三无牌EQ3豪华山寨版双轴电跟设计与制造
本帖最后由 zug110 于 2017-12-5 09:44 编辑三无牌EQ3豪华山寨版双轴电跟设计与制造
断断续续玩了几年，由于投入不足，导致手上都是一些入门级的低档器材，其中包含一台EQ3，不是信达的EQ3D咯，就是那种300块的无品牌EQ3。手跟还是比较费力，所以一直想搞个电跟，但找遍整个某宝网，好象只有开信有个EQ3单跟合这个赤道仪用，但那功能实在太简陋，所以决定自制。现已制作完毕，测试效果还不错，除因手艺有限致外观差了些，功能上绝壁比信达那个买几百块的双跟好用。特发贴分享给广大还在使用低档器材的朋友参考交流。 既然要搞就搞好一点咯，不过GOTO就算了，实在没那个技术，本人不懂英文，中文的资料实在是没找到相关的文档和算法，就算有可能也看不懂了，当年学的那点高等数学早还老师了，况且这个EQ3也没什么精度，搞GOTO还真不知会GOTO到哪里去呢。所以搞个双跟也就差不多了。
这个双跟的手盒操作界面是这样设计的，首先手盒上面板如下：
这个双跟的手盒操作界面是这样设计的，首先手盒上面板如下： 一、七个按键，分别是：LEFT、RIGHT、UP、DOWN、ADD、SUB、MENU，具体功能后面详述。 二、一个USB口，用于从单片机第1串行口经RS232转换后连接到赤道仪上的电机控制板上，所以这个口只是外型是USB口，实际上是一个RS232+供电的接口，虽不合工业标准，但自己用也没什么关系。 三、一个0.96寸的12864OLED屏，用于显示各种运行参数和参数设定。 四、一个3插针口，用于连接单片机第2串行口，经外部USB转TTL线连接电脑，用于接收Guidemaster导星指令，软件上目前支持LX200选项中的Me、Mw、Ms、Mn、Qe、Qw、Qs、Qn这几条指令，即Guidemaster中选项中的LX200页里“应用LX200导星驱动命令”不打钩时的协议，打钩后为MgwNNNN的格式目前还不支持。不过这个功能对这台EQ3看来没什么卵用，赤纬巨大的回差通过电机控制板上软件补偿后，目视是没什么问题的，但回差补偿带来的动作延迟和运动冲击很难调和，简单测试了一下，赤纬振荡在5角秒以上，没什么实用价值。但也可能是运行参数没调好吧。在这个手盒基础上再增加ST4接口现在看来也是不难的，不过我没有带ST4的摄像头，目前还在用古董级别的Pro4000咯。
现在重点说那七个按键咯，首选说MENU键，这是一个功能切换键，这个键单独使用时，是在下列三个不同的界面下进行循环切换，而不同界面下其他键的功能则各不相同。此键功能为弹起斛发，即按下此键后如果不按到其他键，则在此键弹起时进行界面切换，如果按下此键后又按下其他键，则斛发其他键的第二功能，此后弹起此键则不会切换界面。一、运行界面，在此界面下 LEFT、RIGHT控制赤经+或－，视设置参数而定； UP、DOWN控制赤纬+或－，视设置参数页定； 在LEFT按下后，再按下反方向键（RIGHT）会使LEFT的速度加3档，放开反方向键后速度恢复，UP、RIGHT、DOWN键亦然。 ADD、SUB设定UP、DOWN、LEFT、RIGHT方向键的回转速度，一共1—9档。 MENU+ DOWN，运行记数器清零。 MENU+ ADD或SUB，调焦电机进、退。二、赤道仪运动调整界面（临时性参数，系统重启后清零） LEFT、RIGHT赤经运行（跟踪）速度修正值加/减（可正可负） UP、DOWN赤纬运行（跟踪）速度修正值加/减（可正可负） 理论上极轴准时赤纬是不动的，但实际上很难准，特别是这个没有极轴镜的EQ3，一般极轴都是非常之不准，所以考虑通过这两个参数临时修正一下双轴的速度，给本应不动的赤纬加一个微小的速度，用直线在一定范围内逼近曲线使目标尽可能保持在视野中。 