我们的电动底座制作之旅

移动天文台团队

      前言：团队项目要做一套自动的望远镜底座系统，先开贴，日后跟着进度慢慢更。一方面记录进度，一方面与大家交流分享。

                               
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第一部分：准备制作。

       我对赤道仪内部结构又不太了解，索性就花了一个晚上的时间把手边的HEQ5赤道仪拆开，观察内部结构。

       先把侧盖子拆开，可以看到内部的齿轮传动结构，黄色的铜齿轮，看着很舒适，中齿轮9齿，二齿轮35齿，大齿轮47齿，这样减速比就为：47/9=5左右（当然不包括蜗杆减速比）。

HEQ5电机和传动齿轮

还有内部的电路板以及步进电机也可以看得到了，从极轴洞里看过去，可以看到极轴镜LED：

但是如果想把电路板拆下来，先要把步进电机拆下来，不然螺丝刀伸不进去。从外边观察可以看出，总共两个步进电机，每个步进电机由两个芯片驱动，在电路板的正面看到了两个直插晶振，推测背面应该有控制器。如果想要把电机拆下来，那么就得先把中间黑色的轴拆下来。把顶丝拧下来之后，发现这个圆台形状的部件居然是拧上去的，拆下来之后，便看到了圆锥滚子轴承(承蒙评论区老哥指点，这个地方由角接触滚柱轴承更正为圆锥滚子轴承)，一开始以为是普通的滚针轴承，整体拆下来之后才发现其实这个轴承是有一定的倾斜角度的，这样的好处是不仅可以承受径向力，也可以承受轴向力。

但是问题来了，赤道仪轴上，一侧是平衡重锤，一侧是镜筒，而且常常是重锤在下镜筒在上，而这个角接触滚柱轴承是在重锤一侧，最常受到的力应该是往重锤一侧的轴向力，圆锥滚子轴承似乎承受不到这个轴向力。感觉是个设计漏洞。

那么镜筒一侧是不是用圆锥滚子轴承的呢？来看看：

     显然不是，镜筒一侧用的是深沟球轴承，能承受的轴向力小，跟前面的角接触滚柱轴承比起来，有些本末倒置的感觉。这个地方在内侧是抛过光的，外侧是做了表面粗糙化处理和喷黑色的油漆的，因此轴承并不能从外侧卸下来，只能从内侧卸下来。但是内侧并不好卸：

主要是手边没有卡簧钳，只能做个简单的工具来代替一下，结果……是我想多了：

无奈暂时放弃了拆摩擦限制器这一部分，等买了卡簧钳再拆。

蜗杆减速这一部分看起来非常精致，但是齿轮齿数实在太多了也没数有多少个齿：

        拆下来赤纬轴之后，里面的电路板可以更清楚的看到了：

拆下来两个步进电机之后，终于能把电路板拆下来了。可以看到步进电机驱动芯片是A3959SLBT，查了数据手册之后知道，A3959驱动内部包含一个H桥，最大电流3A，最大电压50V，PWM驱动方式，采用两个A39359正好可以驱动一个两相四线的步进电机，数了一下，步进电机大约是40多线的。背面是PIC的一款单片机，PIC16F886-I/SS是一款8位微控制器,具有14 K闪存程序存储器和25个I/O引脚，其CPU的最高速度为20 MHZ，工作电压范围为2 V至5.5V。右边圆柱形躺着的应该是线绕电感了，没想到还用这种巨型电感，并没有采用贴片电感。这一部分应该是DCDC开关降压变换，将12V电源电压降下来,（应该是降到大于5V但接近5V，提高下一级LDO的效率），背面有一个7805LDO，稳压到5V，应该是给PIC单片机供电的。LDO纹波更小，因此应该不是采用直接降压到5V。核心控制板非常漂亮，信号线很细，估计只有3~4mil左右，在国内，3mil的价格比6mil贵5倍，可能行情不同或者国外人有钱吧……。

另外，还有控制面板部分，这一部分我忍不住要吐槽一下，首先是走线有很多直角，这是PCB布线里面的大忌，会引起辐射干扰；其次，电源去耦瓷片电容是坏的，可以看得出，这是本身就是坏的，而不是后期烧坏的。电源处黑色的圆柱应该是防反插二极管。本来以为里面有角度传感器的，后来发现没有，想了想似乎有道理，角度传感器可以知道镜筒的角度有利于赤道仪知道自身的赤经赤纬，如果用了恒星校准，似乎就不需要角度传感器了，那么如果有角度传感器是不是就不需要恒星校准了呢？值得一试。

