FR2567660A1 - Dispositif de commande automatique des mouvements des axes de rotation de montures d'instruments optiques pour l'astronomie d'amateurs et procede mettant en oeuvre ce dispositif - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE COMMANDE AUTOMATIQUE DES MOUVEMENTS DE ROTATION DES AXES DE MONTURES D'INSTRUMENTS OPTIQUES POUR L'ASTRONOMIE D'AMATEURS. ELLE CONCERNE AUSSI UN PROCEDE METTANT EN OEUVRE CE DISPOSITIF. LE DISPOSITIF COMPREND DES REDUCTEURS DE VITESSE AGISSANT SUR LES AXES 3, 10 DE LA MONTURE, DES MOTEURS PAS A PAS 2, 9 ENTRAINANT RESPECTIVEMENT CES REDUCTEURS, ET DES MOYENS DE TRAITEMENT 17 RELIES A DES MEMOIRES 13, 14, 15, 16 D'ENREGISTREMENT D'INSTRUCTIONS DE TRAITEMENT ET DE DONNEES DE LOCALISATION DE POINTS OU D'OBJETS CELESTES, OU DE PLANETES A OBSERVER OU PHOTOGRAPHIER. LES MOYENS DE TRAITEMENT DE DONNEES 17 ONT DES SORTIES DE COMMANDE RELIEES AUX MOTEURS 2, 9 POUR LEUR APPLIQUER DES TRAINS D'IMPULSIONS DE COMMANDE DE ROTATION, POUR POINTER ETOU POURSUIVRE LE POINT, L'OBJET OU LA PLANETE. APPLICATION A LA COMMANDE AUTOMATIQUE DE MONTURES D'INSTRUMENTS D'OPTIQUE POUR AMATEURS.
Description
La présente invention concerne un dispositif de commande automatique des mouvements des axes de rotation de montures d'intruments optiques pour l'astronomie d'amateurs. Elles concerne aussi un procédé mettant en oeuvre ce dispositif.
Cette invention s'applique plus particulièrement aux montures d'instruments d'optiques pour l'observation ou la photographie de type azimutable ou de type équatoriale
Elle s'applique néanmoins à tout type de monture comprenans- des axes de rotation dont le réglage permet d'amener l'axe optique de l'instrument dans la direction du point ou de l'objet celeste ou de la planète à observer.
Elle s'applique néanmoins à tout type de monture comprenans- des axes de rotation dont le réglage permet d'amener l'axe optique de l'instrument dans la direction du point ou de l'objet celeste ou de la planète à observer.
Les montures équatoriales connues destinées à l'usage des astronomes amateurs sont constituées dDun pied supportant un mécanisme permettant d'orienter l'instrument d'observation qu'elles portent selon 3 axes
- un axe de réglage permettant un pivot d'axe
d'ascension de façon parallèle à l'axe de la
terre.
- un axe de réglage permettant un pivot d'axe
d'ascension de façon parallèle à l'axe de la
terre.
- un axe dit de déclinaison"
- un axe dit ;d'ascension"
Les axes de déclinaison et d'ascension permettent d'une part de pointer l'instrument d'observation sur un point un objet ou une planète quelconque de la sphère céleste que l'on souhaite observer et, d'autre part, en assurant un mouvement horaire de la monture, de compenser le mouvement de rotation de la terre durant la phase d'observation d'un objet céleste et de maintenir l'axe de l'instrument d'observation parfaitement fixe sur le point observé.
- un axe dit ;d'ascension"
Les axes de déclinaison et d'ascension permettent d'une part de pointer l'instrument d'observation sur un point un objet ou une planète quelconque de la sphère céleste que l'on souhaite observer et, d'autre part, en assurant un mouvement horaire de la monture, de compenser le mouvement de rotation de la terre durant la phase d'observation d'un objet céleste et de maintenir l'axe de l'instrument d'observation parfaitement fixe sur le point observé.
Sur les montures équatoriales connues
- le mouvement de l'axe horaire ou d'ascension
est commandé par un moteur synchrone alimenté
en courant alternatif par le réseau électrique national dont la stabilité en fréquence est insuffisante.
- le mouvement de l'axe horaire ou d'ascension
est commandé par un moteur synchrone alimenté
en courant alternatif par le réseau électrique national dont la stabilité en fréquence est insuffisante.
Comme il est souvent nécessaire de se placer en pleine campagne pour effectuer des observations astronomiques correctes, on ne dispose pas de prise fournissant le courant alternatif nécessaire.
L'utilisation d'un onduleur (convertisseur courant continu à courant alternatif) est donc nécessaire pour alimenter le moteur synchrone.
Le mouvement de l'axe de déclinaison, quand il existe, est commandé par un moteur à courant continu.
Ces moteurs n'autorisent que des faibles vitesses de déplacement angulaire de l'axe d'observation et rendent donc impossible un pointage rapide de l'axe d'observation.
Ils ne sont utilisés que pour suivre les corps célestes visibles sur lesquels on a pointé manuellement, par des moyens optiques, l'instrument d'observation.
En outre, le pointage manuel implique surtout pour les objets errants (planètes et leurs satellites, comètes, astéro'ides, satellites artificiels...), des calculs sophistiqués et la consultation de documents coûteux sans cesse remis à jour (table d'éphémérides, etc...). Afin d'aider les astronomes amateurs à résoudre ces problèmes de calcul, deux types de produits existent aujourd'hui
- les calculatrices portables qui possèdent des modules de calcul astronomique (aide à la navigation astronomique par exemple).