ADD在恒星速度、月球速度、停止跟踪三个状态上切换 SUB按下时使LEFT、RIGHT、UP、DOWN键的一次修正量X10三、系统设置界面（永久性参数，如有修改，系统断电时自动保存） LEFT、RIGHT参数加/减（或正反切换） ADD按下时使LEFT、RIGHT键的一次修正量X100 SUB按下时使LEFT、RIGHT键的一次修正量X10 UP、DOWN前/后切换当前显示及调整的参数项目，共调有下列参数可供设置： 1、OLED屏对比度(亮度) （0—255） 2、恒星跟踪速度（－4000—4000），实测后大约为14－15 3、月亮跟踪速度（－4000—4000），还没测过，估计14左右吧 4、赤经回差补偿（0—255） 5、赤纬回差补偿（0—255） 6、赤经运行方向（正向/反向） 7、赤纬运行方向（正向/反向） 设这两个参数主要是因为不清楚电机实际会怎么转，不管怎么转，调这两个参数都可以使系统符合需要。比如跟踪朝正确的方向转。 8、赤经控制方向（正向/反向） 9、赤纬控制方向（正向/反向） 控制手盒上LEFT、RIGHT、UP、DOWN键所对应的赤经、赤纬倒底哪个是+哪个是－，根据习惯可以对调。 10、赤经显示方向（正向/反向） 11、赤纬显示方向（正向/反向） 控制运行数值显示时倒底向哪边为+哪边为－，比如赤纬向东为减向西为加也可以通过此参数进行反向。 12、调焦电机运行方向，调整MENU+ADD、MENU+SUB的进退方向，其实上就是功能对调。 13、调焦电机回差（0—255） 14、调焦电机运行速度（0－9)，实测下来3或4比较合适，调焦没有变速键，就在这里设一个固定值。 此外在这个界面下，按下MENU+UP会将界面切换到GM2导星界面中，此时将打开串口2准备接收导星指令，此界面下按键功能如下：
LEFT、RIGHT、UP、DOWN赤经、赤纬指向控制键，但速度固定为导星引导速度X2。目前设计下，这四个键的优先级高于导星指令，即在导星过程中，按下这四个键之一时，系统将忽略导星指令直到全部放开它们。 ADD、SUB设置导星引导速度（0—255），实测后大约22比较合适。 MENU+ DOWN，运行记数器清零。 MENU+ ADD或SUB，调焦电机进、退。 MENU+UP退出导星接口回到参数设置界面，关闭串行口2停止接收导星指令。 因以上设计功能的复杂性及简化连线的需要，手盒和电机控制板各用一个单片机来完成各自工作，两者之间用一条4芯USB线来连接，完成对手盒供电及通信。 控制手盒上的单片机负责扫描键盘、驱动OLED屏显示各类数据、完成各按键设计功能并将电机操纵功能转化为相应的电机控制指令发送到电机控制板、接收导星指令并将其转化为相应的电机控制指令发送到电机控制板。 电机控制板上的单片机负责接收控制手盒发来的电机启停指令操纵相应电机进行动作、记录各电机运行步数、电源电压转换及供电。 由此列出下列材料清单进行分头采购，毕竟一个店很难买齐以上所有东西。
序号名称单价数量小计说明
1STC12C5A60S2STC12核心 开发 学习板 双串口19.00238.00晶振11.0592M，自带USB编程口，排针未焊接，不要买51核心的，不然速度可能不够。
20.96寸OLED显示屏模块12864屏 12864 SPI接口（白色）22.80122.80找不到红色的，不然效果更好，这个买贵了点，便宜的只要14元。
3驱动板A4988步进电机驱动器模块3.5827.16之前没仔细找，觉得这个就不错了，现在看来应该买32细分的就更好了，这个只有16细分。其实128细分的也不贵，但估计51级别的单片机可能带不动，所以先这样子吧。
428BYJ48步时电机+ULN2003驱动板5.2015.20调焦电机就不细分了吧，根据经验用这个就足够了
5MCUmini RS232 MAX3232电平转TTL电平转换板0.7021.40本来想直接TTL电平连接，但大部分资料显示，TTL不可以超过1米距离，所以还是转换一下为好。这类板子价格差别比较大，这个是最便宜的了，好在能用。
6BJ07步进电机35BYJ212H减速步进电机 12v5.80211.60赤经、赤纬驱动电机，力量足够，就是原装的同步轮不好拆，费了很大力才拆掉
7DC-DC电源模块3A降压模块24V 12V 9V 转5V 固定输出4.5614.56降压到5V供电机控制板和手盒
8Mini360航模电源降压模块DC DC超小电源模块1.4511.45降压到7V供调焦电机，12V直接供也行，但电机温度有点高，5V又力量不太够，7V刚刚好。
