<更新情報>
2018-08-14 回路図修正
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<ナビゲーション>
こちらも参考までに、
GBC-SHC基板 Rev1.0 電動フォーカサーを作成する
myFocuserProを使用してMoonLiteフォーカサー互換の電動フォーカサーを作ります。
モーターは安価な28byj-48 5V版を使用し、シンプルな構成でかつ、PCからの制御が可能なフォーカサーとします。
28byj-48 バイポーラ化
28byj-48 は安価な小型ステッピングモーターとして出回っています。
このモーターは5端子ユニポーラモーターで、5V版と12Vが存在しておりドライバ基板とセットになったものをよく見かけます。(今回はドライバ基板は使用しません)
今回は5V版を使用し、バイポーラに改造してトルクを稼ぎ、DRV8834(DRV8825の低電圧版)にて駆動制御します。
改造方法
下図のように配線されているモーター回路うち、赤コードの先で接続されているコイルを切断し赤コードを外してしまいます。モーターの端子部分の青いカバーを外すと端子基盤が出てくるので、真ん中の基板パターンをカッターなどでカットし、赤コードを外すだけです。
※コード色は製品によって異なっている場合があります。
YouTubeにもいくつか動画が上がってます。
Supercharge 28BYJ-48 stepper motor
コントローラの作成
モーターカウンタのディスプレイ表示と設定用のスイッチで操作できる小型のハンドコントローラを作成します。
マイコンはArduino Nanoで、動かすソフトウェアはオープンソースのMyFocuserProを改造したものを使用します。
MyFocuserProはMoonLite互換の電動フォーカサー制御ソフトです。Arduino上で動作し、ArduinoのUSBシリアルを使ってPCと接続することによって制御が行えます。
ASCOMドライバやINDIで使用することができます。
回路図と基板パターン
回路図と基板パターンのPDFを置いておきます。画像&写真と見比べて基板を焼いてください。
部品表
パーツ | 数 | 備考 |
---|---|---|
Arduino Nano または互換品(ATMEGA328P) | 1 | 激安互換品 Amazon ピンヘッダが後付けのものが良い。 |
OLED 128x64 SSD1306 | 1 | I/Fピンの並びが VCC-GND-SCL-SDA のもの。 Amazon |
DRV8834 | 1 | スイッチサイエンスまたは朱雀技研 |
タクトスイッチ | 4 | |
DCジャック | 1 | 秋月電子 |
100uF電解コンデンサ | 1 | |
4Pピンヘッダ/ソケット | 各1 | OLED取り付け用 |
テイシンTB-55 | 1 | ケース |
配線 | 1 | |
ミニDIN4Pソケット | 1 | 共立エレショップ |
基板 | 1 | 42mm x 72mm |
実装
OLEDディスプレイの下にジャンパが1か所あるので忘れないように。
DCジャックは5V入力です。
電源はモバイルバッテリーなど外部電源またはArduino NanoへのUSB経由で5Vを供給します。モーターを回すのに必要な電流が最大200mA程度なので、USBからの電源供給でも動作します。
モーターとの接続はミニDIN4Pなので、ミニDIN4Pプラグでモーターケーブルを作ってください。
MyFocuserPro改
MyFocuserProを改造したバージョン KFocuserMini2を置いておきます。MoonLiteフォーカサー互換ですが温度センサは動きません。
もちろん、PCと接続すればMoonLiteフォーカサ互換として動作しますのでASCOMなりINDIなりのドライバで動かせます。
<使い方>
基本の使い方は、カウント+、カウント-ボタンでGotoカウントが増減されてモーターが動きます。Currカウントは現在のモーター位置です。モーターが動作中にカウントされます。
CurrカウントがGotoカウントに到達するとモーターは停止します。
(CurrカウントとGotoカウントの差が大きい場合、Currカウントの再表示が停止しますがモーターは動作しています。)
モードボタンを押すと、ノーマル->Goto->Adj と動作モードが切り替わります。
●ノーマルモード
ステップ変更ボタンを押すとステップ数が変更されます。
ステップ数はカウント+-ボタンで増減するステップ数です。(1,10,50が選択できます)
カウント+-ボタンでモーターが動きます。
●Gotoモード
カウント+-ボタンでGotoカウントが増減します。この時点ではモーターは動きません。
Gotoカウントを目標値に設定して実行ボタンを押すとモーターが動き出します。Currカウントが目標カウントに達すると停止します。
●Adjモード
フォーカサーのゼロオフセット位置を設定調整します。
カウント+-ボタンでGotoカウントが増減しモーターが動き出します。カウントはマイナス値まで動かせます。
フォーカサーの ゼロオフセット位置までモーターを動かしたら、実行ボタンを押すとCurrカウントがゼロに設定されその位置がゼロオフセットになります。
おまけ:モーターケース
口径50mmの塩ビパイプとキャップを使ってケースを作りました。
初めまして。
返信削除全くの素人ながらフォーカサーの自作に興味があり拝見しています。
INDIの記事を参考にさせて頂き、最近漸く導入出来たところです。
INDIではピント合わせがリモートで可能なのですが、フォーカサーがないので手動で合わせていますが、リモート環境が逆に災いしてやりにくく感じています。
折角なのでフォーカサーを用意してリモート化したく色々調べていたところ、この記事を見つけました。
もしよろしければ教えて頂きたいのですが、このフォーカサーでタカハシFS60CB+ASI1600を駆動する事は可能でしょうか?システムの重さ自体は軽量ですが、引き上げる方法への動きでは案外力が必要です。
お手すきの時にでもご教授頂けますと幸いです。
パンチさん、こんにちは!
