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2023/12/09

MAK127用フォーカサー Ver.4

MAK127に EAF などのフォーカサーを取り付けている猛者もいるようですが作るの好きなんで作ってみました。そもそも MAK127 は素直に電動フォーカサー付けるところ無いんだよなぁ。ぶつぶつ。

ところで我が MAK127用フォーカサーもついに Ver.4。ハード的には最終版。。だと思ってます。Ver.3 に比べ小型軽量化に成功です(当社比)!PC との接続はUSB-C ケーブルにて接続してください。




今回の Ver.4 はだいぶコンパクトに載ってるでしょ?(最終盤はこれより厚みがあるモーターに交換しました)。

これまではアリガタにアリミゾクランプをつかってモータを取り付けてたのですが、今回は 3D プリンターでモータを載せる土台を作って接眼部にはめ込む作りにしました。

これがベース
リングは単なる薄い輪です

スペーサー(追加になりました)



3D プリンターの部品は3つ。

です。スペーサーはサポーター有りでプリントせざるを得ない形状ですのでご注意を。
そのほかに必要なものは以下。
バイポーラステッピングモーターは当初小型のものを使ってみましたがトルクが足りないので、リンク先のものを使うことにしました。12V のモータで、これ以上のトルクならOKだと思います。ステップ角とかも同じである必要はないです。ただ、3Dプリンターで作る部品の形状を考えると、モータのネジ穴の間隔が同じである必要はあるかなと。
電源も 12V で 1A 程度かそれ以上あれば十分です。
あとちょっと日本での入手性が怪しくなりそうなのが ATOM STEPMOTOR Kit でしょうか。スイッチサイエンスさんでは在庫限りの扱いのようです。海外発送でよければ製造元の M5Stack のオンラインストアから入手できると思います。
タイミングベルトはプーリーや取り付け位置の兼ね合いで他の長さを選んでも良いかもしれません。

組み立て

MAK127 のフォーカスノブのプーリーへの交換は、Ver.3 の投稿を参考にしてください。

また一部古い写真つかっていて、最終盤とは違うところがあるのはご勘弁ください。

1. モータをベースに取り付ける
モータにある穴に六角スペーサーをねじこんでおきます(多分完全にねじ込めないで少し浮いた感じになる)。また小さいプーリーをモータに六角レンチでとりつけておきます(後で取り付け位置は修正する)。ネジで取り付ける前にタイミングベルトを挟んでおきます。それからモータをベースに M3 のネジ3本で取り付けます。


2. ATOM STEPMOTOR Kit の準備
モータに付属してるケーブルを適当な長さで切り、ATOM STEPMOTOR Kit にねじ止めします。あとでモータ電流を調整するので、蓋はまだ閉めなくてよい。また ATOM lite (写真右上の四角いやつ)は外れないよう付属のネジでモータドライバの載ってるケースとねじ止めしておいた方が良いかも。



3. ATOM STEPMOTOR Kit をベースに取り付ける
M3 のネジ2本で取り付ける。

4. DC ジャックケーブルを接続
ベースの穴を通して、ATOM STEPMOTOR Kit にねじ止めする。ケーブルの太さと穴のサイズが合わなかったら適当にグリグリしてください。


5. ノブにスペーサーを入れる(新)
プーリーを取り付ける前にスペーサーを入れておく
M3 35mm のネジをねじ込んでおく

ノブにプーリーを入れる前にスペーサーを入れておく


6. ベースを MAK127 に取り付ける
タイミングベルトは結構タイトです。プーリーに引っ掛けながら穴を取り外した接眼部に通します。そして薄いリングを重ねます。接眼部を戻し、ねじ込みます。この時きちんと真ん中でねじ込めるように。そしてしっかりねじこんだときに接眼部が回転せず固定されていること。奥までねじ込んでも接眼部が回ってしまう場合は、ベースの穴の位置と接眼部がちょうど真ん中になっていないか、3Dプリンターの違いで出力されたベースやリングの厚みが大きくて回るようになるケースが考えられます。薄いリングの厚みを変えてみてください。




7. ベルトの位置の調整
まずプーリーの高さを揃える。その後にベルトの張りをプーリーの下に入れたスペーサーのネジで調整します。この機構でようやくベルトの調整幅が広がりました。ベルトの長さが多少異なってもこれで吸収できるかと。ちなみにベルトは張りすぎるとモータの軸が回転しなくなります(脱調という)。硬すぎずゆるすぎずで調整してみてください。




以上で組み立てはおしまいです。

ソフトウェア

動作させるには ATOM STEPMOTOR Kit のためのファームと、それを動かす UI が必要になります。Git にて配布してます。以下のリンクより入手してください。ソースコードはあんまり整理してませんが、、、興味がある方すいません。余計なコードとか転がってたらすいません。
本当は ASCOM 対応にしたいところなのですが、今のところそんなスキルはありません。以前は ASCOM に対応している myFP2ESP を手直しして使ってたのですが、シリアルに対応しなくなってしまったのでやめました。myFP2 の方はまだシリアル対応してるっぽいので、気が向いたら myFP2 を移植し直そうかな。

