Une plateforme équatoriale artisanale pour un gros Dobson
La plateforme avec son plateau de 60x60cm
Saisi par la fièvre de l'ouverture qui touche la majorité des astronomes amateurs, je me suis laissé tenter par un Dobson de 450mm ouvert à F/6 (focale 2’700mm). Au zénith, cette focale peu commune amène le porte oculaire à 2.5 mètres du sol, impliquant l'usage d'une échelle pour observer presque tous les objets. Dès la première lumière j'ai été confronté au problème du suivi stellaire, même en restant un observateur purement visuel. Comme il y a toujours plusieurs personnes intéressées autour du télescope, l'objet a le temps de sortir du champ avant que toutes aient pu monter l’échelle, observer et redescendre avec précaution.
Diverses solutions de motorisation de Dobson existent, la plus intuitive étant la motorisation des axes d'altitude et d'azimut. Je n'ai pas retenu cette solution à cause de la taille imposante du télescope. Il me semblait très difficile de réaliser un entraînement d'altitude sur un seul tourillon sans provoquer de torsions. D'autre part, pour l'azimut, la réalisation d'un secteur lisse de 60 cm de diamètre utilisable sur 360 degrés me semblait hors de portée.
J'ai appris récemment l'existence des plateformes équatoriales. Cette invention géniale offre un suivi stellaire avec un seul moteur. La plateforme est composée d'un plateau qui s'incline lentement en suivant le mouvement du ciel. Tout télescope posé sur le plateau reste pointé sur l'objet. Je suis convaincu que cette solution est la mieux adaptée pour la motorisation d'un Dobson artisanal.
Par rapport à une motorisation altaz, les contraintes de la plateforme équatoriale sont les suivantes:
- L'alignement polaire est nécessaire, ce qui n'est pas facile à réaliser. (M. Bigourdan ne nous aide pas sur ce coup là: On peut toujours régler l'inclinaison de la plateforme en agissant sur ses pieds ajustables mais comment l'orienter dans l'herbe lorsque l’instrument de 60 Kg est posé dessus ?)
- Le suivi est effectué pendant un temps limité, car le plateau bascule du côté ouest au côté est à la manière d'un landau. Lorsque le plateau atteint la butée, il faut réinitialiser la plateforme en ramenant le plateau de l'autre côté. Cela amène une complexité supplémentaire dans l'utilisation des cercles digitaux.
- La plateforme doit être construite en fonction de la latitude d'observation. Il y a une marge de manoeuvre de quelques degrés, mais les grands voyageurs devront s'équiper de plusieurs plateforme.
Les avantages de la plateforme sont les suivants :
- Pas de rotation de champ pour ceux qui se lanceraient dans la photo.
- Une plateforme peut servir pour plusieurs instruments, même un trépied photo peut ainsi bénéficier de la motorisation.
- La réalisation est indépendante du télescope. On peut construire sa plateforme sans toucher au télescope qui reste disponible pendant les travaux.
Le modèle de plateforme montré ici est de type "Poncet" en hommage à son inventeur français Adrien Poncet. Elle comporte deux arcs de cercles de rayons différents, fixés au plateau avec un angle correspondant à la latitude du lieu d'utilisation. Le plan avec les cotes vitales de la plateforme a été réalisé par Yann. Ses cotes sont prévues pour une latitude de 45 degrés, une base de 60x60cm et un centre de gravité placé à 70cm du plateau. La prise en compte du centre de gravité permet de limiter l'effort sur le moteur.
Vue de face à 45 degrés
Vue de profil
Pascal a assemblé le cadre métallique par soudures MIG et je me suis occupé des quelques pièces ajoutées. La mise à niveau de la plateforme est faite au moyen des boulons M10 aux quatre coins du cadre. Les pieds cylindriques s'articulent dans des rotules afin d'épouser le relief du terrain.
Les roulements à billes proviennent de pièces de rechange de patins à roulette. Le vendeur m'a proposé des ABEC-5:
"- Vous irez beaucoup plus vite avec ceux-ci."
"- Mais moi, je me contente d’un demi tour de roue par minute…"
"- … bon, alors prenez ceux-ci, ils sont moins chers et déjà graissés"
Les secteurs sont en contreplaqué de 20mm. J'ai fabriqué un compas pour guider la défonceuse sur des arcs de cercles de 70cm de rayon. Ca se passe bien, pourvu qu'on attaque le bois avec des passes de largeur constante. (Il ne faut pas attaquer en pleine matière aux extrémités des secteurs et affleurer au centre, l'usinage ne sera pas régulier.)
Le secteur nord prêt à être usiné à la défonceuse. Le secteur en boulonné sur une planche afin de le maintenir pendant l'opération
La bande de roulement est recouverte d’un profil alu. Les roulements à billes sont dédoublés afin de mieux répartir la charge. Les axes de roulements verticaux sont inclinés de 18 degrés afin que les roulements restent parallèles à la normale des secteurs.