削除INDIはリモート化・自動化をするにはとても役立つツール群ですよね。
私もリモート化するのにピント合わせが一番最後になりましたが、これができると本当に鏡筒から離れて全て操作できるようになります(^^)
さて、FC-60CBでの駆動ですが、コントローラは汎用なのでそのまま使えますが、メカ系はやってみないと分からない事が多いので何とも言えないのが正直なところです。
ただ、FC-60CBでの電動フォーカサーを検索してみると、小型のモーターでも駆動できているようなので大丈夫な気もします。
https://www.google.com/search?q=FS-60CB+%E9%9B%BB%E5%8B%95%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%82%B5%E3%83%BC&https://www.google.com/search?q=FS-60CB+%E9%9B%BB%E5%8B%95%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%82%B5%E3%83%BC&tbm=isch
モーターがフォーカスノブを回すのに十分なトルクを得なければならないので、モーター出力とノブとの接続ギヤ比を工夫する必要があります。
ギヤ比を十分とれば問題なく回ると思います。
私の場合クレイフォードで重めの設定にしているのですが、1/10微動ノブのおかげで問題なく回せています。
違うモーターですが、SPG20-332 を使ったフォーカサーも作りました。
モーター出力としてはこちらの方が強いように思います。
https://norikyu.blogspot.com/p/blog-page_22.html
ご参考までに(^^)
のりきゅうさん、お返事ありがとうございます。
返信削除兎に角やってみるのが良さそうですね!INDI導入時も、全くLinuxの知識などなかったのですが、お陰様で実用化できるようになりました。色々失敗しましたが、やってるうちに段々分かってきました。
FS60CBでは、今のところHα単色のモザイクに取り組んでいますが、将来的にはSⅡ、OⅢも撮りたいので各色フィルターでのピント調整は必須になるような気がします。そのためにはリモートでのフォーカシングは何としても実現したい課題です。
またやってみると分からない部分がでてくると思いますので、その時は宜しくお願い致します。
INDIユーザーが増えてきたことは私もとても嬉しいです(^^)
削除これを機に、Linuxも学んでください!
失敗は成功へのステップですので是非、試行錯誤してみましょう。
私も記事ではサラッと書いてますが、山のように失敗してますので(^^;
そうそう、私もフィルター制御を見越して電動フォーカサーの必要性を感じました。
オートフォーカスは万能ではありませんが、フィルタ毎に毎回同じピント位置を出すには手作業は無理ですよね。
色々チャレンジしてみて良い環境が構築できますように\(^o^)/
こんばんは、のりきゅうさん。
返信削除超初心者的質問でお恥ずかしいのですが、「基盤」はどう調達されていますか?
全く初めてなので良くわからないのですが、一覧に掲載して頂いているサイズのものが見つかりません。
ケースは入手したのでこれに合わせようと思うのですが、一般的に販売されている(47*72程度)ものだと収納できないようです。
カットして使うものなのでしょうか?
また、ボチボチと部品集めを始めているのですが、ギアBOXを作るのが大変そうなのでベルト方式にしようと考えているのですが、部品はミスミで調達するのが良いのでしょうか?
