dossier technique v1.0

Baccalauréat STI Électronique 2010Épreuve de construction électronique

TÉLESCOPE ETX90PE-LNT

Dossier technique

Académie d'Aix-MarseilleLycées technologiques de la Méditerranée et de Don Bosco

Dossier technique v1.0 - 17/12/09 Baccalauréat STI Électronique 2010 1/63

Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT

SommaireA - Introduction..........................................................................................................................................................3

A.1 - Généralités sur l'astronomie.......................................................................................................................3La lunette astronomique...........................................................................................................................3Le télescope...............................................................................................................................................3Les télescopes motorisés...........................................................................................................................5Les différentes montures d'un télescope..................................................................................................6

B - Le système réel.....................................................................................................................................................7B.1 - Les caractéristiques principales de l’ETX90PE-LNT.................................................................................8B.2 - Les objets techniques du système..............................................................................................................9

Diagramme sagittal...................................................................................................................................9B.3 - La raquette de commande Autostar.........................................................................................................10

Le clavier de l’Autostar...........................................................................................................................11Les menus du fonctionnement proposés à l’affichage...........................................................................11

B.4 - La motorisation du télescope....................................................................................................................12Les cartes moteurs..................................................................................................................................13

B.5 - Le panneau de contrôle............................................................................................................................14Schéma des liaisons entre les objets techniques du système................................................................15Protocole de communication Autostar/contrôleur moteur.....................................................................16

B.6 - Le module Level North Technology (L.N.T.):...........................................................................................17Introduction.............................................................................................................................................17Présentation.............................................................................................................................................18Photos des deux faces de la carte électronique du L.N.T......................................................................19Protocole de communication Autostar/module LNT...............................................................................20

C - Le Système didactisé.........................................................................................................................................21C.1 - Présentation / compatibilité......................................................................................................................22

Présentation.............................................................................................................................................22Analyse fonctionnelle de degré 1............................................................................................................23Schéma fonctionnel de degré 1...............................................................................................................24Compatibilités..........................................................................................................................................25

C.2 - La raquette................................................................................................................................................27Présentation.............................................................................................................................................27Utilisation de la raquette didactisée.......................................................................................................28Schéma fonctionnel de degré 2...............................................................................................................29Analyse fonctionnelle..............................................................................................................................30Schéma structurel...................................................................................................................................35

C.3 - Le contrôleur moteur d'azimut.................................................................................................................36Présentation.............................................................................................................................................36Principe de fonctionnement du capteur optique....................................................................................38Schéma fonctionnel de degré 2...............................................................................................................40Analyse fonctionnelle..............................................................................................................................41Schéma structurel...................................................................................................................................44

C.4 - La carte d'alignement (LNT).....................................................................................................................45Présentation.............................................................................................................................................45Principe de fonctionnement du capteur magnéto-inductif.....................................................................46Schéma fonctionnel de degré 2...............................................................................................................47Analyse fonctionnelle..............................................................................................................................48Schéma structurel...................................................................................................................................51

D - Annexes..............................................................................................................................................................52D.1 - Communication entre la raquette et les contrôleurs de moteurs...........................................................52

Protocole de communication...................................................................................................................53Description des différentes commandes.................................................................................................54

D.2 - Le bus AUX................................................................................................................................................58Présentation.............................................................................................................................................58Protocole de communication...................................................................................................................58Constitution du bus AUX.........................................................................................................................59Les commandes du LNT..........................................................................................................................60Résumé des différentes commandes du LNT.........................................................................................62Capture du dialogue entre la raquette et le LNT lors de la phase d'alignement..................................63


Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Introduction

A - IntroductionA.1 - Généralités sur l'astronomie

En matière d’observations astronomiques, l’utilisation de deux types d’instruments est à envisager : • La lunette astronomique construite selon le principe de la réfraction.• Le télescope construit selon le principe de la réflexion.

La lunette astronomique Son invention précède celle du télescope. Elle date de la fin du XVIe siècle. Au cours du siècle suivant, Galilée va construire et développer les premières lunettes astronomiques. C’est avec celles-ci qu’il va faire ses observations du ciel et révolutionner la connaissance de notre univers. La réfraction correspond à la déviation d’une onde qui survient en général au passage entre deux milieux de nature différente. Ce phénomène est exploité dans la construction des lunettes astronomiques : la lumière émise par un objet lointain est concentrée en un point (le foyer) par une première lentille de verre. Une seconde lentille, plus petite, grossit l’image en ce point et permet son observation.

Le télescope Il date de la seconde partie du XVIIe siècle et on doit son évolution à Isaac Newton. Un miroir est utilisé pour réfléchir et concentrer les rayons de lumière au niveau du foyer.L’utilisation d’un miroir à la place d’une lentille de verre permet la construction de plus grands appareils avec des grossissements plus importants.Contrairement aux lunettes astronomiques, il existe de nombreux modèles de télescopes. Nous nous bornerons à différencier le télescope de Newton et le Cassegrain :

Télescope de Newton : du nom de son inventeur, il possède un second miroir pour réfléchir la lumière vers un oculaire placé sur le côté du tube du télescope.


Source Wikipédia

Source Wikipédia


Télescope Cassegrain : Encore appelé télescope catadioptrique, il se caractérise par une ouverture pratiquée au centre de son miroir primaire. Le second miroir renvoie donc la lumière au travers du premier vers un oculaire placé derrière le tube optique.

Télescope Maksutov-Cassegrain : Il s'agit d'une évolution du télescope précédent. Une lame correctrice associée à un miroir secondaire convexe sphérique améliore l'image en supprimant les aberrations optiques.

Source Wikipédia


Source Wikipédia


Les télescopes motorisés

Vus de la Terre, les objets célestes semblent se déplacer en décrivant un arc de cercle. Cela est dû à la rotation de la Terre autour de son axe vertical (polaire). D’où la nécessité de motoriser l’instrument d’observation pour suivre l’évolution des astres.

Le système de coordonnées célestes peut être matérialisé comme une sphère enveloppant la Terre et son atmosphère sur laquelle sont repérés les différents astres. Ainsi, on localise un objet céleste à partir de coordonnées déterminées par des lignes imaginaires appelées ascension droite (longitude céleste) et déclinaison (latitude céleste). De même, le pôle nord céleste prend place au sommet de cette sphère et correspond approximativement à l’emplacement de l’étoile polaire.

Source Wikipédia



Les différentes montures d'un télescope

On distingue deux types de coordonnées des objets célestes :

• Les coordonnées équatoriales qui tiennent compte de l’inclinaison de l’axe vertical terrestre.

• Les coordonnées azimutales qui utilisent le zénith, soit la verticale du point d’observation.

Cela donne les deux montages suivants d’un télescope :

La monture équatoriale La monture altazimutale

Le télescope est placé sur son trépied incliné de telle manière à s’aligner en direction de l’étoile polaire (pôle nord céleste). Il s’agit du réglage de la déclinaison. Ensuite, il suffit de faire tourner la base du télescope pour compenser la rotation de la Terre.

La base du télescope est maintenue parallèle au sol et le suivi des objets célestes se fait selon les deux axes vertical (azimut) et horizontal (altitude).


Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Le système réel

B - Le système réel Le télescope MEADE ETX90PE-LNT choisi comme support d’étude du thème 2010 fait partie d’une large gamme d’instruments d’observation fabriqués par la société MEADE. La série ETX s’adresse au plus grand nombre et se caractérise par le faible encombrement de ses instruments, ainsi qu’une grande facilité d’utilisation. Le télescope ETX90PE-LNT se présente comme le premier choix de la série après la lunette ETX-80AT. Il est suivi par d’autres modèles plus puissants tels que les télescopes ETX-105 et ETX-125.Le télescope ETX90PE-LNT est équipé d’une motorisation pour le suivi automatique des objets célestes. Sa mise en service et son utilisation s’effectuent simplement à partir d’une raquette de commande (type Autostar #497) et ses nombreux menus intégrés. Il est notamment possible de pointer très facilement un objet céleste pré-enregistré dans une base de données de 30000 références ! La technologie MEADE L.N.T. (Level North Technology) assure l’horizontalité, l’orientation et le réglage de l’heure automatique du télescope. Un chercheur à grand champ à point rouge « Smartfinder » est également une des fonctionnalités disponibles sur ce modèle pour faciliter l’opération initiale de pointage.


ATTENTION DANGERSurtout ne pas chercher à observer

le soleil avec le télescope.Risque de brûlures graves de l'oeil


B.1 - Les caractéristiques principales de l’ETX90PE-LNT

Optique :

> Système optique : Maksutov-Cassegrain

> Diamètre utile du miroir primaire : 96mm

> Longueur focale : 1250mm

> Rapport d’ouverture : F/D 13.8

> Grossissement maximum théorique : 225 x

> Lentilles correctrices : Verres BK7 classe A

Mécanique :

> Diamètre du tube : 10.4cm

> Longueur du tube : 27.9cm

> Matériau du tube : Aluminium

> Monture : A fourche

Électrique :

> Entraînement : 2 moteurs à courant continu

> Commandes électroniques : 9 (vitesses manuelles) sur les 2 axes

> Smartfinder : diode (projection point rouge)

> Module LNT : - niveau et boussole électroniques- horloge de précision- chercheur point rouge

> Alimentation : continue 12V



B.2 - Les objets techniques du système

Diagramme sagittal

Liaisons Nature des informations échangées

1 Communication avec contrôleurs moteurs AZ et ALT

2 Communication avec module LNT

3 Rotation du tube autour de l'axe horizontal (ALT)

4 Rotation du tube autour de l'axe vertical (AZ)

5 Champ magnétique terrestre et inclinaison

6 Lumière de l'objet céleste observé

7 Image agrandie de l'objet céleste observé

8 Commandes du télescope et affichage menus et informations depuis/vers l'utilisateur

9 Commandes et affichage menus et informations depuis/vers l'utilisateur via PC

10 Informations de commande et de contrôle


2

10

Utilisateur

8

PC

7

9 14

3

5

6

A

A: Embase motorisée

B: Fourche motorisée

C: Module LNT

: Interfaces de commande

ETX-90PE

B

C


B.3 - La raquette de commande AutostarÀ partir d’un « Autostar » de commande standard, il est possible de piloter facilement le fonctionnement du télescope ETX90. Reliée par un câble torsadé à l’embase du télescope, elle assure une commande ergonomique et conviviale.

Elle se compose pour l’essentiel : d’un clavier (20 touches) d’un affichage LCD rétroéclairé (2 lignes, 16 caractères) d’un PORT (HBX) de liaison vers un télescope ETX d’un PORT (RS-232) de communication vers un PC d'un éclairage d'appoint

Voici les différentes fonctionnalités pouvant être commandées depuis l’Autostar : Pointage manuel d'un objet céleste. Pointage automatique d'un objet quelconque à partir de ses coordonnées célestes. Pointage automatique du télescope vers chacun des 30000 objets pré-enregistrés. Suivi automatique d’un objet céleste. Alignement automatique (initialisation) du télescope. Sélection de la vitesse de rotation du télescope (9 vitesses disponibles) « Visite guidée » (présentation automatique des objets célestes les plus intéressants

selon le lieu, la date et l’heure de l’observation)

D’autres fonctionnalités sont encore disponibles. Pour en savoir davantage sur celles-ci, se reporter à la notice d’utilisation du télescope.



Le clavier de l’Autostar Comme il a déjà été dit, le clavier de la raquette de commande dispose de 20 touches. Voici un bref aperçu du rôle principal de chacune d’entre-elles :

Les menus du fonctionnement proposés à l’affichage La sélection des différents menus s’effectue de manière cyclique avec les touches de défilement (après le dernier menu retour au premier). Il est proposé, dans l’ordre, 6 menus à l’utilisateur. De même, dans chaque menu sont proposés plusieurs sous-menus.Les six menus principaux sont :• Le menu OBJET associé à l’activité d’observation.• Le menu EVENEMENT associé aux calculs en rapport des objets célestes observés

(heure, date…)• Le menu TOUR GUIDE (visite guidée automatique du ciel)• Le menu GLOSSAIRE associé aux informations diverses d’astronomie. Il renseigne aussi

sur les fonctions de l’Autostar.• Le menu UTILITES propose des fonctions spéciales, options et réglages de l’Autostar.

