*Derechos autorizados por Mel Bartels ante Víctor Trombotto para su publicación.

El telescopio dobsoniano motorizado de 20,4 pulgadas (51,2 cm.) f/4,8

Una exposicion sin guiado de M13 usando la cámara cookbook 245 de Richard Berry

• Índice
• ¿Por qué motorizar un telescopio Dobson?
  
• Características
  
• Aspectos mecánicos de la motorización
  
• Motores paso a paso
  
• Circuitería
  
• Rotación de campo
  
• Lista de componentes
  
• Interfaz del puerto paralelo
  
• El Programa
  
• Codificadores opcionales
  
• Configurando el Programa
  
• Trabajando con el Programa
  
• Actualizaciones del Programa y diario de corrección de errores
  
• Información y más enlaces
  
• Contribuciones
  
• Reclamaciones

• ¿Por qué motorizar un telescopio Dobson?
  
  Los telescopios Dobson ofrecen espejos delgados de gran tamaño con monturas estables y baratas del tipo altacimutal. Motorizar un Dobson añade capacidades de seguimiento y búsqueda de objetos.
  
  Cuando el objeto permanece centrado en el ocular, se disfruta de una visión relajada. Además, se pueden usar más aumentos para mostrar mayor detalle. Finalmente, se puede ampliar mucho la visión del universo añadiendo una CCD o una cámara electrónica a tu telescopio Dobson que posea un gran espejo.
  
  La rápida localización de objetos muy débiles es sencilla, gracias al desplazamiento controlado por el ordenador. Por otra parte, el control de los motores por el ordenador permite movimientos complejos del telescopio, tales como "sobrevuelos" con movimientos suaves sobre campos visuales y objetos extensos, además del seguimiento rápido de satélites.
  
  Con una montura motorizada y controlada por ordenador se tienen varias formas de localizar un objeto. Por una parte se pueden realizar saltos estelares moviendo el telescopio a mano. Los codificadores de posición opcionales seguirán la pista al movimiento del telescopio. También se pueden usar los motores del telescopio para realizar los saltos, adoptando en este caso una aproximación no manual. Además, se puede mover el telescopio a mano o con los motores hasta que las coordenadas mostradas en la pantalla sean las del objeto buscado. Finalmente, se puede hacer que el ordenador encuentre el objeto por tí a partir de una de las muchas listas incluídas, o por medio de "Guide", un planetario para ordenador. Sin embargo, el punto más importante a tener en cuenta es que, una vez se localice el objeto, el telescopio realizará el seguimiento automáticamente, manteniéndolo centrado en el ocular.
  
  En efecto, para mi 20 pulgadas (50,2 cm.) f/5, el campo donde la coma no excede de 1/4 de longitud de onda es excesivamente pequeño - unos cuantos diámetros de Jupiter desde el centro de colimado. Si hiciera el guiado a mano, necesitaría reorientar de forma muy precisa el telescopio cada pocos segundos.
  
  Puesto que la velocidad de guiado varía constantemente en un telescopio altacimutal, se necesita un microprocesador, esto es, un PC (ya sea portatil o no) para controlar los motores. El programa, por medio del puerto paralelo del PC, controla directamente la forma de onda de la corriente que se aplica a cada bobinado del motor, consiguiéndose un controlador barato y de gran versatilidad. Los motores paso a paso están preparados para realizar un seguimiento suave por medio de micropasos, y para desplazar el telescopio a gran velocidad por medio de medios pasos con sobrevoltaje.
  
  Si tu tienes un PC con procesador 80286 a 16 MHz como mínimo, ya sea portátil o no, se puede modificar una montura Dobson para usar este método de control por poco dinero. Cada eje precisa de un motor paso a paso, cuyo coste es de unos $30 (alrededor de 5.000 ptas). La electrónica suma unos pocos dólares más (unas 5.000 ptas.).
  
  Se pueden conectar codificadores opcionales al programa de control. Esto permite una actualización automática de coordenadas cuando se desplaza el telescopio a mano, además de permitir un centrado automático del objeto cuando el telescopio se mueve de forma accidental debido a algún empujón imprevisto.
  
  Una nota sobre la rotación de campo: ésta se incluye de forma opcional en el proyecto, sin embargo sólo es necesaria para astrofotografía de larga exposición. Para la mayor parte del cielo, se pueden tomar imágenes CCD de hasta varios minutos, y exponer la película durante unos cuantos minutos antes de que la rotación de campo se deje ver en las esquinas de la imagen.
  
  ¿Por qué no dedicar un microcontrolador para accionar los motores paso a paso?
  
  Las velocidades de guiado deben ser actualizadas alrededor de unas 10 o 20 veces por segundo, de otro modo el movimiento del telescopio (que tendría lugar por medio de desplazamientos cortos y rectos) se desviaría apreciablemente del movimiento de la estrella formando un arco. Esto varía mucho sobre el cielo, pero es una regla generalmente adoptada. EL PC/portátil tendría que mantener unos bucles de temporización muy ajustados, enviando los comandos temporizados de forma precisa al microcontrolador, el cual a su vez ordena el movimiento de los motores. Puesto que el PC/portátil debe preocuparse sobre todo de la corrección de los tiempos, ¿por qué no llenar el tiempo de espera para el próximo pulso con código que genere diréctamente las formas de onda de los micropasos para enviarlos directamente a los motores?, de esta forma se eliminaría completamente al microcontrolador.
  