ATOM STEPMOTOR Kit のファーム

Arduino 形式で書いてます。M5 Stack の ATOM lite の Arduino のビルド環境が必要です。Git に置いてある atom_stepper_ctrl.ino をビルドしてください。

ユーザーインターフェース

用意したファームはシリアルポートにテキストでアクセスできるようにしてます。なので、TeraTerm などのターミナルエミュレータで直接制御することができます。でも使いづらいですよね。そこで Python で GUI を用意しました (atom_focuser4.py)。実行するには customtkinter, pyserial といったライブラリをインストールする必要があります。Windows 向けにはバイナリを用意したので(atom_focuser4.exe)、Python をインストールせずにバイナリを実行することも可能です。ATOM STEPMOTOR Kit の接続されているポートを選択し、Connect のスライドボタンをクリックすれば接続です。-100~+100 のボタンをクリックすればそのステップだけ移動します。マウスが接続されているならホイールのスクロールで Position を増減できます(Shift キーを押しながらスクロールするとステップが変わります)。またカーソルの上下(+Shift)でも Position の増減が可能です。M1, M2 はマークで、スペースキーで M1, スペース+Shift で M2 に現在の Position を保存できます。M1 と M2 の中間に移動したい場合は (M1+M2)/2 のボタンをクリックしてください。また Position の値は直接書き換えて Return キーを押すと指定した値に移動します。
Python 版の方はマウスのスクロールステップを変更できるボタンが用意されています(おまけ)。



興味をもっていただけた酔狂な方のご質問は X の @ttrsato まで。こちらでもいいんですが、気づくのが結構遅いです。



2020/10/20

MAK127SP focuser Ver.2 (概要)

初代 focuser Ver.1

試作しかけていた初代 focuser はM5Stack のコンテストが開かれるということを知り、急遽適当に完成させて応募しました(コチラ)。強豪のいる中、単純なこの作品は入賞はしませんでしたが、個人的に便利だったので、誰でもなるべく簡単に作れて、入手性が高く、低予算で、使いやすいモノ Ver.2 へと改良してみました。

初代 focuser Ver.1

NO WARRANTY (無保証)ですが、制作方法とソフトを公開していきますのでよかったら試してみてください。MAK127SP 向けとタイトルには書いていますが、モータさえ取り付けられれば他の望遠鏡にも適用できるのではないかと思います。DRV8825 を使用したフォーカサーの作例はボチボチ見かけますね。

使用している様子。サクサク使えてます。



ただ一つ問題があります。モータが出っ張るので、天頂プリズム、カメラアダプター、バローレンズなどを挟む必要があります。こんな風に。普段カメラアダプター 挟んでるのであまり気にはなりませんが。




システム構成

キーとなるデバイスは初代と同じく M5Stack社 の製品を極力使い、電子工作を極力避けるため半田付けなど面倒な作業は一切省きます。初代はモータのマウントに3Dプリンターも使いましたがこれも廃止。

メインのシステム構成は望遠鏡 (MAK127SP) + ステッピングモータ + ATOMIC ステッピングモータードライバキット+コントローラです。ATOMIC ステッピングモータードライバキットは、M5Stack 社の ATOM lite に TI 社の DRV8825 が付いたモジュールで、ATOM lite にステップパルスの生成とコマンド受信を担ってもらっています。

生成パルス数と方向のコマンドを受信すると、ステッピングモータを動作させるという仕組みです。

コマンドは Grove 端子の I2C Slave 接続と USB ケーブルからの USB-serial の二系統をサポートします。

電源電圧は 12V。このキットのモジュールは電源 12V を与えると 5V を生成するので、Grove 端子に接続したコントローラの M5Stack 等に電源を供給できるので単電源でOKです。

余談ですが初代ではその時の手持ちの ON Semiconductor 社の LV8548MC で Full step, Half step のみ実現していましたが、新たに購入した ATOMIC キットの DRV8825 だと Full step ~ 1/32 までのマイクロステップ動作が可能で、それを任意に選択できるようにしました。



ATOMIC ステッピングモータードライバキットとステッピングモータ

コントローラはエンコーダーでグリグリとフォーカス制御したかったので、これが実現できる PC (エンコーダーは無いのでマウスで)、M5Stack + PLUS エンコーダモジュールM5Stack + FacesボトムベースFaces 用エンコーダパネルの3種類が選択できます。

M5Stack や Faces を選ぶときには更に複数の選択がありますが、好みや予算に応じて選ぶと良いと思います。3種類の違いは価格と操作感です。GUI としてはほぼ同じです。価格が高い方が操作感は良いと思いますが、予算に応じてステップアップもアリでしょう。元々は Faces 用エンコーダで作っていたのですが、他に安い実現方法もあるなと手を広げてしまった次第です。

もちろんお好きなコントローラを Grove 接続したり、シリアルコマンドを他のソフトで送り込んで制御することも可能なので他のコントローラをご用意していただいても結構だと思います。

左からPLUSエンコーダ、Facesエンコーダ、PC


ではハードウェア制作編コントローラ選択編そしてソフトウェア編を順次アップして行きます。