Iemand ervaren met zelfbouw van direct drive motoren?

Marc Fokker

Sneeuwwatje
Tsja, ik heb al eens eerder een ideetje gelanceerd om de ultieme montering te bouwen, dit voorstel voor een montering gebaseerd op drie assen die zo'n beetje ieder denkbaar probleem van bestaande monteringen oplost. Ik heb nooit beweerd dat het makkelijk zou worden maar ik weet wel heel precies hoe die moet werken. Het probleem waar ik tegen aangelopen ben leek mij wat triviaal, maar bij nader inzien is dat niet het geval: de motoren, snelheidsreductie en encoders ook direct op de motoren zelf.

Twee assen maken alleen maar kantelbewegingen, (+/-90 graden max) dat betekent dat er twee 'dode' punten zijn waarop er nauwelijks nominale beweging zal zijn. Klinkt zo wel leuk, maar zal bij posities in de buurt van die dode punten natuurlijk in een drama ontaarden als er voor kleine correcties steeds de speling 'weg gedraaid' moet worden. En dan heb ik het ook niet gehad over het prijskaartje dat een fabrikant hangt aan hetgeen ik nodig heb. (Ik heb wel eens gehoord "beter duur dan niet te koop", maar dit is ons toch wat te gortig. En dan moeten er drie van die motortjes in..)

Een oplossing kan er uit bestaan om direct drive motoren te gebruiken, in ieder geval op de assen die kantelbewegingen maken. Geen speling, directe actie. Nu is het zo dat de as die door de hoefijzers loopt in principe geen mogelijkheid biedt om een motor te bouwen die 360 graden rond die as gaat.

Ik heb wat oude documentatie gevonden waarin onder andere Dan Gray zijn ervaringen gedeeld heeft met dit soort zelfbouw direct drive motoren. Hebben jullie meer suggesties waar ik lering uit zou kunnen trekken?
 

TomB

Donateur
Dit gaat over een Alt-Az mount met een 3e as die voor de field rotation corrigeert? Interessant en ambitieus!
 

Marc Fokker

Sneeuwwatje
Dank voor het compliment, maar het is nog wel wat ambitieuzer: Er is bij 'normaal' gebruik helemaal geen fieldrotation. De grap is dat je met deze montering alle objecten aan de hemel overal kunt waarnemen zonder beperkingen in zenit of nabij de pool zoals je die zou hebben bij alt-az of equatoriale monteringen. Uitlijnen van de montering zou uitsluitend een software calibratie worden, draaien aan stelschroeven is overbodig.
En je kunt met deze montering ook vrij kiezen waar je de diffraction spikes in je beeldveld wilt laten landen zonder te hoeven draaien aan camera of tubus. Wat een beetje lastig is is dat alle snelheden van de motoren niet-lineair zijn, maar dat zouden ze ook niet zijn bij een alt-az montering.
Maar vooralsnog is het een papieren exercitie..
 

Houdini

Donateur
Ziet er heel interessant uit. Op het eerste gezicht begrijp ik niet goed hoe het werkt, zal me wat meer moeten verdiepen in je (knappe!) web site.
 

sdn

Eris
Een andere uitdaging lijkt me dat er vele manieren zijn om elke gewenste beweging te maken, maar dat die opties niet mechanisch equivalent zijn. Je wilt dus software die dat optimaliseert en die voorspelt welke bewegingen nog meer gemaakt zullen worden, zodat hij zichzelf niet zo manouvreert dat er mechanisch lastige bewegingen volgen.
 
Laatst bewerkt:

PatrickB

Quaoar
Hallo Mark,

Hier een variatie op hetzelfde thema: Mel Bartels, 3-axis mount en ook hier ThreeAxisMounts.
Alleen is deze oplossing wel geschikt voor visueel waarnemen (oculair blijft in comfortabele orientatie).
Hier is er een extra eerste horizontale as met kort bereik geïntegreerd, net voldoende om een beetje "afstand" van de kinematische singulariteit van de zenit-positie te kunnen houden.
Succes met je project!

Patrick
 
Laatst bewerkt:

TomB

Donateur
Waarom wil je de direct drive motor zelf maken? De innovatie zit toch in de 3-assige montering?
 

Marc Fokker

Sneeuwwatje
Eeh, meer reacties dan ik dacht!

Ik heb de inspiratie van Theo Adolfs, die een echte hybride bedacht heeft tussen een alt-az montering en een parallactische montering. Ik dacht origineel te zijn door zijn vinding te beroven van de fysieke cardanische koppeling. Van de versie die ik nu voorstel, 'de Russen' hebben er al 10! 'De Amerikanen' hebben ze trouwens ook gebouwd. Vreemd genoeg is er verder ongeveer niks te vinden over drie assige monteringen, je moet er echt die diepe krochten van het Internet voor afzoeken..

@Houdini, sdn: Ik ben bezig een document te schrijven dat exact uit de doeken doet hoe de montering moet worden aangestuurd. Het is bijna klaar. Het laatste hoofdstuk gaat over alignement van de opstelling en calibratie van de assen t.o.v. meridiaan en zenit.

@ PatrickB: Ja, ik ken Mel Bartels goed en die website ook. Het doel dat ik heb is een volledig hemelbereik maar ook parallactisch volgen. Dus ook geschikt voor astrofotografie met lange integratietijden zonder zoiets stoms als veldrotatie, en ook zonder wazige diffractie spikes ten gevolge field derotator.