- les calculatrices portables qui possèdent des modules de calcul astronomique (aide à la navigation astronomique par exemple).
- des programmes d'ordinateurs (logiciels) spécialisés dans le calcul astronomique fonctionnant sur des ordinateurs grand public.
En aucun cas les dits produits ne permettent de commander automatiquement les mouvements des axes de la monture pour permettre l'acquisition et la poursuite d'un point ou d'un objet celeste ou d'une planète.
Quelques soient les moyens mis en oeuvre pour calculer les coordonnées célestes du point, de l'objet ou de la planète recherché, l'astronome amateur doint orienter manuellement la monture, en se référant à des tambours gradués associés aux axes de la monture. Le positionnement angulaire qui en résulte est approximatif et de précision insuffisante pour localiser les objets ou planètes de faible luminosité.
Ces inconvénients conduisent la plupart du temps les astronomes amateurs à ne s'intéresser qu'aux objets celestes de forte luminosité repérables à l'oeil nu et sans calcul, qui ne représentent souvent qu'une infime partie du spetacle céleste à la portee de leur optique d'observation ou de photographie.
Les montures azimutales connues et destinées à l'usage des astronomes amateurs, sont constituées d'un pied supportant un mécanisme permettant d'orienter l'instrument d'observation qu'elles portent selon 2 axes
- un axe dit "azimutal"
- un axe de positionnement de la hauteur
d'observation ou d'ascension.
- un axe dit "azimutal"
- un axe de positionnement de la hauteur
d'observation ou d'ascension.
Comme pour la monture équatoriale, la combinaison des mouvements de rotation autour de ces 2 axes permet le pointage de l'axe d'observation de l'instrument sur tout point de la sphère céleste, tout objet ou toute planète.
Pour ce type de monture azimutale, dans le domaine de l'astronomie d'amateur, il n'existe pas de système de commande automatique des mouvements.
Un tel système exige en effet une commande sophistiquée de la vitesse de moteur agissant sur les axes de la monture.
Cette commande ne peut être assurée que par un calculateur électronique contrôlant les moteurs en temps réel.
Ces montures azimutales pour astronomes amateurs, bien que plus stables et plus simples de conception méeanique, ne peuvent être utilisiées que pour des instruments optiques de bas de gamme à cause de 1'imçossibilité actuelle de commander automatiquement les mouvements des axes.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés plus haut en proposant un dispositif et un procédé de commande automatique des mouvements des axes d'une monture pour instrument optique d'amateur. Elle permet notamment d'éviter les problèmes d'alimentation en énergie, en élèminant les systèmes utilisant des onduleurs couteux et en les remplaçant par des sources d'alimentation continues (batteries, piles accumulateurs ... etc). Elle permet aussi d'éviter des calculs longs et compliqués de positionnement et d'éviter aussi l'utilisation de moteurs à courant continu qui rendent peu précis les positionnements angulaires des axes.
Ces buts sont atteints grace à l'utilisation de moteurs de type pas à pas agissant sur des réducteurs entraînant les axes de la monture ; ces moteurs pas à pas sont commandés par un microprocesseur qui leur fournit des trains d'impulsions de commande obtenus à partir d'un programme d'instructions et de paramètres inscrits dans des mémoires mortes et / ou vives reliées au microprocesseur.
La commande automatique des mouvements des axes est obtenue par pointage d'une position initiale de référence par visée sur un point dont les coordonnées sont soit fournies en clair à un clavier géré par le microprocesseur, soit sélectionnées par un code introduit sur ce clavier; ce code correspond a des valeurs préprogrammées, dans les mémoires du microprocesseur (ROM, RAM, SUPPORT
MAGNETIQUE, EPROM), des coordonnées choisies par exemple parmi celles des astres les plus brillants pouvant servir de référence; il permet d'amener, de façon totalement automatique et à vitesse rapide, l'axe de l'instrument d'observation sur un point, un objet ou une planète quelconque de la sphère céleste.
MAGNETIQUE, EPROM), des coordonnées choisies par exemple parmi celles des astres les plus brillants pouvant servir de référence; il permet d'amener, de façon totalement automatique et à vitesse rapide, l'axe de l'instrument d'observation sur un point, un objet ou une planète quelconque de la sphère céleste.
Les coordonnées du point, de l'objet ou de la
planète peuvent être soit fournies en clair sur le clavier azuré par le microprocesseur, soit sélectionnées par un code introduit dans le dit clavier; ce code de pointage correspond soit Kun objet fixe dans la voute céleste (étoiles, objets Messier...), soit à un objet errant (planète, astéroides, satellites, comètes).
planète peuvent être soit fournies en clair sur le clavier azuré par le microprocesseur, soit sélectionnées par un code introduit dans le dit clavier; ce code de pointage correspond soit Kun objet fixe dans la voute céleste (étoiles, objets Messier...), soit à un objet errant (planète, astéroides, satellites, comètes).
Dans le cas des objets fixes, le code sélectionne
des coordonnées préprogrammées dans les mémoires du
microprocesseur (ROM, RAM, PROM, Mémoire magnétique, etc...)
