受控望遠(yuǎn)鏡聚焦器的制作教程

第1步：清單

首先，您必須找到所需的所有部件：

步進(jìn)電機(jī)：我使用過一個(gè)從舊打印機(jī)恢復(fù)的。您可以在打印機(jī)，掃描儀，任何類型的機(jī)器人，有時(shí)是電器等中找到這些電機(jī)。您將識(shí)別它們，因?yàn)樗鼈冇?根或更多根電線。

Arduino ：我使用（克?。┘{米版本因?yàn)樗某叽绾芊奖?，但每個(gè)人都是一樣的。

電機(jī)控制器芯片 L293D

你將還需要一個(gè) DC-DC降壓電壓調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)12V望遠(yuǎn)鏡電源的電壓（或者你可以使用一些電池）來運(yùn)行電機(jī)和Arduino所需的電壓。

當(dāng)然， Nunchuck （a假的也很好）

各種尺寸的齒輪將運(yùn)動(dòng)從電機(jī)傳遞到旋鈕

1（紅色）Led

1電阻（ 220歐姆）

1個(gè)穿孔板

金屬板或一點(diǎn)點(diǎn)巧妙地將設(shè)備連接到您的伸縮臂上應(yīng)對(duì)

電線，士兵，（最終）面包板，連接器，工具

當(dāng)然，特別是第6和第7點(diǎn)取決于你的望遠(yuǎn)鏡，所以我不能真的告訴你如何做這部分項(xiàng)目，但在這里你可以解開你的巧妙！

第2步：機(jī)械工程師

我做的第一件事就是找路將電機(jī)連接到望遠(yuǎn)鏡管上。

我很幸運(yùn)，因?yàn)槲覐拇蛴C(jī)中恢復(fù)的電機(jī)有一個(gè)板（我稱之為電機(jī)板），內(nèi)置兩個(gè)齒輪，所以我只需要在望遠(yuǎn)鏡上擋住那個(gè)板。但是，你真的不需要它，你可以直接將電機(jī)連接到我將要談?wù)摰腖形板上。

我設(shè)法切割了我車庫(kù)里的1mm金屬板為了獲得一個(gè)L形板。

利用固定聚焦旋鈕的兩個(gè)螺絲，我將L板固定在望遠(yuǎn)鏡上，然后將電機(jī)板安裝到L型，如同圖片。通過這種方式，我最終也可以通過旋轉(zhuǎn)L電極上的電機(jī)板將電機(jī)與聚焦器分開（用于手動(dòng)調(diào)節(jié)）。

完成后，問題是：如何轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從我在電機(jī)板上的齒輪到聚焦旋鈕？

我雖然是傳動(dòng)帶，但我沒有人，它本來很難找到一個(gè)合適的長(zhǎng)度并找到兩個(gè)齒輪開車吧。此外，腰帶有可能在未來失去彈性;所以我放棄了這個(gè)選項(xiàng)。

我認(rèn)為最好的解決方案是通過齒輪直接將電機(jī)連接到旋鈕。

現(xiàn)在的問題是：我用什么齒輪必須使用，我在哪里可以找到它們？

如果您足夠幸運(yùn)，您的旋鈕已經(jīng)開槽（作為齒輪），您只需在電機(jī)樞軸上插入兼容的齒輪，然后觸摸帶凹槽的旋鈕。

然而，我的旋鈕幾乎是光滑的，所以我需要在旋鈕上安裝一個(gè)齒輪并與安裝在電機(jī)上的齒輪進(jìn)行通信（或者就像我的齒輪系一樣）。我選擇3D打印那個(gè)裝備，這樣我就能得到我所需要的。結(jié)果非常好，我終于能夠?qū)?dòng)作從電機(jī)轉(zhuǎn)移到旋鈕。

我還安裝了一塊加強(qiáng)板（如圖所示），以防止主板彎曲旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

好的，機(jī)制準(zhǔn)備就緒，讓我們現(xiàn)在跳到“復(fù)雜”部分！

第3步：電氣工程師

現(xiàn)在我們需要控制電機(jī)。

注意＃1：在附件中你會(huì)發(fā)現(xiàn)電氣方案，arduino引腳方案，降壓數(shù)據(jù)表和l293方案。除此之外，您還可以在面包板上找到電路設(shè)置的標(biāo)簽圖片。請(qǐng)注意，面包板右側(cè)有兩個(gè)按鈕。只是忽略它們，我們不會(huì)使用它們，它們應(yīng)該沒有在那里：）

