AutoGuidage d'un LX200
 

Lors d'acquisition d'image de longue pose, le suivit du télescope doit être "irréprochable" pour obtenir une bonne image. L'image peut être altérée par différents phénomènes. J'évoquerai ici uniquement les défauts de suivi dus à une imprécision dans la mise en station et à un défaut d'entraînement de la monture motorisée. Je ne parlerai volontairement pas d'autres défauts comme la turbulence,  la qualité optique de l'instrument...

J'ai écrit cet article de manière à mettre noir sur blanc mon expérience sur la réalisation d'une carte de commande permettant à un LX200 (ou matériel compatible) de commander les moteurs afin d'avoir toujours un suivi parfait de l'objet en cours d'acquisition.

Toutefois, il faut rendre à César ce qui est à César. En effet, le montage décrit ci-dessous, n'est en aucun cas le fruit de ma conception. C'est Etienne Bonduelle (Mister Bond dit RawMan...) qui est l'auteur de cette carte. Vous pourrez donc trouver l'origine de cet article à l'adresse suivante:
http://www.astrosurf.com/astrobond/eblxingf.htm.
 

Sommaire:

1. Introduction.

2. Pré requis

3. Cartes électroniques
   3a. Carte de commande
   3b. Carte de Test

4. Réalisation

5. Test

6. Résultats

7. Quelques liens

 1 - Introduction.

Cet article va décrire l'utilité de l'autoguidage et proposer une solution pour les LX200 et les instruments compatibles.

Comme je l'ai mentionné plus haut, l'autoguidage permet de palier au problème de défaut de la mécanique d'entraînement de la monture de son télescope et également des défauts de mise en station. De cette manière une photo prise sur de longue pose permettra d'avoir des étoiles ponctuelles.

Il faut savoir (pour ceux qui ne le savent pas encore) qu'une monture quelle qu'elle soit a forcément un défaut d'entraînement. Ce défaut est dû à différents éléments, comme le jeu qu'il peut y avoir dans la mécanique. Ces défauts sont plus ou moins importants en fonction du poids installé sur la monture, de l'équilibrage de la monture, de l'orientation de la monture...
Il existe différents systèmes permettant de diminuer fortement ces défauts comme le PEC (Correction d'Erreur Périodique). En effet, l'un des défauts mécaniques provient de la vis sans fin entraînant le mouvement de suivi. Cette vis sans fin possède un défaut qui se répète inlassablement à chaque tour. Le PEC consiste à enregistrer ce défaut de suivi sur un tour de cette vis de manière le compenser. Mais le PEC ne corrige pas un défaut de mise en station.

De plus, un défaut de mise en station se traduit par un mauvais suivit du télescope. Par conséquent, sur la photo acquise pendant une "longue durée", les étoiles présentent une forme allongée, voir sous forme d'un trait suivant l'amplitude du défaut de mise en station et la longueur du temps de pose de l'acquisition.

La solution qui est préconisé dans cet article à une certaine originalité au regard de nombreux montages déjà existants. Donc, contrairement à beaucoup d'autre montage, celui-ci est conçu autour d'un circuit intégré. Beaucoup d'autre système était réalisé à partir de relais. Ces derniers nécessitaient une consommation en courant pas forcément adéquate sur le terrain. La technique du Circuit Intégré permet une alimentation légère.

Je rappelle, que ce montage n'est pas de moi. Il est issu d'une page du site de Etienne Bonduelle. J'ai voulu écrire cet article de manière à clarifier certains points qui ne me semblaient pas évident. De cette manière, j'espère que ceux qui liront ce document seront à même de réaliser la carte électronique dans les meilleurs conditions.

Bonne lecture... Bonne réalisation...

 2 - Pré requis.

Les pré requis sont de plusieurs ordres.

L'électronique.
Concernant l'électronique, je me limiterai aujourd'hui à une quasi absence d'explication du circuit électronique de cette carte. Ce choix (qui n'en est pas réellement un) est du fait que je ne maîtrise pas toute les subtilités utilisées dans ce montage. D'autre part, même si je le pouvais je ne cherche pas, ici, à faire un cours d'électronique...

Le Port parallèle.
Le port parallèle du PC est un composant très utile, car il est relativement facile à utiliser. Néanmoins, de plus en plus de PC ne sont plus équipé d'un tel connecteur. Et ce, au profit du port USB. Ce point (que je ne cherche pas à débattre) à son importance. Car sur certain PC, ceux qui n'ont pas de port parallèle, il n'est pas envisageable d'utiliser la carte d'Autoguidage décrite ici.
D'autre part, le montage, tel que décrit dans le schéma présenté plus bas, se base sur un branchement sur le port parallèle utilisé par d'autre logiciels. Le branchement est donc compatible avec AstroSnap.