のりきゅうさんの別記事で赤道儀のベルトドライブ化でミスミを使われているのを拝見しました。
なんか分かっている方には当たり前の事なのかもしれませんが、お聞きする人がいないので教えて頂けますと助かります。
パンチさん、こんにちは。
削除この記事にある基板ですが、いわゆる生基板をカットして使っています。
また、生基板は全面に銅箔が張ってあるので、回路パターンを転写してエッチング等処理しないと使えませんので、なかなか初心者の方には難しいかもしれません。
一般的なユニバーサル基板を使用する場合はクラフトのこ等で切って使います。
ユニバーサル基板の場合だと、基板面ぎちぎちに部品を載せているので、収まるかどうか工夫が必要かもしれません。
省けるとすれば、DCジャックは無くても一応動くと思います。
ベルト部品ですが、ミスミだと細かなサイズ指定ができるので利用してます。プーリーの軸径やベルトピッチ数の指定ができるのがメリットでしょう。
ただ、個人には販売してくれない(法人登録が必要なようです。個人商店はOK?)のが難点です。
今はAmazonでも見かけるので入手はしやすいと思います。
フォーカサー基板も問い合わせが多かったりするので、ニーズがあるのかもしれませんね。
こちらの基板も頒布できるようにしてみようなかなぁ。
のりきゅうさん、こんにちは。
削除色々教えて頂きありがとうございます!
基盤、もし頒布して頂けるのであればとても助かります。
今のところブッレドボード上に配置して部品が集まり次第テストしてみようと思ってますが、実用段階では困ってしまいます。
もしお分け頂けるようであれば教えて頂けるとありがたいです。
それにしても、raspberrypiやaruduinoなど、工夫次第で便利なものが安価に手に入るようになり、知識と技術があれば色々創意工夫する余地があって楽しそうですね。
パンチさん、今は本当に便利になりました。
削除様々なアセンブリやモジュールが居ながらにして手に入りますし、情報もたくさんあります。
こうやってコミュニケーションを取りながら進めることもできるので、一人で悩まなくて済みますよね。
私も他の多くの方に助けられているので、その分、自分発信の情報があれば出していきたいと思ってます。
のりきゅうさん、こんばんは。
返信削除度々の質問で申し訳ありません。
部品も集まったので、ブレッドボード上に配置も完了し、ArduinoIDEにて書き込みをしようとしたところエラーが出てきてしまいました。
エラーメッセージを見てみたのですが、どうも私には解決方法が分かりません。
お手数をおかけして申し訳ないのですが、ご確認頂けますでしょうか?
字数の関係で、次のコメントでコピーを記載しますので、お願いしてよろしいでしょうか?
パンチさん、こんにちは。
削除メール確認しました。
対応策など返信しましたのでご確認ください。
かいつまんで説明すると、KFocuserMini2で使用している外部ライブラリが不足しているためエラーになっているようです。
SSD1306Asciiというライブラリを導入する必要がありますのでその手順をお送りしました。
後ほど、記事にも追記したいと思います(^^)
パンチです。
返信削除文字数がオーバーしてコメントでは記載できないようです。
OnStepエントリーの記事に掲載しているメアドに記載してお送りします。
お手数をおかけして申し訳ありません。
のりきゅうさん、色々とありがとうございました。
返信削除おかげさまで無事に動かすことができたので、次はメカ系の作成です。
何もわからないところから始めましたが、はまってしまいそうです・・・
いずれOnStepにも挑戦してみたいなぁ、と思っていますのでよろしくお願いします。
動作して何よりです(^^)
削除試行錯誤しながら組み上げていくと面白いですよね。
それが先の結果に結び付くとなおさらです。
是非、挑戦してみてください!
このコメントは投稿者によって削除されました。
削除こんばんは
返信削除フォーカサーを作ってみようと素人なのにやり始めてしまいまして、
いろいろ調べていたのですが、
audinoのコンパイルの時に、ライブラリー関係のエラーが出ています。
ライブラリーから同じようなファイルをコピーしたりして、進めてみたのですが、
SSD1306Ascii.h はなく、mySSD1306Ascii.h であったり、
SSD1306AsciiWire.h はなく、mySSD1306AsciiWire.h であったりします。
はじめはコンパイルエラーが続いたので質問したのですが、
LEDパネルやボタン等は使わずに、パソコンからASCOM経由で使いたいので
OLED関係やスイッチ関係のスケッチを//でコメント化したところ、
コンパイル&書き込みまでいけました。
実際に、接続してみたころ、
myFocuserPRO2のアプリケーションで、connectすると、
エラーで接続ができませんでした。
やはりライブラリーで使用したファイルに問題があったのでしょうか??
