SOFTWARE ASTRO

le traitement et le contrôle numérique est devenu courant en astronomie, de nombreux software ont été développés , explorons la liste des logiciels libres les plus utilisés que ce soit en astrophoto ou en contrôle/guidage.

PLANETARIUMS

STELLARIUM

le planétarium le plus connus , il est en version LIBRE pour les systèmes windows, linux et mac OS. outre les fonction de visualisation de la voute céleste, il possède des fonctions de guidage de montures et est compatible de différents standards (ASCOM, INDI, etc ..). il existe une version pour smartphone avec une version basique gratuite et une version payante complète.

lien d’information et de telechargement PC: https://stellarium.org/fr/

CARTE DU CIEL

la deuxième star des planétariums est le logiciel “Carte du Ciel”. concurrent direct de stellarium , ses capacités sont les mêmes (planétarium et conduite de monture)

lien d’information et de téléchargement PC: https://www.ap-i.net/skychart//fr/start

STACKING PHOTO

SIRIL

actuellement , le software gratuit le plus en vogue , la panoplie des options de SIRIL vont du prétraitement des images à l’empilement (stacking) en passant par la calibration et l’amélioration. il est gratuit et compatible tout OS (window, mac, linux)

lien d ‘information et de téléchargement : https://siril.org/fr/

REGISTAX

également gratuit , registax est l’équivalent de siril mais spécialisé pour le planétaire. il est un peu plus simple a mettre en oeuvre que SIRIL . il possede un mode de traitement automatique (copie, traitement alignement selection et empilage) . mais les parametres peuvent etre egalement réglés a la main pour un meilleur résultat.

lien d’information et de téléchargement: https://www.astronomie.be/registax/

DEEPSKYSTACKER

DEEPSKYSTACKER est le pendant de REGISTAX mais pour le ciel profond. lui aussi a un mode basique automatique avec des paramètres standards.

lien d ‘information et de téléchargement: http://deepskystacker.free.fr/french/index.html

PRISE DE VUE APN

EOS UTILITY

disponible gratuite sur le site CANON, il permet de piloter les boitier EOS de la gamme CANON . une fois installé sur votre PC et branché a votre APN via son port USB, vous prenez le contrôle complet de l’appareil : prises de vues, sélection des réglages (mode, ISO , temps de pose , etc..). il est particulièrement utile en mode BULB (pause longue) via son module minuteur permettant du timelaps pauses longues (réglage du nombre de vues , temps de pause, temps interposes). le chargement des photos sur le PC peut être automatisé pendant la séquence de prise de vue avec visualisation temps réel . c’est le super couteau suisse pour APN CANON EOS …

doc et telechargement : https://www.canon.fr//software/eos-utility

SPECIFIQUES LINUX

KSTAR – EKOS

cet ensemble est constitué de deux gros modules , le planétarium KSTAR et le logiciel de contrôle d’observatoire EKOS. KSTAR est le pendant LINUX de Stellarium , complété d’une suite d’outils EKOS nanti de son protocole de communication INDI. l’ensemble constituant un package tout en un de contrôle d’observatoire qui va du contrôle de la monture , a la prise de vue , au contrôle de coupole et au contrôle d’une station météo et de camera automatique extérieures . le protocole INDI est quasi sans limite sur la capacité a contrôler des éléments extérieurs via microcontrôleurs et reseau. s’agissant d’un ensemble open source , il est meme possible de développer ses propres interfaces. le package peut même être installé sur un Raspberry PI 4. on le trouve d’ailleurs sous cette forme dans le pack STELLARMATE qui n’est rien d’autre qu’un raspberry PI avec KSTAR EKOS , l’ensemble installé dans un joli boitier rendant le produit plus “commercial”. le célébré boitier ZWO ASIAIR n’est lui aussi rien d’autre qu’un RPI déguisé avec dedans KSTAR EKOS .

lien documentation et téléchargement KSTAR: https://apps.kde.org/fr/kstars/

lien documentation et téléchargement INDI/EKOS: https://www.indilib.org/

LOGICIELS LIBRES MAKERS

une petite rubrique sur les logiciels libres et/ou OPEN SOURCE utiles pour les makers. la liste ci dessous n’est pas exhaustive et sera éventuellement complétée au cours du temps.