注意＃2：如果你打算使用我的設(shè)置（Arduino Nano）你沒問題，否則你只需要最終改變一些引腳連接。

要做的第一件事就是建立電子電路。

我上傳了這個(gè)方案，所以你很容易設(shè)置它。

你可以先在面包板上試一下電路，然后（在編寫arduino之后（下一步是關(guān)于它））將所有東西都焊接在一個(gè)穿孔板上，就像我一樣。

現(xiàn)在，我想向你解釋這個(gè)計(jì)劃，這樣你就可以深刻地意識(shí)到你在做什么。

所以：

首先，你需要力量。我將整個(gè)電路連接到我用于望遠(yuǎn)鏡支架的電源供應(yīng)商，但您可以按照自己的喜好進(jìn)行操作。根據(jù)您購(gòu)買的步進(jìn)電機(jī)，您需要一個(gè)特定的電壓才能運(yùn)行。在我的情況下它大約是8伏特，所以我需要一個(gè)DCDC降壓（能夠降低連續(xù)電流電壓的設(shè)備）從12V到8V。我選擇了MP1584（請(qǐng)參閱附帶的文檔），這也允許我調(diào)節(jié)輸出電壓。

然后我將所有需要電源的電機(jī)（電機(jī)，l293d，arduino）連接到降壓的+輸出。

特別是，您可以通過引腳30上的引腳為arduino供電（有關(guān)更多信息，請(qǐng)參閱arduino網(wǎng)站）。要為電機(jī)和l293d供電，必須在l293d芯片上為引腳1，8，9，16供電。

現(xiàn)在，將l293d上的引腳4，5，12，13和arduino上的引腳4連接到電路共同點(diǎn)（它基本上是電壓降低的輸出）。

完成后，你必須將電機(jī)連接到l293d芯片，以便從arduino控制它。

通常的步進(jìn)電機(jī)由兩個(gè)線圈組成，一個(gè)是垂直線圈，另一個(gè)是水平線圈。在它們內(nèi)部有一個(gè)由磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子。交替線圈上的電流，可以在線圈內(nèi)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（View Biot-Savart定律）。磁鐵（或轉(zhuǎn)子）受到該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的影響，并開始自身旋轉(zhuǎn)，以便與場(chǎng)線對(duì)齊。這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

這基本上就是步進(jìn)電機(jī)的工作方式（我將在下一步詳細(xì)解釋它）

現(xiàn)在我們要做的是識(shí)別哪些電線來自線圈，哪個(gè)電線來自另一個(gè)。您可以使用數(shù)字萬(wàn)用表檢查哪些導(dǎo)線相互連接：嘗試所有組合，然后您將確定與兩個(gè)線圈相對(duì)應(yīng)的兩對(duì)導(dǎo)線。

完成后，連接一根導(dǎo)線從l293d上的一個(gè)線圈到引腳3，另一個(gè)（從相同的線圈）到l293d上的引腳6。另外，將另外兩根線從另一根線圈連接到l293d上的引腳11和14上。

現(xiàn)在你必須將l293d連接到arduino：

按照方案完成。

接下來要做的是將nunchuck連接到arduino，它將收到來自它的數(shù)據(jù)并控制電機(jī)。

首先，除非你有一個(gè)用于雙節(jié)棍特殊銷釘?shù)牟?，否則切斷雙節(jié)棍線。你現(xiàn)在將有來自雙節(jié)棍的5條小線。我們將只使用它們中的4個(gè)（白色，黃色，綠色和紅色）。

為了進(jìn)行通信，雙節(jié)棍使用I2C協(xié)議，該協(xié)議使用由時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)構(gòu)成的總線一。黃色線是時(shí)鐘的黃色線。將其連接到arduino上的模擬A5引腳。雙節(jié)棍綠線用于數(shù)據(jù)。將它連接到arduino上的A4引腳。雙節(jié)棍紅線用于3.3V營(yíng)養(yǎng)。 Arduino具有3.3V輸出引腳（引腳17），因此將紅線連接到它。將雙節(jié)棍白線連接到電路公共地。

好的，你差不多完成了。

只需在電路中添加一個(gè)LED（紅色是夜間觀察的最佳選擇），這樣我們就可以得到一些關(guān)于正在發(fā)生的事情的反饋。在電路中。

我們想要的效果是當(dāng)我們向前或向后推動(dòng)雙節(jié)棍操縱桿時(shí)，讓LED更亮。為此，我們需要一個(gè)特殊的arduino引腳，一個(gè)具有PWM功能的引腳，允許您調(diào)制輸出脈沖以調(diào)節(jié)LED亮度。在arduino上使用16針。將其連接到220歐姆電阻器，然后連接到LED的陽(yáng)極。然后將LED陰極連接到地面。

最后，您必須調(diào)節(jié)dcdc上的螺絲降壓，以便輸出正確的電壓（見圖）。 （你可以通過將dcdc降低電源并使用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓，同時(shí)根據(jù)電機(jī)數(shù)據(jù)表調(diào)節(jié)輸出電壓（注意不要克服通過引腳為arduino供電的最大電壓）（它是這里所說的20V：https：//store.arduino.cc/arduino-nano）。