Les paliers Nord-Est et Sud-Est, fraisés dans des blocs d'aluminium. L'angle entre les axes des roulements jumelés fait 90 degrés. On voit l'inclinaison des axes verticaux pour rester parallèle à la normale des secteurs
Le palier Nord-Est, le secteur avec sa bande de roulement. En arrière plan : la tige filetée avec vis poussante pour compenser le jeu latéral
Les secteurs sont vissés et collés à la charpente. C’est la partie la plus délicate à réaliser, c’est vraiment difficile d’assembler les éléments de manière à maintenir un contact permanent entre les secteurs et les 8 roulements à billes, cela sur toute la bande de roulement.
La vis tangente M10 est installée entre les secteurs afin de gagner de la place. Cela implique un mécanisme pour débrayer le chariot afin de réinitialiser la plateforme. Je suis assez fier de la solution trouvée: Les écrous M10 du chariot sont percés à 10 millimètres avec un petit décalage latéral. Ainsi, le filetage des écrous demeure sur la moitié de la circonférence, l'autre moitié percée étant devenue lisse. La fourche placée entre les écrous du chariot est chargée de plaquer la vis tangente contre la partie filetée des écrous, provoquant ainsi l'entraînement du chariot par la rotation de la vis. Pour débrayer le chariot il suffit de relâcher la tension sur la fourche, le ressort repousse la vis contre la partie lisse des écrous. Le chariot peut donc être ramené en quelques secondes à sa position d'origine, le chariot glissant sur la vis. La commande de la fourche est réalisée par un câble de dérailleur de vélo dont le levier est fixé à un endroit accessible du cadre.
Le chariot en mouvement. Les écrous M10 filetés/percés sont les pièces cylindriques extérieures. La fourche placée entre les écrous coulisse librement sur la vis sans fin.
Le couplage entre le chariot et la charpente est laissé très souple, avec un doigt horizontal pris dans une rainure du chariot. La cinématique du couplage entre la vis tangente et le plateau de la plateforme est très compliquée. Aux extrémités, le chariot se relève pour suivre la montée du doigt, lui-même n’étant plus perpendiculaire à la vis tangente. J'ai donc laissé beaucoup de jeu entre les deux. Cela provoque une période de flottement dans le suivi lorsque le plateau est horizontal et que l'effort sur le doigt change de direction.
Le chassis vu de dessous, avec les secteurs inclinés à 45 degrés. Au centre du grand secteur se trouve le doigt couplé avec le chariot
Le moteur pas à pas unipolaire est un Hurst A-S récupéré. Je ne sais pas quelle est sa démultiplication, seulement que l'axe doit faire environ deux tours par minute pour suivre le ciel. Le moto-réducteur est en prise directe au bout de la vis sans fin. La vis est débrayable pour faire un suivi manuel en cas de panne de courant. L'électronique en kit provient du projet open source LiniStepper. Elle utilise un microcontrôleur PIC pour gérer les micros pas jusqu'à 3’600 pas par tour avec un moteur standard. La commande de tension est analogique, les transistors de puissance devraient chauffer énormément mais je ne l'ai pas constaté. Le LiniStepper dispose d’une interface classique avec des signaux "Step" et "Dir".
Le kit linistepper, le générateur de fréquence avec plein de dip switches et le tableau de commande à droite
La fréquence d'environ 400 Hz est générée par un petit circuit doté d'un 555. Un potentiomètre multi-tours est accessible sur le panneau de commande pour ajuster la fréquence. A 3’600 pas par tour, le moteur tourne trop lentement et des vibrations sont ressenties à l'oculaire. A 1’200 pas par tour, avec la même fréquence, les vibrations disparaissent, mais la vis tourne trois fois trop vite…
La télécommande à fil permet d'agir sur la direction et le rapport de micro pas. Trois boutons sont utilisés : "Stop", "Reverse" et "Fast". Je peux ainsi stopper le suivi pour observer l'objet sans vibrations, recentrer l'objet avec un mouvement rapide et revenir en arrière, le tout sans descendre de l'échelle. La télécommande n’est pas nécessaire pour le fonctionnement de base, je peux me permettre de l’oublier à la maison…
La batterie de 7 Ah est largement suffisante pour alimenter le moteur de la plateforme, l'ordinateur de pointage, le ventilateur et la résistance chauffante du secondaire. Il y a plusieurs prises 12V supplémentaires à disposition.
La plateforme avec le châssis supportant les secteurs
La plateforme sans le châssis
En position initiale, avec un trépied photo posé sur le plateau universel
La plateforme pèse 16 Kg avec la batterie. Sa présence rehausse l’oculaire d’environ 15 centimètres.
Comme améliorations, il faudrait :
- trouver un moteur avec un réducteur de rapport plus élevé
- Remplacer l’oscillateur à 555 par un générateur plus intelligent à rampe d’accélération. Je devrais pouvoir faire ça avec un PIC mais je suis passablement rouillé dans cette programmation de microcontrôleur.
- Ajouter un second axe motorisé, probablement en azimut. La télécommande comporte déjà les boutons pour cette commande.
Heureusement, l’astronomie est un loisir sans fin.
Cet article a été lu 10106 fois... | 