BUREAUTIQUE

LIBRE OFFICE

cousin germain de la suite bureautique Microsoft Office , LIBRE OFFICE est la copie conforme “gratuite” de la célèbre suite , avec une compatibilité complète des formats de fichiers. les fichiers WORD, EXCEL, POWER POINT sont utilisable dans libre office. point supplémentaire, le traitement de texte LibreOffice Writer peut meme editer les fichier PDF qui deviennent modifiable .

lien d’information et téléchargement: https://fr.libreoffice.org/

TRAITEMENT PHOTO

GIMP:

concurrent direct de photoshop dont il reprend une majorité d’outils ou de fonctionalités, c’est un incontournable “gratuit” du traitement et de la retouche photo.

lien d’information et téléchargement: https://www.gimp.org/

DESSIN / VECTORISATION

INKSCAPE:

probablement le soft libre donc gratuit le plus connu de la catégorie, il permet de faire du dessin vectoriel mais aussi de vectoriser des images bitmap et de les exporter dans divers formats dont le DXF. cerise sur le gateau , il y a un module GCODE qui permet de faire des programme GCODE de gravure ou fraisage a partir du dessin vectorisé . c’est le couteau suisse du dessin vectoriel.

lien d’information et téléchargement: https:/inkscape.org

CAO / FAO MECANIQUE

FREECAD

très similaire a CATIA dans ses concepts , c’est sans contestation possible , le meilleur logiciel libre “tout en un” de catégorie professionnelle. il regroupe les outils de CAO 2D et 3D volumique, calculs de RDM , cinématique, module FAO fraisage 3 axes, simulation d’usinage. et bien d’autre choses encore.

lien d’information et téléchargement: https://www.freecadweb.org

BLENDER

deuxième star de la 3D open source, BLENDER. concurrent gratuit de STUDIO MAX, c’ est un logiciel libre de modélisation, d’animation et surtout de rendu 3D . il permet de faire de la sculpture 3D, du texturage , du dépliage mais aussi du montage video non lineaire et de la composition

lien d’information et téléchargement: https://www.blender.org/

MESHMIXER

un des rares outils gratuit d’Autodesk (pourvu que ça dure), Meshmixer est un outil basique de manipulation de forme STL. il est tres utile dans le cadre de l’impression 3D . il permet entre autre de visualiser rapidement des fichiers STL , de transformer des surfaces STL en volumes, et de manipuler les formes stl (rotation, facteur d’echelle, coupe , etc..)

lien d’information et téléchargement: https://meshmixer.com/

ELECTRONIQUE & MICROCONTROLEURS

CIRCUITS ELECTRONIQUES

dans le domaine de la conception et de la réalisation de circuits imprimés en Open source gratuit , la reference c’est FRITZING . en plus du module de circuit imprimé avec chemin automatique, il possede un module platine d’essai qui va de pair avec les montage ARDUINO et permet egalement de faire une vue schématique du montage . il possede en plus une bibliotheque de composant gigantesque qui peut etre complétée par un tas de composant trouvable en ligne . il est compatible des format d’export permettant de faire réaliser ses PCB en ligne.

lien d’information et téléchargement: https://fritzing.org/

IDE ARDUINO

l’indispensable Interface de développement ARDUINO qui vous permettra la programmation de tout un tas de microcontrôleurs ARDUINO ou équivalents ou compatibles ( ESP32, ESP32cam, etc..)

lien d’information et téléchargement: https://www.arduino.cc/en/software

ARDUINO: le shield Joystick FUNDUINO

petit tuto sur le shiel boutons/joystick FUNDUINO , bein utile pour les application type commande de robot ou modèle reduit.

ce shield de 85 mm par 55 mm se monte directement sur un arduino UNO ou MEGA.

DESCRIPTION:

il comporte :

  • un joystick avec 2 axes X/Y et une fonction bouton poussoir (appui vertical)
  • 4 boutons poussoirs plastique designé A B C et D
  • 2 micro boutons poussoirs désignés E et F
  • 1 connecteur I2C ( rectangle orange en bas a droite )
  • 1 connecteur pour module bluetooth HC06 ( rectangle bleu en haut a droite)
  • 1 barrette de connexion pour écran LCD Nokia 5110 (rectangle vert)
  • 1 slot 2×4 pour module radio nRF24L01

BROCHAGE:

le shield utilise les broche numeriques et analogiques ARDUINO suivant le tableau ci dessous :

EXEMPLE DE PROGRAMME

voyons un petit exemple simple d’utilisation, nous allons lire l’etat des entrées binaires E2 a E8 correspondant aux boutons A a J et la valeur des potentiometres de Joystick A0/A1 et afficher tout ça sur le moniteur série ( qu’il faudra ouvrir une fois le programme format txt copié dans l’IDE ARDUINO puis téléversé sur la carte).

void setup() {
  for (int i=2; i <= 8; i++)   {
      pinMode(i, INPUT_PULLUP);                   
  }
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
    for (int i=2; i <= 8; i++)   {
         Serial.print("E");
         Serial.print(i); 
         Serial.print(":");
         Serial.print(digitalRead(i));
         Serial.print("  ");                            
    }
    Serial.println(" ");
    Serial.print("A0: ");         
    Serial.println(analogRead(A0));
    Serial.print("A1: ");   
    Serial.println(analogRead(A1));
    delay(1000);
    Serial.println("NOUVELLE LECTURE");
}

petite vue du résultat sur moniteur série:

ce programme peut etre modifié pour de la telecommande radio par exemple en intégrant les valeurs lues dans des variables et en les envoyant a un recepteur radio via un module nRF24L01.