Le port d'Autoguidage Meade LX200.
Le port du d'Autoguidage des télescope Meade est devenue une certaine "norme". De nombreux appareillage utilise ce protocole.
Sur l'image suivante (façade de l'électronique d'un LX200GPS) on aperçoit le connecteur de l'Autoguidage: Détail à droite de l'image.

Concernant cet élément il y a deux choses importantes à connaître pour comprendre son utilité et le fonctionnement de la carte de commande.

• Le port CCD des télescopes Meade permet de ralentir ou d'accélérer, d'un rapport de 75%, le mouvement de suivi du télescope. De cet manière le télescope peut compenser (par exemple, selon des consignes qui lui sont fournit par un logiciel) un défaut de mise en station, voir d'une mauvaise vitesse de rotation du moteur de suivit.
  Le grand avantage de cette commande du moteur est que celui-ci tourne constamment dans le même sens ! Il n'est donc pas assujetti à l'hystérésis mécanique d'un changement de sens du moteur (le backlash).

• Le port CCD a un fonctionnement étrange (à mon sens). Le connecteur de ce port (RJ 45 sur les télescopes Meade) possède 6 fils. L'un n'est pas utilisé; le premier. Le second correspond à la masse du système. Les quatre suivants correspondent aux quatre sens possibles de déplacement des moteurs. Ces quatre derniers fils sont polarisés à 5 volts. Il faut donc relier l'un de ces fils à la masse du connecteur pour commander un déplacement. C'est ce que fait la carte d'AutoGuidage dont fait l'objet ce document.

Sur les systèmes Meade, il semble que si deux ordres contraires (Nord et Sud en même temps ou Ouest et Est en même temps) sont envoyés simultanément, le télescope ne sera pas endommagé. Dans un tel cas les deux ordres semblent s'annuler. Toutefois pour les développer il est conseillé d'éviter se type de "Contre-ordre".

Voilà pour ce qui est des pré requis. A l'aide de ces quelques renseignements, j'espère que la lecture, de ce qui suit, n'en sera que plus facile.
 

 3 - Cartes électroniques.

Il y a deux carte électroniques décrites dans ce document. L'une concerne la commande, proprement dite, du port d'AutoGuidage des Meade LX200 ( et matériel compatible). L'autre est une toute petit carte permettant de tester la première.
Les schémas de ces cartes se trouvent plus bas dans le document; pour la carte de commande c'est ici, pour la carte de Test c'est ici.

De manière à comprendre le fonctionnement de ces cartes j'ai préféré les câbler d'abord sur une platine d'expérimentation comme le montre la photo ci-dessous. Cela parait brouillon (j'en convient) mais c'était opérationnel et cela permet de câbler le montage petit à petit sans faire aucune soudure !

A partir de ce montage sur platine, carte de commande et carte de test (2 en 1 !) j'ai pu comprendre le fonctionnement de ce montage. Je dois reconnaître que la compréhension de celui-ci ne m'a pas été évidente au premier abords. Grâce aux explications d'Etienne Bonduelle j'ai fini par comprendre. C'est pour cela que j'ai rédiger ce document afin de vous faire part des renseignements "collectés" de manière à aborder la réalisation de cette carte plus sereinement.
 

 3a - Carte de commande.

Le fonctionnement de la carte de commande se base sur le dispositif du Port AutoGuidage des LX200 tel que décrit dans le section "Pré requis" de ce document.
Le dispositif du port d'AutoGuidage veut que les fils (contact 3 à 6 du RJ45), correspondants aux quatre sens de déplacement du télescope, soient reliés alternativement au fil (contact 2 du RJ45) de masse de ce même port. Cette liaison est assurée par des "interrupteurs actionnable". C'est le rôle du HEF4066B. Ce composant (voir Data Sheet: Fichier PDF de 165Ko) permet de commander quatre interrupteurs.
Lorsque l'action de commander le sens d'un des monteurs est nécessaire, l'une des quatre sorties du port parallèle utilisées pour ce montage (6 à 9) doit être mise à "1" (Niveau Haut!: 5volts). De cette manière, la liaison entre la masse (contact 2 du RJ45) et l'un des quatre contacts affectés à un sens des moteurs du télescope devient effectif. Le télescope bouge alors dans le sens désiré. Le fait de repasser cette sortie à 0 arrête le moteur et donc le mouvement.
Exemple: Si il est nécessaire de bouger le télescope vers l'Ouest, le contact n° 7 sera commandé (via logiciel) ce qui activera un "switch", du HEF4066B, et permettra ainsi de mettre en liaison le contact 3 et 2 du RJ45. Le moteur du télescope commencera alors un déplacement vers l'Ouest.
 

