mais négatives (codées en code complément à 2) :
vitesse 1 : 01 FF E7 F1
vitesse 2 : 01 FF BA EA
vitesse 3 : 01 FE EB A8
vitesse 4 : 01 FD D7 50
vitesse 5 : 01 F7 5D 3F
vitesse 6 : 01 EE BA 7E
vitesse 7 : 01 DD 74 FB
vitesse 8 : 01 C3 47 A1
Signification de la consigne de vitesse
La consigne de vitesse correspond au nombre d'impulsions qui doit être compté sur le capteur
optique pendant une durée donnée. Cette manière d'indiquer les consignes de vitesse permet
à l'Autostar d'être compatible avec les différents modèles de télescope en adaptant les
consignes en fonction du rapport de réduction de la transmission mécanique du télescope
piloté.
La consigne de vitesse est codée sur 3 octets et correspond au nombre de pas à effectuer sur
une durée de 6,5536ms. Le 1er octet représente la partie entière du nombre de pas à
effectuer, les deux suivants la partie fractionnaire (1 pas = 1 tour / 144).
Par exemple, la consigne de vitesse (01 00 00)16 correspond à 1 pas toutes les 6,5536ms soit
152,6 pas par seconde.
Lorsque le moteur fait un tour complet, on compte 144 pas donc cette consigne correspond à
une vitesse de rotation de 1,06 tr/s ou 63,6 tr/mn.
On en déduit comment calculer la vitesse de rotation du moteur à partir de la valeur de
consigne (exprimée en base 10):
On calcule le nombre de pas par seconde :
On en déduit la vitesse de rotation :
N=
vitesse=
consigne
1
consigne
×
 N≈
65536
429,5
6,5536⋅10−3
N
en tr /s
144
55/63
Annexes
Cas de la vitesse n°9 (vitesse maximale)
Pour la vitesse 9 (approx. 4.5°/sec), le moteur tourne à vitesse maximale, sa tension
d'alimentation n'est plus modulée. La commande est constituée d'un seul octet :
07 : pour le sens horaire
06 : pour le sens anti-horaire
La commande d'arrêt du moteur
Elle est composée d'un seul octet : 05
La commande « status »
Cette commande est envoyée périodiquement au contrôleur moteur par l'Autostar afin de
connaître le déplacement angulaire effectué par celui-ci et la valeur actuelle du PWM.
L'Autostar envoie l'octet 08 et le contrôleur moteur renvoie alors 3 octets + 1 bit :
•
Les 2 premiers octets représentent le nombre d'impulsions comptées sur le capteur
depuis la dernière interrogation. Ce nombre est codé en code complément à 2.
•
Le 3ème octet représente la valeur actuelle du PWM. Cela permet de détecter une
situation de blocage du moteur.
• Un bit additionnel permet d'indiquer une erreur de comptage des impulsions si il est à 1.
Exemple :
08
CLK
00
37
3D
0
DATA
•
Commande « status » : 08
•
Il y a eu 55 impulsions comptées (0037)16
•
La valeur du PWM est de 61 (3D)16
•
Le bit additionnel est à 0
56/63
Annexes
La commande « change error count »
Elle est constituée de l'octet 02 suivi d'un nombre de 16 bits codé en code complément à 2.
Elle permet d'indiquer au contrôleur moteur d'ajouter ou de retrancher un nombre
d'impulsions lors de la rotation en cours.
Si la valeur indiquée est positive, celui-ci va faire accélérer la vitesse du moteur jusqu'à avoir
ajouté le nombre d'impulsions demandé puis reprendre la vitesse de consigne.
Si la valeur indiquée est négative, celui-ci va faire diminuer la vitesse du moteur jusqu'à avoir
perdu le nombre d'impulsions demandé puis reprendre la vitesse de consigne.
Cette commande est utilisée lors des changements de sens de rotation et permet
certainement de compenser le jeu dans la chaîne de transmission mécanique.
Exemple :
CLK
02
00
08
DATA
•
Commande « change error count » : 02
•
Nombre d'impulsions : (0008)16
Les commandes de calibration et de configuration du capteur optique
L'Autostar peut demander au contrôleur moteur de rechercher le courant permettant
d'obtenir le fonctionnement optimal du capteur. Il lui demande ensuite la valeur trouvée. Le
contrôleur renvoie alors un octet correspondant à la configuration des six résistances utilisées
pour fixer le courant dans la led IR.
Cet octet se décompose de la manière suivante :
bit 7
bit 6
bit 5
bit 4
bit 3
bit 2
bit1
bit 0
RLED6
RLED5
RLED4
RLED3
RLED2
RLED1
0
0
L'Autostar mémorise également la dernière valeur de configuration trouvée et l'envoie au
contrôleur moteur lors de la phase d'initialisation à la mise sous tension du télescope.
