76-cm Reflektor Teleskoop Motor ontwerp
Die eerste vraag om te antwoord is wat is die hoogste positioneringsspoed wat verlang word aangesien dit ons nie vreeslike beweeg ruimte gee nie terwyl ons aan die ander kant die aantal mikrostappe kan aanpas. Tipiese snelhede is 1 tot 3 grade per sekonde. Volgens Mel Bartels[1] kan snelhede van tot 5000 halfstappe per sekonde met stappermotors verkry word.
Vir 'n positioneringsspoed van 3 grade per sekonde met 'n 1.8 grade per stap stappermotor teen 5000 halfstappe per sekonde benodig ons 'n ratverhouding van 1.8*2500/3 = 1500.
Ook volgens Mel Bartels [1] is die maksimum aantal mikrostappe wat prakties is 25 dus kies ons 20 mikrostappe per stap.
Om nie die CCD kamera beeld te smeer nie moet die individuele stappermotor staphoek op die hemelruim kleiner wees as die kleinste resolusie van die spieel. Die kleinste detail in 'n teleskoopbeeld is d = 1.02*λ/A waar d die detail hoek in radiale, λ die lig golflengte in nanometer en A die deursnee van die spieel in meter is. Vir die 76 cm spieel by 656 nm lig is dit 1.02*565e-9*0.76 = 0.18 boogsekonde. Om vibrasie in die beeld te voorkom moet die stapgrootte in die orde van 'n 0.5 na 0.05 van 'n boogsekonde wees.
Dus vir 'n 1.8 grade per stap stappermotor met 20 mikrostappe per stap benodig ons 'n ratverhouding van 1.8*3600/0.18/20 = 1800
Die vertikale as het 'n groot laer deursnee van omtrent 1200 mm en indien dit aangedryf word deur 'n roller van omtrent 25 mm gee dit 'n verhouding van 1200/25 = 48. Vir 'n totale ratverhouding van 1800 benodig ons nog 'n ratkas met 'n verhouding van 1800/48 = 37.5.
Krag benodig om 100 kg te beweeg teen daardie spoed 100*0.6
Draaimoment benodig: 100*9.8*0.6/1500 = 0.392 Nm
Die energieverbruik P = T*w waar T die draaimoment in N.m is en w die hoeksnelheid in radiale per sekonde is.
Die draaimoment T = I*a waar I die traagheidsmoment is en a die hoekversnelling in radiale per sekonde kwadraat is.
0.18 van 'n boogsekonde gee ons 0.00005º per mikrostap.
Indien ons 'n 1.8º per stap stappermotor gebruik het ons 200 volstappe per omwenteling. Met 32 mikrostappe per volstap het ons 1.8/32 = 0.05625º/stap. Dus ons benodig 'n ratverhouding van 0.05625/0.00005 = 1125.
Dus benodig ons dan verder 'n ratkasverhouding van 1125/48 = 23.4. Die naaste beskikbare ratkas daaraan is 25. Om egter toe te laat vir foute in die stappe kies ons die volgende beskikbare ratkas verhouding van 50. Dit gee ons dus 'n totale verhouding van 48*50 = 2400.
Dit beteken 'n stap van 1.8/2400 = 0.00075 grade per vol stap. Vir 'n positioneringsspoed van 3 grade/s benodig 3/0.00075 = 4000 volstappe per sekonde.
Motor keuse: RS 440-442, 1.8 grade stap, 5.1 W, 56.4 mm dia, 5 V, 500 mNm hou draaimoment
Ratkas: RS 718-880, 4 Nm, 50:1
“Adaptor kit”: RS 718-953
Loctite: RS 693-854
Bronnelys
1. Bartels, Mel. Stepper Motors