Cách thiết kế bộ bù nhật động cho kính thiên văn

**thanhmaximum** · 28-02-2012, 05:17 AM

Đây là quá trình cải tiến Tychoem, mình đã biên tập lại, chia sẻ cho mọi người tham khảo.

I. Mục tiêu:
- Thiết kế bộ bù nhật động cho chân đế kính thiên văn
II. Vật tư đã có:
1. Bộ gương D150, focuser, gương chéo, spider lấy từ kính Tychoem
2. Chân đế EQ cũ lấy từ kính thiên văn D114 f1000.
3. Ắc quy xe máy loại 12V.
4. Động cơ bước có thông số 5V - 1,2A - 1,8 độ/bước, loại 6 dây (mua ở chợ trời).

III. Phân tích, chọn lựa phương án thiết kế, điều khiển:

1. Loại điều khiển bằng máy tính:
- Ưu điểm: hiện đại, tương đối chính xác.
- Nhược điểm: Có mạch điện giao tiếp với máy tính bằng các cổng USB nhưng khá đắt, và phải lập trình để vận hành. Phương án giao tiếp bằng cổng LPT thì không thuận tiện với việc cơ động kính thiên văn.
2. Loại điều chỉnh tốc độ bằng tay:
- Ưu điểm: tiện dụng, cơ động, giá thành rẻ, dễ thực hiện.
- Nhược điểm: Có sai số trong điều chỉnh tốc độ.
=> Chọn loại điều chỉnh tốc độ bằng tay.
3. Chọn trục của chân đế để gắn bộ truyền động:

- Dùng 1 động cơ điều chỉnh góc quay của trục cực (Right Ascension axis) để kính bám theo vật thể.
- Với trục nghiêng (Declination axis), ta không cần gắn động cơ, vì chỉ cần điều chỉnh kính thiên văn tới đúng độ lệch của thiên thể so với quỹ đạo trời (chỉ cần chỉnh một lần với một mục tiêu).

4. Chọn bộ giảm tốc:

- Sử dụng bộ trục vít bánh răng 2 cấp. Cấp 1 có sẵn của chân EQ, cấp 2 cần phải chế tạo.

IV. Làm lại phần ống kính, đế gương:

1. Vật liệu làm ống kính: sử dụng nhôm tấm dày 0,8mm (ưu điểm là nhẹ nhưng vẫn đảm bảo độ cứng để gá lắp thiết bị). Có thể sử dụng ống tôn dày ~ 0,38mm.

2. Cách uốn ống: Sử dụng ống nhựa PVC D160 - C2 làm lõi, sau đó uốn ống nhôm theo ống nhựa. Có thể sử dụng biện pháp ghép mí để giữ ống thành dạng trụ tròn hoặc dùng keo chuyên dụng để dán 2 mép tấm nhôm. Ta có ống nhôm có đường kính trong là D168.

3. Phần đế gương: Không sử dụng bịt ống nhựa mà dùng đế gỗ có đường kính D168, nằm gọn trong ống kính.

V. Tính toán bộ truyền động:

1. Tính tỉ số truyền của bộ giảm tốc:
a. Tỉ số truyền của bộ giảm tốc đa cấp: i = i1*i2*...*in ≥ 4000.
b. Ta có tỉ số truyền của bộ trục vít bánh răng có sẵn của chân EQ: i1 = 138.
c. Vậy, tỉ số truyền cần phải bù: i2 ≥ (i / i1) => i2 ≥ 4000/138 = 30. Chọn bộ bánh răng trục vít thứ 2 có tỉ số truyền là i2 = 50 (bánh răng có 50 răng)

Vậy, tỉ số truyền của hệ giảm tốc là i = i1*i2 = 138*50 = 6900

2. Tính tốc độ của động cơ bước theo tỷ số truyền của hệ:
- Tốc độ nhật động: v = 0,000011574 vòng/s
=> Tốc độ của động cơ bước: v1 = v*i = 0,000011574*6900 = 0,0798 vòng/s.
- Với động cơ 1,8độ/bước: v1 = 0,0798*360/1,8 = 15,96 bước/s

Như vậy, động cơ bước sẽ cần phải chạy với tốc độ 0,0798 vòng/s hay 15,96 bước/s.

VI. Tính chọn phần điều khiển động cơ bước:

Ta có thể yêu cầu thợ thiết kế cho mạch điện điều khiển với các yêu cầu sau:
1. Sử dụng triết áp để điều khiển tốc độ động cơ. Trong đó, tốc độ khi để triết áp ở mức normal là 15,96 bước/s; Khi quay triết áp theo chiều kim đồng hồ, tốc độ động cơ sẽ >15,96 bước/s và ngược lại.
2. Có công tắc đảo chiều quay của động cơ.
3. Phần cấp nguồn cho điều khiển và động lực sử dụng ắc quy xe máy cũ loại 12V.
4. Chú ý: nên tách riêng phần điều khiển và phần động lực để tránh bị nhiễu và nên có bộ bảo vệ mạch điều khiển.

VII. Gá lắp bộ giảm tốc và động cơ vào chân đế:

1. Chế tạo phần giá đỡ động cơ:
- Yêu cầu đủ cứng để không bị bẻ cong khi đỡ động cơ, nhưng không được cứng quá để tạo sự đàn hồi khi ép trục vít vào bánh răng.
- Vật liệu có thể lấy các lá tôn loại dầy.
- Đục các lỗ để bắt đai ốc.

2. Lắp bánh răng xoắn vào trục động cơ để làm trục vít.
3. Gắn bánh răng vào trục vít có sẵn của chân EQ.
4. Gắn động cơ vào giá đỡ, chú ý có đệm cao su, bông để giảm thiểu độ rung của động cơ ảnh hưởng tới chân đế.
5. Căn chỉnh động cơ và giá đỡ sao cho độ khít của trục vít, bánh răng ở mức độ chấp nhận được. (không nên để khít quá, dễ làm mòn răng do ma sát).

VIII. Lắp mạch điều khiển cho động cơ:
- Chú ý phải có đồng hồ để kiểm tra các cực của động cơ trước khi kết nối với mạch điều khiển.
- Chi tiết các bạn có thể tìm tài liệu động cơ bước để hiểu cách kiểm tra.

IX. Lắp ống kính vào chân đế:
- Chú ý phải có đệm bông, cao su để giảm sự ảnh hưởng bởi độ rung của động cơ bước khi chạy.