9优质电解电容 25V4700UF 0.9010.90为断电自动保存参数时减缓电压下降时间之用
10CH340G模块USB转TTLSTC单片机下载线6.5616.56单片机板已自带USB下载口，此线用作导星数据线接手盒串行2口，不导星就没用了。
11Gaston经济型电木板 5*7cm 洞洞板0.3351.65手盒及电机控制盒电路基板。所有模块焊接固定在洞洞板上后飞线连接，手盒基板为多块粘合后裁切。
121.5米长公对公USB2.0数据线3.3013.30连接电机控制盒和手盒，手盒供电及通信，为RS232信号，非USB信号。
13USBA型插座 母座 扁口 A母 90度 弯脚直插卷边0.0920.18电机控制盒和手盒一边一个
14DC-005电源插座5.5*2.1mm0.1710.1712V电源插座
1512*12*7MM微动开关 立式 轻触开关 按键开关(（20只）2.8012.80用不了那么多，但店家不散卖
16电阻1K2个，10K、24K各一个、发光二级管2个
废旧电路板上拆的
1740齿6mm孔2GT同步轮9.0019.00安装在赤经调节轴上
1840齿5mm也2GT同步轮9.0019.00安装在赤经电机轴上
19200mm2GT闭口环形带 6mm宽3.0039.00多买2条备用
20铝合金弹性联轴器5mm-5mm5.0015.00连接调焦电机和调焦轴
21铝合金弹性联轴器6mm-5mm5.0015.00连接赤纬电机和赤纬调节轴
22U型775电机支架6.0016.00赤纬电机安装
23200*300*2.7MM亚克力模型板材 塑料板9.50219.00制作手盒，电机控制盒架，调焦电机支架等。最后只用了一块。
24铜柱m3六角铜柱 25+60.2430.72赤纬电机安装
25铜柱m3六角铜柱 6+60.0780.56电机控制盒、调焦电机支架安装
26铜柱m3六角铜柱 10+60.1140.44电机控制盒安装
27铜柱m3六角铜柱 双通空心 6mm0.0550.25手盒制作
28铜柱m3六角铜柱 双通空心 25mm0.2541.00手盒制作
298.8级发黑六角螺母M3100粒1.1011.10用不了那么多，但店家不散卖
30M3*8圆头螺丝 3MM螺丝 100粒1.5011.50用不了那么多，但店家不散卖
31GB834高头滚花手拧螺丝 M3*60.1840.72安装调焦电机支架
32GB834高头滚花手拧螺丝 M3*80.1881.44电机控制盒上盖板，赤纬电机支架安装
33GB834高头滚花手拧螺丝 M4*80.2010.20固定电机控制盒底板到赤道仪
34GB834高头滚花手拧螺丝 M5*80.3110.31固定电机控制盒底板到赤道仪
35报废的会议座席牌位卡（捡来的）
制作电机控制盒底板和赤纬电机支架，这个比较厚目测3mm+
36AB胶一套8.0018.00手盒制作和其他很多点的固定基本靠粘，所以胶用了不少。
37细导线、1mm，3mm热缩管若干，排针若干
排针用买单片机送的足矣，热缩管是以前用剩下的，导线拆废旧USB线、网线等，用于飞线和电机连线加长。
3812V聚合物锂大容量电瓶电池音响移动电源 4800mah61.00161.00之前用3S1300mah航模锂电，结果一不小心调试时用了一天，过放导致电池报废，还是上个专用电池吧，这玩意看来也不是很省电。
总计246.97
以上这些东西的电子部分按下列接线方式连接，如果要直接使用本贴后续提供的代码，就必须按此连接，改变连线就要修改相应的代码才能正常运行。
注：上图中28YBJ-48电机说明有误，应为四相五线步进电机，懒得改图了，在此说明一下咯。{:2_185:}
Ａ4988板子上的默认的电流对于这个电机来说太大了，电机发烫严重，需要逆时针方向调一调，不然又费电力量也不见得大多少，我是基本快调到最小了，现在电机只是温温的，力量也足够大的了。目前的设计是电机停转后不断电，以保持当前微步角，这样系统耗电会大一些，但相对精确一点，如果改为停转就断电，则已走的一些微步角会丢失，电机会回退到上一个整步或前冲到下一个整步上去，这样精度会差一点，但也省电一些。整体功耗目前不知，没仪器测，估计应该也不太大，一块1300mah的3S锂电用几个小时是没问题的，不过在测试过程中，我把这个电池操了一天，结果晚上电池怀孕了——报废。
