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Introduction
Cet
accessoire est une précieuse option que je vous conseille vivement. Elle
procure un réel confort d’observation. On dispose ainsi d’un véritable
suivi motorisé d'environ 1h20. Une mise en station sommaire ultra-rapide
est tout à fait suffisante pour une utilisation en visuel. Si sa
conception peut sembler ardue, sa réalisation est des plus basique et son
coût dérisoire.
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Principes
concept
de base
Les
planchettes équatoriales fonctionnent toutes sur le même
principe, décri en détail sur de nombreux sites.
Pour
résumer, l’axe de rotation horaire étant incliné vers le pôle
céleste, nous allons considérer le cône dont la génératrice
passe par l’horizontale du lieu d’observation. Il suffit de «découper»
ici ou là quelques portions de cette surface conique et de les
supporter par quelques galets judicieusement placés pour répondre
aux belles lois du principe de l’isostatisme. Ainsi, l’axe
horaire est en quelque sorte dématérialisé, on obtient une
structure extrêmement compacte, sans porte à faux. Comme pour
toute monture équatoriale, il faut pour obtenir un bon
fonctionnement, que cet axe de rotation passe par le centre de
gravité de l’ensemble mobile, télescope et embase. |
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Matérialisation
de l’axe de rotation horaire
Plusieurs
type de planchettes sont possibles.
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Les
plus basiques comprennent une rotule sur l’axe de rotation au
sud et un secteur semi-circulaire au nord. Si la fabrication est
des plus rudimentaire, elles ont le défaut d’un encombrement
plus important si on veut (et on doit) respecter que la position
du centre de gravite passe par l’axe de rotation. |
Pour
gagner en compacité sur le même principe, il suffit de mettre un
deuxième secteur circulaire au sud à la place de la rotule. On
positionne ainsi la hauteur de l’axe de rotation à sa guise.
On
le voit, ces 2 systèmes utilisent des secteurs lisses
semi-circulaires, ce qui est bien pratique pour leur réalisation.
Cela impose que les galets d’appui soient parallèles ou
perpendiculaires à l’axe de rotation. Le palier nord et ses
galets dépassent de l'ensemble de la structure. |
Une
belle alternative est de transformer le secteur circulaire nord
par 2 petites portions de « coniques » verticales, c'est le VNS
(Vertical Nord Sector). Ainsi, les galets porteurs - qui peuvent
être motorisés - sont à l’horizontal. Mécaniquement, ça
travaille mieux. Si on souhaite faire l’entraînement horaire
par les galets, l’implantation de la motorisation est facilitée.
Enfin, l’ensemble gagne encore en compacité. |
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Positions
des galets sur les secteurs
Il
y a 3 façons de reprendre les efforts générés par le poids de
l’instrument par les galets de roulement.
1-
L’axe des galets peut être parallèle à l’axe de rotation
horaire. Le contact se fait sur un secteur semi-cylindrique.
2-
L’axe des galets peut être perpendiculaire à l’axe de
rotation horaire. Le contact se fait sur un secteur plan.
3-
Enfin, l’axe des galets peut avoir une orientation quelconque.
Ici, nous choisirons un axe horizontal par rapport au plan du lieu
d’observation. Dans ce cas, le contact se fait sur un secteur
perpendiculaire au sol dont la forme est une conique, obtenue par
la projection du cercle TNBC sur ce plan . On remarque que ce
secteur va déraper latéralement sur le galet lors du suivit.
Pour diminuer ce ripage au minimum, il conviendra d’orienter ces
secteurs et ces galets par rapport au sommet du cône. |
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L'entraînement
horaire
Deux
possibilités s’offrent à nous :
-
soit on motorise directement un ou plusieurs des galets porteurs.
L’entraînement se fait par simple friction. Il n’y à rien à débrayer
en fin de course et à la réinitialisation du système.
-
Soit par un entraînement direct sur un autre secteur circulaire, généralement
par vis sans fin ou par secteur lisse et écrou « tireur ». Si cette
option garantit la transmission, elle oblige un système de débrayage en
fin de course.
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Les
concepts retenus
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Généralités
La
plate-forme est conçue avec un angle de 45° pour l’axe de rotation
horaire et cela pour 2 raisons. D’abord, l’instrument étant destiné
à voyager, il doit permettre quelques variations de latitude. Ainsi en région
parisienne, il suffit de rehausser les 2 pieds nord pour incliner la
plate-forme de 4 ° supplémentaires. En voyage dans le sud de l’Europe,
on rehaussera le pied au sud. Ensuite, un angle de 45° est bien plus
facile à tracer pour la construction.