お手数をおかけしますが、教えて頂けると助かります。
きーちさん、こんにちは。
削除ライブラリのエラーは、ArduinoIDEのライブラリマネージャから SSD1306Ascii をインストールすれば使えるようになると思います。
ひとまず、OLEDやスイッチ関連をコメント化しても動くと思いますが、
気になる点が、
myFocuserPro「2」のアプリはmyFocuserProベースの制御に使用できるのでしょうか?
試したことがないので不明なんですが、ProとPro2ではプロトコルが異なるので恐らくNGなんじゃないかと。。。。
早速のご返信ありがとうございました。
削除pro とpro2 プロトコルに変更があったんですね。
となると、APTに接続にするとしても、ASCOMの選択時に必要となりますし、
ネットにpro2しか出ていない今となっては、実現は厳しいでしょうか・・?
もし何か方法があればご助言頂けると助かります。
myFocuserPro のオフィシャルサイトに ASCOMドライバがあったと思います。
削除オフィシャル
https://sourceforge.net/projects/arduinofocuscontrollerpro/
ダウンロード
https://sourceforge.net/projects/arduinofocuscontrollerpro/files/
動作するかわかりませんが、お試しください。
一年近く前にOnStepの基板を分けて頂きましたうえだです。望遠鏡のリモートを進めようとのりきゅうさんのMoonLite互換フォーカサーをいま製作中です。いつもありがとうございます。
返信削除スケッチも書き込んでハードウェアの結線も完了しましたが、モータードライバーの電流制限調整をしようとしておりますが、DRV8834の二つあるSMT JPの使い方が分かりません。
現在二つのSMT JPはオープンのままですが、このJPは二つともにショートして使うものでしょうか。Webを探したのですが、よく分かりませんでした。
アドバイスを頂けますと助かります。
よろしくお願い致します。
うえださん、こんにちは。
削除製作、頑張っておられるようですね!
リモート化は慣れると辞められないのでお勧めです(^^;
さて、DRV8834の基板上のジャンパですが、オープンのままで大丈夫です。
この2つのジャンパは、DRV8834のピンに(CONFIG)と(VREF)を引き出すためのジャンパです。ジャンパしていない状態だと、ピンの(CONFIG)と(VREF)は何もつながってないオープン状態になっています。
どちらも、私の回路上では使用しませんので、ジャンパする必要はありません。
電流調整にも影響しませんのでご安心ください(^^)
のりきゅうさん。ありがとう御座います。
返信削除お陰様で、簡単なL字のブラケットを作製しまして、Celestronの70AZにてフォーカサーが動作しました。ピント位置がステップで前後微動できるので、とても便利です。助かりました。
ところで、フォーカサーが停止している時でも、常時200mA電流が流れておりますが、停止時に消費電流を下げる手立てがもしあるならば教えて頂けますと助かります。
でも、ひとつの望遠鏡を使っている時には、基本的に一度フォーカスの位置を定めれば、あとはコントローラーの電源を切っておけば良いと思いました。
それにしても電動フォーカサーは、とても便利なものだと思いました。
Windows PCから電動フォーカサーを動かせるソフトウェアをこれから探してみようと思います。
うえださん、こんにちは。
削除無事、動作して何よりです(^-^)
使えるようになると便利なのがフォーカサーですよね。
ピントは最初に合わせればもう触らないことが多いですが、微動調整ができるのがいいですよね。
さて、停止中の電流消費ですが、ステッピングモーターは特性上、停止を保持するために電力を消費します。電磁石で停止・回転を制御していますので、電流が流れないと位置保持ができないということです。
モータードライバーによっては、停止時の電流を抑えるものもありますが、今回の回路は対応していません。
ただ、ドローチューブとフォーカサーの摩擦剛性がカメラの重みに負けないようであれば、モーターを切っても動くことはないと思います。
注意点としては、電源を切ると、モーターの位置によっては保持が解放されるので「カコン」と微小に動くことがあると思います。
のりきゅうさん。こんにちは。
返信削除なぜステッピングモータでは停止時にも通電が必要であるかについて理解出来ました。
もし通電をやめた場合にはフォーカスノブを動かすことが出来るのも逆に納得出来ました。
外部バッテリーで動作させる場合には必要に応じてマスキングテープで位置を固定しようと思います。
まだASCOMでは動かしておりませんが、MoonLightのソフトウェアも使って、PC上でフォーカス調整も出来ました。
かなり便利なものなので、同様にSE102様にいまブラケットを作っているところです。
色々とアドバイスありがとう御座います。
とても助かりました。
初めまして。だっちぇすと申します。
返信削除自作フォーカサーの記事を探していてたどり着きました。
なかなか日本語の記事がないので、非常に参考になります。
私もArduino NanoにDRV8825、そしてステッピングモーターは17HS13-0404Sを仕込み製作を開始しました。ちゃんと動くか、ドキドキです。
だっちぇすさん、こんにちは(^^)
削除Twitter拝見しました。カメラ用のフォーカサー工夫されていますね!