Dans le cas des objets errants, le code déclenche une
procédure de calcul qui prend en compte des paramètres
de la trajectoire de l'objet ou de la planète ainsi que
des paramètres relatifs au temps sidéral et civil
(date et heure).
des coordonnées préprogrammées dans les mémoires du
microprocesseur (ROM, RAM, PROM, Mémoire magnétique, etc...)
Dans le cas des objets errants, le code déclenche une
procédure de calcul qui prend en compte des paramètres
de la trajectoire de l'objet ou de la planète ainsi que
des paramètres relatifs au temps sidéral et civil
(date et heure).
Un avantage essentiel de l'invention est donc de
mettre à la portée de l'astronome amateur, le pointage
et la poursuite ou acquisition automatique des objets
célestes invisibles à l'oeil.
mettre à la portée de l'astronome amateur, le pointage
et la poursuite ou acquisition automatique des objets
célestes invisibles à l'oeil.
Un autre avantage de l'invention réside dans le fait
qu'en rendant automatique l'acquisition et la poursuite
d'un objet céleste notamment invisible à l'observation
directe, elle permet à l'astronome amateur d'étendre
considérablement son champ d'observation, grace à la
photographie de ces objets invisibles à l'oeil.
qu'en rendant automatique l'acquisition et la poursuite
d'un objet céleste notamment invisible à l'observation
directe, elle permet à l'astronome amateur d'étendre
considérablement son champ d'observation, grace à la
photographie de ces objets invisibles à l'oeil.
L'invention met donc à la porte des amateurs, pour
des coûts très faibles, l'utilisation des techniques de
l'astro-photographie, réservées auparavant aux
professionnels et aux amateurs chevronnés.
des coûts très faibles, l'utilisation des techniques de
l'astro-photographie, réservées auparavant aux
professionnels et aux amateurs chevronnés.
Un autre avantage de la présente invention rédise
dans le fait que la mise en position de l'axe de
l'instrument d'observation est réalisée par des moteurs
pas-à-pas qui sont eux-mêmes commandés automatiquement
par des trains d'impulsions émanant du microprocesseur.
dans le fait que la mise en position de l'axe de
l'instrument d'observation est réalisée par des moteurs
pas-à-pas qui sont eux-mêmes commandés automatiquement
par des trains d'impulsions émanant du microprocesseur.
Les caractéristiques de ces trains d'impulsions (nombre de trains, nombre de cycles par train, fréquences...) sont calculées par le microprocesseur à partir des paramètres spatio-temporels dépendant de l'observation désirée.
Un autre avantage de la présente invention est de permettre, par la programmation du microprocesseur, donc par des moyens purement logiciels, de rattraper automatiquement les jeux inhérents aux systèmes mécaniques dont sont affectées les montures pour instruments optiques d'amateur, et donc de permettre une conception nouvelle de monture à faibles coûts; enfin, elle s'adapte facilement aux montures existantes.
L'invention vise tout d'abord un dispositif de commande automatique des mouvements de rotation d'axes de montures d'instruments optiques d'observation ou de photographie pour l'astronomie d'amateurs, caractérisé en ce qu'il comprend des réducteurs de vitesse agissant sur ces axes, des moteurs pas à pas entraînant respectivement ces réducteurs en rotation, et des moyens de traitements de données reliés à des mémoires d'enregistrement d'instructions de traitement et de données de localisation de points ou d'objets célestes ou de planetes prédéterminés à observer ou photographier, ces moyens de traitement de données ayant des sorties de commande reliées aux moteurs pour leur appliquer des trains d'impulsions de commande de rotation pour pointer et poursuivre un point ou un objet céleste ou une planète prédéterminé pour permettre leur observation ou leur photographie.
Selon une autre caractéristique, les données enregistrées en mémoire sont des paramètres de repérage spatio-temporel d'un point, d'un objet ou d'une planète à pointer et à poursuivre à l'aide de l'instrument.
Selon une autre caractéristique, le nombre des impulsions de chaque train fourni par les moyens de traitement de données dépend des angles de rotation respectifs des axes de l'instrument pour permettre le pointage du point, de l'objet, ou de la planète, puis la poursuite de ce point, cet objet ou cette planète.
Selon une autre caractéristiques, les moyens de traitement de données comprennent un microprocesseur relié aux dites mémoires, des moyens d'instruction de données dans les dites mémoires et des moyens d'affichage d'informations relies au microprocesseur.
Selon une autre caractéristique, les mémoires contiennent en outre des instructions de commande du microprocesseur pour permettre le calcul des positions de points ou d'objets célestes ou de planètes mobiles par rapport à la terre à partir de données de référence de repérage spatiotemporel.
Selon une autre caractéristique, les mémoires contiennent des tables de données de repérage spatiotemporel de points ou d'objets célestes, ou de planètes fixes par rapport à la terre.
Selon une autre caractéristique les dites SM.-Dires S--'t de l'un des types RAM,ROM,REPROM,EPROM.
L'invention vise aussi un procédé de commande automatique des mouvements de rotation d'axes de montures d'instruments optiques d'observation ou de photographie pour l'astronomie d'amateurs, caractérisé en ce qu'il consiste à enregistrer dans des mémoires reliées à un microprocesseur, des instructions de traitement et des données de localisation pour que le microprocesseur commande par des trains d'impulsions, des moteurs pas à pas agissant sur des réducteurs provoquant respectivement la rotation des axes de la monture considérée pour pointer et poursuivre un point ou un objet céleste, ou une planète prédéterminé, pour permettre leur observation ou leur photographie.
