Ίππαρχος - Ηλεκτρονικά

Ηλεκτρονικό μέρος

Το ηλεκτρονικό μέρος του συστήματος δέχεται εντολές ελέγχου από το λογισμικό. Αυτό με τη σειρά του μεταφράζει τις εντολές αυτές σε σήματα προκειμένου να κινηθούν τα μοτέρ με τη σωστή ταχύτητα και κατεύθυνση. Επιπλέον δέχεται σήματα από τα 2 mouse τα οποία έχουν τοποθετηθεί κατάλληλα στο τηλεσκόπιο και παρακολουθούν την κίνησή του σε X-Υ άξονες αποστέλλοντας κάθε φορά την τρέχουσα θέση στο μικροελεγκτή. 

Μικροελεγκτής

Η καρδιά του ηλεκτρονικού μέρους είναι ένας μικροελεγκτής Atmel Mega 328 ο οποίος είναι ενσωματωμένος πάνω σε μια αναπτυξιακή πλακέτα ανοιχτού υλικού Arduino UNO. Η πλακέτα μπορεί εύκολα να προγραμματιστεί μέσω ενός IDE γράφοντας το πρόγραμμα σε γλώσσα wiring.

Ο μικροελεγκτής παρέχει εισόδους και εξόδους με τις οποίες δέχεται και στέλνει πληροφορίες. Μπορεί επίσης να επεξεργαστεί σήματα αλλά και να παράγει κυμματομορφές ειδικού τύπου όπως PWM.
Το πρόγραμμα το οποίο τρέχει στο μικροελεγκτή  (firmware) εκτελεί τις παρακάτω λειτουργίες:

• Επικοινωνία με το λογισμικό μέσω ενός καθορισμένου πρωτοκόλλου εντολών
• Διεπαφή με αισθητήρες κίνησης και λήψη της τρέχουσας θέσης από αυτούς
• Έλεγχος ταχύτητας και κατεύθυνσης των μοτέρ

Για να μπορεί να τρέξει ο Ίππαρχος θα πρέπει να έχουμε εγκαταστήσει το πρόγραμμα (firmware) στην πλακέτα το οποίο μπορούμε να το κατεβάσουμε από εδώ: http://code.google.com/p/hipparchus/

Γέφυρα Η L298N

Η γέφυρα είναι ένα βοηθητικό κύκλωμα το οποίο παίρνει εντολές ελέγχου από το μικροελεγκτή και τις μεταφράζει σε εντολές κίνησης για τα μοτέρ. Η γέφυρα συνδέεται με 4 ψηφιακά pin ελέγχου του ελεγκτή, με την τροφοδοσία και τέλος με τα μοτέρ. Το κύκλωμα της γέφυρας μπορούμε να το προμηθευτούμε από εδώ: L298N

Bluetooth

Βασική προϋπόθεση του συστήματος είναι ότι θα πρέπει να επικοινωνεί ασύρματα με το λογισμικό μας. Η τρέχουσα έκδοση του λογισμικού τρέχει σε PC οπότε θα πρέπει ο υπολογιστής μας να είναι εφοδιασμένος με bluetooth. To bluetooth model που χρησιμοποιεί ο Ίππαρχος είναι το BlueSMiRF Gold

Παρελκόμενα

Λοιπά παρελκόμενα που θα πρέπει να προμηθευτούμε είναι:

• 2 Υποδοχές PS/2 για τα mouse
• 4 μπόρνες για να συνδέσουμε τα μοτέρ
• Κουτί μεταλλικό για τη στέγαση του κυκλώματος 
• Διακόπτης on-off και βύσμα τροφοδοσίας

Παρακάτω παραθέτω μερικές φωτογραφίες με το κύκλωμα και την ολοκλήρωση του μέσα στο κουτί.

Συνδεσμολογία

Το κύκλωμα

Ίππαρχός - Λογισμικό

Λογισμικό

Το λογισμικό μέρος αποτελεί το "μυαλό" του συστήματος. Το λογισμικό εκτελεί μια σειρά από διεργασίες και μαθηματικούς υπολογισμούς για να δώσει τις απαραίτητες εντολές στο ηλεκτρονικό μέρος ώστε να κινήσει τα μηχανικά μέρη του συστήματος αλλά και να λάβει την ανάδραση για την τρέχουσα θέση του τηλεσκοπίου. Επίσης μας παρέχει ένα γραφικό περιβάλλον χειρισμού του τηλεσκοπίου μας. Οι 3 κύριες εργασίες που εκτελεί το λογισμικό είναι:

Επικοινωνία με το ηλεκτρονικό μέρος

Προκειμένου να μπορεί το λογισμικό να "μιλήσει" με το ηλεκτρονικό θα πρέπει να καθοριστεί ένα πρωτόκολλο επικοινωνίας. Το πρωτόκολλο αυτό περιλαμβάνει καθορισμένες λέξεις "κλειδιά" με τις οποίες το λογισμικό και το ηλεκτρονικό μέρος ανταλλάσσουν και επεξεργάζονται πληροφορίες. Η επικοινωνία γίνεται με ασύρματο τρόπο μέσω bluetooth.