  Me encanta la astronomía de aficionado por que me transporta a los cielos; la poesía de las estrellas, la paz de un prado de montaña durante la puesta de sol, la excitación de descubrir la luz de las estrellas que se encuentran a millones, incluso miles de millones de años luz cuando miro a través del ocular. La verdad es que me gusta construir telescopios y pulir espejos pero, finalmente, el telescopio no es sino un vehículo para abarcar las increíbles distancias a las estrellas. La búsqueda por ordenador, y en particular el seguimiento, es lo suficientemente importante cuando se usa un telescopio como para hacerme afrontar la complejidad de un control por ordenador. Pero sólo una complejidad limitada. El diseño de este proyecto tiene como uno de sus objetivos fundamentales la limitación de la complejidad y la exijencia. Es tan simple como puede hacerse: un único motor por eje, una circuitería de control sencilla, ligeras modificaciones al diseño Dobson estándar, y el uso de cualquier viejo PC-AT para controlar el telescopio.
  

• Características
  
  1. Un único motor paso a paso por eje.
  2. Un sencillo circuito de control.
  3. Seguimiento suave con micropasos. Aqui hay una nota de Chuck Shaw mostrando lo precisa que puede ser la motorización en un telescopio portátil: "Fui a nuestro lugar de observación, donde tenemos un estupendo Newton de 32" (80,2 cm.) y tomé mi 14" (35,14 cm.) conmigo para hacer observaciones con cielo oscuro. ¡¡¡¡El rendimiento del sistema de seguimiento dejaba sin respiración!!!! Tomé 21 exposiciones de 1 minuto de M-101 a f/3,5 (14,5" f/5 con un reductor de focal de 0,7). ¡¡¡¡Cuando fui a hacer las operaciones de acumulación, el desplazamiento TOTAL desde la primera a la ultima imagen fue de sólo 13 pixels....!!!! Esto es, sobre 30 segundos de arco durante casi 30 minutos que tardé en tomar las imágenes!!! Esto es una deriva de un segundo de arco por minuto!!!!! ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡Increible!!!!!!!!!!!!!!! ¿¿¿¿Amo este sistema o no????"
  4. Desplazamiento de alta velocidad mediante sobrevoltaje y medios pasos.
  5. Bajo consumo, habitualmente 0,1 Amperios a 12 Voltios de corriente continua.
  6. Rotación de campo.
  7. Compensación de cambio de sentido de giro.
  8. Corrección de error periódico.
  9. Corrección de refracción atmosférica.
  10. Búsqueda computerizada usando el programa "Guide" del Proyecto Plutón (programa tipo planetario de Bill Gray),
  o por medio de una serie de ficheros aportados de coordenadas de objetos,
  o por medio de la introducción manual de las coordenadas, incluyendo desplazamientos.
  11. Compensación de deriva, para seguimiento a velocidad lunar y solar, de cometas rápidos, o para anular la velocidad de seguimiento.
  12. Grabación de correcciones de guiado para posterior análisis e incorporación en el fichero de corrección de error periódico.
  13. Opción de siderostato: evita que la montura bascule, en lugar de ello mueve el telescopio más alla del zénit.
  14. Límites en altitud y azimut del movimiento por programa.
  15. Recuperación de la última posición y la última orientación respecto del cielo.
  16. Posición de reposo para almacenamiento.
  17. Codificadores angulares opcionales, al objeto de trazar el desplazamiento del telescopio cuando se mueve a mano.
  18. Visualización en tiempo real de todas las coordenadas y el estado del sistema.
  19. Movimientos de desplazamiento robotizados, descritos mejor como "sobrevuelos" con altos aumentos.
  20. Modo "tour", donde un botón te lleva de objeto a objeto almacenado en un fichero de datos.
  21. Posibilidad de grabar la posición del telescopio desde el ocular, para posterior uso en ficheros de datos.
  22. Cierto número de opciones de prueba.
  
  La desventaja de este sistema es que se necesta un PC o un portátil. Sin embargo, se puede reunir un sistema mínimo por poco dinero: U$S100 (unas 15.000 ptas.) por una placa madre con un 486, fuente de alimentación y caja, otros U$S40 (6.000 ptas.) por una disquetera y teclado, y U$S100 (unas 15.000 ptas.) por un monitor usado, el total es de U$S240 (36.000 ptas.).
  
  

• Aspectos mecánicos de la motorización
  
  Las superficies de rodaje de la montura deberían convertirse a un acoplamiento con rodamientos a bolas sobre formica (para telescopios pequeños) o sobre aluminio o chapa galvanizada (para telescopios mayores).
  
  la motorización en altitud
  
  
  
  
  La motorización en azimut
  
  
  Sencilla modificación al Dobson de Dirk Dhoore
  
  
  
  Las monturas rígidas tipo Dobson ofrecen grandes superficies de rodaje para acoplar los motores. El telescopio puede ser motorizado de varias formas. Un sistema de "motor-directo" se compone de una varilla roscada presionada contra el borde de un gran círculo de acoplamiento. La rosca se imprime en el borde del círculo bien por medio de fibra de vidrio, JB-Weld, o masilla de madera. Véase mi artículo del número de Abril de 1979 de la revista "Sky and Telescope" para una descripción de este método. El artículo fue inspirado por otro anterior en el número de Junio de 1974 de la misma revista.
  