Citons en autres fonctions : un compte à rebours et une alarme.• Le menu SETUP permet l’accès aux fonctions d’alignement du télescope. Il intègre aussi

certains réglages d’optimisation du fonctionnement.


Gestion des menus : ENTER : entrer dans un menu (avancer) MODE : sortir d’un menu (retourner) GOTO : activer un déplacement automatique

Touches de déplacements dutélescope en mode manuel

Sélection de la vitesse et entrée de valeurs numériques 1 : 1 x vitesse sidérale 9 : vitesse maximale

0 / Activation de la lumière

Navigation dans les menus : ▲▼ et Aide : ?


B.4 - La motorisation du télescope

Le télescope ETX90-PE est prévu pour les deux types de monture : équatoriale et azimutale. Il est équipé à cet effet de deux moteurs à courant continu permettant son orientation automatique et le suivi des objets célestes en cours d’observation.

Les mouvements de rotation extrêmes sont limités pour protéger le télescope :• Vers le bas, l’angle de rotation du tube optique est de 30° maximum.• Vers le haut, il ne peut excéder 90° afin de ne pas endommager le smartfinder. • Dans le plan horizontal, la rotation est de pratiquement 2 tours.

Embase Fourche

Un premier moteur et son électronique de commande sont implantés dans l'embase servant de support au télescope. Il assure la rotation du tube autour de l'axe vertical.

Un second moteur et sa commande prennent place au niveau de la fourche. Il assure la rotation du tube autour de l'axe horizontal.

Remarque : Sous l’embase se trouve le compartiment des 8 piles AA pour alimenter le télescope en toute autonomie. Il existe également un adaptateur 230V/12V (référence : #541) pour l’alimenter à partir d’une prise secteur.



Les cartes moteurs La structure électronique des deux cartes de commande moteur est identique. Seul leur aspect physique diffère pour permettre leur implantation dans l’embase et la fourche du télescope.

Vue de la carte de commande du moteur d'azimut

positionnée dans l'embase du télescope.

On remarque le capteur optique déporté en bas à

gauche de la carte.

Vue de la carte de commande du moteur d'altitude

positionnée dans la fourche du télescope.

Sur la gauche, le capteur optique est bien visible.

Les cartes électroniques réalisent un asservissement de la position du tube optique en fonction des consignes envoyées par la raquette et des informations issues des différents capteurs.

Carte ALT Carte AZ

Capteurs optiques utilisés pour la détection des positions ALT/AZ.



B.5 - Le panneau de contrôle

On distingue au niveau de ce panneau de contrôle solidaire de l’embase motorisée :

Un port HBX pour se connecter à une raquette de commande « Autostar ».

Deux ports AUX permettant de connecter des dispositifs auxiliaires Meade.

Une fiche pour recevoir une alimentation 12 V depuis un adaptateur Meade.

Une LED témoin de présence d’alimentation.

Un interrupteur à 2 positions (on/off) pour la mise en service du télescope.

Il est intéressant à ce niveau de la description du télescope de préciser quelques accessoires optionnels Meade :

Désignation RéférenceKit de câbles de connexion PC #505

Système de mise au point électrique #1244-105Adaptateur photo 35mm #64 T

Caméra CCD couleur (Deep Sky Imager) D.S.IAdaptateur alimentation 230V/12V #541

Remarque : Le module L.N.T. est un accessoire déjà intégré à notre modèle de télescope.



Schéma des liaisons entre les objets techniques du système

ALT DATA

ALT DATA

ALT CLK

ALT CLK

AZ DATA

AZ DATA

AZ CLK

AZ CLK

AUX DATA

AUX DATA

AUX DATA

AUX DATA

GND

ALT

DAT

A

AZ D

ATA

AUX CLK

AUX CLK

AUX CLK AUX CLK

GND

GND

GND

VBATT

VBATT

VBATT

VBATT

VBATTGNDGND

GND

AUX CLK

AUX

CLK

AUX

DAT

A

AUX DATA

GND

GND

GND

VBAT

T

VBATT

VBATT

VBAT

TVB

ATT

ALT DATA

AZ DATA M-

M+

AZ CLK

ALT CLK

AUX

CLK

AUX

DAT

A

AUX

DAT

A

AZ C

LK

ALT

CLK

AUX

CLK

M-M+

1234

RJ11 femelleConnecteur AUX

12345678

JP4

RJ45 femelleConnecteur HBX

1234

RJ11 femelleConnecteur AUX

123456

JP5

vers cartesmoteur ALT & LNT

1234

JP3

vers carteMOTEUR AZ

PILES

(deconnecté en cas d'alimentation externe)

JP6

+12V

GND

TITLE:

BY:

DATE:

PAGE:

Câblage Télescope ETX90PE 07/10/09

Lycées Méditerranée/Don Bosco 1/1REV: 1.0

1 2 3 4 5 6 7 8

J3RJ45 femelle

AUTOSTAR1 2 3 4 5 6 7 8

CORDON CROISE TORSADE

RJ45 male

12345678

RJ45 male

FACADE ETX90

1234 1

234noir

rougejaunebleu

noirrouge

jaunebleu

123456

123456

blancvert

1234

JP2

CARTE MOTEUR AZ

123456

JP2

1 2 3 4

JP3

1 2 3 4

CARTE MOTEUR ALT

vert

bleu

jaun

ero

uge

LNT

MOTEUR AZ

1 2

JP1

1 2

rougenoir

MOTEUR ALT

12

JP112

rouge

noir

POINTEUR

VBATT



Protocole de communication Autostar/contrôleur moteur La communication entre l’Autostar (raquette) et les cartes moteurs est assurée par deux lignes de transmission. Le principe retenu est celui de la transmission série synchrone de l’information ; soit une ligne pour le transport des données à échanger, et une ligne pour la synchronisation de l’échange. L’Autostar a toujours à sa charge le contrôle de la synchronisation. Par contre, la ligne de donnée est partagée selon que la raquette envoie ou réceptionne des informations. Une communication ne pourra commencer qu’à l’initiative de l’Autostar. Elle débutera par l’envoi d’un octet de commande. Il pourra suivre un ou plusieurs octets de données. Les bits des octets seront envoyés sur des fronts montants du signal de synchronisation (horloge), et réceptionnés sur des fronts descendants.Exemple d’envoi d’un code de commande :

Pour plus de détails, voir l'annexe D1


CLK

DATA

8 4 2 18 4 2 1

⑤ l'Autostar prend le contrôle de DATA et transmet la commande (05)16 au télescope

② le contrôleur prend le contrôle de DATA et la met à 0

④ le contrôleur rend le contrôle de DATA qui repasse à 1⑥ l'Autostar rend le Contrôle de DATA

① l'Autostar met CLK à 0 et attend que DATA passe à 0

③ l'Autostar met CLK à 1 et attend que DATA passe à 1


B.6 - Le module Level North Technology (L.N.T.):

Introduction L'alignement, aussi appelé mise en station, est l'opération qui consiste à préparer le positionnement du télescope afin de le mettre dans le même repère que celui de la carte du ciel. Ainsi, il pourra pointer précisément un objet céleste grâce à ses coordonnées. L'alignement d'un télescope classique (sans L.N.T.) est assez délicat. Il faut placer le trépied bien à plat à l'aide d'un niveau à bulle, pointer l'étoile polaire afin de déterminer le nord, régler l'inclinaison de la monture en fonction de la latitude du lieu d'observation. Le L.N.T. permet de simplifier considérablement cette procédure. Grâce à l'alignement automatique, il n'est plus nécessaire de placer le trépied bien à plat (le L.N.T. mesure le défaut de planéité et « l'Autostar » en tient compte pour ses calculs), le nord est détecté automatiquement. En mode automatique, la mesure de l'inclinaison du télescope et la détection du nord précèdent le pointage des deux étoiles. Ensuite l'observation de n'importe quel objet céleste parmi les 30000 référencés dans la base de données de « l'Autostar » devient possible.

Remarque : Lors du pointage automatique, il sera demandé à l'utilisateur de centrer l'étoile concernée dans l'oculaire.

Source Wikipédia



Présentation Le télescope ETX90-PE dispose de la technologie L.N.T. Meade pour faciliter son initialisation. Celle-ci est indispensable pour assurer une observation de qualité et un bon suivi des corps célestes.

Module L.N.T.

Lors de la phase d’initialisation du télescope dite de l’alignement, il est demandé à l’utilisateur d’indiquer le lieu de l’observation. « L’Autostar » en relation avec le module L.N.T. détecte alors automatiquement l’altitude de la position et l’inclinaison du télescope, ainsi que le nord magnétique. Il suit immédiatement après la phase d’alignement, c'est-à-dire le pointage des deux étoiles les plus brillantes dans la partie du ciel observée. (Un alignement sur une seule étoile est également possible, mais moins précis).Pour faciliter le pointage vers l’étoile choisie un dispositif de type « laser point rouge » (smartfinder) est associé au module L.N.T. .


Smartfinder

LED-LASER

Ecran de visée


Photos des deux faces de la carte électronique du L.N.T.

Carte côté circuits intégrés

Carte côté capteurs et pile


Horloge temps réel

Support de pile

Capteur de champ magnétique Inclinomètre


Protocole de communication Autostar/module LNT Le module L.N.T. n'est autre qu'un accessoire auxiliaire déjà intégré à l'ETX90PE-LNT. Bien sûr, d'autres dispositifs, tel un module de commande automatique de mise au point par exemple, peuvent être reliés au télescope depuis le port AUX prévu à cet effet. Le protocole de communication décrit ci-dessous est valable quel que soit l'accessoire auxiliaire utilisé.Il s'agit d'une communication du type série synchrone « maître/esclave » bidirectionnelle. La raquette « Autostar » est le maître et le module LNT (ou tout autre accessoire) l'esclave. Toute communication débute par l'envoi d'un message de la part de la raquette. Celui-ci est constitué d'une suite d'octets envoyés dans l'ordre suivant :• Un octet indiquant le nombre d'octets du message.• Un octet représentant l'adresse du module (le LNT dans notre cas).• Un ou plusieurs octets correspondant à la commande à exécuter.

Le module correspondant répond à la requête de l'Autostar par l'envoi d'une suite d'octets dans l'ordre suivant :• Un octet indiquant le nombre d'octets du message.• Un ou plusieurs octets correspondant à la réponse du module.

Pour plus de détails, voir l'annexe D2


02 06 00 01 01

Lorsque la raquette envoie une commande, AUX_DATA est lue sur les fronts montants de

AUX_CLK

Lorsque le périphérique répond, AUX_DATA est lue sur les fronts

descendants de AUX_CLK

AUX_CLK

AUX_DATA

Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Le Système didactisé

C - Le Système didactisé



C.1 - Présentation / compatibilité

Présentation

Fonction globale du système étudié:

Le système étudié facilite l'observation d'un objet difficilement observable.