ご覧の通りフォーカサーの制御部分は本当に単純なものなんですが、意外に実例情報って少ないんですよね。
制御ソフトの環境も整ってきたので、フォーカサーの自作もハードルが下がりました。
天体関係の機材って、結局、DIYが多くなるので、応用できる情報はできるだけ公開しようと思います(^^)
是非、完成させて、ピント合わせの苦行から脱出してください!
のりきゅうさん、返信ありがとうございました。
削除まだ望遠鏡なんて手が出ませんのでカメラレンズを使用しているのですが、ピント合わせは冬は寒さで夏は蚊の攻撃で上手くいきません(^^;)
本日追加発注部品が届きましたので、雨の週末に組み上げたいと思います。
コントローラの制御部分はまだまだ分からないことだらけ。ぜひ相談に乗ってください。
スケッチを書き込み、12V電源で起動しましたがステッピングモータは回らず(ToT)
削除電源のオンオフを行ってモーターの軸が手で回るので出力が出てませんね。
DRV8825のレジスタ調整が問題なのでしょうか。悩ましいです。
はじまして、む〜みんと申します。数年前よりこちらの書き込みを参考にさせていただいています。ありがとうございます。寒い冬もコタツの中からや車の中から写真を撮影することができる環境いいですよね。私はRaspberrypiとINDIでVixenのSTARBookTENを操作しています。今回、これまで2台の28byj-48モーターをユニポーラーで使用していました。自作故にいろいろとできないことが多かったので、またここで勉強させていただいて、ようやくバイポーラー化してこちらで紹介されている方法を試させていただいています。ドライバーはDRV8825ではなくA4988を使用しています。一眼レフをつけた状態で動かすためには、5Vではなく9V程度必要ようで、抵抗値をカメラを動かす程度まで設定をするのですが、それに伴ってモーターの発熱が手で触れないほどではないですが熱くなります。DRV8825であればこのようなことはないのでしょうか。
返信削除む~みんさん、こんにちは。
削除モーターの発熱ですが、A4988でもDRV8825でもさほど変わらないと思います。
モーターが発熱するのは電圧を上げたため電流量が増え、結果消費電力が大きくなったからに他なりません。
電圧を上げたらその分、電流量を下げると発熱は収まります。
が、そうなると、結局モータートルクが落ちるので、ピントを回せなくなる可能性があります。
トルク問題を根本的に解決するには、ピントノブとモーター軸のギヤ比を大きくする方法か、大きなモーターに交換するかです。
ギヤ比の変更はものによっては取付困難な場合があるので、モーターを変更する方が現実的かと思います。
小さいものだと、20mm角(NEMA8)や35mm角(NEMA14)のモーターが取り付けやすいと思います。
のりきゅうさん
削除お返事いただきありがとうございました。アドバイス感謝します。モーター仕様の変更は少し良いものを探してみます。
最近、OSアップデートでMacから直接INDIが使えるようになることがわかったので電子工作熱が再燃しています。
このフォーカーサをMac/KSTAR-RaspberryPi3でwifi経由で使ってみましたが、バッチリ動いて感動しています。
私の現在の構成ですと10μm/ステップくらいでした。トルクの問題は、これまで使っていたベルト駆動でギア比を変えてしばらく使ってみます。減速するとさらに数μm/ステップ隣、今の光学系でここまで必要かは不明ですね。
また今回作ってみた構成は眼視用の望遠鏡に使うこともできるので活用させていただきます。ありがとうございました。
む~みんさん、こんにちは。
削除色々と調整があって手間ですが、自作派としてはそれが楽しかったりします(^^;
でも、本当に便利になりましたよね。
遠征組としては車中でゆっくり撮影できるのが本当に助かります。
INDIとKStarsの組み合わせで自動&リモート化のおかげです。