  Muchos telescopios profesionales usan grandes ruedas circulares movidas por ejes mecanizados. Esto evita los errores inherentes a los sistemas de rueda dentada y sinfín. Los errores típicos del sistema rueda dentada-sinfín incluyen errores periódicos y aleatorios. Los errores periódicos son causados por la forma elíptica del engranaje y por el descentrado del sinfín en su eje. Los errores aleatorios son causados por diferencias diente a diente y por los desajustes entre los componentes cuando el movimiento cambia de dirección.
  
  Usando un reductor en la primera etapa y una rueda en la etapa final, los errores presentes en el reductor se dividen por la relación entre el eje y la rueda finales. Por ejemplo, si el reductor tiene un error de un minuto de arco, y el acoplamiento final entre rueda y eje tiene una relación de 30 a 1, el error final en el ocular será de 2 segundos de arco.
  
  La transmisión en altitud consiste en un eje mecanizado de 0,625" (1,57 cm.) presionado contra una rueda de madera de 28" (70,28 cm.) con una chapa de aluminio en su borde. El eje de accionamiento se encuentra a 30 grados de la vertical, siendo el otro punto de apoyo un rodamiento a bolas. El acoplamiento de azimut consiste en otro eje de 0,625" (1,57 cm.) cuyo extremo ha sido mecanizado en forma de cono y que está situado bajo una placa circular de aluminio de 28" (70,28 cm.) de diámetro y 0,25" (0,628 cm.) de grosor. Los otros dos puntos de contacto son cojinetes a bolas. Puesto que las ruedas son bastante grandes, el telescopio presenta una rigidez inherente elevada. Una ventaja del diseño Dobson sobre el ecuatorial es que la gravedad tiende a tensar de forma natural las ruedas y los ejes del accionamiento.
  
  Comentarios sobre reductores y acoplamientos por Tom Cathey.
  Comentarios sobre acoplamientos con ruedas por Louis Boyd.
  
  

• Motores paso a paso
  
  Dos métodos de motorización de telescopios son: motores paso a paso en lazo abierto y servomotores en lazo cerrado con realimentación por tacómetro o codificadores. Con los sistemas de motor paso a paso en lazo abierto a los motores se les ordena moverse: no hay realimentación ni información acerca de si el movimiento tuvo lugar. Los motores paso a paso giran ángulos precisos de (normalmente) 200 pasos completos por vuelta. Siendo conservador en la elección de los motores paso a paso, podemos asegurar que nunca se bloquearán. La mayoría de impresoras de matriz ubican la cabeza de impresión y el papel de esta forma. Los servomotores necesitan algún tipo de realimentación para informar sobre el giro del eje del motor. Un tacómetro o un codificador de posición angular da información acerca de ello, pero a costa de una mayor complejidad de la electrónica y de los programas de control. En la práctica, ambos métodos funcionan bien. Para nuestro propósito los motores paso a paso en lazo abierto son más sencillos de controlar sobre la gran variedad de tipos y características de telescopios, así como las diversas velocidades necesarias para un acoplamiento altacimutal.
  
  Quizás el nombre de "motor paso a paso" no sea el más adecuado; este tipo de motor fue concebido en sus orígenes para trabajar con corriente alterna síncrona que varíe suavemente. Si en lugar de usar corriente alterna se aplica corriente continua a uno de los bobinados, luego al siguiente, el motor se mueve en pasos (desplazamientos discretos), de aquí el nombre. Cuando se hace que la corriente continua (CC) varíe de forma síncrona, en nuestro caso por medio de un método digital llamado PWM (Pulse Width Modulation, Modulación de Anchura de Pulso), el motor retorna a su estado de movimiento suave original.
  
  Un motor paso a paso típico consiste en un eje rotor permanentemente magnetizado y mecanizado con dientes radiales, que gira dentro de un estator que también contiene dientes. Dependiendo de cómo se magnetizan los dientes del estator, el rotor se alinea por sí mismo con una orientación determinada. El estator tiene cuatro bobinados que magnetizan varios dientes. Para controlar el motor, se debe conmutar la corriente de un bobinado del estator al siguiente.
  
  Una secuencia de pasos completos, o modo de excitación, viene a ser la siguiente:
  
  paso completo / número de bobinado
  
  

      1   2   3   4
  
  1 ON OFF OFF OFF
  
  2 OFF ON OFF OFF
  
  3 OFF OFF ON OFF
  
  4 OFF OFF OFF ON

  En cada paso completo, el rotor se alinea con el bobinado que está conectado a corriente (en ON).
  