Autres systèmes ou objets techniques ayant la même fonction globale:

Loupe, microscopeLunette, jumelles

Fonction d'usage du système:

Il permet d'agrandir l'image d'un objet éloigné, céleste ou terrestre, afin de faciliter son observation.Il permet le pointage et le suivi automatique de l'objet céleste observé

Schéma fonctionnel de niveau 2:


AGRANDIROBSERVER

Image objet céleste ou terrestre éloigné Image objet

agrandie

Réglages

Informations astronomiques

Paramétrages


Analyse fonctionnelle de degré 1O.T. Étudié Fonctions

O.T. Matériels Photos Informations /entrées

Fonctions Informations /sorties

ETX 90-PE

Smart Finder

Module LNT

Configuration Led : - temps d'allumage- temps d'extinction - intensité

Champ magnétique terrestreInclinaison télescope

Réglage heure et date

VISER

MESURER

MEMORISER

Clignotement Led

Infos numériques :- position du nord - inclinaison - Date et heure

Tube optique

Image d’objets célestes

AGRANDIROBSERVER Image agrandie

Fourche

Supportmotorisé

Commandes desrotations ALT et AZ

POSITIONNER SUIVRE

Rotations : - azimut- altitude

Valeurs numériques des déplacements angulaires effectués

Autostar Raquette de

commande

Configurations et commandes utilisateur

Infos numériques :- déplacements angulaires effectués- inclinaison - position du nord- date et heure

PILOTER

Messages utilisateur

Commandes des rotations ALT et AZ

Réglage heure et date

Configuration Smartfinder



Schéma fonctionnel de degré 1


Alimenter

Interconnecter

Commander la rotation

ALT

Mesurer laPosition du nord

Mesurerl'inclinaison

Communiquer

Viser l'objet

Communiquer

Piloter le télescope

Acquérirles commandes

utilisateur

Communiqueravec l'utilisateur

Agrandir/Observerimage objetAdaptateur secteur

PilesVBATT

Commandesutilisateur

Messagesutilisateur

Image objetagrandie

Point rouge

Sauvegarderla date et l'heureInclinaison

Champ magnétique

terrestre Alignement

Contrôleur moteur ALT

Contrôleur moteur AZ

raquette

Façade ETX

M/A

Commanderla rotation

AZ

Communiquer

Image objet

Signaux de commande et de contrôle

Commandes et contrôles des contrôleurs de moteurs

Interrogations LNT et mesures en retour

Rotation autour de l'axe de horizontal

Rotation autour de l'axe vertical

CommuniquerAvec un PC

Mémoriser lesdonnées

astronomiques


Compatibilités

Les objets techniques raquette, embase motorisée et module L.N.T. sont étudiés à partir de cartes électroniques développées de manière à fonctionner conformément à leurs modèles originaux respectifs. Les compatibilités suivantes sont respectées :

Commande du télescope depuis une carte « raquette ».(en remplacement de

« l'Autostar »)

Remplacement de la carte contrôleur moteur AZ

(avec commande par Autostar)



Commande du « Smartfinder » par raquette via carte

d'alignement.

Remplacement du L.N.T. par carte d'alignement et commande

par raquette.



C.2 - La raquette

PrésentationLa raquette didactisée reprend la plupart des fonctionnalités de l'Autostar, mais elle ne réalise pas les calculs astronomiques permettant de pointer automatiquement les objets célestes.La connexion avec un PC se fait en utilisant un connecteur RS232 type DB9 standard.Il est possible d'alimenter la carte soit via le télescope avec le cordon HBX ou avec une alimentation externe.Attention : le cordon HBX se connecte via une embase RJ45 mais ce cordon n'est pas compatible avec un câble réseau.


Clavier matriciel12 touches

Afficheur LCD 2 lignes

16 caractères

Liaison RS232vers PC

Mémoire EEPROM (Données astronomiques)

Connecteur deLiaison vers ICD2

(programmation PIC)

Port HBXvers télescope

Touches decommande etde navigation

Buzzer(signal sonore)

Alimentationexterne 12V


Utilisation de la raquette didactiséeLa raquette peut fonctionner dans 2 modes différents :

Le mode « Pilotage »Ce mode permet de piloter le télescope sur les 2 axes ou la carte contrôleur moteur seule.La raquette commence par tester la communication avec les contrôleurs moteurs et le LNT (ou la carte alignement).La présence du contrôleur moteur d'azimut est nécessaire pour le fonctionnement dans ce mode.Le fonctionnement est similaire à celui de l'Autostar :• Les 4 touches de direction commandent les rotations.• Les chiffres de 1 à 9 permettent de sélectionner la vitesse.• La touche « 0 » remet à zéro la position affichée.• Les touches * et # permettent de passer l'affichage de la position en degré ou en nombre

de pas.• La touche ENTER permet d'entrer dans un menu.• La touche MODE permet de remonter au niveau supérieur.

Menus disponibles :<Configuration > < Information >→Date →Date & heure→Heure →Calib. Capteurs→Calib. Capteurs→Intensite LCD→Chercheur

Attention : il est nécessaire d'effectuer une calibration des capteurs à chaque fois que vous changez le matériel piloté par la raquette (télescope ou contrôleur moteur).

Le mode « Test » (Appuyer sur la touche « 0 » à la mise sous tension).Ce mode permet de tester les différentes cartes. • La navigation dans les menus se fait avec les touches * et # ou les flèches de direction.• La touche ENTER permet d'entrer dans un menu ou dans un test.• La touche MODE permet de remonter au niveau supérieur ou de sortir d'un test.

Menus disponibles :<Test Raquette> < Test LNT > < Test moteurs >→Clavier →Recherche LNT →Comm. Moteurs→Luminosite LCD →Mesure Nord →Calib. Capteurs→Buzzer →Mesure Niveau→Mesure VALIM →Mesure Tilt→Write MEM_I2C →Clign Chercheur→Read MEM_I2C →Reglage Date→Trans RS232 →Lecture Date→Recept RS232




Appui

Alimenter

Détecter l'appuisur une touche

Acquérir le code de la touche

Adapter les niveau de tension

Communiqueravec le PC

Traiterles données

Communiqueravec la cartealignement

Communiqueravec le contrôleur

moteur ALT

Générerle signal sonore

Afficher

LCD_LED

LCD_RS

LCD_D4-D7

Mémoriser lesdonnées

astronomiques

SCL

SDA

CLAV_DA

CLAV_A-E

VBATT

ALIM 12V

VALIM

VCC

touche_clavier

Messages

Signal sonoreBUZZER

Communiqueravec le contrôleur

moteur AZ

ALT CLK

ALT AZ DATA

AZ CLK

AUX CLK

AUX DATA

TXRS232

RXRS232

TX

RX

Mesurer la tension d'alimentation

valeur_valim

donnéesenvoyées

Fonction mixte

Fonction matérielle

5

LCD_RW

LCD_E

4

donnéesreçues

commandes axe ALT

réponses axe ALT

commandes axe AZ

réponses axe AZ

commandes alignement

réponses alignement

Lire et écrire les données

astronomiques

donnéesastronomiques

Commanderl'afficheur LCD

données àafficher

Commanderle buzzer

Fonction logicielle

Moduler l'intensitédu rétro-éclairage

intensite_lcd



Analyse fonctionnelle

Fonction « Alimenter »Cette fonction fournit une tension VCC = +5V à partir d'une source de tension issue du télescope (environ 12V) ou éventuellement d'une source externe pour une utilisation sans le télescope. Elle génère également une tension VALIM qui est utilisée par le PIC pour mesurer la tension d'alimentation et indiquer si les piles sont déchargées.L'alimentation est protégée contre les surintensités, les surtensions et les inversions de polarité.

Entrées :● VBATT : Tension d'alimentation issue du télescope d'environ 12V continu (8 piles).● ALIM 12V : Tension d'alimentation issue d'une alimentation de laboratoire pour

utilisation sans le télescope.

Sorties :● VCC : Tension 5V régulée.● VALIM : Tension d'alimentation de la carte.

Fonction « Mesurer la tension d'alimentation »Cette fonction mesure la valeur de la tension d'alimentation afin de prévenir l'utilisateur en cas de batteries faibles.

Entrée :● VALIM : Tension d'alimentation de la carte.

Sortie :● valeur_valim : variable contenant la valeur de la tension d'alimentation.

Fonction « Détecter l'appui sur une touche »Cette fonction détecte et prévient le microcontrôleur d'un appui de l'utilisateur sur le clavier ou un bouton-poussoir.

Entrée :● Appui sur une touche du clavier ou un bouton-poussoir

Sorties :● CLAV DA : Signal logique indiquant qu'une touche a été appuyée.● CLAV A-E : Code binaire de 5 bits correspondant à la touche du clavier appuyée.

Fonction « Acquérir le code de la touche »Cette fonction permet de lire et de mémoriser le code de la touche appuyée.

Entrées :● CLAV DA : Signal logique indiquant qu'une touche a été appuyée.● CLAV A-E : Code binaire de 5 bits correspondant à la touche du clavier appuyée.

Sortie :● touche_clavier : variable de 8 bits contenant le code de la touche appuyée.


Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Le Système didactiséFonction « Mémoriser les données astronomiques »Cette fonction permet de mémoriser les données astronomiques dans une mémoire EEPROM. La communication entre le microcontrôleur et l'EEPROM se fait avec le protocole I²C.

Entrée :● SCL : Signal d'horloge du protocole I²C pour la communication avec le

microcontrôleur.

Entrée / Sortie :● SDA : Signal logique de données du protocole I²C pour la communication avec le

microcontrôleur.

Fonction « Lire & écrire les données astronomiques »Cette fonction permet de lire ou écrire les données astronomiques dans la mémoire EEPROM.

Entrées / Sorties :● Données astronomiques à lire ou écrire dans l'EEPROM.● SDA : Signal logique de données du protocole I²C pour la communication avec le

microcontrôleur.

Sortie :● SCL : Signal d'horloge du protocole I²C pour la communication avec le micro-

contrôleur.

Fonction « Communiquer avec le PC »Cette fonction permet la communication avec un PC grâce à une liaison série à la norme RS232 (9600 bauds – 8 bits de données – 1 bit de stop – pas de parité).Celle-ci permet par exemple de communiquer la position du télescope au logiciel « Stellarium » ou de mettre à jour les données astronomiques mémorisées.

Entrées :● RX : Signal logique des données reçues en provenance du PC.● Données à envoyées au PC.

Sorties :● TX : Signal logique des données émises à destination du PC.● Données reçues du PC.

Fonction « Adapter les niveaux de tension »Cette fonction permet d'adapter les niveaux de tensions des signaux RX et TX à la norme RS232.

Entrées :● TX : Signal logique des données émises à destination du PC● RXRS232 : Signal compatible avec la norme RS232, porteur des données reçues du

PC.

Sorties :● RX : Signal logique des données reçues en provenance du PC● TXRS232 : Signal compatible avec la norme RS232, porteur des données envoyées

au PC


Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Le Système didactiséFonction « Communiquer avec la carte alignement »Cette fonction permet à la raquette de communiquer avec la carte alignement (ou le LNT) via le bus AUX du télescope suivant le protocole décrit dans l'annexe D2.

Entrée :● Commandes à transmettre à la carte alignement.

Sorties :● AUX CLK : Signal d'horloge du bus AUX.● Réponses de la carte alignement.

Entrée / Sortie :● AUX DATA : signal logique de donnée du bus AUX.

Fonction « Communiquer avec le contrôleur moteur AZ »Cette fonction permet d'envoyer des commandes au contrôleur moteur d'azimut. Le protocole de communication entre la raquette et les contrôleurs de moteurs est décrit dans l'annexe D1.

Entrée :● Commandes à transmettre au contrôleur d'azimut.

Sorties :● AZ CLK : Signal d'horloge de la communication avec le contrôleur moteur AZ.● Réponses du contrôleur moteur d'azimut.

Entrée / Sortie :● ALT AZ DATA : Signal logique de donnée de la communication avec le contrôleur

moteur AZ.

Fonction « Communiquer avec le contrôleur moteur ALT »Cette fonction permet d'envoyer des commandes au contrôleur moteur d'altitude. Le protocole de communication entre la raquette et les contrôleurs de moteurs est décrit dans l'annexe D1.

Entrée :● Commandes à transmettre au contrôleur d'altitude.

Sorties :● ALT CLK : Signal d'horloge de la communication avec le contrôleur moteur ALT.● Réponses du contrôleur moteur d'altitude.

Entrée / Sortie :● ALT AZ DATA : Signal logique de donnée de la communication avec le contrôleur

moteur ALT.


Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Le Système didactiséFonction « Commander le buzzer »Cette fonction permet de générer le signal de commande du buzzer de la raquette. Elle est appelée par la fonction « Traiter les données ».

Sortie :● BUZZER : Signal logique commandant l'émission de bip sonore.