接下来本来是要拆赤经轴的，但是有两颗螺丝死活拧不下来，非常紧，估计是安装错位或者零件精度不够导致的，其中有一颗螺丝完全被旁边的部件堵住了，不可能拆的下来，除非先把里面部分拆掉，想想算了，太费事，赤经和赤纬电机传动部分应该差不多，拆解到此结束：

哦差点忘了，还有手控器，放大了看，还是PIC的单片机，32KBROM，2048KBRAM，2~3.6V供电，8位单片机。之前也拆过米德的手控器，完全不是一个档次的，米德的更小巧，元器件很密集，电路板也采用堆叠方式，减少空间占用。下面的大的长方形芯片是NANDFlash，用于存储星体数据。

                               
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新的学期开始了，继续项目：
因为手头没有资金，但是倒是有些材料，在没有找到资金支持前也不能闲着，于是在开学的这四天里，建了一个能用手边材料做出来的赤道仪模型。样子丑了点，极轴镜的洞也没留，将就看看：

未来两周把实物模型做出来。这样设计的主要目的是电动调极轴的高度，并且整体能够在电机控制下在水平面内旋转。但是这样带来的问题将是走线不方便，因为有360度旋转部件，在调试和使用过程中必须避免线绕圈圈，除非加入电滑环装置。
由于只能找到跟最下方电机一样大的垂直出轴减速电机，没有找到较小合适的垂直出轴的丝杆减速电机，只能用直接出轴的丝杆减速电机，所以下面的高度很高，放电路板都可以放两层。
最近两天再考虑考虑极轴的问题，还有轻减速箱轴的径向受力问题。

                               
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书接上文，花费了一周时间，终于把模型制作好了，其中也有很多不足，最严重的不足莫过于用皮带传动的时候，由于皮带的弹性导致的不同步问题，看来只能用弹性弱的同步带了。现在交给队友调试，看情况，如果不能用角度传感器补偿的话就改用电机轴直接带（穷了没钱买同步带）

武汉已经半个多月没见到太阳了，今天突然晴天，准备去看星星，突然想起来，上次拆赤道仪的时候，HEQ5被我拆坏了，问题是赤维轴有松动。我准备拆下来看看问题在哪里，谁知道又发现新的问题：赤经轴卡死，步进电机转不动。真是让人糟心。另外我也买了专门的卡簧钳拆摩擦限制器，结果以失败告终。最后的最后，我终于发现问题所在，这个问题的根源就在于四颗小小的顶丝：



这四颗顶丝两两成对，分别用以调节赤经和赤纬的蜗杆传动部分的齿轮松紧，赤纬轴松动，是没有顶紧；赤经轴卡主，是顶的太紧。。。。。。

                               
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目前由于经费问题，项目已经暂停了，筹备中的全自动无人值守赤道仪和望远镜系统也大概就到此为止了。
之前由于时间久没登陆被冻结了，好久没找回，索性又注册了一个，今天突然知道怎么找回来了。项目算是完结了，没继续下去，我也要准备毕业设计了，看看课余时间能搞一下不还。
可能已完勿待续。。。。。。

弼马温1984

老外有很详细的拆解文，参考一下
http://www.astro-baby.com/heq5-rebuild/heq5-m1.htm

移动天文台团队

弼马温1984 发表于 2019-1-19 19:48
老外有很详细的拆解文，参考一下
http://www.astro-baby.com/heq5-rebuild/heq5-m1.htm

nice

MegaPirateNG

那个轴承似乎叫圆锥滚子轴承，也就十元左右，并不贵吧。

MegaPirateNG

楼主继续更新呀。

晚风

diy高人！

KKKVVV

拆得很详细

移动天文台团队

MegaPirateNG 发表于 2019-2-5 20:47
那个轴承似乎叫圆锥滚子轴承，也就十元左右，并不贵吧。

刚去查了一下，果真如您所说，承蒙指教了！

KKKVVV

楼主继续更新呀。