  La secuencia o modo de excitación de medios pasos es como sigue:
  
  Medio paso / Número de bobinado

     1   2   3   4
  
  1 ON OFF OFF OFF
  
  2 ON ON OFF OFF
  
  3 OFF ON OFF OFF
  
  4 OFF ON ON OFF
  
  5 OFF OFF ON OFF
  
  6 OFF OFF ON ON
  
  7 OFF OFF OFF ON
  
  8 ON OFF OFF ON

• Cuando dos bobinados adyacentes son conectados a corriente, el rotor se posiciona entre ambos bobinados. Los motores paso a paso se mueven más suavemente y son más resistentes a los efectos de resonancia cuando se mueven con medios-pasos. La oscilación del eje se da cuando el rotor salta al próximo bobinado durante el paso completo. El eje primero pasa de largo, luego se queda corto, y continua oscilando cada vez menos. Si la carga del eje tiene un periodo armónico que coincide con la oscilación que se produce en el rotor, se produce un efecto de resonancia entre la carga y el motor. Esto puede impedir al motor girar a determinadas velocidades.
  
  Una importante mejora en la suavidad del movimiento tiene lugar cuando se usan micropasos. En el pasado, las motorizaciones usadas en diseños altacimutales de aficionado han fallado en ocasiones debido a la vibración inducida causada por una resolución de paso relativamente basta. Con un PC controlando la forma de onda de la tensión aplicada a los cuatro bobinados del motor paso a paso, se puede dividir facilmente cada paso completo en muchos micropasos.
  
  Para controlar el movimiento con micropasos: La corriente en el bobinado A va decayendo suavemente siguiendo una curva como la de la función matemática "coseno" (curva cosenoidal). Aplicando la corriente completa al bobinado A se posiciona el rotor directamente sobre aquel. Aplicando una corriente igual a los bobinados A y B el rotor se posiciona entre ambos. Aplicando una corriente al bobinado B que sea el 70% de la aplicada al bobinado A el rotor se posiciona exactamente a 1/4 de la distancia entre los bobinados A y B. Por la naturaleza de inverso del cuadrado de la fuerza electromagnética, moviendo suavemente el rotor entre los bobinados A y B resulta en un modelo de curva tipo coseno/seno que debe ser aplicada a ambos bobinados.
  
  Las limitaciones para el uso de los micropasos se dan debido a los errores absolutos en las posiciones de los dientes, típicamente 1/25 de un paso completo, y el desplazamiento producido por el par de carga. El error de desplazamiento resulta ser el mínimo cuando el rotor se ubica en un bobinado, y máximo cuando se posiciona entre bobinados. Si el par de carga es el 10% del total, el error en el eje cuando el rotor se encuentre entre bobinados será un 10% del paso completo. Con micropasos que totalicen 10 por paso completo tenemos un compromiso razonable entre suavidad de movimiento y precisión en la posición del rotor. Más micropasos pueden dar lugar a un movimiento más suave, pero no tendrán como resultado una mayor precisión en la posición del rotor.
  
  El PC usa bits de salida del puerto paralelo para controlar de forma simultánea la forma de onda de los ocho bobinados correspondientes a los dos motores paso a paso. La forma de onda de la corriente se genera por medio de una técnica llamada PWM (Pulse Width Modulation), o modulación de anchura de pulso. La corriente completa se aplica cuando se conecta (ON) por un tiempo determinado el bobinado, para a continuación ser desconectada (OFF). El efecto acumulativo de cambiar rápida y repetidamente ON y OFF en el motor es el mismo que el de usar una corriente suave cuyo valor sería la media de los ON y OFF. Ajustando el porcentaje entre ON y OFF la corriente puede ser controlada de forma precisa. El par permanece alto en cualquier caso independientemente de la velocidad del motor, puesto que cuando se aplica ON se aplica la corriente completa al bobinado.
  
  Para una resolución adecuada en el control de la corriente, la secuencia de ONs y OFFs debe totalizar 100 o más. Como ilustración, digamos que el número total de ONs y OFFs por fase es 10. Si el bobinado A se controla con el bit número 0 (palabra de salida en el puerto = 1 para que este bit esté a ON), y el bobinado B es controlado por el bit número 1 del puerto (palabra de salida en el puerto = 2 para que este bit esté a ON), entonces la secuencia de palabras o bytes de control para un paso completo con una corriente media máxima es (ignoraremos los otros bobinados controlados por los bits números 2 a 7 del puerto):
  
  secuencia de palabras de control de salida en el puerto (10 pulsos por fase):
  ---------------------------------------------------------
  fase número 1: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
  fase número 2: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
  
  Para pasos completos con la mitad de la corriente:
  
  secuencia de palabras de control de salida en el puerto (10 pulsos por fase):
  ---------------------------------------------------------
  fase número 1: 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0
  fase número 2: 2 2 2 2 2 0 0 0 0 0
  
  Para medios pasos con la mitad de la corriente, donde el medio paso intermedio consiste en aplicar corriente a ambos bobinados (A y B):
  
  secuencia de palabras de control de salida en el puerto (10 pulsos por fase):
  ---------------------------------------------------------
  fase número 1: 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0
  fase número 2: 3 3 3 3 3 0 0 0 0 0
  fase número 3: 2 2 2 2 2 0 0 0 0 0
  