Selon une autre caractéristique ledit enregistrement consiste à enregistrer dans une mémoire des données d'initialisation relatives à la date et à l'heure universelle de l'instant auquel on enregistre des coordonnées d'une position de référence par rapport à laquelle le point ou l'objet céleste ou la planète va être pointé et poursuivi à partir d'instructions et de données de pointage et de poursuite enregistrées dans une mémoire.
Selon une autre caractéristique, la position de référence est confondue avec celle du'point ou de l'objet céleste ou de la planète à pointer et à poursuivre.
Enfin selon une autre caractéristique, le pointage et la poursuite d'un objet ou d'une planète de coordonnées connues par rapport à la dite position de référence est effectué à partir des coordonnées de la position de référence, les coordonnées connues étant situés dans des tables de pointage contenues dans une mémoire morte.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins annéxés dans lesquels
- Lafigure 1 représente schématiquement une monture de type équato ial pour instrument d'optique, commandée selon l'invention, par des moteurs pas à pas.
- Lafigure 1 représente schématiquement une monture de type équato ial pour instrument d'optique, commandée selon l'invention, par des moteurs pas à pas.
- La figure L est un dispositif conforme à l'invention, permettant la commande automatique de la monture présentée à la figure 1.
- La figure 3 est un chonogramme représentant les signaux de commande des moteurs agissant sur les axes de la monture et qui sont fournis par un microprocesseur du dispositif.
- La figure 4 est une représentation de la disposition des touches du clavier du microprocesseur, nécessaires au fonctionnement du dispositif de l'invention.
- La figure 5 est un organigramme permettant de mieux comprendre le procédé de l'invention.
Sur la figure 1, on a représenté en exemple, une monture equatoriale dont les axes sont entrainés, selon l'invention, par des moteurs pas à pas. Il est bien évident que l'invention ne se limite pas aux montures equatiossales, mais qu'elle peut être appliquée à tout autre type de monture comportant des axes de réglage,et notamment aux montures azimutales. La monture equaboriale représentée sur la figure 1 et réalisée dans le cadre de la présente invention comprend un corps tAxaire vertical 4 fixé sur des pieds horizontaux 5, chaque pied étant muni de vérins à vis réglables 6 permettant de stabiliser l'axe du corps tubulaire 4 sur la verticale et de rattraper les inégalités du sol sur lequel est posé la monture.La monture proprement dite est constituée d'une chappe 12 sur laquelle s'articule le corps qu pivot horaire 1 autour de l'axe 11, ce qui permet d'orienter l'axe horaire 3, parallèlement à l'axe de rotation de la terre. Cet axe 3 supporte le corps de pivot et de déclinaison 8 qui lui meme supporte l'axe de déclinaison 10 (3 et 10 sont perpendiculaires). L'axe de déclinaison 10 est solidaire du support de l'instrument 7.
Il est entraîné en rotation par un moteur pas-à-pas 9, tournant de 70, -5-par pas équipé d'un réducteur au 1/lOOè -(non représenté en détail sur la figure ou il est supposé confondu avec le moteur).
L'axe d'ascension 3 est équipé de même avec un moteur 2 associé à un réducteur. Chaque axe est donc susceptible de tourner de 1 seconde d'arc~a chaque ipmpulsion de commande fournie au moteur correspondant. En envoyant un nombre N d'impulsions au moteur, l'axe associé tournera de N seconde d'arc. On peut donc à tout moment connaître la position de l'axe en comptabilisant, dans des compteurs, en mémoire du microprocesseur, le nombre d'impulsions fournies aux moteurs à partir d'un instant pris comme référence spatio-temporelle.
En combinant l'envoi d'un nombre d'impulsions calculé en fonction des coordonnées spatio-temporelles du point, de l'objet céleste ou de la planète que l'on souhaite pointer et acquérir puis poursuivre pour observer, dans chaque moteur, simultanément ou indépendamment, on peut orienter l'axe optique de l'instrument d'observation fixé en 7, en tout point de l'espace.
En combinant l'envoi d'impulsions à une fréquence calculée en fonction des caractéristiques de déplacement du corps céleste à observer, on fait suivre à l'axe optique de l'instrument d'observation fixé en 7 la trajectoire exacte du dit corps céleste.
Les moyens électroniques du dispositif de l'invention, permettant le calcul du nombre d'impulsions à fournir au moteur et l'émission de ces impulsions, sont représentes sur la figure 2.
Ils ~ comprennent un microprocesseur 17 à mots de 8, 16 ou 32 bits, equipé de mémoires permanente, de type
ROM, PROM, EPROM, 13, 14, 15 ou de type magnétique (disques durs ou souples), et vive, de type RAM (16).
ROM, PROM, EPROM, 13, 14, 15 ou de type magnétique (disques durs ou souples), et vive, de type RAM (16).
Le bloc mémoire 13 contient les programmes et sousprogrammes nécessaires à la gestion des organes de dialogue 20, 23.
Le bloc mémoire 14 contient des programmes de gestion du temps de l'heure sidérale et de l'heure civile, des programmes de calcul de position des corps célestes
Le bloc mémoire 15 contient sous forme de tables, un catalogue des positions des corps célestes fixes les plus remarquables (catalogue dit de Char les MESSIER).
