LX200-Switch

LX200 kompatibler Autoguider Erweiterung für Teleskopsteuerungen

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Beschreibung

Günstigen Schrittmotorsteuerungen für Montierungen wie z.B die der EQ4 oder 5  fehlt meist eine Serielle Schnittstelle und somit die Möglichkeit der Fernsteuerung über einen PC . So ist es mit diesen Steuerungen unmöglich einen Autoguider für die Nachführkontrolle und Korrektur zu nutzen.
Mit einer normalen Webcam in Zusammenarbeit mit einem PC oder Laptop hat man einen sehr gut funktionierenden, kostengünstigen Autoguider. Da ist es besonders schade, wenn die Verbindung vom PC zur Teleskopsteuerung fehlt.
Der LX200Switch soll hier eine einfache und kostengünstige Lösung bieten. Er erweitert eine einfache Handsteuerung mit einer LX200 kompatibeln seriellen Schnittstelle.
Exemplarisch habe ich den LX200Switch in die
optional erhältliche Schrittmotorsteuerung für eine EQ5 bzw. Astro5 eingebaut. Grundsätzlich lässt sich die Erweiterung an jede beliebige andere Teleskopsteuerung adaptieren. 
Ich habe versucht den Aufwand der Schaltung so gering wie möglich zu halten. Es werden nur leicht zu beschaffende Bauteile verwendet. Die Schaltung ist so einfach, dass man sogar auf eine Platine verzichten und die  Schaltung frei verdrahtet aufbauen kann. Ich würde aber trotzdem zu einem Aufbau auf einer Lochrasterplatine raten. Eine "richtige" Platine lohnt sich bei dieser Schaltung nicht. 
Verfügt das Teleskop über einen Motorfokus kann auch dieser mit Hilfe des LX200Swiches über den PC ferngesteuert werden.
Der LX200Switch wurde bisher mit den Programmen Astrosnap, K3CCDTools und Astroart erfolgreich getestet.


LX200Switch

Funktion:

der LX200Switch wird über die serielle Schnittstelle mit dem PC verbunden. Wenn nur USB Anschluss vorhanden ist kann ein USB<-> Seriell Adapter benutzt werden.
Die Autoguiding-Software muss auf 9600 Baud, 8 Bit, keine Parität und 1 Stoppbit eingestellt werden. (9600-8N1). Vom PC gesendete Befehle werden nun vom LX200Switch interpretiert und der bzw. die entsprechenden Ports auf LOW gezogen. Jeder Port des LX200Switches liegt parallel zu einer Taste der Teleskopsteuerung. Wird ein Port des LX200Switches auf LOW gezogen, entspricht dies einer gedrückten Taste und die Steuerung führt eine Korrektur in die entsprechende Richtung aus. Selbstverständlich können hier keine großen Ströme geschaltet werden.
Der LX200Switch bietet die Möglichkeit eines gepulsten Schaltstroms und lässt so auch bei Steuerungen, die im Guidemodus minimal 2x Sternegeschwindigkeit haben, eine exakte Nachführung  zu, ohne dem wegen der zu hohen Korrekturgeschwindigkeit  üblichen Übersteuern. Es können also auch große Brennweiten problemlos nachgeführt werden!  Bei den meisten anderen "LX200 Boxen" gibt es hier Probleme! Die Pulslänge ist über das Guiding-Programm während des Nachführens einstellbar und somit ein problemloses Optimieren der Nachführung möglich.
Der LX200Switch funktioniert in der Grundversion nur mit Steuerungen, die mit einem Mikrocontroller arbeiten. Auch müssen die Tasten gegen Masse schalten!
Wenn unklar ist, wie die Tasten angeschlossen sind, muss die optionale Relaisstufe mit aufgebaut werden. Die Schließer der einzelnen Relais kommen dann einfach parallel zu den Tasten der Teleskopsteuerung.

Nachbau:

Der Nachbau ist denkbar einfach. Wie oben schon beschrieben empfiehlt sich der Aufbau auf eine Lochrasterplatte. Eine fliegende Verdrahtung ist, aufgrund der Einfachheit der Schaltung, auch denkbar.


Schaltplan LX200Switch


Die Lochrasterplatine muss zuerst entsprechend des folgenden Plans vorbereitet werden. Die gelben Flächen müssen aufgetrennt werden.


Platine Ansicht von unten

nun erfolgt die Bestückung der Platine entsprechend dieses Plans:


Bestückung (Ansicht von oben)

Achtung: Die mit den Kreisen versehenen Stellen dürfen nicht verbunden sein!!