  Para realizar micropasos, queremos ubicar el rotor en posiciones intermedias entre los bobinados A y B. Para posicionar el rotor a un 25% de distancia del bobinado B, el rotor debe "sentir" al bobinado B como máximo 1/3, ubicandose 3 veces más cerca del bobinado A que del bobinado B. Puesto que los campos electromagnéticos se propagan con la ley del inverso del cuadrado de la distancia, la corriente suministrada al bobinado B debe ser la raiz cuadrada de 1/3, esto es, un 60% de la corriente aplicada al bobinado A:
  
  secuencia de palabras de control de salida en el puerto (10 pulsos por fase):
  ---------------------------------------------------------
  bobinado A a 100% corriente : 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
  + bobinado B a 60% corriente: 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0
  = bobinado A + bobinado B: 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1
  
  Así, para tener cuatro micropasos por paso completo con corriente máxima:
  
  secuencia de palabras de control de salida en el puerto (10 pulsos por fase):
  ---------------------------------------------------------
  fase número 1: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 (corriente en A = 100%, B corriente = 0%)
  fase número 2: 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1 (corriente en A = 100%, B corriente = 60%)
  fase número 3: 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 (corriente a A = 100%, B corriente = 100%)
  fase número 4: 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 (corriente a A = 60%, B corriente = 100%)
  fase número 5: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 (corriente a A = 0%, B corriente = 100%)
  
  y para 10 micropasos por paso completo:
  ---------------------------------------------------------
  fase número 1: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 (rotor ubicado en bobinado A, corriente en A = 100%, corriente en B = 0%)
  fase número 2: 3 3 3 1 1 1 1 1 1 1 (rotor ubicado 9:1 veces más cerca de A que de B, corriente en A = 100%, corriente en B = raíz(1/9) = 33%)
  fase número 3: 3 3 3 3 3 1 1 1 1 1 (rotor ubicado 8:2 o 4 veces más cerca de A que de B, corriente en B = raíz(1/4) = 50%)
  fase número 4: 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 (rotor ubicado 7:3 o 2,3 veces más cerca de A que de B, corriente en A = 100%, corriente en B = raíz(3/7) = 65%)
  fase número 5: 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 (rotor ubicado 6:4 o 1,5 veces más cerca de A que de B, corriente en A = 100%, corriente en B = raíz(2/3) = 82%)
  fase número 6: 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 (rotor ubicado 5:5 o a igual distancia de A que de B, corriente en A = 100%, corriente en B = 100%)
  fase número 7: 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 (opuesto de fase número 5)
  fase número 8: 3 3 3 3 3 3 3 2 2 2 (opuesto de fase número 4)
  fase número 9: 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 (opuesto de fase número 3)
  fase número 10: 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 (opuesto de fase número 2)
  
  Estos diez valores se definen en el programa, escrito en C, como una matriz: PWM[0] a PWM[9]. En C, el primer elemento de la matriz tiene el índice (o el desplazamiento) igual a 0.
  
  Hacen falta ligeros retoques a los valores de PWM para reflejar el tiempo finito de transición entre los estados ON y OFF de los transistores de potencia, inversores, optoacopladores, el puerto paralelo, diferencias de velocidad entre PCs, y diferencias entre motores y par de carga.
  
  Aparte de la vibración excesiva cuando se trabaja en pasos completos, los motores paso a paso tienen otra limitación que debe ser resuelta: no les gusta girar muy deprisa. A la vez que el ordenador conmuta la corriente de los bobinados de ON a OFF, se tiene como resultado la producción de la fuerza contraelectromotriz. Cuando una fuente de corriente se apaga, el campo magnético que desaparece a través del bobinado genera un pico de corriente que podría destruir los transistores de potencia.
  
  Un diodo de retorno evita los picos de tensión, proporcionando una vía para que circule la corriente de vuelta al bobinado. Sin embargo, esto, a su vez, ralentiza la disminución de la corriente. El resultado es siempre que baja el par cuando el motor trata de girar más deprisa. Un diodo zener se usa con los diodos de retorno para permitir que sólo la tensión sobre el valor del zener retorne a la fuente de corriente. Esto evita los picos de tensión, y también la acción de frenado de los diodos de retorno.
  
  La combinación del uso de tensiones más altas que aquellas para las que está preparado el motor en caso de funcionamiento continuo, y el uso de rampas suaves de giro para el aumento y disminución de velocidad, permite lograr velocidades varias veces más altas que las que se conseguirían sin estos mecanismos. Se pueden lograr velocidades de hasta 4.000 medios pasos por segundo con pares moderados. Yo uso dos baterías de 12 Voltios en serie para generar 24 Voltios y accionar con ellas motores paso a paso de 6 Voltios. Esto asegura suficiente voltaje para mover los motores a alta velocidad. Una batería de 12 V en solitario tambien suministra suficiente corriente para los motores. El consumo de corriente para ambos motores combinados es de 0,1 Amperios cuando se trabaja con micropasos y de 0,3 Amperios cuando se desplaza el telescopio rápidamente.
  
  Lo deseable es asignar el tamaño del paso del motor como un compromiso entre resolución de guiado con micropasos y velocidad de desplazamiento rápida. En mi montura de 20" f/5, trabajando con los componentes mencionados anteriormente y con 10 micropasos por paso completo:
  
  1 micropaso = 360 grados * 3600 seg. de arco/grado * 0,625"/28" (rueda final) * 1/60 (reductor) * 1/200 (rotación del eje por cada paso completo) * 1/10 (micropasos por paso completo) = 0,24 seg. de arco.
  