Fonction « Générer le signal sonore »Cette fonction permet d'émettre un signal sonore lors de certaines phases du fonctionnement du télescope.

Entrée :● BUZZER : Signal logique commandant l'émission de bip sonore.

Sortie :● Signal sonore.

Fonction « Commander l'afficheur LCD »Cette fonction génère les signaux de commande de l'afficheur LCD de la raquette.

Entrée :● Données à afficher sur l'afficheur LCD.

Sorties :● LCD_RS, LCD_RW, LCD_E : Signaux logiques de contrôle de l'afficheur LCD.

Entrées / Sorties :● LCD_D4 à LCD_D7 : ½ octet de commande ou de donnée de l'afficheur LCD.

Fonction « Moduler l'intensité du rétro-éclairage »Cette fonction module le rapport cyclique du signal de commande du rétro-éclairage de l'afficheur LCD afin de régler sa luminosité.

Entrée :● intensite_lcd : variable de 8 bits correspondant à l'intensité désirée.

Sortie :● LCD_LED : Signal logique de commande du rétro-éclairage.


Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Le Système didactiséFonction « Afficher »Cette fonction affiche les messages sur l'écran LCD de la raquette.

Entrées :● LCD_LED : Signal logique de commande du rétro-éclairage.● LCD_RS, LCD_RW, LCD_E : Signaux logiques de contrôle de l'afficheur LCD.

Sortie :● Messages : Menus et informations à destination de l'utilisateur.

Entrées / Sorties :● LCD_D4 à LCD_D7 : ½ octet de commande ou de donnée de l'afficheur LCD.

Fonction « Traiter les données »Cette fonction exclusivement logicielle prend en compte les informations du système pour élaborer les commandes et contrôles du télescope ainsi que la communication avec l'utilisateur.



Schéma structurel

OSC2

OSC1

GND

VALIM

TITLE:

BY:

DATE:

PAGE:

Raquette 27/06/09


VI1 VO 3

GN

D2

U5LM2931AT-5.0G

D1

1N5817

C11100nF

C10100nF

GND

VCC

DPP6KE15A

FU1

FUSIBLE-TR5100 mA

+ C12100uF

+ C9100uF

Q12N5550

VCC

CU1100nF

VCC

VCC

123

456

789

0#

C1

C2

C3

L1

L2

L3

L4

CLAV

HAUT

BASGAUCHE DROITE

AIDEGOTOMODE

D7

14D

613

D5

12D

411

D3

10D

29

D1

8D

07

E6

RW5

RS

4

VSS

1

VD

D2

VEE

3

A15

K16

LCD162C-GC-BC-3LP

VCC

3

RAJ110K

Alimentation

ENTER

Aficheur LCD rétroéclairé

Buzzer

Liaison RS232 vers PC

T1IN11

R1OUT12

T2IN10

R2OUT9

T1OUT 14

R1IN 13

T2OUT 7

R2IN 8

C2+

4

C2-

5

C1+

1

C1-

3

VS+ 2

VS- 6

U3HIN232ECPZVCC patte 16GND patte 15

162738495

J3

DB9Femelle

C4

100nF

C3

100nF

R1510C5

100nF

C6

100nF

123456

J4

ICD2Programmation PIC

SCK 6

SDA 5

WP 7

A01

A12

*A23

U4

24LC1025VCC patte 8GND patte 4

R1910k

R1810k

VCC

EEPROM I2C

RA0/AN0/C1IN-2

RA1/AN1/C2IN-3

RA2/AN2/C2IN+/VREF-/CVREF4

RA3/AN3/C1IN+/VREF+5

RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/HLVDIN/C2OUT7

RA6/OSC2/CLKO14

RA7/OSC1/CLKI13

RB0/AN12/FLT0/INT033

RB1/AN10/INT134

RB2/AN8/INT235

RB3/AN9/CCP2A36

RB4/KBI0/AN1137

RB5/KBI1/PGM38

RB6/KBI2/PGC39

RB7/KBI3/PGD40

RC0/T1OSO/T13CKI 15

RC1/T1OSI/CCP2B 16

RC2/CCP1/P1A 17

RC3/SCK/SCL 18

RC4/SDI/SDA 23

RC5/SDO 24

RC6/TX/CK 25

RC7/RX/DT 26

RD0/PSP0 19

RD1/PSP1 20

RD2/PSP2 21

RD3/PSP3 22

RD4/PSP4 27

RD5/PSP5/P1B 28

RD6/PSP6/P1C 29

RD7/PSP7/P1D 30

RE0/RD/AN5 8

RE1/WR/AN6 9

RE2/CS/AN7 10

RE3/MCLR/VPP 1

U1

PIC18F4620VCC pattes 11 et 32GND pattes 12 et 31

TXRX

BUZZER

BUZZER

MCLR

R2182

TXRX

CLAV_ACLAV_BCLAV_CCLAV_D

D2

1N5817

Alim environ 12V issue du télescope

Alim

enta

tion

exte

rne

de la

car

te

LED13mmVerte

R11k

CLAV_ACLAV_BCLAV_CCLAV_DCLAV_E

AZ CLKALT CLKALT AZ DATA

AUX DATAAUX CLK

SCLSDA

SCLSDA

LCD

_D4

LCD

_D5

LCD

_D6

LCD

_D7

LCD

_RS

LCD

_RW

LCD

_E

LCD_D4LCD_D5LCD_D6LCD_D7

LCD_RSLCD_RW

LCD_E

LCD

_LED

LCD_LED

MCLR

R24.7k

VCC

PGDPGC

PGCPGD

X20MHz

C1 15pF

C2 15pF

OSC 6KBM 7

DA 13

A 19

B 18

C 17

D 16

X112

X211

X39

X48

Y11

Y22

Y33

Y44

OE 14

Y55 E 15

U2

MM74C923VCC patte 20GND patte 10

CLAV_E

CLAV_DA

CLAV_DA

CU2100nF

CLCD100nF

CU3100nF

CU4100nF

+

C7

4.7uF

C8

470nF

12

J1

ALIM 12VBornierdébrochable

VALIM

VALIM

R322k1%

R4

10k1%

12345678

J2

RJ45 femelleVers TelescopeCordon croisé

R9 1k

R8 1k

R1251k

R11220k

R1051k

VCC

R1351k

R1451k

ALT AZ DATA

AZ CLK

ALT CLK

AUX DATA

AUX CLK

PORT HBX vers telescope

VBATT

R5 1k

R6 1k

R7 1k

AZ CLKALT AZ DATA

ALT CLKAUX DATA

AUX CLK

SDASCL

BUZZER VCQ1

VBQ1

TXRS232RXRS232

TX RX

CLAV_A

CLAV_B

CLAV_C

CLAV_D

CLAV_E

Y5

Y4

Y3

Y2

Y1

X1 X2 X3 X4

BZ1

BUZZERPKM13EPY-4002-B0

Mesure tension batterie

VCC

VC

C

MESALIM

R16

1k

R171k

VBATT

RE1 (Debuggage)

VCC

CLAV_DA

LCD_LED

1 2

J5RX/TX



C.3 - Le contrôleur moteur d'azimut

PrésentationLe contrôleur moteur reprend toutes les fonctionnalités de la carte d'origine. Il est muni en plus de cavaliers, de mini-interrupteurs, de support de connexions, de deux boutons poussoirs et d'une LED.• Lorsque les cavaliers sont sur la position de gauche, la carte fonctionne normalement

(pilotée par le microcontrôleur).• Lorsque les cavaliers sont sur la position de droite, le microcontrôleur est déconnecté

pour les TP de physique appliquée.• Les 2 boutons poussoirs BP1 et BP2 ainsi que la LED2 ont été ajoutés afin de pouvoir

faire des tests sans utiliser la raquette.Il est possible d'alimenter la carte soit par le télescope avec le cordon HBX soit avec une alimentation externe.


Connecteur deliaison avec ICD2

(programmation PIC)

Alimentationexterne 12V

Connecteur deliaison avec la carte

capteur optique

Boutons poussoirpour tests

Cavaliers pourTP physique

Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Le Système didactiséCarte capteur optiquePour pouvoir utiliser le contrôleur moteur avec le télescope, le capteur optique se trouve sur une carte séparée.Le contrôleur moteur peut être utilisé soit :• Avec le télescope muni d'une carte capteur optique.• Avec un motoréducteur monté sur la carte capteur optique. Dans ce cas, la raquette se

connecte sur la carte capteur optique.


Carte contrôleur moteur

Capteur optiqueet moteur

Carte raquette(Implantation de la carte capteur optique dans l'em base)

Doublephototransistor

Moteurazimut

Disque denté(36 encoches)

Liaison avec la raquetteConnecteur HBX

Liaison aveccontrôleur AZ

Réducteurmécanique

Rapport deréduction

Vis sans fin assurantla rotation AZ

Liaison avec embasedu télescope (interne)1

12320


Principe de fonctionnement du capteur optiqueChaque moteur est piloté par un contrôleur de moteur qui assure la régulation de vitesse et mesure le déplacement angulaire du moteur. Pour cela, il utilise un capteur optique constitué d'une LED infrarouge, d'un double photo-transistor et d'un disque solidaire de l'axe du moteur comportant 36 encoches :

La disposition du double phototransistor permet d'obtenir deux signaux en quadrature de phase qui permettent de déterminer le sens de rotation du moteur et de multiplier par 4 la résolution du capteur.

Relevés des signaux du capteur optiqueVitesse n°1 Vitesse n°5

Pour la vitesse n°1, la rotation du moteur n'est pas continue mais saccadée, ce qui explique les paliers observés dans l'allure des tensions vE1(t) et vE2(t).Pour la vitesse n°5, la rotation du moteur est continue, l'allure des tensions vE1(t) et vE2(t) s'approche d'une sinusoïde.


E1

E2

LED2

R3330

R4750

R51.5k

R62.7k

R75.6k

VCC

RLE

D6

RLE

D5

RLE

D4

RLE

D3

RLE

D2

R812k

RLE

D1

+5V

R1251k

R1151k R15

2.7k

R162.7k

+5V

R133.3k

R143.3k

3

21

84

U3:A

LM2904

5

67

84

U3:B

LM2904

ENCA

ENCB

+5VQ7

disque avec 36 encoches

Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Le Système didactiséCalibration du capteurLors de la phase de calibration du capteur, le contrôleur ajuste le courant dans la LED infrarouge afin d'obtenir un rapport cyclique de 50% sur les signaux de sortie des comparateurs lorsque le moteur tourne.Pour cela le contrôleur moteur ajuste le courant qui circule dans la led IR en plaçant au niveau haut ou bas les signaux RLED1 à RLED6.

Mesure du déplacement angulaireEn comptant le nombre de périodes des signaux issus des photo-transistors, le contrôleur détermine le déplacement angulaire, le sens et la vitesse de rotation du moteur. Il assure également la régulation de vitesse du moteur en fonction de la consigne envoyée par « l'Autostar ». Cette régulation se fait par modulation en PWM de la tension d'alimentation du moteur grâce à un pont en H de transistors MOSFETs.L'Autostar interroge périodiquement le contrôleur afin de connaître le déplacement angulaire effectué par le moteur. Ainsi, lors d'une phase de suivi d'un objet céleste, il ajuste en permanence la consigne de vitesse des moteurs en fonction de la position de l'objet observé dans le ciel.





Mesurer ledéplacement

angulaire du moteur

ENCA

Communiquer avecla raquette

AZ DATA

AZ CLK

Réguler lavitesse du moteur

PWMcompteur_capteur

RLED1 à RLED6

Capter la rotationdu moteur

config_led

demande_calibration

compteur_status

consigne_vitessevaleur CCPR1L

Modulerla tension

d'alimentation

Calibrer le capteuroptique

ENCB

ConversionÉlectrique/Mécanique

UMOTEUR

VALIM

Alimenter

VBATT

ALIM 12V VCC

Rotation

VALIM

ENCAENCB

Fonction mixte


6

vitesse_max

PWM

SENS

regulation



Fonction « Alimenter »Cette fonction fournit une tension VCC = +5V à partir d'une source de tension issue du télescope (environ 12V) ou éventuellement d'une source externe pour une utilisation sans le télescope. Cette fonction génère également une tension VALIM qui est utilisée pour alimenter le moteur.L'alimentation est protégée contre les surintensités, les surtensions et les inversions de polarité.