La
partie mécanique
Pour
nos STROCK, j’ai choisi de faire un VNS avec une motorisation par les
galets. Cela me semble aller avec le souci de compacité et de
rationalisation qui a toujours été de mise lors de la conception de
l’instrument optique.
La
plate-forme se compose de 2 parties :
-
L’embase
supérieure sert de socle au télescope. Elle est équipée en face
supérieure de son pivot central et des 3 patins de téflon. Sur la
face inférieure se trouvent le secteur semicirculaire sud et les 2
secteurs verticaux nord. Tout le secret de cette machine réside dans
ces 3 éléments. Mais qu’on se rassure, le procédé de fabrication
est des plus simple, comme nous le verrons plus loin.
-
La
base inférieure est équipée des galets de roulement. Leurs
positions relatives conditionnent un fonctionnement correct de la
machine. Un de ces galet est motorisé et transmet le mouvement
horaire par simple friction. Un boîtier de piles et une électronique
sommaire de commande trouvent leur place ici. 3 pieds réglables en
hauteur assurent une bonne assise avec le sol.
Pour
respecter les principes isostatiques, nous allons bloquer 5 degrés de
liberté, le 6ème resté libre assurera la rotation de l'ensemble. On
considère que chaque galets bloque 1 degré de liberté. Il nous faut
donc 5 galets en tout. 1 sera placé sous chaque secteur vertical, 2 répartis
sur le champ du secteur semi-circulaire sud et 1 en en butée, sur sa face
plane. Leur emplacement permettra un débattement de 20°, correspondant
à 1h20 de suivi.
La
motorisation
J’ai
cherché la simplicité maximale. Ici, pas de moteur pas-à-pas ou autre
complexité électronique d’asservissement. On utilise un moteur à
courant continu associé à une grosse démultiplication par cascade
d’engrenages. Le moteur tournant à bon régime, on dispose pleinement
de son couple et de sa régularité de mouvement. Un variateur de tension
basique permet le réglage fin de l’entraînement.
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Fabrication
de la partie supérieure
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La
planche
Se
reporter au plan
coté pour le traçage et la découpe de la planche. Bien repérer
l’axe longitudinal, l’emplacement du pivot et des 3 patins de téflon
qui devront correspondre à la surface de frottement du dessous du rocker.
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Les
2 secteurs verticaux nord
Découper
selon le plan
coté ces 2 planchettes. La découpe de la «conique» doit être la
plus généreuse possible, de l’ordre de 4-5 mm. Sa forme définitive
s’obtiendra plus tard. Visser, coller à l’Epoxy sur champ ces 2
secteurs bien d’équerre sur la planchette.
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Le
secteur semi-circulaire sud
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Tracer
et découpez ce secteur. Là aussi, la découpe circulaire doit être
un peu plus généreuse que la cote finale théorique de 135 mm de
rayon. La finition de ce secteur ce fera ultérieurement par ponçage.
Scier, raboter ou limer à 45° la corde du secteur afin qu’il
s’applique bien sur la planchette. Débiter les 2 goussets en
s’appliquant à la réalisation de l’angle à 45°. Coller,
visser ces goussets sur le secteur, puis l'ensemble obtenu sur la
planchette en vérifiant bien la position par rapport à l’axe
longitudinal, la corde doit être perpendiculaire. |
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Mise
en forme des secteurs nord et sud
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Pour
ce faire, nous allons faire un montage pour matérialiser l’axe
de rotation horaire.
Tracer,
découper le gabarit du montage. Ici, seul compte le respect des 2
cotes fonctionnelles encadrées.
Visser
sur le champ du coté à 45°, 2 gongs de porte démontables.
Visser
solidement ce gabarit sur la planchette, bien précisément sur
l'axe longitudinal.
Afin
d’éviter toute déformation pendant l’usinage et rigidifier
cet ensemble, visser un gousset bien d’équerre entre le gabarit
et la planchette.
Sur
un fort tasseau, visser l’autre partie des 2 gongs.
Comme
on le constate, la planchette peut maintenant osciller sur ces 2
gongs, dont l’axe matérialise l’axe de rotation horaire.
Il
suffit de fixer et maintenir fermement le tasseau dans la bonne
position pour exécuter l’usinage des secteurs.
Pour
les 2 secteurs verticaux nord, on fixera le tasseau à 45°.