哦，做得好！

現(xiàn)在，在焊接一切之前，讓我們告訴arduino它是什么必須這樣做！

第4步：軟件工程師

注意：我已經(jīng)附加了我在此項(xiàng)目中使用的.ino版本和.txt版本的代碼

在這里，我們將對(duì)arduino進(jìn)行編程并告訴它它與從nunchuck接收的數(shù)據(jù)有什么關(guān)系。

在做任何事情之前，斷開arduino引腳30和4與前一個(gè)電路的連接，從現(xiàn)在開始我們將通過usb將arduino連接到我們的電腦，它將從USB連接接收所需的電源。

完成后，使用micro usb電纜將arduino連接到您的電腦。比啟動(dòng)arduino應(yīng)用程序（你可以從這里下載：https：//www.arduino.cc/en/Main/Software？）并從［工具 - 》端口］中選擇你已連接到arduino的usb串口。現(xiàn)在創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目。我們已準(zhǔn)備好開始。

我們可以將目標(biāo)劃分為兩個(gè)子目標(biāo)：

從雙節(jié)棍獲取數(shù)據(jù)

使用這些數(shù)據(jù)控制電機(jī)（和LED）

讓我們繼續(xù)訂購(gòu)：

從nunchuck收集數(shù)據(jù)的最簡(jiǎn)單方法是使用專用庫(kù)（它被稱為ArduinoNunchuck，您可以從這里下載：http：//www.marcopucci.it/wp-content/uploads/2013/。..）

下載并將其導(dǎo)入arduino軟件。

由于這個(gè)庫(kù)，arduino會(huì)將來自雙節(jié)棍的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在某些特定的數(shù)字變量中。我們只需要一個(gè)與操縱桿垂直運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)，它叫做nunchuk.analogX。我們需要知道的是當(dāng)操縱桿處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)nunchuk.analogX的價(jià)值是多少。為了做到這一點(diǎn)，從arduino應(yīng)用程序轉(zhuǎn)到［files-》 examples-》 arduino nunchuck-》 arduino nunchuck demo］并運(yùn)行它。打開串行監(jiān)視器，您將看到一個(gè)數(shù)字列表。 （與附圖中的相似）在第一列中顯示了與nunchuk.analogX對(duì)應(yīng)的不同時(shí)刻的數(shù)字。嘗試垂直移動(dòng)操縱桿，您將看到它們發(fā)生變化。你要做的就是記住當(dāng)操縱桿處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)以及處于兩個(gè)極端時(shí)所獲得的數(shù)字（我的是：其余為124，極端向上為255，極端向下為0）。

稍后您將需要這些數(shù)字。

現(xiàn)在讓我們轉(zhuǎn)到任務(wù)編號(hào)2：我們?nèi)绾慰刂撇竭M(jìn)電機(jī)？

實(shí)際上，有幾個(gè)這樣做的庫(kù)，比如Stepper或者AccelStepper，但我更喜歡編寫自己的代碼來控制電機(jī)。該想法是，如在前一步驟中所解釋的，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，它需要旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其中連接到樞軸的轉(zhuǎn)子（即磁體）可以旋轉(zhuǎn)。在你的電機(jī)中有兩個(gè)線圈，相互垂直，兩個(gè)都垂直于電機(jī)樞軸（見附圖）。通過這種設(shè)置，您可以通過這種方式獲得旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：

如果線圈A中的電流向上并且線圈B中的電流為零，由于物理學(xué)，我們知道線圈A內(nèi)部會(huì)有是一個(gè)向下的磁場(chǎng)，所以轉(zhuǎn)子北極將是下行。

我們將A中的電流變?yōu)榱悖孊中的電流向右流動(dòng)，因此磁場(chǎng)將向左，轉(zhuǎn)子向北桿將左側(cè)

然后我們讓A中的電流向下流動(dòng)，我們將B中的電流設(shè)置為零，因此磁場(chǎng)向上，轉(zhuǎn)子北極向上

最后我們將A中的電流設(shè)置為零，讓B中的電流向左流動(dòng)。磁場(chǎng)現(xiàn)在向右，轉(zhuǎn)子北極是右側(cè)

EtVoilà，磁場(chǎng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一圈，因此轉(zhuǎn)子也是如此，因此電機(jī)的樞軸也是如此。