Sorties :● VCC : Tension 5V régulée.● VALIM : Tension continue d'environ 12V pour l'alimentation du moteur.

Fonction « Communiquer avec la raquette »Cette fonction permet la communication entre la raquette (ou l'Autostar) et le contrôleur moteur grâce à une liaison série synchrone selon le protocole décrit dans l'annexe D1.

Entrées :● AZ CLK : Signal d'horloge pour la communication avec la raquette.● valeur CCPR1L : valeur du registre interne du microcontrôleur qui fixe la valeur du

rapport cyclique du signal PWM.● compteur_status : variable logicielle de 16 bits contenant le nombre de pas

effectués par le moteur depuis la dernière commande « status ».

Sorties :● SENS : signal logique indiquant le sens de la rotation.● consigne_vitesse : variable logicielle de 3 octets représentant la vitesse de rotation

demandée.● regulation : indicateur binaire commandant la régulation de la vitesse de rotation

du moteur selon la consigne de vitesse reçue.● vitesse_max : indicateur binaire commandant la rotation du moteur à vitesse

maximale.● demande_calibration : indicateur binaire commandant la calibration du capteur

optique.

Entrées / Sorties :● AZ DATA : signal logique de données pour la communication avec la raquette.● config_led : variable d'un octet correspondant à l'intensité du courant dans la led

IR du capteur.


Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Le Système didactiséFonction « Mesurer le déplacement angulaire du moteur »Cette fonction comptabilise le nombre de pas effectué par le moteur afin de connaître le déplacement angulaire télescope. Cette information permet également de réguler la vitesse du moteur.

Entrées :● ENCA et ENCB : signaux logiques en quadrature de phase permettant de mesurer

le déplacement angulaire et de déterminer le sens de rotation du moteur.

Sorties :● compteur_status : variable logicielle de 16 bits contenant le nombre de pas

effectués par le moteur depuis la dernière commande « status » envoyée par la raquette.

● compteur_capteur : variable logicielle de 16 bits contenant le nombre de pas effectués par le moteur sur un intervalle de 6,5536ms. Cette valeur permet de réaliser la régulation de vitesse du moteur.

Fonction « Réguler la vitesse du moteur »Cette fonction asservit la vitesse de rotation du moteur conformément à la consigne envoyée par la raquette (ou l'Autostar). Voir la signification des consignes de vitesse page 55.

Entrées :● consigne_vitesse : variable logicielle de 3 octets représentant la vitesse de rotation

demandée.● regulation : indicateur binaire commandant la régulation de la vitesse de rotation

du moteur selon la consigne de vitesse reçue.● vitesse_max : indicateur binaire commandant la rotation à vitesse maximale du

moteur.● compteur_capteur : variable logicielle de 16 bits contenant le nombre de pas

effectués par le moteur sur un intervalle de 6,5536ms.

Sorties :● valeur CCPR1L : valeur du registre interne du microcontrôleur qui fixe la valeur du

rapport cyclique du signal PWM.● PWM : signal logique de rapport cyclique variable commandant la modulation de la

tension d'alimentation du moteur.

Fonction « Moduler la tension d'alimentation du moteur »Cette fonction permet de faire varier la vitesse de rotation du moteur, conformément à la consigne de vitesse envoyée par la raquette.

Entrées :● PWM : signal logique de rapport cyclique variable commandant la modulation de la

tension d'alimentation du moteur.● SENS : signal logique indiquant le sens de la rotation.● VALIM : tension continue d'environ 12V pour l'alimentation du moteur.

Sortie :● UMOTEUR : tension d'alimentation du moteur.


Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Le Système didactiséFonction « Calibrer le capteur optique »Cette fonction permet d'ajuster l'intensité dans la LED infrarouge du capteur optique afin d'obtenir un fonctionnement optimal tout en s'affranchissant :• des disparités des caractéristiques des LED infrarouges et des phototransistors.• du défaut d'alignement entre la LED infrarouge et les phototransistors.• de l'opacité relative du disque comportant 36 encoches.

Entrées :● demande_calibration : indicateur binaire commandant la calibration du capteur

optique.● ENCA et ENCB : signaux logiques en quadrature de phase permettant de mesurer

le déplacement angulaire et de déterminer le sens de rotation du moteur.

Sorties :● RLED1 à RLED6 : signaux logiques permettant de fixer l'intensité du courant dans

la LED infrarouge du capteur optique.● PWM : signal logique de rapport cyclique variable commandant la modulation de la

tension d'alimentation du moteur (100% dans lors de la calibration du capteur).

Entrée / Sortie :● config_led : variable logicielle d'un octet indiquant l'intensité du courant dans la

LED infrarouge du capteur optique (voir page 57).

Fonction « Capter la rotation du moteur »Cette fonction permet de mesurer le déplacement angulaire du moteur.

Entrées :● RLED1 à RLED6 : Information numérique de commande d'intensité de la LED

infrarouge du capteur optique.● Rotation : déplacement angulaire du moteur.

Sorties :● ENCA et ENCB : Signaux carrés en quadrature indiquant le déplacement

angulaire, le sens et la vitesse de rotation du moteur.

Fonction « Conversion électrique/mécanique »Cette fonction est assurée par un motoréducteur.

Entrée :● UMOTEUR : tension d'alimentation du moteur.

Sortie :● Rotation du télescope.



Schéma structurel

AUX CLKAUX DATAALT CLK

ALT DATA

GND

AZ CLK

AZ CLKAZ DATA

AZ DATA

VBATT

M-

M+

GND

X

20MHz

C6

15pF

C5

15pF

R3 330

R4 750

R5 1.5k

R6 2.7k

R7 5.6k

R8 12k

Q2IRFD9024

Q4

IRFD9024

Q3IRFD024

Q1IRFD024

R23

10

Q62N2222A

Q52N2222A

R1910k

R2110k

R18

10k

R17

10k

C9

10nF

R10 750

R9 750

VCC

R1251k

R1151k R15

2.7k

R162.7k

PWM

PWM

VALIM

R133.3k

R143.3k

3

21

U3:A

LM2903VCC patte 8GND patte 4

5

67

U3:B

LM2903

ENCA

ENCB

VCC

SENS

SENS

TITLE:

BY:

DATE:

PAGE:

Contrôleur Moteur 12/10/09


RA0/AN02

RA1/AN13

RA2/AN2/VREF-/CAP1/INDX4

RA3/AN3/VREF+/CAP2/QEA5

RA4/AN4/CAP3/QEB6

RA6/OSC2/CLKO10

RA7/OSC1/CLKI9

RB0/PWM021

RB1/PWM122

RB2/PWM223

RB3/PWM324

RB4/PWM4/KBI025

RB5/PWM5/KBI1/PGM26

RC0/T1OSO/T1CLKI 11

RC1/T1OSI/CCP2/FLTA 12

RC2/CCP1/FLTB 13

RC3/T0CLKI/T5CKI/INT0 14

RC4/INT1/SDI/SDA 15

RC5/INT2/SCK/SCL 16

RC6/TX/CK/SS 17

RC7/RX/TD/SCO 18

RE3/MCLR/VPP 1

RB6/KBI2/PGC27

RB7/KBI3/PGD28

U2

PIC18F2431VCC pattes 7 et 20GND pattes 8 et 19

RLED1

RLED2

RLED3

RLED4

RLED5

RLED6

PGCPGD

ENCAENCB

R210k

VCC

MCLR

VCC

Connecteur programmation PIC

123456

J3

ICD2

MCLR

PGDPGC

RLED1RLED2RLED3RLED4RLED5RLED6

15

64

U4:B

74AC02

12

31

U4:A

74AC02VCC patte 14GND patte 7

18

910

U4:C

74AC02

111

1213

U4:D

74AC02R2010k

R2210k

1234

J7

Facade ETX

12

J5moteur

LED3SFH 4113

VCC

Q7

SFH 3163F

disque 36 encoches

12345678

J6

RJ45 femelleConnecteur Raquette

VBATT

D1

1N5817

C3100nF

C2100nF

GND

VCC

DPP6KE15A

FU1

FUSIBLE-TR5500 mA temporisé

+C1100uF

CU1100nF

VCC

Alimentation

D2

1N5817


Alim

enta

tion

exte

rne

de la

car

te

LED13mmVerte

R11k

CU3100nF

CU4100nF

12

J1


VALIMVBATT

VCC

VALIM

G_Q2 G_Q4

M+ M-'

SENS

PWM

G_Q1 G_Q3

B_Q6B_Q5

SENS

PWM

BP1 C10100nF

R27

470

R26470

BP1

BP1BP2 LED2

BP2 C11100nF

R28

470BP2

LED2

123456

JGND

GND

123456

JVCC

VCC

VCC

JPK

E1

E2

ENCA

ENCB

VREF

K'K

AZ_CLK

AZ_DATA

MOTEUR

12

roug

e

noir

Test carte

LED23mmOrange

M-

JPM

R2510k

R2410k

JP1

JP2

JP3

JP4

JP5

JP6

JP8

JP7

JPWMVI1 VO 3

GN

D2

U1LM2931AT-5.0G

+C4100uF

JSENS

R2910k

R3010k

VCC VCC

RSHUNT 1Sur support

RA2

1234

J8

RX/TX

123456

121110987

SW1

SW-DIP6

J2J4-3

J2J4-7

J2J4-1

J2J4-10

J2J4-6J2J4-5

J2J4-9

J2J4-8

J2J4-2J2J4-4

AZ CLK

AZ CLK

AZ DATA

AZ DATA

VCC

J2J4-5

J2J4-XSignifie contact n°X des connecteurs J2 et J4 vers carte "Capteurs optiques"



C.4 - La carte d'alignement (LNT)

PrésentationLa carte d'alignement reprend toutes les fonctionnalités du LNT.Elle peut être connectée soit :• Sur la raquette didactisée avec un cordon de type HBX.• Sur le port AUX du télescope en utilisant un cordon spécial (il faut dans ce cas

déconnecter le LNT du télescope).Les encoches dans le circuit imprimé permettent de fixer la carte sur le tube du télescope à l'aide d'élastiques.Le connecteur J6 permet de piloter la LED laser du smartfinder.La carte inclinomètre est sur un circuit imprimé séparé afin de pouvoir l'utiliser seule pour le TP de physique appliquée.


Alimentationexterne

Pile 3V

Port HBXliaison avecla raquette

Connecteur deliaison avec ICD2

(programmation PIC)

Inclinomètre

Capteur de champmagnétique

Connecteur pourla led laser

du Smartfinder


Principe de fonctionnement du capteur magnéto-inductifL'orientation du LNT par rapport au champ magnétique terrestre est déterminée grâce à un capteur magnéto-inductif PNI SEN-L :

Il est associé à d'autres composants pour former un oscillateur RL dont la fréquence va varier en fonction de l'orientation du capteur par rapport au champ magnétique terrestre.La mesure est effectuée de la manière suivante :

1. Mesure de la période de l'oscillation produite avec le capteur polarisé dans un sens.2. Mesure de la période de l'oscillation produite avec le capteur polarisé dans l'autre sens.3. Calcul de la différence entre les deux mesures précédentes.

En réalité, afin d'augmenter la précision de la mesure, on effectue cette mesure sur plusieurs périodes de l'oscillateur.Exemple : Résultats obtenus en effectuant la mesure sur 512 périodes

La position du nord magnétique est repérée par le moment où la valeur mesurée passe par 0 tout en étant croissante lorsque l'on tourne dans le sens horaire.De la même manière, la position du nord magnétique est repérée par le moment où la valeur mesurée passe par 0 tout en étant décroissante lorsque l'on tourne dans le sens anti-horaire.