D2 auf Platine ist eine Schutzdiode gegen Verpolung der Schaltung. Hier kann der Typ  1N1004 verwendet werden. (Conrad Bestellnummer 162213)

So sieht die fertige Platine aus:


LX200Switch im Gehäuse

Und hier noch die Platine von der Lötseite:


Lötseite

Wenn alles nochmals überprüft wurde können wir die 5V Stromversorgung über ein Amperemeter anschießen. Das Amperemeter sollte bei eingeschalteter Stromversorgung einen sehr geringen Stromfluss messen. Ist dies nicht der Fall, sofort die Stromversorgung trennen und die Schaltung nochmals überprüfen.
Ob der PIC-Microkontroller am Leben ist, kann mit einem Kopfhörer, der auf der einen Seite gegen +5V und mit der Anderen an Pin8 des Chips geschaltet ist, testen. Hier sollte ein deutliches Brummen hörbar sein. (Auch ob der LX200Switch Befehle über die Serielle Schnittstelle empfängt, ist hörbar, dabei sollte sich der Ton deutlich ändern.)
Nun kann die SUB-D Buchse für die Verbindung zum seriellen Port des PC angeschlossen werden. Der Anschluss RS232RX wird mit dem PIN 3 der SUB-D Buchse verbunden. PIN 5 kommt auf Masse. Die Pins 7-8 und 6-4 müssen verbunden werden. An die Anschlüsse A, B, C und D des LX200Switches müssen nun jeweils Leuchtdioden angelötet werden. Die Kathode also Minus kommt an A, B, C bzw. D. Die Kathode erkennt man in der Leuchtdiode daran, dass dies der größere der beiden Pole im inneren der Diode ist. Die Annode kommt über einen 200-400 Ohm Widerstand gegen +5V.
Nun muss der PC über ein serielles Verbindungskabel an den PC angeschlossen werden. Über das Testprogramm LX200Switch ControlPanel können nun zu Testzwecken LX200 Befehle gesendet werden. Die Software  muss auf 9600 Baud, 8 Bit, keine Parität und ein Stoppbit eingestellt werden! Jetzt sollte beim senden eines Befehls die entsprechende Leuchtdiode aufleuchten, beim loslassen der Taste sollte die LED wieder ausgehen.

Nun kann die Teleskopsteuerung mit dem LX200Switch verbunden werden.


Tastaturplatine der EQ5 Steuerung

1 - Masse
2 - Ost -    (D auf LX200Sw Platine)
3 - Nord - (A auf LX200Sw Platine)
4 - Süd -   (B auf LX200Sw Platine)
5- West -  (C auf LX200Sw Platine)

Um die Teleskopsteuerung mit dem LX200Switch zu verbinden habe ich mir in das Gehäuse der Steuerung zwei Klinkenbuchsen eingebaut:


EQ5 Schrittmotorsteuerung mit Verbindung zum KX200Swicht über Klinkenbuchsen

Die Stromversorgung des LX200Switches erfolgt in meinem Fall auch über die Teleskopsteuerung. Die Masse kommt von der Tastaturplatine und +5V (Oranges Kabel auf dem oberen Bild) kommt vom Elko über dem Mikrokontroller:


Anschluss der +5V in der Handsteuerbox

 

Liste der benötigten Bauteile:

Part Value Device Best. Nr. Reichelt Best. Nr. Conrad
C1 22uF Kondensator RAD 105 22/63 Art.-Nr.: 472344 -62
Q1(Schwingquarz) 10Mhz Schwingquarz 10,0000-HC18 Art.-Nr.: 182150 -62
R1 22k Widerstand 1/4W 22K Art.-Nr.: 400416 -62
R2 10K Widerstand 1/4W 10K Art.-Nr.: 400378 -62
IC1 PIC16F84 (mit LX200Sw Software) Microkontroller    
C2 und C3 22pf Kondensator KERKO 22P Art.-Nr.: 457167 -62
SUB-D-Buchse 9-Polig   SUB-D Buchse D-SUB BU 09EU Art.-Nr.: 741698 -62
Streifenrasterplatine     HR25SR150  
Teile für optionale Relaiserweiterung        
R3,R4,R5,R6 2,7k Widerstand 1/4W 2,7K Art.-Nr.: 400300 -62
D1,D2,D3,D4 1N4148 Diode 1N 4148 Art.-Nr.: 162280 -62
T1,T2,T3,T4 BC337 Transistor BC 337-16 Art.-Nr.: 155900 -62
 
G2RA1,2,3,4 Relais mit 2xSchließer Relais DIP 7221-L 5V
 
Art.-Nr.:504139 - 62

Bezugsquellen für die Bauteile:
Reichelt Elektronic, Conrad Elektronic, Segor

Hinweis: Es gibt Relais mit eingebauter Schutzdiode, in diesem Fall kann D1-D4 entfallen! Die empfohlenen Relais haben keine Schutzdiode integriert!

