Langues
 
Technique - Astuces
Evènements
Webmaster
Recherche



Visites

   visiteurs

   visiteurs en ligne

00 - Spectroscopie - MotoLhires - automatisation

MotoLhires - Automatisation du Lhires III.
Prototype
Septembre 2013 - Novembre 2014
Matériel Libre. Réalisation sous Licence Open Source Hardware (OSHW) à venir...
Remerciements à Laurent pour son immense contribution dans la conception mécanique du projet.

 
Introduction
Cette page décrit une motorisation du spectroscope LHIRES III qui s'inscrit dans un projet plus large d'automatisation de la chaine de production de spectres d'étoiles ou d'objets du ciel.
 
Le cahier des charges:

1- Pouvoir commander le basculement de la lampe néon, l'allumage et l'extinction de la lampe.
2- Motoriser l'inclinaison du réseau
3- Motoriser la rotation du doublet responsable de la mise au point des spectres.
4- Ne pas modifier mécaniquement le LHIRES III (pas de trous dans les pièces mécaniques, on doit pouvoir remonter les pièces originales)
5- Une seule électronique, légère, pilotable par ordinateur via une interface de type USB.
6- Des moteurs puissants et légers pour ne pas trop alourdir le LHIRES III (environ 500g - avec l'électronique)
7- Un système qui conserve la position des moteurs en mémoire même hors tension.
 

La mise au point du doublet (aperçu)

 anim_motofocus_mise_au_point.gif
La mise au point: Lorsque la température extérieure varie ou si la position du télescope change,
le LHIRES se déforme légèrement, il faut reprendre la mise au point en faisant tourner le doublet dans son barillet.
En rouge un exemple de mise au point sur la raie Ha du soleil avec le MotoLhires.
 
Le réglage en longueur d'onde (aperçu)  

anim_motolhires_longueur_onde.gif
Un résultat, une dizaine de seconde pour passer de la raie Ha (6563A) au doublet du Calcium H&K (~3968A)
En rouge la consigne en longueur d'onde, il faut appuyer sur le bouton Go!! pour lancer le moteur pas à pas de basculement du réseau.
Ici exemple de spectre solaire. On remarque que la mise au point n'est pas conservée entre les deux extrémités du spectre visible
En Bleu la mise au point en nombre de pas entre les deux positions extrêmes du spectre visible.



Le contexte

Cela fait 3 ans que j'utilise le spectrographe LHIRES III en mode remote pour la surveillance des étoiles Be dans le cadre du projet pro/am BESS. Le mode Remote consiste à piloter via un logiciel de prise en main à distance (bureau à distance de Windows ou VNC...)  l'ordinateur qui gère l'ensemble du télescope et des cameras (pointage, suivi, et acquisition des spectres). L'idée est de travailler au chaud confortablement de ne pas générer de lumières parasites et au final de pouvoir un jour automatiser pour rentabiliser au maximum les nuits d'observations. Dans ce but, en 2010 j'avais réalisé une petite interface qui me permettait de basculer et d'allumer la lampe de calibration néon à distance (MotoNéon) car la manipulation de la molette et de l'interrupteur du néon sur le LHIRES peu légèrement décaler la monture de sa cible... ce qui est gênant. Cette interface dite Pujol / Mauclaire ma permis pendant trois ans d'optimiser les nuits d'observations, plus de sorties dans le froid à la fin de chaque pose biggrin. Néanmoins pendant la nuit le réglage de mise au point du doublet reste à faire de temps en temps, en effet avec le changement de température et suivant la position de pointage du télescope, le LHIRES se déforme légèrement ce qui se traduit par des raies légèrement floues et une perte de résolution spectrale. La solution est de sortir régulièrement pour refaire cette mise au point. Cela nécessite d'ouvrir l'une des trappes latérales du LHIRES et de tourner de quelques tours la bague moleté du doublet achromatique de mise au point tout en contrôlant sur le moniteur la finesse des raies. Cette tache fastidueuse fait perdre un temps précieux à chaque début de série de pose. L'idée est venue de pouvoir commander à distance la rotation du doublet mais aussi de commander la position du réseau (voir ici). En effet, pour mes débuts en spectroscopie avec le LHIRES, je me suis concentré sur la raie Ha. La plupart des études d'étoiles a ce niveau de résolution R=17 000 consiste en la surveillance de la forme de cette raie au cours du temps. En effet la raie Ha est souvent  la plus intense des raies d'une étoile (dans le spectre visible) ce qui en fait une cible de choix. Maintenant, pour quelques étoiles le monitoring d'autres raies est envisagé par des études scientifiques notamment l'étoile RR Lyrae qui est a surveillé dans beaucoup d'autre région du spectre Hß, He I voir He II (http://www.pulsating-stars.org/). De plus la surveillance de tout le spectre visible pour les etoiles Be est possible car le nombre d'observateur possédant un spectro Echell ne cesse d'augmenter. La base de donnée BESS s'enrichie donc  de spectres complet des étoiles Be. Il est donc intéressant de pouvoir naviguer dans le spectre visible avec le LHIRES III et d'apporter une résolution maximale sur des zones du spectre, le spectro Echell donnant un spectre complet en une seule fois mais à une résolution de 10 000 contre 17000 pour le LHIRES. L'idée du MotoLhires était née...
 