  Esto es bastante más pequeño que el típico disco de 2 segundos de arco que nos permite distinguir habitualmente un cielo limpio, y es además suficientemente pequeño para que no haya problemas con las vibraciones. Por otra parte, acelerando y frenando gradualmente el motor podemos llegar a velocidades de 4.000 medios pasos por segundo.
  
  velocidad máxima = 2,4 seg. de arco/paso * 4000 medios pasos/seg * 1/2 medio paso/paso * 1/3600 grados/seg. de arco= 1,3 grados/seg.
  
  ¡Más que suficiente para mover un telescopio tan grande y tener tiempo para agacharse!

• Circuitería
  
  El circuito y el mando al completo cliquear aquí
  
  
  Un circuito de la unidad de rotación de campo opcional
  
  
  Una foto de la caja de la electrónica
  
  
  Yo añadí un voltímetro y un amperímero para medir la tensión de la batería y el consumo de corriente de los motores. Recomiendo poner todos los enchufes y terminales en el frontal o la trasera de la caja. El circuito es suficientemente simple para usar cableado punto a punto. Es aconsejable verificar dos y tres veces todas las conexiones, siguiendo a mano todos los cables, y usar un ohmmetro para verificar que no hay cortocircuitos (medir la resistencia entre los puntos). La red de diodos de potencia y zeners es esencial para evitar la destrucción de los transistores por la fuerza contra-electromotriz generada en los motores. Estos picos de voltaje también podrían cortocircuitar a través del puerto paralelo. Para verificar el circuito puede usarse inicialmente una batería de 6 voltios para las comprobaciones, de modo que si hay algún problema de cableado no se corra el riesgo de averiar el puerto paralelo del PC.
  
  Considerando que se usan tensiones relativamente bajas de 6 a 12 Voltios, el aislamiento del PC/portátil por medio de opto-acopladores no es estrictamente necesario. Si se alimentan los motores paso a paso con 24 Voltios o más, se debería considerar la opción de usar optoacopladores. Para ello se puede usar el circuito siguiente, asegurandose de asignar el valor CERO a la variable InvertOutput del fichero Config.Dat.
  
  
  
  El PC genera las formas de onda de voltaje para los cuatro bobinados de los motores paso a paso, y las saca por el puerto paralelo del PC, resultando en un circuito de control muy sencillo. Los seis inversores del 74LS04 reciben la salida del puerto paralelo y proporcionan un drenado adecuado de corriente para alimentar los transistores de potencia. Los transistores de potencia deberían usar disipadores de calor.
  
  El mando usa los cuatro bits del puerto paralelo desde la base del puerto paralelo + 1, y una conexión externa a +5 V CC (corriente continua), totalizando 5 líneas. Un cable largo de 9-pines serie de PC se usa para ello. Los pulsadores se usan para el control direccional. El conmutador de 3 vías se usa para indicar la iniciación número 1 del programa, apagado, o la iniciación número 2, mientras que el conmutador de 2 vías asigna la velocidad: velocidad lenta con micropasos o rápida con medios pasos. Todas las lineas se conectan a tierra con resistencias de 220 Ohmios, de modo que cuando ningún botón o conmutador está activado el mando conecta todas las líneas a tierra, o valor lógico bajo. Cuando se pulsa un botón o se mueve un conmutador, la tensión de +5 V se aplica a el/los bit(s) apropiados del puerto paralelo. Algunos de los botones y conmutadores están conectados a más de un bit. Los diodos se colocan en las salidas de los botones y conmutadores para asegurar que sólo los bits deseados se activan. Los pines restantes del puerto paralelo, del 18 al 25, son tierra.
  
  Conexiones a un puerto paralelo de 25 pines:
  
  2 motor paso a paso para altitud - rojo
  3 motor paso a paso para altitud - verde
  4 motor paso a paso para altitud - rojo/blanco
  5 motor paso a paso para altitud - verde/blanco
  6 motor paso a paso para azimut - rojo
  7 motor paso a paso para azimut - verde
  8 motor paso a paso para azimut - rojo/blanco
  9 motor paso a paso para azimut - verde/blanco
  1 pulso del motor de rotación de campo
  14 dirección del motor de rotación de campo
  13 entrada del mando (puesta a tierra con una resistencia de 220 Ohmios)
  12 entrada del mando (puesta a tierra con una resistencia de 220 Ohmios)
  10 entrada del mando (puesta a tierra con una resistencia de 220 Ohmios)
  11 entrada del mando (puesta a tierra con una resistencia de 220 Ohmios)
  18-25 tierra
  
  Mando:
  
  - conmutador 3 vías a la izquierda: para iniciación de posición número 1, y hacer otras tareas, activa los pines 13,10
  - conmutador 3 vías en el medio: neutro - ni hace ni activa nada
  - conmutador 3 vías a la derecha: para iniciación de posición número 2, y hacer otras tareas, activa los pines12,10
  - conmutador 2 vías a la izquierda: avance lento por micropasos, activa la línea 11
  - conmutador 2 vías a la derecha: avance rápido por medios pasos, no activa nada
  - pulsador superior, en pulsación ON = Arriba, activa el pin 13
  - pulsador inferior, en pulsación ON = Abajo, activa el pin 12
  - pulsador izquierdo, en pulsación ON = CCW, activa el pin 10
  - pulsador derecho, en pulsación ON = CW, activa los pins 13, 12
  