Le bloc mémoire 15 contient sous forme de tables, un catalogue des positions des corps célestes fixes les plus remarquables (catalogue dit de Char les MESSIER).
Cette mémoire 15 peut néanmoins être programmée à volonté pour contenir les positions de tous autres corps célestes souhaités.
Le bloc mémoire 16 contient des variables de temps pour l'heure sidérale et des variables de positions pour la commande des moteurs, ainsi que des variables interné diaires de calcul.
Le microprocesseur 17 dialogue avec l'utilisateur par l'intermédiaire d'un clavier 23 et dDun dispositif d'affichage d'informations 20. Le clavier 23 est décrit plus précisément, mais sans que ce soit de manière limitative, par la figure (4).
Les impulsions de faible puissance qui sont fournies par le microprocesseur, à partir du programme de calcul, sont convertiesdans le dispositif 18, alimenté par une source de courant continu 19 qui alimente aussi le micro- processeur, en impulsions ayant les caractéristiques électriques nécéssaires et la puissance suffisante pour actionner les moteurs 2,9 Ces moteurs sont reliés au système électronique dectinande par des cables souples, ce qui permet à l'opérateur de tenir dans la main un boitier contenant le système electronique de commande et de se déplacer librement autour de la monture.
Un petit boîtier de pilotage 22 est également relié au système électronique de commande par un câble 21. Ce boitier de pilotage du genre "manche à balai", permet de commander manuellement et à volonté les moteurs, sans passer par le clavier
Le principe de la commande des moteurs pas-à-pas 5 est expliqué à l'aide du chonogramme de la figure 3.
Le principe de la commande des moteurs pas-à-pas 5 est expliqué à l'aide du chonogramme de la figure 3.
Chaque moteur pas-à-pas fonctionne avec une fréquence d'impulsion dite FMAA, 27, qui dépend du type de moteur choisi. A la fréquence FMAX 27, le moteur tourne à sa vitesse angulaire maximum.
Cependant, compte-tenu de l'inertie que ce moteur doit vaincre, il lui est impossible de démarrer brusquement de sa position d'arrêt à sa vitesse maximum. Par contre, il démarre à coup sûr avec une fréquence d'impulsion dite
FDEM, 26, qui dépend des caractéristiques du moteur. Pour amener le moteur à sa vitesse de rotation maximum, on lui applique donc des impulsions de fréquence croissante par palier, de FDEM à FMAX
De même pour arrêter les moteurs pas-à-pas, il convient de leur appliquer des impulsions de fréquence décroissante par palier de FMAX à O Hertz, pour éviter qu'ils ne soient entraînés dans une position inexacte par l'inertie de leur équipage.
FDEM, 26, qui dépend des caractéristiques du moteur. Pour amener le moteur à sa vitesse de rotation maximum, on lui applique donc des impulsions de fréquence croissante par palier, de FDEM à FMAX
De même pour arrêter les moteurs pas-à-pas, il convient de leur appliquer des impulsions de fréquence décroissante par palier de FMAX à O Hertz, pour éviter qu'ils ne soient entraînés dans une position inexacte par l'inertie de leur équipage.
Les caractéristiques FlAkX, FDEM, le nombre et la durée des dits-paliers et les rapports de réduction des divers engrenages d'entrainement des axes sont des paramètres enregistrés en mémoire ROM(W6moire morte), ce qui permet d'utiliser divers types de moteurs et de réducteurs, sans modifier ni les circuits électroniques, ni les programmes.
Pour amener l'axe optique de l'instrument d'observation dans la position souhaitée, le nombre d'impulsions nécessaires est souvent très grand (de l'ordre de 10 6) et il dépasse généralement les capacités des compteurs du microprocesseur (non représentés sur la figure 2, mais bien connus dans l'état ? e-o la -A'. Lerspbsitif de l'Invention permet de commander les moteurs pas-à-pas à leur fréquence
FMAX, sur de longues périodes de temps, en émettant des trains calibrés d'impulsions 25, selon la méthode indiquée ci-dessus, le nombre total d'impulsions dans un train étant égal à la capacité maximum du compteur. Vers la fin des mouvements des axes on n'émet que des impulsions à la à la fréquence FDEM pour compléter le reliquat des impulsions nécessaires au positionnement exact de ces axes.
FMAX, sur de longues périodes de temps, en émettant des trains calibrés d'impulsions 25, selon la méthode indiquée ci-dessus, le nombre total d'impulsions dans un train étant égal à la capacité maximum du compteur. Vers la fin des mouvements des axes on n'émet que des impulsions à la à la fréquence FDEM pour compléter le reliquat des impulsions nécessaires au positionnement exact de ces axes.
Une fois ce positionnement obtenu, le logiciel fait dépasser intentionnellement et Si nécessaire cette position, puis fait revenir en marche arrière les moteurs, jusquaà la position exacte, de manière à rattraper les jeux mécaniques et à annuler les erreurs de positionnement qui en résulteraient. Ceci permet daobtenir des positionnements rigoureusement exacts avec des montures à précision très ordinaires, donc de faible coût.