Le fichier de ce schéma est téléchargeable ici. Il a été réalisé avec un petit logiciel freeware qu'il est possible de trouver à l'adresse suivante: http://b.urbani.free.fr/pagesds/sds.htm.

La nomenclature de la "carte commande" est la suivante:

• CON 1: SUB-D 25 contacts femelle.

• CON 2: RJ 45 - 6 contacts.

• CI 1: HEF4066B. (Data Sheet: Fichier PDF de 165Ko).

• CI 2: 7805.

• R1 à R8: 470 Ohm.

• R9: 1 kOhm.

• RR1: Réseau de 5 résistances de 10 kOhm avec point commun.

• INT 1 et INT 2: Interrupteurs.

• LED1: Led rouge 5mm.

• AL: Alimentation (exemple: pile de 9v).

Quelques explications concernant ces cartes:

• Le CON 1 correspondant au connecteur Sub-D 25cts, se connecte sur le port parallèle de votre PC.

• Le CON 2 correspondant au connecteur RJ45 - 6cts, se connecte sur le port CCD du LX200.

• L'alimentation, notée AL dans le schéma, correspond à une alimentation continue supérieure à 8v. Une pile de 9v convient très bien à cette application. Mais, il est possible d'utiliser l'alimentation que fournit certain télescope comme c'est le cas sur le LX200GPS. Une sortie 12 volts existe sur l'embase du télescope. L'avantage d'une tel sortie, contrairement à la pile, est quelle est toujours active (elle ne s'use pas).

• L'interrupteur INT 1 permet d'activer la fonction commande de la carte. Il est prudent que cet interrupteur soit "ouvert" avant d'avoir correctement initialisé le port parallèle. C'est le logiciel d'Autoguidage qui permet de faire cette initialisation. En effet, avant l'initialisation faite par notre logiciel, on ne connaît pas l'état des sorties du port parallèle.

• L'interrupteur INT 2 permet simplement d'alimenter la carte de commande.

• Pour la LED1, il est conseiller d'utiliser une LED rouge et il n'est pas conseillé d'utiliser des LED super luminescente. C'est toujours plus appréciable en astronomie d'éviter de s'éblouir et d'éblouir l'élément d'acquisition (Pellicule, CCD...)

 3b - Carte de Test.

La carte de test n'est que la partie de droite du schéma ci-dessous. Elle est très très simple. Elle n'est constituée que de 4 LEDs et de fil reprennant certain contacts de la carte de commande.

Chaque LEDs est reliés au 5 volts simulant les "sorties" du port d'AutoGuidage du LX200. La commande du 4066 devant permettre de relier les "sorties" du LX200 à la masse, si tel est le cas alors les LEDs se trouveront entre la masse et le 5 volts. Elle devront donc s'allumer.
Cette carte est d'une simplicité déconcertante lorsque l'on à bien compris le fonctionnement de l'ensemble.
 

Le fichier de ce schéma est téléchargeable ici. Il a été réalisé avec un petit logiciel freeware qu'il est possible de trouver à l'adresse suivante: http://b.urbani.free.fr/pagesds/sds.htm.

La nomenclature de la "carte de test" est la suivante:

• LED2 à LED5: Led rouge 5 mm.
  
   

Quelques explications concernant ces cartes:

• Les LEDs. Pour la carte de test c'est selon. La couleur et le type sont peu important.

 4 - Réalisation.

La réalisation de la carte dépend notamment d'un choix technique. Celui-ci concerne le choix du circuit à réaliser. Pour ma part, n'ayant pas accès à un matériel professionnel, j'ai décidé de souder les composants sur une plaque munie de pastilles. Voir photo ci-dessous.
 

Avant la réalisation, proprement dite, de la carte il m'a fallu dessiner le circuit de cette carte. J'ai donc tracé un circuit.

 

Le fichier de ce circuit est téléchargeable ici. Il a été réalisé avec un petit logiciel freeware qu'il est possible de trouver à l'adresse suivante: http://b.urbani.free.fr/pagetci/tci.htm. Pour ceux qui auraient accès à du matériel plus professionnel, le logiciel freeware mentionné permet de fabriqué des fichier Gerber et Exelon. Mais attention; lorsque j'ai dessiné le circuit je ne connaissais pas encore ce logiciel. Or j'ai inversé la "couche composant" et la "couche soudure" !!! Je vous conseil donc de reprendre ce circuit. Qui plus est je l'ai dessiné dans le but de faire le circuit sur une plaque de trou et de pastille. J'ai donc fais énormément de "ponts". Si le circuit peut être fait sur une plaque de cuivre double face avec trou étamé, le circuit peut être simplifier. A vous de voir...