目前用的Ａ4988为16细分驱动模块，如改用32细分模块如DRV8825，则电机控制板软件要将定时器０的频率翻倍，手盒软件中各速度控制值也要翻倍，估计以STC12核心的处理能力是无法完成128细分的驱动的，因为要加入回差补偿，所以使用的是纯软件方式来产生驱动脉冲的，所以频率太高估计这个ＭＣＵ带不动。不过就EQ3这点精度，给它上个16细分也算是可以的了（其实是动手快了点，没注意到还有DRV8825也不贵，模块引脚还和Ａ4988完全一致，等发现了，电跟已完工，要改又太麻烦，毕竟全部飞线还是很花时间的）。
两大部分之间由一条ＵＳＢ线连接。
最终安装完毕后的就是这个样子了
赤纬电机是这样装的，这个座席牌位的有机玻璃板还是很厚实的，拆边刚好卡住电机Ｌ型架，再用螺丝固定一下，妥妥的。
有一块Ａ4988的散热片没粘牢，掉了，摸了一下，没什么温度，就不管了。
铜柱子、ＡＢ胶是个好东西啊，在本电跟制造过程中得到了大量地广泛地使用咯{:2_187:}。
赤经电机通过皮带１：１转动
控制手盒就挂在这里吧，现在看来手盒做厚了一点，如果再薄5mm手感就更好了
手盒里有这些东西
先架上改装过的凤凰60700主镜筒试一下效果咯，这点重量，锤子加不加都无所谓了咯。
不要小看此凤凰哦。主镜片已换为全镀膜（绿）双分离主镜片（我总感觉这镀膜象是那种坑人的装饰性镀膜{:5_294:}），改1.25寸调焦座，装上ＰＬ或ＯＲ目镜效果比原装那种Ｈ或ＳＲ目镜好了很多很多，寻星镜镜片换为双胶合镜片（貌似还是装饰性镀膜{:5_294:}），效果比原来的单片那种不可同日而语，估计《天空的魔力》一书中一再提25Ｘ5的寻星镜没法用，一定要用30Ｘ6及以上就在于25Ｘ5的寻星镜都是些垃圾主镜配的单片寻星镜的原故吧，其实这一片镜片换个双胶合的，效果还是可以的，没那么不堪。原装的架子扔掉了，买了一对水冷式机箱用的60口径水箱抱箍装鸠尾板上刚好抱住这个60700，终于摆脱掉那个难用的Ｕ形叉了，可惜原来装Ｕ叉的固定件拆掉后，筒子上多了几个孔，先用胶带封住挡挡灰咯。
电调焦当然不是装在60700上的了，是装下面这牛反上的，这是一台开信135X800，重量4.8公斤
铜柱再显神通咯
手拧螺丝固定，高端大气
AB胶最后固定，保证电机轴与调焦轴同心。
最后上软件
这是手盒软件
这是电机控制板软件
都是编译好的可执行文件，解压后直接烧入单片机就可以运行了。
这是源码包 ，在Keil C51上编译通过，没什么高深的算法，如果大神们有改进的方法请多指导咯。
支持DIY！楼主V5！ 榨干手中器材的潜力，支持 亮点1：你把步进模块驱动MS1、2、3接口连接到STC12里面就留有升级的余地，仅是A4988是没必要连接一般固定在16。日后STC12驱动LV8729应该没有问题，可以在程序中设定细分，这是个优点：就是需要高速就2～8细分，需要高精度就64～128细分，避免高速时振动大难以有高精度。（如果传动系统回差大也没必要高细分。）
亮点2：有外置控制232接口（个人感觉485略好些），以后升级很容易，增加有空蓝牙串口模块(例如HC05)，就很容易用手机APP无线控制。
建议：1、增加三轴磁力、加速度计，有面板显示（伪）坐标参数的话控制性更加好，以后用手机控制更上一层楼（指定伪坐标就能自行运行或跟踪，也可以将伪坐标换算现实）。
2、STC12C5A60S2的资源很多不要浪费了，例如AD配合431可以检测系统电压。
干得好，做个好看点的电机外壳，完美 在算法上提升下，把PEC矫正，回差矫正做进去，继续榨干 本帖最后由 zug110 于 2017-12-5 00:04 编辑
LOOHOO0302 发表于 2017-12-4 19:49
亮点1：你把步进模块驱动MS1、2、3接口连接到STC12里面就留有升级的余地，仅是A4988是没必要连接一般固定在 ...