Dans la phase de pointage ou d'acquisition, le microprocesseur en liaison avec la mémoire de position 14, calcule à l'instant To la position de l'objet à l'instant suivant T1 et fournit à l'amplificateur 18 qui commande les moteurs, les impulsions nécessaires à l'orientation des axes de la monture pour que l'axe optique soit dirigé vers la position Po . La position Po n'est atteinte qu'au temps Tî (durée des mouvements). Durant l'intervalle de temps T1 - TO l'objet céleste s'est déplacé vers la position P1. Le microprocesseur en liaison avec la mémoire de position 14 recalcule donc la position de l'objet au temps T1 et fournit les impulsions pour atteindre la position P1, qui ne sera obtenue qu'au temps T2, et ainsi de'suite.La vitesse de positionnement étant largement supérieure à la vitesse de déplacement relative de l'objet, le processus de calcul converge rapidement vers des intervalles de temps Tn + 1 - Tn très faible.
On-acquiert généralement l'objet visé avec une préci- sion inférieure à la minute d'arc, après 4 itérations.
Dans la phase de poursuite de l'objet, le moteur (2) de commande de rotation de l'axe horaire (3) est commandé par un train d'impulsions synchronisé par l'heure sidérale, assurant ainsi la compensation de la vitesse de rotation de la terre. Néanmoins si l'on souhaite effectuer des poses photographiques de longue durée, il est possible d'intervenir à tout moment sur la vitesse des deux moteurs à l'aide du boitier manuel de pilotage 22, pour compenser les défauts de mise en position de la monture et les faibles mouvements des astres errants sur l'axe de déclinaison.
La description de la configuration des touches du clavier 23 permettra de mieux comprendre encore l'utilisation que l'on peut faire du dispositif de l'invention dans le domaine de l'astronomie d'amateur. La figure 4 indique la disposition de chaque touche du clavier 23.
La touche 47 permet l'introduction du temps universel (TU). La touche 48 permet l'affichage sur les moyens d'affichage 20 du temps sidéral (SID) - la touche 46 permet l'introduction de la date (DTE) - les touches 72 à 75, 63 à 66, 54 à 55 forment un clavier numérique (chiffre de O à 9).
La touche 56 (CL) est une touche de correction des erreurs de frappe sur le clavier. La touche 57 (Val) utilisée en conjonction avec les touches 47(TU), 46(DTE), 41(ASl), 50(ASR), 51(DEl), 43(DER) permet d'entrer des valeurs numériques dans le micro-ordinateur (date, heure, ascension initiale, déclinaison initiale, ascension à atteindre, déclinaison à atteindre).
La touche 45(PLA) permet la sélection automatique d'un planète en conjonction avec les touches 63(SATURNE), 64(URANUS), 65(NEPTUNE), 66(PLUTON), 72(MERCURE), 73(VENUS), 74(MARS), 75(JUPITER) et déclencher les calculs correspondants.
La touche 42(ASC) permet d'afficher l'ascension courante pointée par l'axe de l'instrument optique, la touche 52(DEC) permet d'afficher la déclinaison courante pointée par l'axe de l'instrument optique, la touche 44 (MES) en conjonction avec les touches numériques permet de sélectionner le nO de l'objet MESSIER que l'on désire pointer et déclenche les calculs correspondants. La touche 53 (GO) permet le démarrage du positionnement sur l'objet sélectionné à partir du pointage initial.
La touche 6210tAN) permet de passer dsun mode poursuite automatique au mode de positionnement manuel. Dans ce mode, les touches
permettent de déplacer l'axe optique en ascension et en déclinaison, pas-à-pas
Enfin les touches
inversent la signification des touches 60 et 69, 68 ee 70 respectivement, pour compenser les inversions optiques. La touche 71, est une touche d'initialisation.
permettent de déplacer l'axe optique en ascension et en déclinaison, pas-à-pas
Enfin les touches
inversent la signification des touches 60 et 69, 68 ee 70 respectivement, pour compenser les inversions optiques. La touche 71, est une touche d'initialisation.
Toute autre disposition des touches peut également être adopte dans le cadre de la présente invention.
D'autres touches pourraient être également ajoutées, par exemple pour sélectionner directement un plus grand nombre d'objets célestes.
La figure 5 est un organigramme qui va permettre de mieux comprendre le déroulement du procédé ainsi que le fonctionnement du dispositif de l'invention.
Le procédé consiste tout d'abord a initialiser le dispositif en date1 en temps et en heure. Cette opération qui est référencée 100 sur la figure, comprend l'enregis- trement de la date, du temps et de l'heure universels ou sidéraux, dans la mémoire vive 16 par exemple. Cette opération est effectuée en actionnant les touches 46(DTE), 47(-TU) ainsi que certaines des touches numériques 54,55, 63 à 66, 72 à 75, dont l'ensemble constitue un clavier numérique allant du chiffre O au chiffre 9. La fin de cet enregistrement se fait en actionnant la touche 57 (VAL) de validation.
L'opération suivante, référencée 110, est aussi une opération d'initialisation qui permet d'enregistrer dans la mémoire vive 14 par exemple les coordonnées d'une position de référence en ascension et en déclinaison à partir de laquelle va s'éffectuer l'acquisition de la position d'un point, d'un objet céleste ou d'une planète, puis la poursuite de ce point, cet objet ou de cette planète lors de son déplacement éventuel par rapport à la terre, ou lors de la rotation de la terre. Cette position de référence est elle même acquise en pointant I1 instrument sur un objet céleste de coordonnées connues ou en choisissant une position de référence dans une table qui donne des positions de référence à partir desquelles un objet céleste peut être acquis puis poursuivi.