交換步驟2和4我們得到一個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

我們可以通過改變每一步之間的時(shí)間延遲來改變電機(jī)速度：延遲越小，電機(jī)就越快。

正如您將在附帶的代碼中看到的那樣，在實(shí)現(xiàn)arduino代碼完成一次完整轉(zhuǎn)換所需的前4個(gè)步驟中沒有任何困難。

然后我們讓arduino在循環(huán)中執(zhí)行這4個(gè)步驟

現(xiàn)在，我們都知道如何從雙節(jié)棍中獲取數(shù)據(jù)以及如何控制電機(jī)。

我們要做的就是使用數(shù)據(jù)從nunchuck到控制電機(jī)。

我們可以通過在nunchuk.analogX中使用數(shù)字arduino存儲(chǔ)來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槲覀兇怪币苿?dòng)操縱桿。

我們將創(chuàng)建一些范圍的nunchuk.analogX變量的值，并為每個(gè)范圍分配電機(jī)旋轉(zhuǎn)步驟之間的延遲時(shí)間值。

這樣做，在垂直移動(dòng)操縱桿的同時(shí)，根據(jù)我們“落入”的范圍，我們將獲得不同的電機(jī)轉(zhuǎn)速。

另外，我們將告訴arduino如果nunchuk.analogX大于我們?yōu)椴倏v桿靜止位置獲得的值，則電機(jī)必須順時(shí)針移動(dòng)。如果nunchuk.analogX小于靜止值，則電機(jī)必須逆時(shí)針移動(dòng)。

這樣，根據(jù)我們推動(dòng)操縱桿的方向，電機(jī)將以不同的速度順時(shí)針移動(dòng)，并且如果我們向后推動(dòng)操縱桿，則相反。

無(wú)論如何，代碼被評(píng)論得足以讓你很難迷失它。

最后要做的事情是控制LED。

我們可以通過使用函數(shù)analogWrite（LED，亮度）來調(diào)節(jié)LED亮度，取決于操縱桿位置，其中“l(fā)ed”代表引腳（在我們的例子中為16）附著，并且“亮度”是量化LED亮度的數(shù)字。該數(shù)字必須與nunchuk.analogX給出的值成比例。經(jīng)過一些試驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)“亮度”的最佳表達(dá)方式是：亮度= 6 ^ abs（nunchuk.analogX - 124）

這樣，當(dāng)操縱桿位于時(shí)，LED會(huì)亮一點(diǎn)靜止位置（意味著電路開啟），如果我們向上或向下移動(dòng)操縱桿，它將增加亮度。

好的，一切都應(yīng)該很好，現(xiàn)在可以焊接了！

第5步：設(shè)計(jì)師

注意：在附圖中你可以找到一些照片烙鐵在作用和焊接的各個(gè)階段。除此之外，我重新安裝了電氣方案，以便在焊接前仔細(xì)檢查連接是否有用。

現(xiàn)在一切正常，我們必須重新排列所有內(nèi)容。更好的方式。

首先，我們必須焊接我們已經(jīng)放置在面包板上的所有組件（步驟2）。

我（顯然）使用了烙鐵和支撐底座PerfBoard。我使用從絞線上切割的電線制作了所有連接。我還決定不直接焊接arduino和l293d芯片。相反，我焊接了兩個(gè)插槽，我插入了兩個(gè)組件。

我選擇使用USB連接器將Nunchuck連接到電路板（因?yàn)樗挥?根電線）。所以我將USB引腳連接到雙節(jié)線（如圖中所示）和USB插槽連接到PerfBoard（確保在完成所有這些連接器的連接時(shí)遵守電氣方案）。

然后，我選擇白色6針連接器（雖然正如我在介紹中所說的那樣（當(dāng)然你只需要4）將電機(jī)連接到電路板上。 （我選擇這個(gè)連接器只是因?yàn)樗呀?jīng)安裝在我的電機(jī)線上）。對(duì)于電源連接，我選擇了一個(gè)普通的圓柱形插孔，然后我連接到（正如我所說的，如圖所示）我用于望遠(yuǎn)鏡支架的12V電源。在任何情況下，您都可以使用您喜歡的每個(gè)連接器（只需確保它有足夠的引腳作為您必須連接的電線）。

焊接完所有東西之后，我連接了所有電線，我給了電源和。..

結(jié)果令人驚訝。即使在300倍視距目鏡下，我也可以在焦距上進(jìn)行最小的校正而不會(huì)在我的視野中進(jìn)行最小的移動(dòng)。

與手動(dòng)調(diào)焦器調(diào)整相比，它只是白天和白天。

我做的最后一件事是3D打印一個(gè)專門為我的電路板設(shè)計(jì)的盒子，然后我把它掛在我的望遠(yuǎn)鏡上，用一根繩子和一個(gè)鉤子，如下圖所示。

第6步：快樂的天文學(xué)家！

我給你留下了一個(gè)關(guān)于行動(dòng)中的惡魔裝置的短片和一些終極Nunchuck＆Arduino Controlled Focuser的照片。