360

100

angle [°]

vale

ur m

esur

ée [µ

s]

270180900

200

-200

-100

0N E S O N

N

S

angle




Champ magnétiqueterrestre

Mesurer l'inclinaison

Générer une fréquenceimage de l'orientation

Moduler l'intensitélumineuse

Commanderles LEDS

Horloge temps réel

Inclinaison XOUT

YOUT

SDA

Mesurer les donnéesimages de l'inclinaison

Élaborer la donnéeinformation nord

Date et heure (BCD)Lire ou écrirela date et l'heure

AUX DATA

AUX CLK

X1 X2

Gérer lefonctionnement

ton_ledtoff_ledint_led LED

Alimenter Vcc

VBATT

ALIM 12V

point rouge

duree_hautduree_bas

information_nordOSC NORD

Communiqueravec la raquette

mode_fonctionnement

Fonction mixte


SCL

Appel d'une fonction logicielle



Fonction « Alimenter »Cette fonction fournit une tension VCC = +5V à partir d'une source de tension issue du télescope (environ 12V) ou éventuellement d'une source externe pour une utilisation sans le télescope.L'alimentation est protégée contre les surintensités, les surtensions et les inversions de polarité.



Sortie :● VCC : Tension 5V régulée.

Fonction « Mesurer l'inclinaison »Cette fonction mesure l'angle d'inclinaison du tube du télescope suivant l'axe longitudinal (Niveau) et l'axe transversal (Tilt).

Entrée :● Inclinaison du télescope selon les deux axes (Niveau et Tilt)

Sorties :● XOUT : signal rectangulaire de rapport cyclique image de l'inclinaison

longitudinale.● YOUT : signal rectangulaire de rapport cyclique image de l'inclinaison

transversale.

Fonction « Mesurer les données images de l'inclinaison »Cette fonction mesure les durées des états haut et bas des signaux XOUT et YOUT.

Entrées :● XOUT ; YOUT : Signaux carrés de rapport cyclique variable, image de l'inclinaison.

Sorties :● duree_haut ; duree_bas : variables de 16 bits correspondant aux durées des états

haut et bas du signal XOUT ou YOUT suivant l'axe sélectionné.

Fonction « Générer une fréquence image de l'orientation »Cette fonction génère un signal dont la fréquence varie en fonction de l'orientation de la carte par rapport au nord magnétique.

Entrées :● Champ magnétique terrestre● X1 ; X2 : Signaux logiques de sélection de la polarisation du capteur.

Sortie :● OSC NORD : signal dont la fréquence varie selon l'orientation par rapport au

champ magnétique terrestre.


Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Le Système didactiséFonction « Élaborer la donnée information nord »Cette fonction mesure les périodes du signal OSC_NORD pour les 2 polarisations du capteur et élabore la valeur de l'information qui est transmise à la raquette : voir la commande « Interrogation Nord » page 60.

Entrée :● OSC NORD : oscillation dont la fréquence est l'image de l'orientation par rapport

au champ magnétique terrestre.

Sorties :● X1 ; X2 : Signaux logiques de sélection de la polarisation du capteur.● information_nord : variable de 8 bits image de la position du télescope par rapport

au nord.

Fonction « Horloge temps réel »Cette fonction sauvegarde et maintient les informations date et heure.

Entrée :● SCL : Signal d'horloge du protocole I²C pour la communication avec le micro-

contrôleur.


microcontrôleur.

Fonction « Lire ou écrire la date et l'heure »Cette fonction permet de lire ou écrire les informations date et heure dans l'horloge temps réel.


microcontrôleur.● Date et heure : 6 variables de 8 bits contenant les informations date et heure lues

dans l'horloge temps réel.

Sortie :● SCL : Signal d'horloge du protocole I²C pour la communication avec le

microcontrôleur.

Fonction « Moduler l'intensité lumineuse »Cette fonction permet de générer le signal de commande de la LED du chercheur. La fréquence de clignotement ainsi que l'intensité lumineuse est configurée par la raquette (ou par l'Autostar)

Entrées :● ton_led ; toff_led ; int_led : variables de 8 bits définissant la durée du clignotement

et l'intensité lumineuse de la LED-LASER.

Sortie :● LED : signal logique de commande de la LED-LASER.


Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Le Système didactiséFonction « Commander les LEDs »Cette fonction permet d'allumer la LED-LASER du « Smartfinder » qui est intégré dans le LNT.

Entrée :● LED : signal de commande de la LED-LASER équipant le « Smartfinder ».

Sortie :● Point rouge lumineux généré par la led laser du « Smartfinder ». Une LED témoin

de couleur rouge est commandée simultanément.

Fonction « Communiquer avec la raquette »Cette fonction permet la communication entre la carte alignement et la raquette de commande du télescope (ou l'Autostar) suivant le protocole décrit dans l'annexe D2.

Entrées :● duree_haut ; duree_bas : variables de 16 bits correspondant aux durées des états

haut et bas du signal XOUT ou YOUT suivant l'axe sélectionné.● information_nord : variable de 8 bits image de la position du télescope par rapport

au nord.● AUX CLK : Signal d'horloge du bus AUX.

Sorties :● mode_fonctionnement : variable de 8 bits définissant le mode de fonctionnement :

mesure du niveau, mesure du tilt, mesure du nord, clignotement chercheur, lecture de la date, écriture de la date.

● ton_led ; toff_led ; int_led : 3 variables de 8 bits définissant la durée du clignotement et l'intensité lumineuse de la LED-LASER.

Entrées / Sorties :● Date et heure : 6 variables de 8 bits contenant les informations date et heure lues

dans l'horloge temps réel.● AUX DATA : Signal logique de donnée du bus AUX.

Fonction « Gérer le fonctionnement »Cette fonction choisit le fonctionnement de la carte alignement en fonction des commandes envoyées par la raquette. Elle appelle les différentes fonctions logicielles correspondant au fonctionnement demandé.

Entrée :● mode_fonctionnement : variable de 8 bits définissant le mode de fonctionnement :

mesure du niveau, mesure du tilt, mesure du nord, clignotement chercheur, lecture de la date, écriture de la date.



Schéma structurel

GND

ALT CLKALT DATA

AZ CLKAZ DATA

3

21

U5:A

TLC3702VCC patte 8GND patte 4

&4

56

U3:B

74AC08

&9

108

U3:C

74AC08

&12

1311

U3:D

74AC08

1 2

13

U4:A

74HC4066

11 10

12

U4:B

74HC4066

4 3

5

U4:C

74HC4066

8 9

6

U4:D

74HC4066VCC patte 14GND patte 7

R9

13k3

R7100k

R84k7

VCC

LSEN-L

R5

100

R6

100

R4100k

R3100k

VCC

R12100

R10

1k

LED

LEDR22

1M

C7

100nFR1933k

R1710k

R1810k

SCLSDA

VCC

+PILE

PILE3VPile bouton CR2032

R1451k

R16 1k

OSC NORD

X1X2

XOUTYOUT

VBAT 3

X11

X22

SCL 6

SDA 5

SOUT 7

U8

DS1307+VCC patte 8GND patte 4

TITLE:

BY:

DATE:

PAGE:

Alignement 12/10/09


32kHz 12

Vbat 5

U7

DS32KHZ

VCC patte 13GND patte 4

Horodatage

LED3LASERSmartfinder

D1

1N5817

C3100nF

C2100nF

GND

VCC

DPP6KE15A

FU1

FUSIBLE-TR5100 mA rapide

+ C1100uF

Alimentation


Alim

enta

tion

exte

rne

de la

car

te

LED13mmVerte

R11k

12

J1


VALIMVBATT

VCC

VALIM

VCC

Connecteur programmation PIC

123456

J3

ICD2

MCLR

PGDPGC

CU2100nF

Yout 2

Tout 1

GN

D3

VD

A4

Vref 6

Sck7

VD

D8

Xout 5

U6

MXD2020E

VCC

CU6100nF

+ C4100uF

D2

1N5817

12345678

J4

RJ45 femelleConnecteur Raquette

VBATT

AUX DATA

1234

J21234

J5

VCC

YOUTXOUT

AUX CLK

R1351k

R15 1k

VCC

5

67

U5:B

TLC3702

&1

23

U3:A

74AC08VCC patte 14GND patte 7

VCC

LED2rouge3mm

R11470

VI1 VO 3

GN

D2

U1LM2931AT-5.0G

12

J612

Carte Inclinometre

Smartfinder

X32MHz

C5

18pF

C6

18pF

PGCPGD

AUX CLK

AUX DATA

R210k

VCC

MCLR

RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/LVDIN/C2OUT7

RA6/OSC2/CLKO10

RA7/OSC1/CLKI9

RB0/AN12/INT021

RB1/AN10/INT122

RB2/AN8/INT223

RB3/AN9/CCP2B24

RB4/AN11/KBI025

RB5/KBI1/PGM26

RB6/KBI2/PGC27

RB7/KBI3/PGD28

RC0/T1OSO/T1CKI 11

RC3/SCK/SCL 14

RC4/SDI/SDA 15

RC5/SDO 16

RC6/TX/CK 17

RC7/RX/DT 18

RE3/MCLR/VPP 1

RC1/T1OSI/CCP2A 12

RC2/CCP1/P1A 13

RA0/AN0/C1IN-2

RA1/AN1/C2IN-3

RA2/AN2/C2IN+/VREF-/CVREF4

RA3/AN3/C1IN+/VREF+5

U2

PIC18F2320VCC patte 20GND pattes 8 et 19

SCLSDA

YOUT

XOUT

Q1BC307B

rouge

noir

Mesure d'inclinaison

Pointeur

RC0

+PILE

32KHZ SCL

SDA

LED

X1

X2

OSC NORD

U5+

U5-

B_Q1

C_Q1

AUX DATA

AUX CLK

CU7100nF

CU8100nF

+PILE

1234

J7

RX/TX

Détection Nord

X1

X2 OSC NORD

CU3100nF

VCC

CU4100nF

CU5100nF


Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT Annexes

D - AnnexesD.1 - Communication entre la raquette et les contrôleurs de moteurs

La communication entre l'Autostar et les contrôleurs de moteur se fait au moyen de 2 liaisons séries synchrones via les signaux :• AZ_CLK et AZ_DATA pour le moteur d'azimut• ALT_CLK et ALT_DATA pour le moteur d'altitude

Les lignes de données AZ_DATA et ALT_DATA sont reliées entre elles par l'Autostar, celui-ci dialoguant alternativement avec les 2 contrôleurs.Le fonctionnement des 2 contrôleurs de moteurs étant identique, par la suite nous utiliserons simplement les noms CLK et DATA pour désigner les signaux d'horloge et de donnée.

Caractéristiques des signaux CLK et DATALe signal d'horloge CLK est un signal logique (niveaux 0 / 5V) dont la période est comprise entre 160µs et 180µs lors de la transmission ou de la réception d'une donnée.Le signal de donnée DATA est un signal logique (niveaux 0 / 5V). Sa valeur est lue lors des fronts descendants de CLK, les bits constituant la donnée sont transmis en commençant par le bit de poids fort.DATA est contrôlée alternativement par l'Autostar et le contrôleur. Une résistance de tirage vers le haut permet de mettre DATA à l'état haut quand ni l'Autostar, ni le contrôleur ne contrôlent cette ligne.

CLK

DATA

220k51k

+5V

Autostar Contrôleur de moteur

750

750

Relevé des caractéristiques des signaux CLK et DATA

Remarque :On observe parfois une interruption pendant quelques ms du signal CLK au cours d'une communication, l'Autostar doit alors avoir une tâche plus prioritaire à faire. Ceci est sans incidence sur le fonctionnement, car la communication se fait sur les fronts descendants de CLK indépendamment de sa période.


t

t

CLK

DATA

160µs < T < 180µs

0

0

5V

5V


Protocole de communicationLa communication est toujours initiée par l'Autostar qui envoie une commande codée sur 8 bits éventuellement suivie d'un ou plusieurs octets.Les exemples suivants illustrent le protocole utilisé par l'Autostar et le contrôleur moteur pour dialoguer.