ARDUINO: le module GPS

voyons l’utilisation d’un module type GPS NEO-6M pour récuperer les données GPS via un ARDUINO UNO

Le MODULE GPS NEO-6M:

on trouve ce petit module GPS sur AMAZONE , ALIEXPRESS , Ebay pour une fourchette de prix (2022) de 5 à 10 € piece. il en existe différentes version avec PCB rouge ou bleu et une antenne rectangulaire ou carrée.

ci dessous photo recto verso du module utilisé pour ce tuto.

une fois branché sur un arduino UNO via les broche serie Tx et Rx , il est capable de fournir une multitude de données de géolocalisation dont les principales sont:

  • latitude et longitude
  • altitude
  • vitesse
  • nombre de satellites vus
  • date et heure UTC

EXEMPLE BASIQUE d’UTILISATION

premier exemple simple d’utilisation, nous allons lire les données reçues du GPS et les afficher dans le moniteur Serie.

le montage

on raccorde les broches Rx et Tx du module aux broches 3 et 4 de l’arduino UNO la broche GND du module au GND de l’UNO et la broche Vcc du module au 3,3V de l’UNO.

le programme

ouvrir le programme ci dessous dans l’IDE arduino et le televerser dans l’arduino.

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial ss(3, 4);
void setup(){
  Serial.begin(9600);
  ss.begin(9600);
}

void loop(){
  while (ss.available() > 0){
    byte gpsData = ss.read();
    Serial.write(gpsData);
  }
}

ouvrir le moniteur serie et configurer a 9600 bauds puis se positionner pres d’une fenetre ou dehors puis attendre un petit moment que le module GPS établisse le contact avec les satellites ( la LED sous le modules est allumée fixe puis se met a clignoter une fois le signal GPS recu).

le moniteur serie affiche en temps réel les trame NMEA reçues du GPS.

ci dessous , un document PDF qui explique ce que sont les Trames NMEA reçues par un GPS.

AFFICHAGE DES DONNES SUR ECRAN I2C LCD

dans ce deuxieme exemple, nous allons voir comment afficher les données sur un ecran LCD I2C de 4 lignes de 20 caracteres. le montage sera alimenté par une pile 9V et sera ainsi autonome et utilisable dans une voiture par exemple pour tester ses fonctionnalités.

le montage

.

le programme

ouvrir le programme ci dessous dans l’IDE arduino et le televerser dans l’arduino.

le programme utilise la librairie “TinyGPSPlus.h” disponible ici :

https://github.com/mikalhart/TinyGPSPlus

#include <Arduino.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include <Wire.h>
#include <TinyGPSPlus.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

TinyGPSPlus GPS;
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4); // LCD address to 0x20 (20 chars on 4 line)
SoftwareSerial ss(3, 4);            //serial connection to GPS (Rxpin,Txpin)

void setup() {
  ss.begin(9600);
  Serial.begin(9600);
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  lcd.setCursor(0, 0); 
  lcd.print("GPS Neo 6M");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("attente signal");
}

void loop() {
  while (ss.available() > 0)   {
    if (GPS.encode(ss.read()))    {
      if (GPS.location.isUpdated() && GPS.altitude.isUpdated()) {
          lcd.clear();
          lcd.setCursor(0, 0);
          lcd.print("LT");
          lcd.setCursor(3, 0);
          lcd.print(GPS.location.lat(), 3);
          lcd.setCursor(11, 0);
          lcd.print("LG");
          lcd.setCursor(14, 0);
          lcd.print(GPS.location.lng(), 3);
          lcd.setCursor(0, 1);
          lcd.print("AL");
          lcd.setCursor(3, 1);
          lcd.print(GPS.altitude.meters());
          lcd.setCursor(11, 1);
          lcd.print("VI");
          lcd.setCursor(14, 1);
          lcd.print(GPS.speed.kmph(), 2);
          lcd.setCursor(7, 2);
          lcd.print("SA");
          lcd.setCursor(10, 2);
          lcd.print(GPS.satellites.value());
          lcd.setCursor(0, 3);
          lcd.print(GPS.date.day());
          lcd.setCursor(2, 3);
          lcd.print("/");
          lcd.setCursor(3, 3);
          lcd.print(GPS.date.month());
          lcd.setCursor(5, 3);
          lcd.print("/");
          lcd.setCursor(6, 3);
          lcd.print(GPS.date.year());
          lcd.setCursor(11, 3);
          lcd.print(GPS.time.hour());
          lcd.setCursor(13, 3);
          lcd.print(":");
          lcd.setCursor(14, 3);
          lcd.print(GPS.time.minute());
          lcd.setCursor(16, 3);
          lcd.print(":");
          lcd.setCursor(17, 3);
          lcd.print(GPS.time.second());
          delay(2000);
        }
      }
    }
  }

petite photo du montage en fonctionnement:

il est possible de compacter l’ensemble en remplaçant l’ecran LCD par un ecran I2C OLED 128×32 et en montant l’ensemble sur un shield (ici un shield SD pour enregistrer les données en temps réel sur une carte SD.