@ TomB: Ja, een drieassige montering op deze manier heeft wel iets innovatiefs, maar waarom zou het daar bij moeten stoppen? De keuze voor direct drive is ook zeker niet zomaar uit de lucht komen vallen. Ik heb echt wel serieus contact gehad met bekende leveranciers van motoren (Crouzet, Faulhaber to name a few) maar ze zijn niet goedkoop en ze kunnen eigenlijk niet goed genoeg leveren dat aan mijn ambities kan beantwoorden. Het mag wel ATM, maar het moet ook echt goed worden. De nominale volgnauwkeurigheid wil ik duidelijk beter hebben dan de beste seeing die we hier kunnen hebben. In mijn berekeningen hanteer ik steeds beter dan 0,5 boogseconde. De praktijk zal het al erg genoeg maken:LOL:.
En nu een van de echt goede redenen voor direct drive: in deze constructie zijn er twee assen (scharnieren noem ik ze) die kantel bewegingen maken met een sinusoide patroon. Nabij de 'toppen' en 'dalen' van dat patroon is er dus heel weinig beweging. Er zijn zelfs dus in een sterrendag ook precies 2 momenten van stilstand. Als ik op basis van autoguiding correcties zou sturen dan is de montering op die punten steeds bezig de speling weg te draaien. Ok, ik zou nog een frictie-achtige aandrijving kunnen overwegen maar ik heb daar nauwelijks kennis van. Ik ben een beetje bevreesd voor problemen als gevolg van massatraagheid.

@Han.K: Dank voor de links naar de filmpjes!
 

Han.K

Han
De filmpjes geven het goed aan. Je heb z'n 24 elektromagneten (spoel plus kern) nodig en het zelfde?(of meer?) aantal permanente magneten. De elektromagneten in phase aansturen als een synchroonmoter. Met de phase van de aansturing kan je de hoek instellen. Daarmee is de rotatie te bewerkstellen. Deze zal niet perfect linear zijn. Daarvoor is een nauwkeurige hoek-encoder nodig als terugkoppeling voor de phase regeling. Daar de krachten niet al te groot zijn lijkt e.a. relatief eenvoudig uit te voeren.

Het laatste deel van het tweede filmpje na 7:20 minuten geeft de beste beschijving.
 
Laatst bewerkt:

Marc Fokker

Sneeuwwatje
@Han.K: ik zie doorgaans een verhouding van 3:4 (spoelen:magneten). Zeker de encoder wordt ook nog een dingetje. Een voordelige oplossing kan eruit bestaan om een incrementele magnetische lineaire encoder te gebruiken. De magnetische strip kan met een radius van 15cm rond een as gebogen worden, als het goed gaat dan is er een resolutie van < 1 boogseconde.
@Joepie: Dank ook voor die link. Flink lang verhaal. (ATM-porno!)
 

Marc Fokker

Sneeuwwatje
Dat van die magnetische encoder dit ik in het voorgaande bericht schreef kan niet, onvoldoende resolutie (of ik heb een te kleine as:unsure:).
Hier een modern filmpje met het praktische voorbeeld zoals die door Rusland gebruikt wordt. Ik begrijp ongeveer niks van het commentaar, maar het beweegt wel mooi allemaal. Hier en daar wordt de boel versneld afgespeeld, ik heb gelezen dat deze telescopen objecten kunnen volgen met 3,7 graden/seconde. Aan een van de zijkanten zit kennelijk de encoder. De kracht wordt op het hoefijzer gebracht via tandheugel en de ring loopt op een oliefilm.

(Ik had geschreven 3,7 boogseconde/seconde, dat zou een onbruikbaar ding opleveren. Is natuurlijk 3,7 graden/seconde.)
 
Laatst bewerkt:

Han.K

Han
Het is een militair complex voor satelliet bewaking:

De aandrijving lijkt me geen direct drive (tandheugel zoals je aangaf). Het is een constructie van enorme ronde hoefijzers. De ronding kan een groot probleem zijn in de praktische uitvoering.

De telescopen hebben op de plaats van de secundaire spiegel een uitsteeksel met glas er in. Geen idee waar dat voor dient.
 
Laatst bewerkt:

Han.K

Han
Het is off-topic maar er zijn meer mensen die de lens in het midden is opgevallen:

The telescope is indeed peculiar. I only have (fairly experienced) guesses for what that big lens in the middle of the aperture door might be. ....... (Lees verder in de PDF)

 

Marc Fokker

Sneeuwwatje
@Han.K: Zeker, dat zijn graden per seconde!
En inderdaad, de telescopen zijn nogal apart. Er zijn ook een paar nogal verschillende versies gemonteerd. Het document uit de bovenstaande link is me bekend. Ik heb me verder niet verdiept in de constructie van die telescopen, ik zoek naar een manier om een drie assige montering goed gecontroleerd rond te laten gaan.

Wat zou een reden kunnen zijn van het grote probleem van de ronding?
 

Han.K

Han
De russiche hoefijzerconstructie lijkt me technisch een moeilijk uitvoerbaar ontwerp. Het lager is twee drie keer groter dan de telescoop. De montering word aangedreven door een losstaande motor zoals in de pdf te zien is. Een vorkmontering zoals de LX200 lijkt me eenvoudiger te realiseren met standaard lagers.

Hoekencoders kan je toch kant en klaar kopen? Zoiets als de 10 micron monteringen gebruiken: 1/10th arcsec resolution absolute encoders. In de machine-industrie worden die volop gebruikt.
 

Marc Fokker

Sneeuwwatje
Inderdaad lagering is iets waar een goed plan bij hoort. Die Russische versie loopt op enkele tientallen microns oliedruk, maar dat is me te moeilijk en lijkt me te veel een knoeiboel te worden.
Inderdaad, geschikte hoekencoders zijn te koop, maar dan de prijzen.. Ik heb er drie nodig..
 
Bovenaan Onderaan