Cette opération d'enregistrement de position de référence s'effectue en actionnant les touches 41(ASI), 51 (DEl) qui indiquent la volonté d'enregistrer une ascension et une déclinaison initiales, ainsi qu'en actionnant certaines des touches numériques indiquées plus haut, pour indiquer les valeurs d'ascension et de déclinaison de référence choisies. Cette opération d'enregistrement de position de référence se termine en actionnant la touche 57(VAL) de validation.
Ces deux opérations d'initialisation étant éffectuées, l'opérateur doit alors choisir parmi trois opérations :
1 - L'opérateur peut choisir d'effectuer l'opération 120 : cette préparation consiste à indiquer directement à partir du clavier, et à partir de la position de référence reperce en ascension et en déclinaison au cours de l'opération d'initialisation précédente, les coordonnées de pointage de l'instrument sur un point, ou un objet ou une planète dont l'ascension et la déclinaison sont recherchées par l'opérateur, Pour cela l'opérateur introduit les valeurs de cette ascension et déclinaison en actionnant les touches 50(ASR) et 43(DER) pour indiquer son desir d'enregistrement de valeurs d'ascension et de déclinaison qui sont elles introduites en actionnant certaines des touches numériques mentionnées plus haut.
1 - L'opérateur peut choisir d'effectuer l'opération 120 : cette préparation consiste à indiquer directement à partir du clavier, et à partir de la position de référence reperce en ascension et en déclinaison au cours de l'opération d'initialisation précédente, les coordonnées de pointage de l'instrument sur un point, ou un objet ou une planète dont l'ascension et la déclinaison sont recherchées par l'opérateur, Pour cela l'opérateur introduit les valeurs de cette ascension et déclinaison en actionnant les touches 50(ASR) et 43(DER) pour indiquer son desir d'enregistrement de valeurs d'ascension et de déclinaison qui sont elles introduites en actionnant certaines des touches numériques mentionnées plus haut.
Cette opération se termine en actionnant la touche 57 (VAL) de validation. Le pointage ou l'acquisition du point, de l'objet ou de la planète se fait au cours d'une autre opération 150 qui sera décrite plus loin.
2-L'opérateur peut aussi choisir l'opération 130 de pointer ou acquérir une planète dont les coordonnées ont éé enregistrées dans une mémoire permanente ou à lecture seule , de façon permanente sous forme de tables.
Cette mémoire est par exemple la mémoire 15 qui contient les coordonnées (en ascension et en déclinaison), par rapport à une position de référence prédéterminée, de planètes connues telles que stop eue ur us1 mercure .00 etc.
Cette opération s'effectue en actionnant la touche 46(PLA)
indiquant le choix du pointage d'une planète, puis en actionnant l'une des touches 63 à 66 ou 62 à 75 correspond dant à la planète choisie. Le pointage etXou la poursuite de la planète est commandé au cours de l'opération 150 suivante qui sera décrite plus loin.
indiquant le choix du pointage d'une planète, puis en actionnant l'une des touches 63 à 66 ou 62 à 75 correspond dant à la planète choisie. Le pointage etXou la poursuite de la planète est commandé au cours de l'opération 150 suivante qui sera décrite plus loin.
3 L'opérateur peut aussi choisir opération 140 de pointer un "objet Messier11. Les objets Messier sont des objets célestes de coordonnées connues et répé ées dans des tables dites de Messier, du nom de leur auteur.
Les coordonnées. (ascension et déclinaison) sont elles aussi contenues sous formes de tables, dans la mémoire permanente ou à lecture seule 15. Cette opération
s'effectue en actionnant la touche 44(MES) indiquant le choix du pointage d'un objet Messier, puis certaines de touches numériques mentionnées plus haut pour indiquer le numéro de l'objet Messier choisi afin que ses coordonnées soient retrouvées en mémoire morte. Cette opération se termine en actionnant la touche 57(VAL) de validation.
s'effectue en actionnant la touche 44(MES) indiquant le choix du pointage d'un objet Messier, puis certaines de touches numériques mentionnées plus haut pour indiquer le numéro de l'objet Messier choisi afin que ses coordonnées soient retrouvées en mémoire morte. Cette opération se termine en actionnant la touche 57(VAL) de validation.
Le pointage et/ou la poursuite de l'objet MESSIER se feront au cours de l'opération 150 suivante.
L'opérateur ayant selectionné et effectué l'une des operationsqui viennent d'être décrites, la dernière opération (150) consiste à commander le pointage et/ou la poursuite du point, de l'objet ou de la planète ayant les coordonnées enregistrées en mémoire morte ou mémoire vive.
Cette opération s'éffectue en actionnant la touche 53(GO) qui commande le déroulement du programme de pointage et/ou de poursuite, à partir de coordonnées de référence et à partir des coordonnées de recherche introduites en mémoire vive, ou des tables de coordonnées contenues dans la mémoire morte. Ce programme est contenu dans la mémoire 13. L'actionnement la touche GO permet au microprocesseur de fournir aux moteurs les impulsions nécessaires pour que ceux-ci commande la rotation des axes, afin d'assurer l'acquisition et/ou la poursuite souhaitées. Le dispositif et le procédé de l'invention permettent bien d'atteindre les buts mentionnés plus haut : l'acquisition et/ou la poursuite d'un point ou d'un objet céleste, ou d'une planète, par commande automatique des rotations des axes d'un instrument d'optique, grace à un microprocesseur agissant sur des moteurs pas-à-pas.