;

INKSCAPE pour numériser un plan papier au format DXF

problème courant dans bien des domaines, dématérialiser un plan papier dans différents formats.

nous allons voir ici comment transformer un plan papier au format DXF pour utilisation sur soft CAO, FAO ou outils de découpe laser.

le software utilisé est INKSCAPE , un freeware disponible ici:

https://inkscape.org/release/inkscape-1.2.1/

pour passer du stade papier au stade DXF , en plus du logiciel Inkscape , nous allons utiliser un appareil photo ou un smartphone,

pour l’exemple nous allons travailler a partir d’une photo smartphone d’un couple de section transversale du plan de réalisation d’un jet DASSAULT RAFALE de plus de 2,5m de long (plan format A0).

1: Ouvrir l’image sous Inkscape

comme sur tout logiciel , on utilise dans le menu du haut l’option “FICHIER/OUVRIR

puis on sélectionne l’image dans le répertoire de stockage

on veille a laisser les options qui s’affichent comme sur le menu ci dessous

2: Vectoriser l’image

on selectionne l’image ouverte en cliquant avec la flèche de souris dessus

puis on ouvre le menu “Chemin/ vectoriser un objet matriciel

dans la fenêtre qui s’affiche , on selectionne l’option seuil de luminosité et on fait varier la valeur jusqu’à obtenir le meilleur résultat possible; 0,6 donne en général de bons résultats sur une image noir et blanc bien contrasté même s’il y avait des plis papier sur le plan d’origine. dans tous les cas faire des essais en variant le paramètre et en regardant le résultat avec “mettre a jour” puis quand OK , on valide sur “appliquer” .

3: Supprimer l’image de base

la vectorisation crée un objet supplémentaire superposé a l’image de base. il faut donc supprimer l’image initiale et ne garder que l’objet vectorisé . pour cela sélectionner avec la flèche de pointeur de souris et déplacer l’image dans la fenêtre puis la supprimer avec un clic droit + supprimer.

4: Enregistrer au format DXF

une fois qu’il ne reste plus que l’objet vectorisé , il ne reste tout simplement plus qu’a sauvegarder au format DXF : “Fichier/Enregistrer sous”

puis on saisi le répertoire de destination et un nom de fichier et le format DXF. normalement si pas de problème , le travail est terminé.

c’est a ce stade que l’on peut choisir d’autres formats d’enregistrement ; PDF par exemple ou tout autre format de fichier admis par INKSCAPE.

5: Verifier sur un soft CAO ou FAO et mettre a l’echelle

ne reste plus qu’a vérifier sur un soft CAO en ouvrant le fichier DXF que tout est OK puis a mettre a l’échelle avec une option d’echelle de façon a faire correspondre la taille du profil DXF a la taille souhaitée par rapport au plan initial => mesurer sur le plan papier initial les dimensions de l’objet et faire coïncider aux unités de dessin du fichier CAO.

LIMITES DE LA METHODE:

s’agissant d’une vectorisation d’une image bitmap, ne vous attendez pas a un fichier CAO constitué de grandes lignes droites et de cercles dont les centres sont bien déterminés.

vous aurez en fait une grande quantité de points reliés par des lignes et ceci également au niveau des arcs de cercles.

de plus , l’enregistrement au format DXF , va generer des lignes doubles liées aux deux bordures de l’épaisseur du trait de dessin. il faudra donc faire un travail de purge de ces doublons de lignes .

il peut également y avoir des points ou des traits parasites hors profil numérisé dus aux contrastes clair/sombre de la photo et transformés en vecteurs, donc la aussi petit travail de purge/suppression sur le DXF.

la précision du résultat dépendra également du matériel de prise de vue et de la définition de son capteur photo ainsi que de l’éclairage (contraste des lignes) . il faut privilégier l’utilisation d’un Appareil Photo Numérique avec des capteurs permettant des formats de definition type 6000×4000 pixels plutot qu’un smartphone a petite définition de capteur . et si possible faire la prise de vue sur un trépied fixe fixé au dessus du plan a numériser avec un éclairage additionnel.

exemple de résultat sur FREECAD:

exemple de résultat sur AUTOCAD

exemple de résultat sous CAMBAM

ARDUINO: le CNC SHIELD

voyons ici comment utiliser le CNC SHIELD pour des applications de pilotage de moteurs pas a pas en dehors du domaine de la CNC de loisir.

nous avons vu dans la rubrique moteur pas a pas comment piloter un moteur type NEMA 17 a partir d’un driver type POLOLU A4988 , a partir de ce principe , il est possible de piloter plusieurs moteur NEMA sur un ARDUINO UNO . Dans la rubrique ARDUINO-CNC , est développé brièvement la description de l’utilisation d’un CNC SHIEL pour commander une petite CNC DIY de loisir , nous allons voir ici de façon plus approfondie son principe et ses utilisations potentielles dont aussi les utilisations autres que pour de la CNC.