本来是打算不同速度用不同细分的，后来发现A4988上没必要。
伪坐标是什么概念能否详细介绍一下，不过如果涉及浮点运算可能用STC12系列不行啊，毕竟只是个8位机，又没有FPU，用纯软件来算浮点运算，可能负担太重吧。当然如果有好的算法也可考虑用STM32系列重做手盒，不过这个EQ3实在太垃圾，可能折腾的意义大于实用了。
这个EQ3的机械上，赤经还行，可以考虑换32细分或更高，赤纬就算了，调了很久也不行，制造上的精度就太差，无解，用个16细分感觉都多余。其实搞这个的目的也就是为了目视和行星摄像一下，照目前的效果基本满足要求了，再高要求就得先换台好点的赤道仪了。
其实我感觉老版本的8SE那个经纬仪的回差也不小啊，除了多个GOTO比这个也没好多少，跟踪倒还比较准，就是微调时回差补偿怎么调都不理想，不是动作延迟太大，就是严重的冲击振动，对高倍率下摄像干扰太大，这方面这个电跟已经做得比那个经纬仪好的多了，就是不知道EQ3能不能扛得动C8，重锤是可能得再买一陀，目前只是加长了锤杆感觉还是不够平衡一点。
lop322 发表于 2017-12-4 21:20
在算法上提升下，把PEC矫正，回差矫正做进去，继续榨干
不太懂算法呀，程序就是凭感觉瞎折腾的{:2_194:}
本帖最后由 大麦芽 于 2017-12-5 15:25 编辑
厉害，做的真好，感谢你的分享 本帖最后由 qq9723754 于 2017-12-5 10:16 编辑
楼主DIY带来的乐趣和成就感远远超出了赤道仪本身的价值了。
另外问一下楼主那个铜柱是怎么安装到赤道仪上面的？还攻丝了？ 本帖最后由 zug110 于 2017-12-5 10:08 编辑
qq9723754 发表于 2017-12-5 09:57
楼主DIY带来的乐趣和成熟感远远超出了赤道仪本身的价值了。
另外问一下楼主那个铜柱是怎么安装到赤道仪上面 ...
赤纬那里要打孔和攻丝，然后里面再用螺母抱紧，安装时要把整个赤纬部分拆开，这个外壳并不厚，目测2－3mm吧。这台赤道仪的赤经部分加强了两个轴承在里面所以运行还是很平稳的，就是赤纬是个硬伤，无解。
既然电机已经固定好了，来试试goto吧 https://github.com/PaulStoffregen/OnStep
lenovovo 发表于 2017-12-5 12:50
既然电机已经固定好了，来试试goto吧 https://github.com/PaulStoffregen/OnStep
GOTO就算了，我看了下大量double运算，这个小小51单片机怕是扛不起，倒是准备尝试一下ST4接口，全当了解技术吧，这EQ3没什么精度，导星就是个摆设。
{:2_200:}哈哈我的STC89C52 能GO也能导了 liwenbao 发表于 2017-12-9 14:16
哈哈我的STC89C52 能GO也能导了
求分享
这么好的贴子，帮顶！
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