Claims (11)
- REVENDICATIONS10 - Dispositif de commande automatique des mouvements de rotation d'axes (3,10) de montures d'instruments optiques pour l'astronomie d'amateurs, caractérisé en ce qu'il comprend des réducteurs de vitesse agissant sur ces axes, des moteurs pas à pas (2,9) entraînant respectivement ces réducteurs en rotation et des moyens de traitement de données B17) reliés à des mémoires (513,14,15,16) dUenregis trempent d'instructions de traitement et de données de localisation de points OU d'objets celestes ou de planètes prédéterminés à observer ou photographier, ces moyens de traitement de données (17) ayant des sorties de commande reliées aux moteurs (2,9) pour leur appliquer des trains d'impulsions de commande de rotation pour pointer et/ou poursuivre un point ou un objet céleste ou une planète prédéterminé.
- 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les données enregistrées en mémoire (14,15,16) sont des paramètres de repérage spatio-temporel dsun point, d'un objet ou d'une planète à pointer et à poursuivre à l'aide de l'instrument.
- 3. - Dispositif selon lune quelconque des revendi- cations 1 et 2,caractérisé en ce que le nombre des impulsions de chaque train fourni par les moyens de traitement de données (17) depend des angles de rotation respectifs des axes (3,10) de l'instrument, pour permettre le pointage duTpoint, de l'objet, ou de la planète, puis la poursuite de ce point, cet objet ou cette planète.
- 4. - Dispositif, selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (17) de traitement de données comprend nent un microprocesseur relié aux dites mémoires (13,14,15 16),des moyens (22,23) d'introduction de données dans les dites mémoires et des moyens (20) d'affichage d'informations reliés au microprocesseur.
- 5. - Dispositif, selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'une au moins des mémoires contient en outre des instructions de commande du microprocesseur (17) pour permettre le calcul des positions de points ou objets célestes ou de planètes mobiles à partir de données de référence de repérage spatiotemporel.
- 6. - Dispositif, selon la revendication 4, caractérisé en ce que les mémoires (14,15,16) contiennent des tables de données de repérage spatio temporel de points ou d'objets célestes ou de planète accupant des positions connues par rapport à un repére de référence.
- 7. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les dites mémoires (13, 14, 15, 16) sont de l'un des types RAM, ROM, REPROM, EPROM.
- 8. - Procédé de commande automatique des mouvements de rotation d'axes (3,10) de montures d'instruments optiques d'observation ou de photographie, pour l'astronomie d'amateurs, caractérisé en ce qu'il consiste à enregistrer dans des mémoires (13,14,15,16) reliées à un microprocesseur (17), des instructions de traitement et des données de localisation, pour que le microprocesseur commande par des trains d'impulsions, des moteurs pas à pas (2,9) agissant sur des réducteurs provoquant respectivement la rotation des axes (3,10) de la monture considérées pour permettre de pointer et de poursuivre un point ou un objet céleste, ou une planète prédétermine pour permettre leur observation ou leur photographie.
- 9. - Procédé selon la revendications, caractérisé en ce que le ledit enregistrement consiste à enregistrer dans au moins une mémoire (14) des données d'initialisation relatives à la date et à l'heure universelle de l'instant auquel on enregistre des coordonnées d'une position de référence par rapport à laquelle le point ou l'objet celeste ou la planète va être pointé et poursuivi, à partir d'instructions et de données de pointage et de poursuite enregistrées dans d'autres mémoires (13,16).
- 10. - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la position de référence est confondue avec celle du point ou de l'objet céleste ou de la planète à pointer et à poursuivre.
- 11. - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le pointage et la poursuite d'un objet céleste ou d'une planète de coordonnées connues par rapport à la dite position de référence1 est effectué à partir des coordonnées de la position de référence, les coordonnées connues étant situés dans des tables de pointage contenues dans une mémoire morte (15).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8411036A FR2567660A1 (fr) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | Dispositif de commande automatique des mouvements des axes de rotation de montures d'instruments optiques pour l'astronomie d'amateurs et procede mettant en oeuvre ce dispositif |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2567660A1 true FR2567660A1 (fr) | 1986-01-17 |
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ID=9306025
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| FR8411036A Pending FR2567660A1 (fr) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | Dispositif de commande automatique des mouvements des axes de rotation de montures d'instruments optiques pour l'astronomie d'amateurs et procede mettant en oeuvre ce dispositif |
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|---|---|
| FR (1) | FR2567660A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008156541A2 (fr) * | 2007-06-15 | 2008-12-24 | Trane International Inc. | Étalonnage d'un moteur pas à pas par entraînement sur des plages fractionnées |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3932738A (en) * | 1975-01-09 | 1976-01-13 | The Singer Company | Transition monitor for a unit transition counter |
| US4142139A (en) * | 1977-06-27 | 1979-02-27 | Kimball International, Inc. | Search mount for telescope and method of operation |
| US4156170A (en) * | 1977-09-29 | 1979-05-22 | Pako Corporation | Stepper motor control |
-
1984
- 1984-07-11 FR FR8411036A patent/FR2567660A1/fr active Pending
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