DESCRIPTION

comme tous les shield , le CNC shield est prévu pour se monter sur un ARDUINO UNO mais aussi sur un ARDUINO MEGA.

vue de dessus

vue arriere

BROCHAGE

le shield est concu a la base pour etre utilisé en applications CNC sur un ARDUINO avec GRBL installé dessus . GRBL est un programme permettant de lire des instruction GCODE reçues d’un programme de conduite de CNC et de les transformer en trajectoires lineaires ou circulaires. pour les aspects CNC et GCODE voir les rubriques dédiées du site.

son architecture est donc prévue pour fonctionner selon le brochage arduino ci dessous:

le shield comporte des slot permettant de recevoir des drivers d’axe type POLOLU A4988 ou DRV8825 dont l’architecture de fonctionnement est la suivante :

le principe de fonctionnement est décrit avec des exemples de programme arduino simple dans la rubrique spécifique ICI

ALIMENTATION

le shield comporte un bloc de connexion bleu en bas a gauche permettant de faire l’alimentation en puissance (motor power supply 8-35V ) en orange dans le schéma ci dessus. pour les montage en alimentation 12V ( batterie auto ou moto) il est possible de combiner l’alimentation du shield et de l’arduino via un cable commun dont voici une proposition de conception avec des prises jack male/femelle standard de 5,5mm:

le shield est prévu pour recevoir jusqu’a 4 drivers type POLOLU dont les emplacements sont notés: X – Y – Z – A . visuellement , ils sont différenciés par des slot jaunes pour X,Y et Z et des slots ROUGE pour A. cette notation est en correspondance avec la notation des axes utilisé en CNC. chaque emplacement comporte son condensateur filtre de 100 micro farrad entre les 2 rangées de slot support

le 4° driver ( emplacement A, slot rouge) peut etre configuré pour une utilisation en synchronisation avec l’un des 3 autres soit en 4° axe propre. on peut donc piloter jusqu’a 4 moteurs pas a pas indépendamment avec un CNC SHIELD.

CONFIGURATION DU 4° DRIVER:

elle se fait au moyen de cavaliers a positionner sur les broches juste au dessus du connecteur d’alimentation

ici un exemple de config avec l’axe A en tandem de l’axe Y

et pour un fonctionnement en 4° axe , dans ce cas ce sont les broches 12 et 13 de l’arduino qui vont permettre de piloter le driver en DIR/STEP avec la broche 12 arduino pour le signal STEP et la broche 13 arduino pour le signal DIR.

le schema de brochage ARDUINO equivalent devient ainsi le suivant ( modifications en rouge):

LE MICRO STEPPING:

le micro stepping de chaque driver se configure indépendamment au niveau de chaque emplacement via des broche sur lesquelles on positionne des jumpers de court circuit permettant de mettre chaque position M0-M1-M2 au 5V avec un cavalier dédié. sans cavalier , le bloc correspondant est au niveau LOW, avec un cavalier il passe au niveau HIGH

le choix de configuration dépends du niveau de micro-stepping souhaité , par exemple avec un drive DRV8825 capable d’un micro-stepping jusqu’a 1/32 voici les config possibles :

le probleme avec le shield CNC c’est que le micro-stepping n’est pas commandable via une broche arduino. une fois les cavaliers positionnés , pas possible , a priori , de faire varier le micro-stepping avec un code arduino via une broche de l’UNO.

ceci dit si l’on reprends le brochage de l’UNO avec 4 moteurs :

les broches 8-9-10 et 11 , dédiées a la fonction Enable et aux limites d’axes en version shield CNC sont disponibles pour d’autres actions , il est donc possible de les utiliser pour une “config” globale du micro-stepping en renvoyant les pins de config des drivers sur ces sorties. pour cela il suffit de réaliser des câbles spécifiques entre les broches de micro-stepping des drivers et les broches 8-9-10-11.

exemple d’un cable simple :

qui une fois branché sur les broches END STOPS X+ et X- correspondant a la broche D9 permet de contrôler l’état de M2 via le programme . avec 3 cables communs sur les broches M0 , M1 et M2et sur les broches 9-10-11 de l’arduino il est donc possible de contrôler via le soft , de façon commune, l’état des 3 broches M0, M1 et M2 des drivers.

la photo ci dessous montre une configuration ou les 2 supports de POLOLU X et Y ont un cavalier vert sur M0 et jaune sur M1 et le cable de renvoi M2 sur les broches X+ X- soit D9 sur l’arduino Uno ( voir ci dessous descriptif des connecteurs) . ce câblage permet donc de switcher, des POLOLU DRV8825 par programme C++ entre une config M0-M1-M2 a niveau HIGH-HIGH-LOW ( 1/8step) et HIGH-HIGH-HIGH (1/32 step).

bien sur ces 3 broches peuvent être utilisée a d’autres contrôles que les drivers.