• Rotación de campo
  
  
  En cualquier telescopio en que el eje de rotación no apunte exáctamente al polo celeste se produce una rotación lenta del campo de visión. La rotación de campo es independiente del tamaño del campo imagen, por ejemplo, un telescopio grande con muchos aumentos experimenta el mismo ángulo de rotación de campo que un pequeño telescopio de campo amplio a bajos aumentos. La rotación del campo varía mucho de una zona del cielo a otra, desaparece al este y al oeste, es terrible en el cenit, y se aproxima a la rotación sidérea cuando se apunta al meridiano. Un motor puede llevar a cabo la función de girar lentamente el mecanismo de enfoque del ocular para compensar la rotación de campo.
  
  Para observación visual no se necesita rotar el campo. Para observación con CCD, una exposición de 5 a 20 minutos en la mayor parte del cielo con los chips CCD habituales tampoco requiere de rotación del campo. Si se tiene un CCD con un gran número de pixels, o se planea hacer astrofotografía a foco primario, entonces es deseable añadir la rotación de campo. El programa de control muestra la rotación de campo en tiempo real, de modo que se puede planificar la exposición de acuerdo con la rotación del campo. He aquí como juzgar la rotación de campo: para un chip CCD que tiene varios cientos de pixels por lado, el número total de píxels en su perímetro es aproximadamente 1000. Esto significa que podemos tolerar una rotación de 360 grados/1000 unidades de resolución, esto es 1/3 de grado. Yo superviso el guiado en tiempo real, comprobando la rotación de campo durante 10 segundos más o menos. Si parece que puedo realizar la exposición deseada, entonces sigo adelante. Si no es éste el caso, espero hasta que el objeto se coloca en una posición del cielo más favorable, o ajusto el tiempo de exposición.
  
  Puesto que la unidad de rotación de campo necesita girar sólo con pasos finitos lentamente, un sencillo chip controlador de motores paso a paso es todo lo necesario, con entradas de paso y dirección. Parar minimizar la vibración, sugiero que una rotación de campo de 1 minuto de arco por paso. Esto es suficientemente fino para evitar que la rotación se deje ver en películas de 35 mm. de grano fino. El circuito de rotación sugerido usa el chip SAA1042.
• Lista de componentes
  
  de Radio Shack:
  a. (8) transistores TIP-120
  b. (8) disipadores para el punto anterior
  c. (8) resistencias 1/4W 470 ohm
  d. (8) diodos 2,5A 100 V PIV
  e. (4) resistencias 1/4W 220 ohm
  f. (2) inversores 74LS04 (6 por componente)
  g. (1) caja de instrumentación grande
  h. (1) placa de circuito 276-160
  i. (1) cable de 25 pines
  j. (1) kit de conector de 25 pines
  k. (2) kits de conectores de 9 pines
  l. (4) pulsadores - abiertos en reposo (OFF), cerrados al pulsarse (ON)
  m. (1) un conmutador de tres vías desconectado en la posición central
  n. (1) conmutador de dos vías
  o. (1) una bolsa de diodos pequeños
  p. (2) zócalos para integrados de 14 pines
  q. (1) regulador de tensión 7805
  r. (1) disipador para el regulador anterior
  s. (3) condensadores de 0,1 uF
  
  de una tienda de electrónica bien surtida:
  a. (4) diodos zener de 30V 5W
  
  de un suministrador de control de motores tal como:
  Torque Transmissions (TorqueTran@aol.com, 1-216-352-8995) (reducción de 60:1, usar una reducción final por rueda de 40:1) o
  Allied Devices (100:1, usar una reducción final de 24:1) (1-516-223-9100) o los reductores a medida de Andy Saulietis (240:1, así que usar una reducción final de 10:1) (andydtg@phoenix.net) o
  Los reductores Byers de Dave Radosevich (360:1, usar en este caso una reducción final de 7:1) (Dave_Radosevich@qmail4.nba.TRW.COM):
  
  a. 1 reductor por eje ~$100 (buscar un reductor cuyo factor de reducción, multiplicado por la reducción final de la montura resulte ser 2400:1, esto da 1/4 de segundo de arco por micropaso, el tamaño exacto de micropaso se anota en el fichero CONFIG.DAT)
  
  de una casa tal como:
  C&H Sales (1-800-325-9465) o
  Herbach and Rademan (compras: 1-800-848-8001, catálogo 1-215-788-5583) o
  Gateway Electronics en San Diego (1-619-279-6802), componente M061-FDD2 35 oz-in 5V@1A con eje de 1/4" y 6 cables, $9 (unas 1350 ptas.) cada uno o
  Marlin P Jones Associates (www.mpja.com) (también es una fuente barata de unidades de control de motores unipolares paso a paso unipolares controlados por medios pasos) o Jameco (1-800-831-4242)
  
  a. (2) motores paso a paso: 6-12 VDC .3 a 1 amp/fase,par de 20+ in-oz ($20+), preferiblemente con 6 cables, aunque motores de 5 u 8 cables también son válidos; los motores bipolares de 4 cables no son adaptables. Preferiblemente de 200 pasos por vuelta.
  