Utiliser des serres joint, les mors d’un établi réglable, des
étais, une vieille poutre, bref, tout ce qui garantira une
parfaite rigidité à ce tasseau. La base sera visée dans une
planche bien horizontale où on aura pris soin de tracer la
projection de l’axe de rotation. |
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Pour
le secteur sud, on calera verticalement le tasseau sur la planche
de base. Il faudra juste faire attention à caler tout ce montage
pour travailler que sur le bord de la ponceuse, afin de ne pas être
gêné par la planchette elle-même.
L’usinage
se fait de la même façon que précédemment.
Ainsi,
grâce à ce montage rudimentaire, nous avons généré 3 belles
surfaces parfaitement coaxiales.
NOTA
: Le secteur sud peut être usiné avant son montage définitif
sur la planchette (cf : même principe que pour les haches du télescope).
Dans ce cas, il faudra particulièrement veiller à son bon
positionnement. C'est ce qui a été fait ici pour ce proto. |
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Finitions
Pour
solidifier ces surfaces, nous allons les durcir en imprégnant les champs
des secteurs de CTP avec de l’Epoxy après les avoir um peu humidifiés
avec de l’alcool à brûler. Passer un chiffon légèrement imbibé
d’alcool sur la surface encollée pour bien faire pénétrer la résine
dans le bois. Recommencer jusqu'à être certain que tous les trous soient
comblés.
Une
fois bien sec, réutiliser le montage pour une finition très légère du
ponçage. C’est de la peau de fesse !
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Fabrication
de la partie inférieure
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La
planche
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Tracer
et découper la planche selon le plan
coté. Repérer l’axe longitudinal et les 2 axes des galets
des secteurs verticaux nord. Ils doivent converger vers le point
matérialisant l’extrémité du cône, en dehors de la planche. |
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La
motorisation
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Il
nous faut partir de cet élément pour dimensionner les positions
respectives des autres composants. La hauteur de l’axe de sortie
déterminera la hauteur de l’axe des galets nord, donc la
hauteur totale du système en fonction de leur diamètre retenu.
L’implantation des galets sud devra assurer l’horizontalité
de la planchette supérieure. J’ai choisi d’utiliser un
servo-moteur de radio-modélisme pour son faible encombrement, sa
tension d’utilisation de l’ordre de 5 V et de sa démultiplication
intégrée. Voici la méthode de modification. Il faut ouvrir le
servo pour effectuer quelques opérations.
-
il
faut ôter les 2 butées de débattement qui limitent la
rotation de l’axe de sortie avec une micro fraise, une
petite lime, un cutter…
-
il
faut ôter le potentiomètre directement pris sur l’axe de
sortie,
-
il
faut ôter le petit circuit électronique d’asservissement
du moteur. Quoiqu’il doit être très intéressant de le
conserver car justement, c’est un régulateur ! Mais il
faudrait étudier comment on pourrait l’utiliser et le
piloter. Une autre fois…
-
souder
2 fils d’alimentation aux bornes du moteur, en conservant
les petits condensateurs d’anti-parasitage (c’est mieux)
et le passe fil.
On
dispose maintenant d’un beau moto-réducteur assez compact, avec
un couple de sortie intéressant et assez bien démultiplié. Mais
hélas, pas suffisamment… |
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Les
paliers nord
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Il
faut se procurer 3 petits roulements à billes de 6 à 8 mm de
diamètre externe. Une auscultation sérieuse d’une vieille
imprimante ou photocopieur est une mine inépuisable de petits
composants intéressants, roulements, visserie, connecteurs,
interrupteurs…
Ils
seront fixés par une vis sur de petites équerres en alu percés
et taraudées, tirées d’un cornière en L. La hauteur de
l’axe des galets doit être la même que la hauteur de l’axe
de sortie du moteur.
Couper
2 bouts de tube en alu qui feront office de galets. Le diamètre
intérieur doit correspondre à celui des roulements.
Dans
mon cas, j’ai récupéré des roulement de 6 mm, fixés avec des
vis M3, emmanchés dans un tube de 8-6 mm.
Un
galet sera porté par 2 roulements, fixés sur 2 équerres,
l’autre motorisé sera porté par 1 seul roulement d’un coté
et par l’axe de sortie motorisé de l’autre. |
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Complément
de démultiplication
Un
peu de calcul s’impose ici.
Nous
connaissons maintenant 4 données :
-
la
vitesse sidérale (Vs), ne chipotons pas et prenons 1tr/24h soit
1tr/1440 mn .
-
le
diamètre (D) légèrement approximatif des 2 secteurs sud (ce sont
des coniques…). Il est matérialisé par le trait rouge du schéma
du paragraphe « position des galets sur les secteurs ». Certains
anglo-saxons appellent ce cercle le TNBC (True North Bearing Circle).
Dans notre cas, il mesure 716 mm.