LA CONNECTIQUE LATÉRALE DROITE:

le connecteur latéral a droite de la carte permet de récupérer un certain nombre de broches de l’arduino uno sur lequel il est branché, et donc brancher des capteurs ou des actionneurs. en voici la description:

L’ INTERFACE I2C :

Vu le nombre de sortie Arduino utilisées pour commander 4 moteurs pas a pas en utilisant les broche D9 D10 et D11 pour commander le microstepping, il peut etre interressant d’utiliser l’interface I2C pour communiquer avec des composants exterieurs compatibles du protocole I2C . pour cela il suffit d’utiliser l’ensemble des broches du connecteur en haut ( colonnes jaunes et bleues) sur la photo précédente . on y trouve en renvoi les broches GND et 5V ainsi que SDA ( A4) et SCL (A5) de l’interface I2C.

avec 2 bloc Dupont 4 connexions collés dos a dos on peut ainsi réaliser une prise rapide, comme par exemple dans la photo ci dessous ou le câble va ensuite sur un connecteur RJ11 utilisant un câble torsadé de téléphone pour aller a un ensemble écran/clavier/joystick géré sous le protocole I2C:

.

REFROIDISSEMENT DES DRIVERS

il est possible de rajouter un petit ventilateur 5V sur le coté pour produire un flux d’air afin de refroidir les drivers (munis de radiateurs) , ceci ameliore l’efficacité des drivers. il faut donc réaliser un petit support pour fixer le ventilo sur le caté du bloc arduino/CNC shield.

exemple de réalisation : pour obtenir le fichier STL , voir ICI

SLIDER PHOTO pour TIMELAPSE 3 AXES

presentation d’un SLIDER 3 axes (PAN/TILT/Translation) DIY pour du timelapse photo .

le projet présenté ci dessous a pour objectif primaire de faire du timelapse photo mais en “dynamique” sur 3 axes , un axe de translation longitudinale et 2 axes de pivot PAN et TILT . il peut être utilisé de jour mais aussi de nuit pour du timelapse astro .

AVERTISSEMENT : ce projet est présenté a titre indicatif comme base d’inspiration a ceux qui voudraient faire un projet similaire . aucun fichier CAO , aucun fichier STL et aucun programme arduino ou autre ne sera fourni => pas la peine de déranger pour les demander

LES CONCEPTS DE BASE

l’idée originale du projet était de monter un appareil photo reflex, fixé sur un chariot muni de 2 axes PAN et TIL , le chariot se déplaçant lui meme sur une glissier a base de rail Alu Vslot l’ensemble commandé par un ARDUINO UNO , un CNC SHIELD avec des drivers POLOLU A4988 , des pas a pas 28BYJ-48 et programmé par un ecran clavier I2C

LE RAIL LONGITUDINAL

pour l’axe de translation longitudinal , le fil conducteur c’est de reprendre le principe de guidage et d’entrainement de bon nombre d’imprimantes 3D et de graveuses laser de type portique avec du rail alu Vslot sur lequel roule un chariot a galets (profil Vslot) entrainé par un moteur pas a pas 28BYJ-48 . l’écartement des 2 rails est réalisé par des cales faites sur imprimante 3D. le moteur pas a pas est logé dans une des 2 traverses du chariot , et comporte sur son axe une poulie GT2 qui engrène sur une courroie caoutchouc. la courroie est tendue dans la rainure du rail en profil Vslot entre les deux extrémités du rail et passe sous les deux galets Vslot mais par dessus la poulie Gt2 en bout de moteur . le comportement est identique a celui d’un pignon attaquant une crémaillère mais a un cout bien moindre .

la pièce rouge sur la vue CAO qui porte le moteur est imprimée 2 fois , ce sera l’autre coté du chariot mais sans moteur dessus .

LE SYSTEME PAN/TILT

ici , il s’agit de réaliser deux axes de pivot perpendiculaires , un axe vertical et un axe horizontal et de prendre a nouveau des pas a pas 28BYJ-48 pour mouvoir/tourner l’ensemble . la partie complexe de l’ensemble a été de concevoir une équerre support permettant de monter le pas a pas de l’axe horizontal et d’y loger également des roulements a billes pour la fluidité des mouvements :

compte tenu des contraintes d’impression 3D , le bras pivot a été fait en 2 parties goupillées et collées ensembles selon le concept de la vue CAO 3D ci dessus et donne comme résultat réel l’ensemble de la photo ci dessous .

LE CHARIOT SUPPORT

au final , le chariot support est simple a faire , 2 tube alu de section carré et quelques vis font la jonction des 2 traverses porte galet du chariot. un bloc support pas a pas imprimé 3D pour loger le moteur de l’axe de rotation vertical vient compléter l’ensemble ( piece en bleu sur la vue ci dessous).

une poutre support d’axe vertical avec un logement porte roulements vient compléter le mécanisme du chariot :

LE CHARIOT COMPLET

reste a assembler l’ équerre/bras support pan/tilt sur le chariot et y fixer une plaque alu pliée pour porter l’APN reflex:

test de mise en place de l’APN (ici un NIKON D3200) pour valider les implantations.