  El chip opcional SAA1042 se puede comprar a Newark Electronics Teléfono: (800) 4NEWARK (http://www.newark.com/OLCATLG.HTM) el número de componente en su catálogo es: 08T SAA1042V, Manuf Pt #: SAA 1042v, Manuf: Motorola, $12,01 para cantidades de 1 a 9 unidades
  
  Mobile Planet, una fuente particularmente completa de PC portátiles y accesorios móviles
  
  
  

El interfaz del puerto paralelo

El puerto paralelo es un interfaz ideal para controlar telescopios, particularmente con portátiles en el lugar de observación. El puerto paralelo usa 8 bits para salida, típicamente situados en la dirección de puerto 0x378. En el conector de 25 pines, los 8 bits de salida son los pines 2 a 8, desde el bit menos al más significativo. Estos 8 bits de salida son perfectos para controlar los dos motores paso a paso necesarios para mover un telescopio en modo altacimutal. El puerto paralelo no puede entregar o drenar corrientes altas directamente, por lo que se usa los 6 inversores del 74LS04 para servir de interfaz entre el puerto paralelo y los transistores que accionan los motores.

El puerto paralelo tiene 5 bits de entrada en la dirección de puerto 0x379. Estos bits de entrada son los pines 15, 13, 12, 10, y 11 del conector de 25 pines, con el 11 invertido. El pin 15 activa el bit 8, el pin 13 el bit 16, el pin 12 el bit 32, el pin 10 activa el bit 64 y el pin 11 activa el bit 128. Dependiendo de qué líneas estén activadas, los valores pueden variar entre 8 y 248. Además, el puerto paralelo tiene 4 bits que pueden ser bien de entrada o de salida y se encuentran en la dirección de puerto 0x37A. Estos 4 bits aparecen en los pines 1, 14, 16, y 17 del conector de 25 pines. Los bits 1, 14 y 17 están invertidos. Los valores leídos pueden variar de 0 a 15.

El programa

El programa ha pasado por sucesivas reencarnaciones, comenzando como código ensamblador de 6502 para un Commodore 64, cuando los Commodore 64 aparecieron (yo compré mi Commodore 64 por el increíble precio de $600, sin cinta ni disco, ¡y tenía que volver a escribir mis programas cada vez que conectaba de nuevo el ordenador!). Desafortunadamente, el valiente procesador 6502 a 2 megahercios sólo podía pasar revista para centrado de los objetos cada pocos segundos. El sueño de una montura de aficionado barata del tipo altacimutal parecía muy lejos, hasta que las máquinas tipo AT llegaron. El código fue entonces reescrito en C. Más tarde el código pasó a su forma orientada a objetos en un 386 bajo C++. Ahora, con el fin de hacer el código tan universal y fácil de portar como sea posible, el código está escrito en ANSI C. Las funciones que están diréctamente asociadas al hardware de bajo nivel, tal como el puerto paralelo y el reloj de la BIOS, usan punteros para acceder a las ubicaciones de memoria apropiadas. Para máquinas que no sean del tipo DOS, será necesario modificar estas partes del código.

El programa usa el popular algoritmo de conversión de las dos estrellas, basado en un artículo de Febrero de la revista "Sky and Telescope" escrito por Toshimi Taki, para pasar entre coordenadas acimutales y ecuatoriales. El telescopio sólo necesita ser precisamente alineado sobre dos estrellas separadas ampliamente usando un ocular reticulado de alta potencia; no hay necesidad de poner la montura horizontal. El telescopio puede ser también puesto en estación con un planeta, por ejemplo poco después de la puesta de sol. Después de unos pocos minutos de recentrado con micropasos, el telescopio se pone en estación de nuevo con el mismo objeto. El telescopio continuará siguiendo al objeto, manteniéndolo centrado en el campo del ocular por una hora o dos. Tanto la primera posición de iniciación como la segunda pueden ser vueltas a introducir tantas veces como se desee. El algoritmo de conversión de las dos estrellas permite la introducción de errores de construcción. Por ejemplo, uno de los puntos de apoyo del eje de altitud puede estar un poco más bajo que su contrario. Normalmente esto causaría un error de apuntado, pero el algoritmo de conversión lo compensará una vez dado el valor del error. Todas las posiciones de inicio se salvan en un fichero para posterior análisis.

El programa es conducido por eventos, tanto del teclado como del mando. Si no ocurre ningún evento, entonces el telescopio se mueve a las coordenadas ecuatoriales actuales. Si las coordenadas permanecen como estaban, el telescopio las sigue. Si se introducen nuevas coordenadas, el telescopio se desplaza. El desplazamiento solo se puede interrumpir pulsando o liberando un botón del mando o el teclado, y por los límites de altitud y azimut si la opción bloqueo de seguimiento por medios pasos está activada. El guiado debería interrumpirse si se sale a otro programa. Cuando se sale del programa, se almacenan las coordenadas altacimutales junto con cualquier posición de iniciación.

El programa se adapta a los errores por los cambios de sentido del movimiento y tiene rutinas para manejar la corrección de errores periódicos, o PEC, por cada eje. Una función "guide", de guiado, también se incluye de modo que el guiado por un minuto o dos elimina cualquier pequeña deriva residual.