-
le
diamètre (d) des paliers nord. Dans mon cas, 8 mm.
-
la
vitesse de rotation (Vm) de notre moto-réducteur. Il faut chronométrer
le temps en seconde nécessaire pour effectuer 10 tours, le moteur étant
alimenté par une pile de 4,5 V. Il suffit de diviser 600 par la
valeur mesurée pour avoir sa vitesse en tr/mn.
La
vitesse de rotation du galet (Vg) est donc dans ce cas :
D
/(d x Vs) soit 0,062 tr/mn ou encore 16 mn/tr, à un poil près.
On
constate que ce résultat est bien inférieur à la vitesse mesurée de
notre moto-réducteur. Il nous faut donc ajouter une démultiplication
supplémentaire dont le rapport exact est de Vg/Vm.
Pour
ce faire, nous allons utiliser la démultiplication d’un deuxième
servo-moteur. Dans mon cas, j’ai conservé l’intégralité de la
cascade de pignons pour avoir en sortie un vitesse de l’ordre de 10 mn/tr.
La vitesse sera modifié par une légère baisse de la tension, soit :
10
x 4,5 / 16 = 2,8 V. Mon moteur travaille encore dans une plage correcte de
fonctionnement. On aurait pu envisager de diminuer le diamètre du galet.
Il
faut retourner à nos travaux de chirurgie et disséquer un deuxième
servo :
-
On
ne conserve que les éléments supérieurs du boîtier correspondant
à la démultiplication.
-
On
récupère le pignon de sortie du moteur.
-
Comme
pour la première intervention, on ôte les 2 butées de débattement
et le potentiomètre.
On
possède entre les mains un joli réducteur qui a le bonheur de
s’adapter parfaitement sur notre moto-réducteur.
On
assure la transmission mécanique entre ces 2 éléments comme suit :
-
Manchonner
à force un axe (tige en laiton ou corde à piano) dans le pignon récupéré
sur le 2ème servo. Une petite soudure ou un collage peut être nécessaire.
-
Manchonner
à force cet axe équipé du pignon sur l’axe de sortie du premier
moto-réducteur. Cette opération est grandement facilité par la présence
d’un trou taraudé en son milieu, prévu initialement pour la
fixation des guignols de commande du servo. Un collage peut s’avérer
nécessaire. Bien régler la hauteur du pignon pour qu’il s’engrène
bien.
-
Se
débrouiller d’une façon ou d’un autre pour assurer le guidage de
cet axe au niveau du boîtier de démultiplication. J’ai prolongé
un peu cet axe pour qu’il vienne se loger dans le trou d’un palier
existant.
-
Raccorder
les 2 éléments, moto-réducteur et démultiplication en utilisant
les grandes vis d’assemblages existantes et quelques points de colle
cyano.
Il
suffit de manchonner à force le galet sur l’axe de sortie.
La
motorisation est finie et peut être installée sur la planchette. Le
couple est énorme, le moteur ne calera pas !
NOTA
: on voit que sur le même principe, on aurait pu attaquer le bloc de
démultiplication à un autre étage de la cascade d’engrenage et
modifier en conséquence le rapport de réduction. Il suffisait de
manchonner à force l’axe de liaison métallique directement sur le
pignon de son choix en perçant et faisant déboucher le trou de son
palier du boîtier en plastique. Dans ce cas, les 2 éléments ne seraient
pas alignés entre eux, mais ça n’aurait aucune conséquence fâcheuse.
Fixation
des paliers nord et de la motorisation
Les
2 galets doivent avoir une longueur suffisante pour permettre le
glissement des secteurs verticaux lors de la rotation. Ils sont positionnés
au centre des secteurs pour utiliser l'intégralité du débattement
disponible. La motorisation est placée à champ sur la planche inférieure.
Ainsi, elle est bien protégée. Je l’ai fixée par 2 petites équerres
en alu. J’aurai pu aussi la coller directement sur la planchette inférieure
avec du scotch double face. Il faut juste s’assurer de la bonne
orientation de l’axe des galets et du moto-réducteur vers le sommet
virtuel du cône de référence.
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Les
paliers sud
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3
roulements à billes sont ici aussi nécessaires. J’ai choisi
des roulements de roller, très largement surdimensionnés dans
notre cas. Mais à cet emplacement nous n’avons pas de
contrainte de dimension…
Ils
sont directement fixés par des vis dans une cornière en
aluminium. Deux planches de bois à 90° auraient très bien fait
l’affaire.
La
position des 2 galets latéraux doit permettre d’une part une
bonne horizontalité de la planchette supérieure, d’autre part
un débattement de +/- 10° pour assurer 1h20 de suivi.