L’ ÉLECTRONIQUE DE COMMANDE

le coeur du systeme est un ARDUINO UNO surmonté d’un Shield CNC ( carte support pour 3 drivers POLOLU A4988) permettant de commander 3 moteurs pas a pas . ici aussi on ne réinvente pas l’eau chaude , c’est du materiel standard du commerce utilisé dans les CNC DIY a base d’ARDUINO et controle via GRBL (pour ceux éventuellement intéressés voir ici ) :

reste a mettre tout ça dans un boitier intégré sous le chariot :

le boitier se clippe tout simplement dans une plaque support histoire de pouvoir démonter facilement si panne et/ou besoin d’accès au dispositif.

la plaque est rivetée ( rivets pop) sous les traverse alu du chariot. Les 2 trous oblongs de part et d’autre de la plaque servent au passage de la vis de fixation du systeme pan tilt en partie supérieure.

ci dessous petite photo qui permet de comprendre que c’est l’intégration du boitier support arduino et son shield CNC qui a déterminé l’écartement des 2 rails alu profil Vslot .

LE BOITIER DE SAISIE:

ici pour faire compact et léger , reprise d’un principe utilisé sur d’autre projets ARDUINO , à savoir un boitier Ecran/clavier I2C maison.

on complete avec un petit support en tôle alu et on fixe le clavier sur le chariot avec un velcro pour qu’il soit amovible mais reste bien en place pendant les mouvements de translation de l’ensemble une fois reposé sur le support.

DERNIERS PRÉPARATIFS et TEST :

reste a mettre les courroies GT2 , un câble d’alimentation et une batterie 12V lithium ion embarquée, un câble avec jack pour le déclenchement prise de vue photo ( branché sur une broche de l’arduino UNO) , un gros bout de programme ARDUINO ( plusieurs dizaines d’heures de “jus de cervelle” pour faire fonctionner tout ça) , 2 trépieds photo pour supporter l’ensemble et c’est parti pour un Test en live :

les paramètres de fonctionnement a saisir ( debut de la video) , sont le nombre de point d’arrêt sur la trajectoire, les angles pan et tilt et le temps d’arret entre chaque point . pour que le mouvement et les points d’arrêts soient soit visibles surla video , un nombre de point de trajectoire réduit a été utilisé dans la démo ci dessous .

prochaine étape , une version ou le clavier I2C est remplacé par un module bluetooth HC-05 sur l’arduino et un smartphone avec l’appli REMOTE XY (voir ici )

etape ulterieure , un raspberry PI pour de la video en mouvement continu et des évolutions sur les possibilités de programmation (way point, suivi automatique de cible avec PIcamera, , recuperation des photos et des videos, controle des parametres APN via USB avec la librairie GPHOTO etc…).

les systèmes a base d’ARDUINO montrent vite leurs limites en terme de capacité mémoire programme, et possibilité de calculs complexes ainsi que les limites en terme d’Interface Homme-Machine, il est en effet plus commode d’utiliser des mini PC ou des calculateurs type Raspberry PI associé a des mini écrans tactiles et des mini claviers avec trackpad de façon a conserver l’aspect nomade .

Une Girouette Arduino Basique

nous allons voir ici le principe de réalisation d’une girouette Arduino basique.

l’idée est de combiner l’utilisation d’un codage type CODE GRAY avec des diodes émettrice/réceptrices infrarouge.

sur la base de 4 couples de diodes , on a un codage sur 16 secteurs soit une position angulaire tous les 22,5 ° ce qui est déjà tres largement suffisant pour une girouette de station météo basique DIY.

concernant le codage GRAY , voici le schéma du codeur utilisé , il diffère de celui trouvé sur WIKIPEDIA parce qu’il permet d’avoir un calcul simple de l’angle correspondant en fonction des valeurs “binaires” combinées (voir plus bas dans le pgme C++) en utilisant le principe de décomposition binaire <=> décimal ( dans le programme plus bas, le résultat est arrondi a l’entier sans la décimale) .

voici le tableau binaire correspondant avec en partie basse la valeur décimale correspondant:

pour la réalisation, il aurait été possible d’utiliser des bloc OPB704 ( voir ici ) mais pour rendre le montage plus pratique , une roue codeuse imprimée 3D a été réalisée pour utiliser directement des diodes émettrices et réceptrices. l’idée c’est d’intégrer le codeur GRAY dans le plateau supérieur et de coller derrière une feuille de papier alu de cuisine comme réflecteur .

le programme ARDUINO:

cette version permet un affichage de l’angle directement sur ecran LCD I2C:

# include <Wire.h>
# include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);

void setup() { 
  pinMode(2, INPUT);
  pinMode(3, INPUT);
  pinMode(4, INPUT);
  pinMode(5, INPUT);
  Serial.begin(9600); 
  lcd.init();
  lcd.backlight(); 
}

void loop() {
  int x1 = digitalRead(2);
  int x2 = digitalRead(3);
  int x3 = digitalRead(4);
  int x4 = digitalRead(5);
  int A = 360 -((x1*8 + x2*4 + x3*2 + x4)*22.5);
  lcd.clear() ;
  lcd.setCursor(9,1);
  lcd.print(A);
  delay (50);   
}

et pour conclure ce petit tuto , une petite video de démo:

aménager la partie vie d’un observatoire

ici quelques idées pour l’aménagement de la partie vie d’un observatoire autonome, avec des elements basiques pour un confort minimal de l’astronome.