Für ganz Faule:
bei Reichelt Elektronik habe ich einen öffentlichen Warenkorb angelegt, damit müsst ihr nicht alle Bauteile einzeln auswählen: 

Reichelt Warenkorb (mit Relaisstufe!)  Reichelt Warenkorb (ohne Relaisstufe)

Bedienung

Wie weiter oben schon beschrieben, ist ein Ansprechen der Steuerung mit gepulsten Strömen möglich. Dadurch wird erreicht, dass sich die Nachführgeschwindigkeit bei Steuerungen mit sonst minimal 2x Guidinggeschwindigkeit in weiten Grenzen, auch unter diese sonst minimalen Geschwindigkeit einstellen lässt. So ist auch das Nachführen großer Brennweiten möglich.
In der Grundeinstellung, also nach dem Einschalten des LX200Switches, ist das Pulsen deaktiviert. Möchte man die Pulsinggeschwindigkeit verstellen, so kann man dies über die Fokussteuerung der Guidingsoftware tun. Als Beispiel hier das Steuerfenster von  Astrosnap:

Über Focus "IN" bzw. "Out" wird die optimale Pulsgeschwindigkeit eingestellt. Wenn ein Focusmotor gesteuert werden soll, so muss PIN7 des Mikrocontrollers gegen Masse geschaltet werden. Hier kann man einen Schalter verwenden und kann dann sehr einfach zwischen dem Einstellen der Pulsgeschwindigkeit und dem Einstellen des Fokussierungsmotors hin und her schalten.

die LX200Switch Control Panel Software

Die Software dient vorerst zur Inbetriebnahme des LX200Switch, kann aber auch zu manuelle Guidingkontrolle und zum justieren der Pulsgeschwindigkeit genutzt werden.

           
 

download: LX200Switch ControlPanel

Über den Menupunkt Einstellungen kann die Serielle Schnittstelle konfiguriert und er richtige Com-Port eingestellt werden. Nach dem Drücken des Buttons "Verbinden" wird die Verbindung zum LX200 Switch hergestellt. Ist in dem Feld "Puls" ein Haken kann nun über den Schieberegler oder über die beiden Buttons "Puls+" und "Puls-" die Pulsinggeschwindigkeit eingestellt werden. Ist kein Haken im Feld "Puls" kann ein eventuell vorhandener Fokus-Motor angesprochen werden. Beim Betätigen der Richtungstasten werden entsprechende Steuerbefehle an den LX200Swicht gesendet. Die Software kann auch an anderen LX200 Kompatiblen Steuerungen benutzt werden.

Anschluss an andere Teleskopsteuerungen:

Der Anschluss anderer Steuerungen sollte grundsätzlich genau so einfach zu realisieren sein. Wie oben schon geschrieben kann der LX200Switch aber nur Masse mit sehr geringen Strömen schalten. Wenn unklar ist, wie die Tasten an der Teleskop-Steuerung beschaltet sind, dann bitte die folgende Relaisstufe aufbauen und die Schließer des Relais parallel zu den Tasten der Steuerung schalten:


LX200Switch optionale Relais-Stufe

Bei der Bestellung des Pics bitte unbedingt mit  angeben, ob die Relaisstufe mit aufgebaut werden soll, da dann eine andere Software verwendet werden muss. Es kann jedoch auch bei der Software-Variante ohne Relaiserweiterung nachträglich die Relaiserweiterung aufgebaut werden. Hierzu müssen dann allerdings PNP statt der NPN Transistoren verwendet werden. Der Emitter und der Kollektor des Transistors müssen dann jedoch vertauscht werden, der Transistor kommt also genau falsch herum in die Schaltung. Als Typ kann der BC557A oder 2N2904 verwendet werden. Der Rest der Schaltung entspricht dem Schaltplan oben.

Hier der Beschaltungsplan des Relais "DIP 7221-L 5V" von Rechelt:

Anschluss an die DK3 Steuerung:

Die DK-3 Steuerung muss über die Relaisstufe angeschlossen werden. Wie ist hier ersichtlich:

Bild DK-3 Platine  Bild DK-3 Schlatplan Lx200Switch

Anschluss an die HEQ-5 Steuerung:

wird grundsätzlich genau so angeschlossen wie die Steuerung der EQ5. Eine Relaisstufe ist hier nicht notwendig. Wie Sternfreund Bernd seine H-EQ5 mit dem LX200 Switch erweitert hat könnt ihr auf diesen Bildern sehen:

Bild1 Handsteuerbox  Bild2 Verkabelung  Bild3 LX200Switch 
Bild4 Verkabelung Handsteuerbox

Die 5V Stromversorgung wurde hier direkt an den Anschlüssen zur Stromversorgung des Amtel Mikroprozessors abgenommen. Die Tasten sind genau wie oben beschrieben angeschlossen.

Kauf:

Programmierte Chips (PIC16F84) können über mich bezogen werden:



Technische Daten:

Stromversorgung: 5V von Handsteuerbox
Stromaufnahme: max. 6 mA
Betriebstemperaturbereich: -20...+70 Grad Celsius
Taktfrequenz: 10Mhz
Mikrocontroller: PIC16F84
Serieller Port: 9600Baud, 8 Bit, keine Parität, 1 Stopbit, 
Software: programmiert in PIC-Assembler, letzter Versionsstand V2.00 (02.2006)

Rechtliches

Der Autor dieses Artikels haftet nicht für Schäden, die durch den Aufbau, oder den Betrieb, des oben beschriebenen Gerätes entstehen! Der Nachbau geschieht auf eigene Gefahr.

 


  

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