Le
3ème galet est fixé au centre de la cornière et joue le rôle
de butée axiale. On fera dépasser son diamètre extérieur de 1
mm du flan de la cornière pour assurer le jeu de fonctionnement
du secteur semi-circulaire sud.
La
cornière est rigidifiée, fixée et collée sur la planchette inférieure
grâce à 2 goussets. S’appliquer à respecter l’angle de 45°
pour un parfait contact des galets sur le secteur lisse. Respecter
le bon positionnement de cette ensemble sur la planchette inférieure,
centrage et équerrage par rapport à l’axe longitudinal. Vérifier
que les 2 secteurs verticaux reposent bien au centre des galets
quand la planchette supérieure est est en place et bien à
l'horizontale.
Notre
système est opérationnel ! C’est avec un certain plaisir
qu’on posera les planchettes l’une sur l’autre, qu’on
constatera et appréciera la qualité du mouvement. On remarquera
avec plaisir qu’on ne s’est pas ruiné dans cette opération
et que ça n’a pas pris trop de temps à faire. Pour être
pleinement fonctionnel, il nous reste quelques menus travaux de
finition. |
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L'électronique
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Il
nous faut être en mesure de faire varier la tension
d’alimentation du moteur. Qu’on se rassure, ici, point d’électronique
complexe.
Choisissez
parmis les 3 propositions figurant sur les schémas,
du plus simple au plus performant.
Pour
compléter l’installation, il vous faut :
Quelques
options chics :
-
1
LED sous-alimentée par 1 résistance en série de 500 à 1000
homs pour faire joli et vous prévenir quand ça marche, bien
que le ronronnement du moteur vous informe à ce sujet.
-
1
interrupteur inverseur pour vous éviter de recâbler votre
moteur si par inadvertance vous l’avez branché à
l’envers. Mais vous pouvez épater la galerie en disant que
c’est pour aller observer dans l'hémisphère sud !
Le
schéma est des plus simples. Quelques soudures sont nécessaires.
Le micro circuit électronique peut être réalisé sur une
plaquette époxy de circuit imprimé, ou directement soudé « en
l’air », ou en utilisant un petit domino ou comme vous voudrez
! |
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Les
finitions
On
constate que le système d’entraînement est tributaire de la qualité
de l’adhérence du galet moteur sur le secteur lisse. Pour augmenter le
« grip », j’ai collé à la néoprène une bande de caoutchouc récupérée
sur une chambre à air de vélo. D’autres solutions sont possibles. A
voir aussi au niveau du galet d’entraînement, en utilisant ceux d’une
d’imprimante par exemple…
Il
est confortable de mettre 2 butées de débattement en fin de course pour
éviter les déraillements intempestifs. Ca peut être 2 petites vis ou
n’importe quoi fixé à 2 extrémités de son choix des secteurs lisses.
Coller
3 patins de téflon sur la planchette supérieure et matérialiser l’axe
de rotation vertical du télescope par une vis M4 (idem que pour le socle
du télescope).
Mettre
3 inserts filetés M8 sous la planchette inférieure dans lesquels on
placera des vis qui feront office de pieds réglables.
Pour
faciliter la mise en station, je vous conseille vivement de coller une
boussole sur la planchette inférieure (scotch double face) en
l’orientant précisément sur l’axe longitudinal.
Il
ne reste plus qu’a passer du verni, de la peinture ou de la lasure sur
votre œuvre pour aller l’étrenner !
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L'utilisation
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La
mise en station
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Pour
du visuel, ne nous prenons pas le choux. On cherche juste à
garder l’objet dans le champ de l’oculaire un gros paquet de
minutes.
La
boussole intégrée va permettre un alignement sur le méridien
ultra rapide. Si la précision vous gagne, coller à coté
l’angle de dérivation magnétique du jour.
Pour
assurer une bonne assise sur le sol un peu mou d’un pré, mettez
quelques cales en bois sous les 3 pieds. Pour le réglage de
l’inclinaison en fonction de la latitude du lieu
d’observation, j’utilise un clinomètre. |
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Ces
deux réglages fait, vous n’avez plus qu’à poser le télescope
dessus, caler le système sur sa butée à l’est, mettre en route le
moteur et observer dans le plus parfait des conforts. Le potentiomètre
permettra d’affiner et d’ajuster précisément la vitesse de rotation.
Vous
pourrez toujours affiner la mise en station par la célébrissime méthode
de Bigourdan si le besoin s’en fait sentir (s’écrire le petit
protocole qui va bien).
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