La réalisation que j'ai faite n'est pas un modèle en terme de qualité. Cela dit c'est réalisé avec les quelques moyens que j'ai à ma disposition.
Voici donc le circuit face composant et face soudure. Les quelques fil que l'on peut voir sont là pour relier les interrupteurs, la Led (en façade) et le connecteur d'alimentation.

 

Coté composants	Coté soudures

Le montage est aujourd'hui fait dans un petit boîtier en PVC. Voici le résultat de cette réalisation.

Boîtier ouvert.	Boîtier fini.

Remarques:

J'ai remplacé les deux interrupteurs INT1 et INT2 par un seul interrupteur Bipolaire. Le fait d'avoir deux interrupteurs permettait de mettre sous tension le circuit et de n'ouvrir l'interrupteur INT1 que lorsque le port parallèle est branché et initialisé par le logiciel d'autoguidage. Or il n'y a pas de raison particulière à ce que le circuit soit préalablement alimenté. L'utilisation d'un interrupteur bipolaire permet de simplifier l'utilisation et de n'avoir un seul trou à faire sur le boîtier (gain de place).

 

 5 - Tests.

Il y a plusieurs possibilité pour tester la carte. On peut la tester "manuellement" ou à l'aide d'un programme, sur plaque d'expérimentation ou sur circuit "final".
Il est fortement conseillé de tester la carte avant de la branché sur le télescope.

La première solution dite "manuellement" est assez simple.

Il ne faut brancher la carte de commande ni au PC ni au télescope.
Relier la carte de test à la carte de commande.
Alimenter alors le circuit.
Toutes les LEDs de la carte de test doivent être allumées. C'est signe d'un bon fonctionnement !
Pour continuer le test il vous suffit de relier chaque point (6,7,8,9) du port parallèle à la masse (pin 21). Pour cela vous pouvez, à l'aide d'un fil mettre en contact l'un des points (6,7,8,9) au point 21 du connecteur Sub-D. Dans ce cas chaque point mis à la masse éteint la LED correspondante sur la carte de test. La encore c'est signe d'un bon fonctionnement.
 

La seconde solution est dite "logiciel".

La carte de commande est dédié a être utilisée avec un PC. Il est donc logique de pouvoir tester la carte de commande via son PC.

Avertissement concernant le programme cité ci-dessus.

• A l'heure actuelle le programme n'est utilisable que sur le port LPT1 (celui dont l'adresse est: &378).

• Je vous recommande de ne pas brancher la carte au télescope pour faire le test, mais plutôt d'utiliser la carte de test, décrite dans ce document. Ceci car les possibilités du programme pourraient envoyer les ordres contraires (ex: commander au LX200 de se diriger plus sur le Nord et sur le Sud en même temps). Or je ne sais quelles seraient les conséquences sur le télescope. (D'après une remarque, ajoutée ultérieurement à la rédaction originale de cet article, il semble que cela ne soit pas dangereux pour les systèmes Meade).

 6 - Resultats.

Pour le moment, mes résultats sont quasiment néants. Ceci s'explique par le fait que je n'ai pu sortir mon LX200 qu'une seule fois depuis que j'ai finit cette interface d'Autoguidage.
Cela dit le seul test que j'ai fait est très prometteur ! Cela marche correctement. Néanmoins il va falloir que je teste cela plus en détail. Le test que j'ai fait a été réalisé avec AstronSnap. Le test que j'ai fait n'est pas des plus puriste mais il a néanmoins l'utilité de me confirmer du bon fonctionnement.
Les conditions météorologique n'étant pas des plus optimiste, la mise en station que j'ai fait a été très sommaire. Résultat le suivi n'était qu'approximatif. La webcam monté sur une barlow X2 derrière le LX200 10" (soit une focale résultante d'environ 5 m) ne permettait de conserver l'image d'une étoile que 30 secondes dans le champ de la caméra. Certes, je le répète pas mise en station était déplorable. Cela dit, j'ai voulu testé l'autoguidage, je l'ai donc mis en route. Il semblait que cela fonctionnait bien. Je suis donc rentré me réchauffé chez moi durant un quat d'heure. Puis je suis revenue au près du télescope. L'étoile était toujours au même endroit dans le champ du CCD. Cela est donc très prometteur.
Malgré une telle mise en station je suis certain qu'une image faite avec un APN en parallèle et munie d'un objectif de focale inférieure à 300mm aurait un très bon piqué !!

Prochainement je mettrai ici des résultats de tests que j'aurai effectués.

A bientôt...
 

 7 - Quelques liens.

Site d' Etienne Bonduelle
Etienne Bonduelle est à l'origine de cette carte de commande et de pleins d'autre "trucs et astuces" en Astronomie.
La page exposant sa carte est à l'adresse suivante.


Meade
Constructeur d'instruments d'observation astronomique. Il est notamment le fabricant du télescope que je possède.