Exemple 1 : envoi de la commande 0x05 « Arrêt du moteur »

Remarque :Après que l'Autostar ait initié une communication en plaçant CLK au niveau bas ( ), si le① contrôleur ne répond pas au bout de 90ms, l'Autostar place CLK au niveau haut puis à nouveau au niveau bas pour essayer à nouveau d'initier la communication.

Exemple 2 : envoi de la commande 0x09 « Lecture de l'octet de configuration du capteur »


CLK

DATA

8 4 2 18 4 2 1

⑥ le contrôleur prend le contrôle de DATA et répond (AC)16 à

l'autostar

⑤ l'Autostar prend le contrôle de DATA et envoie la commande

(09)16 au contrôleur

8 4 2 18 4 2 1


④ le contrôleur rend le contrôle de DATA qui repasse à 1⑦

le contrôleur rend le contrôlede DATA qui repasse à 1

① l'Autostar a mis CLK à 0 et attend que DATA passe à 0


Autostar & Contrôleur en entrée Autostar maître – Contrôleur en entrée Contrôleur maître – Autostar en entrée

CLK

DATA

8 4 2 18 4 2 1

⑤ l'Autostar prend le contrôle de DATA et transmet la commande (05)16 au télescope


④ le contrôleur rend le contrôle de DATA qui repasse à 1⑥ l'Autostar rend le Contrôle de DATA

① l'Autostar met CLK à 0 et attend que DATA passe à 0


Autostar & Contrôleur en entrée Autostar maître – Contrôleur en entrée Contrôleur maître – Autostar en entrée


Description des différentes commandes

Les commandes de rotationEn pilotage manuel, l'Autostar permet 9 vitesses de rotation différentes. Pour les vitesses de 1 à 8, la commande de vitesse est formée par l'octet 01 suivi de 3 octets représentant la consigne de vitesse.Il est possible d'utiliser la commande 00 qui a un effet identique à la commande 01, l'Autostar l'utilise lors des phases de suivi d'un objet céleste.Exemple : commande de vitesse n°5 – sens horaire

• Commande de rotation : 01• Consigne de vitesse : (08A2C1)16

Les différentes consignes de vitesseLorsque l'on pilote le télescope à l'aide des touches de direction de l'Autostar, on a le choix entre 9 vitesses différentes. On donne ci-après les consignes de vitesse spécifiques au télescope ETX-90 :

Pour le sens horairevitesse 1 : 01 00 18 0F 1x = 1 x vitesse sidérale (0.25 arc-min/sec ou 0.004°/sec)vitesse 2 : 01 00 45 16 2x = 2 x vitesse sidérale (0.5 arc-min/sec ou 0.008°/sec)vitesse 3 : 01 01 14 58 8x = 8 x vitesse sidérale (2 arc-min/sec ou 0.033°/sec)vitesse 4 : 01 02 28 B0 16x = 16 x vitesse sidérale (4 arc-min/sec ou 0.067°/sec)vitesse 5 : 01 08 A2 C1 64x = 64 x vitesse sidérale (16 arc-min/sec ou 0.27°/sec)vitesse 6 : 01 11 45 82 128x = 30 arc-min/sec ou 0.5°/secvitesse 7 : 01 22 8B 05 1.0° = 60 arc-min/sec ou 1.0°/secvitesse 8 : 01 3C B8 5F 1.5° = 90 arc-min/sec ou 1.5°/sec

Remarque :En étudiant les consignes de vitesse, on s'aperçoit que les rapports de proportionnalité entre les vitesses qui sont indiqués dans la documentation ne sont pas respectés. Cela vient du fait que la consigne de vitesse n°1 ne correspond pas à la vitesse sidérale.Pour obtenir la vitesse sidérale, il faut envoyer la consigne 01 00 22 8B. On retrouve alors les rapports de proportionnalité entre les différentes vitesses.


01 08 A2 C1CLK

DATA

Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT AnnexesPour le sens anti-horaireOn retrouve exactement les mêmes valeurs mais négatives (codées en code complément à 2) : vitesse 1 : 01 FF E7 F1vitesse 2 : 01 FF BA EAvitesse 3 : 01 FE EB A8vitesse 4 : 01 FD D7 50vitesse 5 : 01 F7 5D 3Fvitesse 6 : 01 EE BA 7Evitesse 7 : 01 DD 74 FBvitesse 8 : 01 C3 47 A1

Signification de la consigne de vitesseLa consigne de vitesse correspond au nombre d'impulsions qui doit être compté sur le capteur optique pendant une durée donnée. Cette manière d'indiquer les consignes de vitesse permet à l'Autostar d'être compatible avec les différents modèles de télescope en adaptant les consignes en fonction du rapport de réduction de la transmission mécanique du télescope piloté.La consigne de vitesse est codée sur 3 octets et correspond au nombre de pas à effectuer sur une durée de 6,5536ms. Le 1er octet représente la partie entière du nombre de pas à effectuer, les deux suivants la partie fractionnaire (1 pas = 1 tour / 144).Par exemple, la consigne de vitesse (01 00 00)16 correspond à 1 pas toutes les 6,5536ms soit 152,6 pas par seconde.Lorsque le moteur fait un tour complet, on compte 144 pas donc cette consigne correspond à une vitesse de rotation de 1,06 tr/s ou 63,6 tr/mn.On en déduit comment calculer la vitesse de rotation du moteur à partir de la valeur de consigne (exprimée en base 10):

On calcule le nombre de pas par seconde : N=consigne65536 × 1

6,5536⋅10−3 N≈ consigne429,5

On en déduit la vitesse de rotation : vitesse= N144 en tr /s


Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT AnnexesCas de la vitesse n°9 (vitesse maximale)Pour la vitesse 9 (approx. 4.5°/sec), le moteur tourne à vitesse maximale, sa tension d'alimentation n'est plus modulée. La commande est constituée d'un seul octet :07 : pour le sens horaire06 : pour le sens anti-horaire

La commande d'arrêt du moteurElle est composée d'un seul octet : 05

La commande « status »Cette commande est envoyée périodiquement au contrôleur moteur par l'Autostar afin de connaître le déplacement angulaire effectué par celui-ci et la valeur actuelle du PWM.L'Autostar envoie l'octet 08 et le contrôleur moteur renvoie alors 3 octets + 1 bit :• Les 2 premiers octets représentent le nombre d'impulsions comptées sur le capteur

depuis la dernière interrogation. Ce nombre est codé en code complément à 2.• Le 3ème octet représente la valeur actuelle du PWM. Cela permet de détecter une

situation de blocage du moteur.• Un bit additionnel permet d'indiquer une erreur de comptage des impulsions si il est à 1.

Exemple :

• Commande « status » : 08• Il y a eu 55 impulsions comptées (0037)16

• La valeur du PWM est de 61 (3D)16

• Le bit additionnel est à 0


08 00 37 3D 0CLK

DATA

Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT AnnexesLa commande « change error count »Elle est constituée de l'octet 02 suivi d'un nombre de 16 bits codé en code complément à 2.Elle permet d'indiquer au contrôleur moteur d'ajouter ou de retrancher un nombre d'impulsions lors de la rotation en cours.Si la valeur indiquée est positive, celui-ci va faire accélérer la vitesse du moteur jusqu'à avoir ajouté le nombre d'impulsions demandé puis reprendre la vitesse de consigne.Si la valeur indiquée est négative, celui-ci va faire diminuer la vitesse du moteur jusqu'à avoir perdu le nombre d'impulsions demandé puis reprendre la vitesse de consigne.Cette commande est utilisée lors des changements de sens de rotation et permet certainement de compenser le jeu dans la chaîne de transmission mécanique.Exemple :

• Commande « change error count » : 02• Nombre d'impulsions : (0008)16

Les commandes de calibration et de configuration du capteur optiqueL'Autostar peut demander au contrôleur moteur de rechercher le courant permettant d'obtenir le fonctionnement optimal du capteur. Il lui demande ensuite la valeur trouvée. Le contrôleur renvoie alors un octet correspondant à la configuration des six résistances utilisées pour fixer le courant dans la led IR.Cet octet se décompose de la manière suivante :

bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit1 bit 0RLED6 RLED5 RLED4 RLED3 RLED2 RLED1 0 0

L'Autostar mémorise également la dernière valeur de configuration trouvée et l'envoie au contrôleur moteur lors de la phase d'initialisation à la mise sous tension du télescope.

Les commandes utilisées sont :• Demande de calibration du capteur : l'Autostar envoie l'octet 04.• Interrogation calibration capteur : l'Autostar envoie l'octet 09, le contrôleur moteur

répond avec un octet correspondant à la valeur de calibration trouvée.• Envoi de la valeur de calibration du capteur : l'Autostar envoie l'octet 03 suivi d'un octet

contenant la valeur de calibration.


02 00 08CLK

DATA


D.2 - Le bus AUXPrésentation

Le bus AUX est un bus spécifique aux télescopes « Meade » qui permet de connecter différents équipements au télescope afin d'étendre ses fonctionnalités. On peut ainsi ajouter au télescope un module de commande électrique de mise au point, un GPS, etc.Le télescope ETX-90 dispose de deux connecteurs pour le bus AUX sur sa façade. Ces connecteurs comportent 4 broches : 2 pour l'alimentation et 2 pour la communication.Le module LNT fourni avec le télescope est relié de manière interne au bus AUX du télescope.

Protocole de communicationLe bus AUX qui est un bus de communication bidirectionnel de type « maître / esclave ».La raquette (Autostar) est le « maître » de la communication et chaque périphérique connecté au bus AUX possède une adresse unique comprise entre 1 et 255 (le LNT possède l'adresse 06). L'adresse 0 est réservée pour l'envoi de commandes destinées à tous les périphériques connectés au bus.Toutes les communications sont initiées par la raquette qui commence par envoyer un message constitué des informations suivantes :• un octet contenant le nombre d'octets que comprend le message.• un octet correspondant à l'adresse du périphérique auquel s'adresse ce message.• un ou plusieurs octet(s) correspondant à la commande que doit exécuter le périphérique.

En réponse à cette commande, le périphérique répond en envoyant un message constitué des informations suivantes : • un octet contenant le nombre d'octets que comprend le message.• un ou plusieurs octet(s) correspondant à la réponse du périphérique à la commande de la

raquette.Remarques :• Le premier octet correspondant au nombre d'octets que comprend le message n'est pas

compté dans ce nombre.• Si un périphérique n'a pas d'information à retourner à la raquette en réponse à une

commande, le premier octet de sa réponse est donc égal à 0x00.• Si la raquette essaye de communiquer avec un périphérique n'est pas présent sur le bus,

le premier octet de la réponse est égal à 0xFF.



Constitution du bus AUXPhysiquement, le bus AUX est constitué de deux fils constituant une liaison série synchrone :• AUX_CLK : signal d'horloge toujours contrôlé par la raquette.• AUX_DATA : signal de donnée contrôlé alternativement par la raquette et les

périphériques. Des résistances de tirage vers le haut permettent de mettre AUX_DATA à l'état haut quand ni la raquette, ni aucun périphérique ne contrôlent cette ligne.

51k51k

+5V

Raquette

Périphérique 1AUX_CLK

AUX_DATA

1k

1k

51k

1k

+5V

51k

1k

Périphérique 2

51k

1k

+5V

51k

1k

Le signal d'horloge AUX_CLK est un signal logique de niveaux 0 / 5V dont la période est de 700µs lors de la transmission ou de la réception d'une donnée.Le signal de donnée AUX_DATA est un signal logique de niveaux 0 / 5V. Les bits constituant les données sont transmis en commençant par le bit de poids fort. Lors de l'envoi d'un message par la raquette, la lecture du niveau de AUX_DATA se fait sur les fronts montants de AUX_CLK. Par contre, lors de la réponse du périphérique, la lecture du niveau de AUX_DATA se fait sur les fronts descendants de AUX_CLK.