 
 

Le choix du matériel:
 
- Un moteur pas à pas pour la mise au point du doublet avec sa mécanique. - Un moteur pas à pas linéaire pour le réglage de la position du réseau,
pour le réglage de la fenêtre d'observation en longueur d'onde. 
16HS13-0404S.jpg
Nema 16HS13 (~12€)
16_HSL.jpg
16HSL Linear Stepping Motor ( ~20€)
 



Un peu de mécanique un grand merci à LAURENT:


 
20140328_221018_s.jpg
Ici le support du moteur de focalisation en cours de réalisation
A droite la courroie RPP3/ 240  (240 mm de longueur) ainsi
que la poulie 16HTD3M (16 dents diamètre 15mm) 
~ 12€ l'ensemble
20130907_005736_s.jpg
Le montage du moteur de réglage en longueur d'onde.
Le support utilise les trois trous de fixation de la vis micrométrique.


20140315_013434_s.jpg
Plan du support de mise au point.


20130907_005757_s.jpg
vue du dessus on distingue la tige filetée qui traverse de
part en part le moteur le moteur linéaire.

20140727_235845_s.jpg
Une bande de caoutchouc coupée dans une chambre à air
de VTT permet à la courroie d'adhérer correctement sur le
filetage du doublet.

20140308_010532_s.jpg
Le "chapeau" du moteur linéaire la fente de la piece en cuivre
permet le maintient de la vis sans fin dans une position...
celle-ci lorsque le moteur 16HSL est activé coulisse et appuie
sur le réseau.
20140516_233959_s.jpg
Le MotoFocus en place.
 
20140308_005030_s.jpg
Sur la vis sans fin un engrenage de mécano et sa vis qui
coulisse dans la fente en cuivre. 


 
- Un micro servomoteur pour le basculement du néon.

 
servo.jpg 20140725_114842_s.jpg
Graupner C2081 ou équivalent
~ 5 €
ici monté sur son support
  
- Une électronique qui commande les 2 moteurs pas à pas, le servomoteur de bascule de la lampe Néon - Arduino Mega 2560+shield Adafruit MotorShield
       
arduino_mega2560.jpg adafruit_motorshield.jpg
Arduino Mega 2560  (~60€)  Adafruit Motorshield (~20€)

20140703_015950_s.jpg
Au centre le motorshield monté sur l'arduino Mega 2560 (invisible ici)
En bas à droite le connecteur pour le servo moteur
A droite et a gauche les connecteurs bleus alimentent les deux moteurs pas à pas.

A gauche le relai et le transistor de commande de la lampe étalon, petite électronique "maison".

DSC04525_s.jpg
Le sandwich (Arduino en bas et Motor Shield au-dessus à droite la commande du néon)



- Une petite électronique de commande de l'allumage de la lampe néon.
Commande_neon_shema_electronique.jpg
- Un petit programme écrit pour l'Arduino qui commande des moteurs et lampes.
zip.jpg Code Arduino... version 1.2 arduino.jpg


- Une interface écrite en Delphi (Merci Pierre de m'avoir mis le pied à l'étrier) pour communiquer les commandes à l'Arduino.
MotoLhires_software_win.jpg
zip.jpgLogiciel de commande Windows version 1.2


- La courbe de calibration qui permet de relier la position en pas moteur avec la longueur d'onde observée:

loi_calibration_reseau.jpg
La calibration s'est effectuée en deux temps. Les raies de la lampe néon ont permettent de faire correspondre la position du moteur pas a pas
avec la longueur d'on observée jusqu'à 5331 A. Par la suite a cause du manque de raies dans le spectre du néon j'ai utilisé les raies
solaires (Hß, Hg, et Ca II en rouge) pour compléter.
A noter que pour l'instant je n'ai fait le travail que pour le réseau 2400tr/mm et qu'il faut
faire le même travail pour les autres réseaux du LHIRES III (1800 tr/mm 1200tr/mm 600 tr/mm 300tr/mm et 150tr/mm)


zip.jpgFichier Excel de calibration.



Voici l'ensemble MOTOLHIRES monté sur le Lhires III en phase de test...

20140703_020324_s.jpg
On distingue à gauche le moteur de mise au point monté sur la trappe de visite, la courroie crantée entraine la rotation du Doublet.
A droite, a la place de la vis micrométrique le moteur linéaire, la partie en cuivre permet d'empécher la tige filetée de tourner.


20141008_153544_s.jpg
Le MotoLhires remonté sur le C11, le moteur de focalisation est recouvert d'une boite en carton noir complété par du scotch aluminium
pour réaliser l'étancheité à la lumière. L'Arduino et le Motor Shield est fixé dans un boitier au Lhires. Au niveau connectique une prise USB et une
alimentation 12 Volts suffisent pour faire fonctionner l'ensemble. 




Le Lhires III à cœur ouvert... une "petite" vidéo qui décrit la modification MotoLhires

Date de création : 06/06/2014 @ 23:44
Dernière modification : 29/10/2014 @ 16:50
Catégorie : 00 - Spectroscopie
Page lue 2055 fois


Imprimer l'article Imprimer l'article


react.gifRéactions à cet article




^ Haut ^