Les commandes utilisées sont :
•
Demande de calibration du capteur : l'Autostar envoie l'octet 04.
•
Interrogation calibration capteur : l'Autostar envoie l'octet 09, le contrôleur moteur
répond avec un octet correspondant à la valeur de calibration trouvée.
•
Envoi de la valeur de calibration du capteur : l'Autostar envoie l'octet 03 suivi d'un octet
contenant la valeur de calibration.
57/63
Annexes
D.2 - Le bus AUX
Présentation
Le bus AUX est un bus spécifique aux télescopes « Meade » qui permet de connecter
différents équipements au télescope afin d'étendre ses fonctionnalités. On peut ainsi ajouter
au télescope un module de commande électrique de mise au point, un GPS, etc.
Le télescope ETX-90 dispose de deux connecteurs pour le bus AUX sur sa façade. Ces
connecteurs comportent 4 broches : 2 pour l'alimentation et 2 pour la communication.
Le module LNT fourni avec le télescope est relié de manière interne au bus AUX du télescope.
Protocole de communication
Le bus AUX qui est un bus de communication bidirectionnel de type « maître / esclave ».
La raquette (Autostar) est le « maître » de la communication et chaque périphérique connecté
au bus AUX possède une adresse unique comprise entre 1 et 255 (le LNT possède l'adresse
06). L'adresse 0 est réservée pour l'envoi de commandes destinées à tous les périphériques
connectés au bus.
Toutes les communications sont initiées par la raquette qui commence par envoyer un
message constitué des informations suivantes :
• un octet contenant le nombre d'octets que comprend le message.
• un octet correspondant à l'adresse du périphérique auquel s'adresse ce message.
• un ou plusieurs octet(s) correspondant à la commande que doit exécuter le périphérique.
En réponse à cette commande, le périphérique répond en envoyant un message constitué des
informations suivantes :
• un octet contenant le nombre d'octets que comprend le message.
• un ou plusieurs octet(s) correspondant à la réponse du périphérique à la commande de la
raquette.
Remarques :
• Le premier octet correspondant au nombre d'octets que comprend le message n'est pas
compté dans ce nombre.
• Si un périphérique n'a pas d'information à retourner à la raquette en réponse à une
commande, le premier octet de sa réponse est donc égal à 0x00.
• Si la raquette essaye de communiquer avec un périphérique n'est pas présent sur le bus,
le premier octet de la réponse est égal à 0xFF.
58/63
Annexes
Constitution du bus AUX
Physiquement, le bus AUX est constitué de deux fils constituant une liaison série synchrone :
• AUX_CLK : signal d'horloge toujours contrôlé par la raquette.
• AUX_DATA : signal de donnée contrôlé alternativement par la raquette et les
périphériques. Des résistances de tirage vers le haut permettent de mettre AUX_DATA à
l'état haut quand ni la raquette, ni aucun périphérique ne contrôlent cette ligne.
+5V
51k
+5V
51k
51k
+5V
51k
51k
1k
1k
1k
1k
Périphérique 1
1k
51k
Périphérique 2
AUX_CLK
1k
AUX_DATA
Raquette
Le signal d'horloge AUX_CLK est un signal logique de niveaux 0 / 5V dont la période est de
700µs lors de la transmission ou de la réception d'une donnée.
Le signal de donnée AUX_DATA est un signal logique de niveaux 0 / 5V. Les bits constituant
les données sont transmis en commençant par le bit de poids fort. Lors de l'envoi d'un
message par la raquette, la lecture du niveau de AUX_DATA se fait sur les fronts montants de
AUX_CLK. Par contre, lors de la réponse du périphérique, la lecture du niveau de AUX_DATA
se fait sur les fronts descendants de AUX_CLK.
Exemples de communication :
Recherche du LNT par la raquette
Lorsque la raquette envoie une commande,
AUX_DATA est lue sur les fronts montants de
AUX_CLK
02
06
00
Lorsque le périphérique répond,
AUX_DATA est lue sur les fronts
descendants de AUX_CLK
01
01
AUX_CLK
AUX_DATA
La raquette envoie le message suivant : 02 06 00
02 : le message comporte 2 octets
06 : le message s'adresse au LNT
00 : commande de recherche d'un périphérique
Le LNT répond avec le message : 01 01
01 : la réponse comporte 1 octet
01 : réponse du LNT pour indiquer qu'il est présent sur le bus AUX
59/63
Annexes
Sélection de l'information « Nord » du LNT
02
06
01
00
AUX_CLK
AUX_DATA
02 : le message comporte 2 octets
06 : le message s'adresse au LNT
01 : commande de sélection de l'information « Nord »
Le LNT répond avec le message : 00
00 : la commande a bien été prise en compte, la réponse ne comporte pas d'autre octet.
Les commandes du LNT
Le LNT fournit à la raquette des informations sur :
• La date et l'heure (sauvegardées par pile)
• La position du télescope par rapport au nord.
• L'inclinaison du tube selon 2 axes appelés « Niveau » (axe du tube) et « Tilt »
(perpendiculaire à l'axe du tube)
Le LNT comprend également le chercheur « SmartFinder » qui se configure à l'aide de la
raquette.
Sélection de l'information « Nord »
Si la commande à bien été prise en compte, le LNT répond avec le message : 00
La raquette attend ensuite 1,2s avant de demander la valeur de l'information « Nord »
Interrogation « Nord »
Le LNT répond avec un message comprenant 2 octets : 01 xx
Le deuxième octet xx peut prendre les valeurs 00, 01, 10 ou 11 en fonction de la valeur
mesurée (voir principe de fonctionnement du capteur magnéto-inductif page 46)
•
Le premier chiffre indique le sens de variation de la valeur mesurée. Lorsqu'il change de
valeur, il permet de déterminer la position de l'est et de l'ouest.
•
Le second chiffre indique le signe de la valeur mesurée. Lorsqu'il change de valeur, il
permet de déterminer la position du nord et du sud.
1er chiffre
2ème chiffre
0 : la valeur mesurée augmente
0 : la valeur mesurée > 0
1 : la valeur mesurée diminue
(ou reste stable)
1 : la valeur mesurée < 0
60/63
Annexes
information fournie par le LNT lors d'une rotation dans le s ens horaire
valeur mesurée [µs]
200
01
10
00
11
⟳
00
01
angle
100
N
0
E
O
S
N
-100
rotation dans le s ens anti-horaire
-200
N
11
10
0
00
90
⟲
01
180
11
270
S
10
360
angle [°]
Lors de la procédure d'alignement, le télescope commence par tourner dans le sens horaire à
grande vitesse jusqu'à obtenir le passage du deuxième chiffre de la valeur 1 à 0 ce qui
correspond au franchissement du nord magnétique.
Ensuite il revient en arrière (sens anti-horaire) en petite vitesse jusqu'à obtenir le passage du
deuxième chiffre de la valeur 0 à 1 pour localiser précisément la position du nord.
Lors de la recherche du nord par la raquette, la période d'interrogation du LNT est de 110ms.
Sélection de l'information « Niveau »
La raquette attend ensuite 300ms avant de demander la valeur de l'information « Niveau »
Interrogation « Niveau »
Le LNT répond avec un message comprenant 5 octets : 04 t1H t1L t2H t2L
Les octets t1H et t1L correspondent à la durée à l'état haut du signal Xout de l'accéléromètre
MXD2020E.
Les octets t2H et t2L correspondent à la durée à l'état bas du signal Xout de l'accéléromètre
MXD2020E.
Ces deux durées sont codées sur 16bits avec une précision de 500ns.
Pour connaître l'angle d'inclinaison, on calcule le rapport cyclique : =
On calcule ensuite l'angle d'inclinaison : =arcsin 
t1
t1t2
−0,5

0,2
Remarque : Lors de la mesure du niveau, la raquette interroge 10 fois consécutives le LNT
avec une période d'interrogation de 110ms.
Sélection de l'information «Tilt»
La raquette attend ensuite 300ms avant de demander la valeur de l'information «Tilt»
Interrogation « Tilt »
La raquette envoie le message suivant : 02 06 05. L'obtention de l'information « Tilt » se fait
exactement de la même manière que pour l'information « Niveau ».
Le LNT répond avec un message comprenant 5 octets : 04 t1H t1L t2H t2L
Les octets t1H et t1L correspondent à la durée à l'état haut du signal Yout de l'accéléromètre
MXD2020E.
Les octets t2H et t2L correspondent à la durée à l'état bas du signal Yout de l'accéléromètre
MXD2020E.
61/63
Annexes
Sélection de l'information «Date & Heure»
La raquette envoie le message suivant : 04 06 06 D0 00
La raquette attend ensuite 220ms avant de demander la valeur de l'information «Date &
Heure»
Interrogation « Date & Heure »
La raquette envoie le message suivant : 04 06 07 07 D1
Le LNT répond avec un message comprenant 5 octets : 07 sc mn hr nn jr mo an
La signification de ces octets est la suivante :
sc : secondes ; mn : minutes ; hr : heures ; nn : n° du jour dans la semaine (valeur de 1 à 7)
jr : jour ; mo : mois ; an : année (sur deux chiffres uniquement).
Toutes ces valeurs sont codées en BCD.
Remarque : Lors de l'interrogation, la raquette interroge plusieurs fois le LNT jusqu'à
constater une évolution des secondes.
Réglage « Date & Heure »
La raquette envoie le message suivant : 0B 06 06 D0 00 sc mn hr nn jr mo an
sc : secondes ; mn : minutes ; hr : heures ; nn : n° du jour dans la semaine (valeur de 1 à 7)
jr : jour ; mo : mois ; an : année (sur deux chiffres uniquement).
Toutes ces valeurs sont codées en BCD.
Configuration de la LED du chercheur « SmartFinder »
La raquette envoie le message suivant : 05 06 08 int ton toff
L'octet int correspond à la valeur de l'intensité de la LED.
L'octet ton correspond à la durée d'allumage de la LED en 10ème de seconde.
L'octet toff correspond à la durée d'extinction de la LED en 10ème de seconde.
L'intensité de la LED est modulée en PWM, son rapport cyclique correspond à =
int
.
255
Résumé des différentes commandes du LNT
Commande envoyée par la raquette
Réponse du LNT
Recherche périphérique
02 06 00
01 01
Sélection information « Nord »
02 06 01
00
Interrogation « Nord »
02 06 04
01 xx
Sélection information «Niveau»
02 06 02
00
Interrogation «Niveau»
02 06 05
04 t1H t1L t2H t2L
Sélection information «Tilt»
02 06 09
00
Interrogation «Tilt»
02 06 05
04 t1H t1L t2H t2L
Sélection information «Date & Heure»
04 06 06 D0 00
00
Interrogation «Date & Heure»
04 06 07 07 D1
07 sc mn hr nn jr mo an
Réglage «Date & Heure»
0B 06 06 D0 00 sc mn hr nn jr mo an
00
Configuration « SmartFinder »
05 06 08 it ton toff
00
62/63
Annexes
Capture du dialogue entre la raquette et le LNT lors de la phase d'alignement
Légende : > {commande de la raquette} : {réponse du LNT}
Recherche des périphériques 56, 06 & 08
> 02 56 00 : FF
> 02 06 00 : 01 01
> 02 08 00 : FF
Lecture de l'heure et de la date
>
>
>
>
04
04
04
04
06
06
06
06
06
07
06
07
D0
07
D0
07
00
D1
00
D1
:
:
:
:
00
07 33 25 19 01 06 05 09
00
07 34 25 19 01 06 05 09
Recherche du périphérique 01
> 02 01 01 : FF
02
02
02
02
02
02
02
02
02
02
02
06
06
06
06
06
06
06
06
06
06
06
02
05
05
05
05
05
05
05
05
05
05
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
00
04
04
04
04
04
04
04
04
04
04
2A
2A
2A
2A
2A
2A
2A
2A
2A
2A
C9
C7
AF
E9
C1
C7
A7
C7
C7
C9
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
07
19
2D
01
29
23
13
09
11
25
02
02
02
||
02
02
02
02
||
02
02
02
06
06
06
||
06
06
06
06
||
06
06
06
01
04
04
||
04
04
04
04
||
04
04
04
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
00
01
01
||
01
01
01
01
||
01
01
01
11
11
||
11
11
01
01
||
01
01
00
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
00
04
04
04
04
04
04
04
04
04
04
26
27
27
27
27
27
27
27
27
27
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
02
02
02
02
02
02
02
02
02
02
02
06
06
06
06
06
06
06
06
06
06
06
02
05
05
05
05
05
05
05
05
05
05
06
06
06
06
06
06
06
06
06
06
06
09
05
05
05
05
05
05
05
05
05
05
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
00
04
04
04
04
04
04
04
04
04
04
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
4F
57
57
4D
57
4B
4D
55
57
59
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
A9
A7
BB
A7
BF
B9
9F
A5
B9
91
02
02
02
02
02
02
02
02
02
02
02
06
06
06
06
06
06
06
06
06
06
06
02
05
05
05
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05
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E3
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ED
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E7
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ED
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F9
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Sélection information Niveau
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Lecture Niveau
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Lecture Tilt
Recherche Nord (rotation sens horaire)
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Lecture Niveau
Lecture Niveau
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>
Lecture Tilt
FF
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Allumage de la LED du chercheur
> 05 06 08 26 05 0F : 00
Recherche Nord (rotation sens anti-horaire)
>
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TÉLESCOPE ETX90PE-LNT Dossier technique

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