Exemples de communication :Recherche du LNT par la raquette

La raquette envoie le message suivant : 02 06 0002 : le message comporte 2 octets06 : le message s'adresse au LNT00 : commande de recherche d'un périphérique

Le LNT répond avec le message : 01 0101 : la réponse comporte 1 octet01 : réponse du LNT pour indiquer qu'il est présent sur le bus AUX


02 06 00 01 01

Lorsque la raquette envoie une commande, AUX_DATA est lue sur les fronts montants de

AUX_CLK

Lorsque le périphérique répond, AUX_DATA est lue sur les fronts

descendants de AUX_CLK

AUX_CLK

AUX_DATA

Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT AnnexesSélection de l'information « Nord » du LNT

La raquette envoie le message suivant : 02 06 0102 : le message comporte 2 octets06 : le message s'adresse au LNT01 : commande de sélection de l'information « Nord »

Le LNT répond avec le message : 0000 : la commande a bien été prise en compte, la réponse ne comporte pas d'autre octet.

Les commandes du LNTLe LNT fournit à la raquette des informations sur :• La date et l'heure (sauvegardées par pile)• La position du télescope par rapport au nord.• L'inclinaison du tube selon 2 axes appelés « Niveau » (axe du tube) et « Tilt »

(perpendiculaire à l'axe du tube)Le LNT comprend également le chercheur « SmartFinder » qui se configure à l'aide de la raquette.

Sélection de l'information « Nord »La raquette envoie le message suivant : 02 06 01Si la commande à bien été prise en compte, le LNT répond avec le message : 00La raquette attend ensuite 1,2s avant de demander la valeur de l'information « Nord »

Interrogation « Nord »La raquette envoie le message suivant : 02 06 04Le LNT répond avec un message comprenant 2 octets : 01 xxLe deuxième octet xx peut prendre les valeurs 00, 01, 10 ou 11 en fonction de la valeur mesurée (voir principe de fonctionnement du capteur magnéto-inductif page 46)• Le premier chiffre indique le sens de variation de la valeur mesurée. Lorsqu'il change de

valeur, il permet de déterminer la position de l'est et de l'ouest.• Le second chiffre indique le signe de la valeur mesurée. Lorsqu'il change de valeur, il

permet de déterminer la position du nord et du sud.

1er chiffre 2ème chiffre0 : la valeur mesurée augmente 0 : la valeur mesurée > 01 : la valeur mesurée diminue

(ou reste stable) 1 : la valeur mesurée < 0


02 06 01 00AUX_CLK

AUX_DATA


Lors de la procédure d'alignement, le télescope commence par tourner dans le sens horaire à grande vitesse jusqu'à obtenir le passage du deuxième chiffre de la valeur 1 à 0 ce qui correspond au franchissement du nord magnétique.Ensuite il revient en arrière (sens anti-horaire) en petite vitesse jusqu'à obtenir le passage du deuxième chiffre de la valeur 0 à 1 pour localiser précisément la position du nord.Lors de la recherche du nord par la raquette, la période d'interrogation du LNT est de 110ms.

Sélection de l'information « Niveau »La raquette envoie le message suivant : 02 06 02Si la commande à bien été prise en compte, le LNT répond avec le message : 00La raquette attend ensuite 300ms avant de demander la valeur de l'information « Niveau »

Interrogation « Niveau »La raquette envoie le message suivant : 02 06 05Le LNT répond avec un message comprenant 5 octets : 04 t1H t1L t2H t2L

Les octets t1H et t1L correspondent à la durée à l'état haut du signal Xout de l'accéléromètre MXD2020E.Les octets t2H et t2L correspondent à la durée à l'état bas du signal Xout de l'accéléromètre MXD2020E.Ces deux durées sont codées sur 16bits avec une précision de 500ns.Pour connaître l'angle d'inclinaison, on calcule le rapport cyclique : = t1

t1t2

On calcule ensuite l'angle d'inclinaison : =arcsin −0,50,2

Remarque : Lors de la mesure du niveau, la raquette interroge 10 fois consécutives le LNT avec une période d'interrogation de 110ms.

Sélection de l'information «Tilt»La raquette envoie le message suivant : 02 06 09Si la commande à bien été prise en compte, le LNT répond avec le message : 00La raquette attend ensuite 300ms avant de demander la valeur de l'information «Tilt»

Interrogation « Tilt »La raquette envoie le message suivant : 02 06 05. L'obtention de l'information « Tilt » se fait exactement de la même manière que pour l'information « Niveau ».Le LNT répond avec un message comprenant 5 octets : 04 t1H t1L t2H t2L

Les octets t1H et t1L correspondent à la durée à l'état haut du signal Yout de l'accéléromètre MXD2020E.Les octets t2H et t2L correspondent à la durée à l'état bas du signal Yout de l'accéléromètre MXD2020E.


360

100

angle [°]

vale

ur m

esur

ée [µ

s]

270180900

200

-200

-100

0N E S O N

N

S

angle

00 10 11 01 0001

1011 0100 1011

information fournie par le LNT lors d'une rotation dans le sens horaire ⟳

rotation dans le sens anti-horaire ⟲

Dossier technique Télescope ETX90PE-LNT AnnexesSélection de l'information «Date & Heure»La raquette envoie le message suivant : 04 06 06 D0 00Si la commande à bien été prise en compte, le LNT répond avec le message : 00La raquette attend ensuite 220ms avant de demander la valeur de l'information «Date & Heure»

Interrogation « Date & Heure »La raquette envoie le message suivant : 04 06 07 07 D1Le LNT répond avec un message comprenant 5 octets : 07 sc mn hr nn jr mo anLa signification de ces octets est la suivante :sc : secondes ; mn : minutes ; hr : heures ; nn : n° du jour dans la semaine (valeur de 1 à 7)jr : jour ; mo : mois ; an : année (sur deux chiffres uniquement).Toutes ces valeurs sont codées en BCD.Remarque : Lors de l'interrogation, la raquette interroge plusieurs fois le LNT jusqu'à constater une évolution des secondes.

Réglage « Date & Heure »La raquette envoie le message suivant : 0B 06 06 D0 00 sc mn hr nn jr mo ansc : secondes ; mn : minutes ; hr : heures ; nn : n° du jour dans la semaine (valeur de 1 à 7)jr : jour ; mo : mois ; an : année (sur deux chiffres uniquement).Toutes ces valeurs sont codées en BCD.Si la commande à bien été prise en compte, le LNT répond avec le message : 00

Configuration de la LED du chercheur « SmartFinder »La raquette envoie le message suivant : 05 06 08 int ton toffSi la commande à bien été prise en compte, le LNT répond avec le message : 00L'octet int correspond à la valeur de l'intensité de la LED.L'octet ton correspond à la durée d'allumage de la LED en 10ème de seconde.L'octet toff correspond à la durée d'extinction de la LED en 10ème de seconde.L'intensité de la LED est modulée en PWM, son rapport cyclique correspond à = int

255 .

Résumé des différentes commandes du LNTCommande envoyée par la raquette Réponse du LNT

Recherche périphérique 02 06 00 01 01Sélection information « Nord » 02 06 01 00Interrogation « Nord » 02 06 04 01 xxSélection information «Niveau» 02 06 02 00Interrogation «Niveau» 02 06 05 04 t1H t1L t2H t2L

Sélection information «Tilt» 02 06 09 00Interrogation «Tilt» 02 06 05 04 t1H t1L t2H t2L

Sélection information «Date & Heure» 04 06 06 D0 00 00Interrogation «Date & Heure» 04 06 07 07 D1 07 sc mn hr nn jr mo anRéglage «Date & Heure» 0B 06 06 D0 00 sc mn hr nn jr mo an 00Configuration « SmartFinder » 05 06 08 it ton toff 00



Capture du dialogue entre la raquette et le LNT lors de la phase d'alignementLégende : > {commande de la raquette} : {réponse du LNT}


Recherche des périphériques 56, 06 & 08> 02 56 00 : FF > 02 06 00 : 01 01 > 02 08 00 : FF

Lecture de l'heure et de la date> 04 06 06 D0 00 : 00 > 04 06 07 07 D1 : 07 33 25 19 01 06 05 09 > 04 06 06 D0 00 : 00 > 04 06 07 07 D1 : 07 34 25 19 01 06 05 09

Recherche du périphérique 01> 02 01 01 : FF

Lecture Niveau> 02 06 02 : 00 > 02 06 05 : 04 2A C9 24 07 > 02 06 05 : 04 2A C7 24 19 > 02 06 05 : 04 2A AF 24 2D > 02 06 05 : 04 2A E9 24 01 > 02 06 05 : 04 2A C1 24 29 > 02 06 05 : 04 2A C7 24 23 > 02 06 05 : 04 2A A7 24 13 > 02 06 05 : 04 2A C7 24 09 > 02 06 05 : 04 2A C7 24 11 > 02 06 05 : 04 2A C9 24 25

Recherche Nord (rotation sens horaire)> 02 06 01 : 00 > 02 06 04 : 01 11 > 02 06 04 : 01 11 > || || || : || || > 02 06 04 : 01 11 > 02 06 04 : 01 11 > 02 06 04 : 01 01 > 02 06 04 : 01 01 > || || || : || || > 02 06 04 : 01 01 > 02 06 04 : 01 01 > 02 06 04 : 01 00

Lecture Niveau> 02 06 02 : 00 > 02 06 05 : 04 26 FF 27 ED > 02 06 05 : 04 27 03 27 F5 > 02 06 05 : 04 27 0D 27 E1 > 02 06 05 : 04 27 0F 27 E7 > 02 06 05 : 04 27 0D 27 E7 > 02 06 05 : 04 27 07 27 F1 > 02 06 05 : 04 27 07 27 F1 > 02 06 05 : 04 27 03 27 ED > 02 06 05 : 04 27 0D 27 E9 > 02 06 05 : 04 27 0B 27 DD

Recherche Nord (rotation sens anti-horaire)> 02 06 01 : 00 > 02 06 04 : 01 10 > 02 06 04 : 01 10 > || || || : || || > 02 06 04 : 01 10 > 02 06 04 : 01 10 > 02 06 04 : 01 11

Lecture Tilt> 02 06 09 : 00 > 02 06 05 : 04 27 4F 27 A9 > 02 06 05 : 04 27 57 27 A7 > 02 06 05 : 04 27 57 27 BB > 02 06 05 : 04 27 4D 27 A7 > 02 06 05 : 04 27 57 27 BF > 02 06 05 : 04 27 4B 27 B9 > 02 06 05 : 04 27 4D 27 9F > 02 06 05 : 04 27 55 27 A5 > 02 06 05 : 04 27 57 27 B9 > 02 06 05 : 04 27 59 27 91

Lecture Niveau> 02 06 02 : 00 > 02 06 05 : 04 27 17 27 E7 > 02 06 05 : 04 27 1D 27 E7 > 02 06 05 : 04 27 1D 27 E5 > 02 06 05 : 04 27 1B 27 ED > 02 06 05 : 04 27 25 27 E3 > 02 06 05 : 04 27 1B 27 DB > 02 06 05 : 04 26 E3 27 D7 > 02 06 05 : 04 27 77 27 81 > 02 06 05 : 04 27 59 27 F9 > 02 06 05 : 04 26 ED 28 07

Lecture Tilt> 02 06 09 : 00 > 02 06 05 : 04 27 5B 27 A7 > 02 06 05 : 04 27 63 27 A9 > 02 06 05 : 04 27 63 27 9F > 02 06 05 : 04 27 63 27 A3 > 02 06 05 : 04 27 5B 27 9D > 02 06 05 : 04 27 73 27 A1 > 02 06 05 : 04 27 5F 27 A5 > 02 06 05 : 04 27 61 27 B7 > 02 06 05 : 04 27 59 27 A9 > 02 06 05 : 04 27 65 27 9F

Sélection information Niveau> 02 06 02 : 00 > 02 06 02 : 00 > 02 06 02 : 00 > 02 06 02 : 00 > 02 06 02 : 00

Allumage de la LED du chercheur> 05 06 08 26 05 0F : 00

dossier technique v1.0

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