Αλγόριθμος ευθυγράμμισης 2 γνωστών αστέρων

Για να γνωρίζουμε πώς θα πρέπει να κατευθύνουμε το τηλεσκόπιο θα πρέπει πρώτα να του δώσουμε 2 γνωστά σημεία στον ουρανό. Το σύστημα καταγράφει τις συντεταγμένες των σημείων και εκτελεί ένα μετασχηματισμό. Ο μετασχηματισμός αυτός επιτρέπει στο σύστημα να γνωρίζει που θα πρέπει να σημαδέψει την επόμενη στιγμή. Με βάση λοιπόν την τοποθεσία μας και την ώρα που εκτελούμε τη διαδικασία το σύστημα γνωρίζει που βρίσκεται και που θα πρέπει να κινηθεί κάθε φορά που του δίνουμε ένα ζεύγος συντεταγμένων.

Εισαγωγή και παρακολούθηση τρέχουσας θέσης του στόχου και του τηλεσκοπίου

Αφού η διαδικασία της ευθυγράμμισης τελεστεί με επιτυχία μπορούμε να πλοηγηθούμε σε οποιοδήποτε σημείο του ουράνιου θόλου δίνοντας απλά τις συντεταγμένες του σημείου που επιθυμούμε.

Η τρέχουσα έκδοση του λογισμικού μπορεί να εγκατασταθεί σε Windows PC και μπορείτε να το μεταφορτώσετε από εδώ: http://code.google.com/p/hipparchus/. Επειδή το έργο είναι υπό εξέλιξη η τρέχουσα έκδοση θα αναπτυχθεί και για πλατφόρμα Android.

Παρακάτω μπορείτε να δείτε ένα βίντεο από ένα μια αρχική έκδοση του λογισμικού το οποίο εκτελεί στη σειρά τις παραπάνω διεργασίες:

Ίππαρχος - Αρχιτεκτονική

Αρχιτεκτονική

Το σύστημα αποτελείται από 3 κύρια μέρη:

• Τηλεσκόπιο (Hardware)
• Ηλεκτρονικά και
• Λογισμικό

Το κομμάτι του τηλεσκοπίου αποτελείται από το σύστημα μετάδοσης κίνησης σε 2 άξονες Χ-Υ, ή αλλιώς κατά Αζιμούθιο και Ύψος καθώς επίσης και το σύστημα ανάδρασης.


Το ηλεκτρονικό μέρος όπου θα ελέγχει το κομμάτι του τηλεσκοπίου και θα επικοινωνεί με το λογισμικό και τέλος το λογισμικό όπου θα εκτελεί ΄λες τις λειτουργίες υπολογισμού και ελέγχου.

Ίππαρχος - Εισαγωγή

Το έργο Ίππαρχος είναι μια προσπάθεια για να κατασκευαστεί ένα ηλεκτρονικό σύστημα εντοπισμού και παρακολούθησης (goto/tracking) για ερασιτεχνικά τηλεσκόπια. Το σύστημα θα μπορεί να προσαρμόζεται στο τηλεσκόπιο μας ενώ ο έλεγχός του θα γίνεται μέσω κινητής συσκευής τηλεφώνου (smart phone) με εγκατεστημένο λειτουργικό Android. Το σύστημα θα προορίζεται για τηλεσκόπια αποκλειστικά με στήριξη Dobsonian. Το έργο αυτή τη στιγμή βρίσκεται υπό εξέλιξη και θα προσπαθήσω να περιγράψω κάποια έτοιμα κομμάτια αλλά και την ιδέα της υλοποίησης μέσα από φωτογραφίες και περιγραφές. Ο σκοπός του έργου είναι να παρέχει στον κάθε ερασιτέχνη ένα σύστημα εύκολο στην υλοποίηση με απλά υλικά και χαμηλό κόστος.

Μέχρι στιγμής τα προϊόντα του εμπορίου κοστίζουν πολλές φορές πάνω από το ίδιο το τηλεσκόπιο μας λόγω των υλικών κατασκευής τους (πχ κωδικοποιητές θέσης υψηλής ανάλυσης). Ο "Ίππαρχος" επιχειρεί να μειώσει κατακόρυφα το κόστος αυτό χρησιμοποιώντας υλικά και μεθόδους πρωτοποριακούς των οποίων το κόστος περιορίζεται σημαντικά. Επιπλέον δίδοντας όλες τις πληροφορίες που χρειάζεται κάποιος καθώς και το λογισμικό εντελώς ΔΩΡΕΑΝ!