CHAUFFAGE / CUISINE

pour les nuits fraiches d’été ou carrément froides d’hiver, quelques éléments permettant de procurer une source de chaleur plutôt ponctuelle pour l’astronome mais aussi pourquoi pas de faire de la cuisine basique pendant une nuit d’observation complète. il est a noter , que la partie vie de l’observatoire devra être isolée de la zone instrument de façon a éviter les turbulence de convection dues a la chaleur autour des instruments d’observation ou de prise de vues.

cuisinière gaz équipée d’un radiant :

pas besoin de longues explications , voici le campingaz Bistro 2 ; 20€ sur AMAZONE fin 2021 , équipé d’une cloche radiante elle aussi au prix d’environ 20 € aussi sur AMAZONE. l’un vous permettra de faire de la cuisine type camping ou bouillir de l’eau pour un café ou une soupe et l’autre permettra de transformer le Bistro 2 en radiant d’appoint . dans les 2 cas , penser a avoir de bonnes aérations de votre local , et ne pas dormir ou s’absenter en laissant tourner l’ensemble.

le poêle a bois :

autre solution intéressante si vous avez du bois , le poêle a bois . comme la cuisinière gaz , il permet de combiner chauffage et cuisson . il en existe beaucoup de modèles , mais je vous propose ici l’un des modèles les plus connus des campeurs : le mini poêle a bois OUTBACKER modèle “Original” que l’on trouve en vente sur les sites de matériel de camping mais aussi directement chez OUTBACKER pour 180€ ( hors livraison):

site OUTBACKER

de dimension extrêmement compact : 250mm x 250mm de section par 360 mm de long il peut se longer facilement dans un petit recoin de votre observatoire , il est fourni avec une cheminée qu’il faudra raccorder a l’extérieur et il possède des pieds qui se replient sous le caisson. pour finir , il est fourni avec un sac de transport pour ceux qui souhaiteraient l’utiliser en camping ( c’est a l’origine un poêle de tente de bivouac):

POINT D’EAU / ÉVIER BASIQUE :

voici comment faire un évier basique a cout compétitif : un bac inox , une bonde d’evacuation et une douchette , les 3 trouvés comme d’habitude sur AMAZONE pour 23 euros le bac inox 265 X 325 X 100 mm, 6 € la bonde d’evacuation et 13 euros la douchette avec son tuyau soit 42 euros au total. il vous restera a percer le bac inox pour y adapter la bonde d’évacuation. la douchette peut être raccordée a un bidon placé en hauteur et l’évier a un autre bidon placé en dessous pour récupérer les eaux grises.

SIÈGE COUCHETTE:

histoire d’éventuellement dormir sur place en cas de coup de pompe pendant la nuit , ci dessous , pour les bricoleurs, petite vue CAO pour un principe de siège couchette avec 2 matelas de 70cm par 1m . nécessite de réaliser un caisson bois auquel on adjoint une planche d’extension qui sert de dossier en position “repliée” . le caisson peut être doté de logements inférieurs pour y mettre des caisses plastiques de rangement.

OBSERVATOIRE et Autonomie: récupération d’eau de pluie

dans le cadre de mon projet d’observatoire privé fixe, celui ci étant loin de la maison et dans une partie de terrain non alimenté en électricité ni en eau , outre le problème de l’énergie (voir rubrique panneau photovoltaïque) , se pose la question de l’eau pour laquelle la réponse simple est la collecte des eaux de pluies .

pour la collecte des eaux pluviales, outre l’installation de chéneaux , il faudra prévoir une solution de stockage.

la solution la plus simple et économique pour le stockage est la cuves désignée sous l’anglicisme IBC soit Intermediate Bulk Container qui se traduit en français par GRV = Grand Récipient pour Vrac.

on trouve ce type de réservoir neuf en version 1000 litres pour un prix moyen de 180 a 200 euros ( tarifs 2022) et d’occasion pour environ 50 euros. ils existent posées sur palettes bois ou palettes plastique. pour une question de durabilité, préférer la version palette plastique.

afin d’éviter la formation de vase et d’algues dans l’eau , ici aussi si possible acheter une cuve noire ou sinon la recouvrir d’une bâche prévue a cet effet ( moins de 30 euros en achat en ligne début 2021).

pour les chéneaux de collecte , la aussi on trouve sur internet des dispositif type INEFA de petite section adaptée aux petites toitures des abris de jardin .

autre point a prendre en compte, prévoir un trop plein , ci dessous solution a partir d’un tube coudé prévu a cet effet et raccordé a un tuyau enterré: