VARIATEUR POUR MOTEUR PAS A PAS

La motorisation des instruments d'observation astronomique

Un instrument d'observation astronomique doit suivre l'astre observé dans son mouvement diurne. La méthode la plus confortable pour y parvenir consiste à utiliser une monture équatoriale motorisée, elle possède un mouvement de rotation qui compense celui de la terre. Ainsi l'image de l'objet observé est fixe dans le champ. Cette rotation doit avoir une vitesse stable que l'on puisse ajuster avec précision. De plus, il doit être possible de la faire varier occasionnellement afin de retoucher l'orientation de l'instrument. Dans ce but le constructeur réalise une bonne monture équatoriale pourvue d'un système mécanique précis. Pour l'animer il utilise un moteur synchrone ou un moteur pas à pas.

Le moteur synchrone est très satisfaisant et très simple à installer, son principal inconvénient est que l'on ne peut pas faire varier sa vitesse dans de grandes proportions. Dans nos entraînements à moteur synchrone nous arrivons à doubler sa vitesse de rotation ou bien à l'arrêter. D'autre part l'électronique de commande est plus complexe, plus encombrante et elle consomme plus d'électricité. Le moteur synchrone accepte d'être alimenté directement par le courant 220Volts / 50Hertz du secteur. Mais si nous voulons modifier à volonté sa vitesse, nous devons l'alimenter avec un montage électronique que l'on appelle "variateur

¨MONTAGE DU MOTEUR PAS A PAS

La figure 1 montre le joint de transmission en coupe La figure 1 montre le joint de transmission en coupe. La construction de cet accessoire ne présente pas de difficulté, il doit être réalisé en alignant soigneusement les deux tubes. Chacun de ceux-ci est soudé à une rondelle. Ces rondelles sont collées de part et d'autre du joint de caoutchouc avec de la colle ARALDITE. Dans le cas idéal, l'axe de l'arbre de sortie du moteur est confondu avec l'axe de rotation de la vis d'entraînement (nous décrivons ici un mécanisme d'entraînement avec un secteur lisse). Dans la réalité nous ne pouvons pas avoir une grande précision sur cette "coaxialité", mais nous atténuons les conséquences en utilisant les flexions du système qui relie le moteur à la vis. C'est pour cela que nous plaçons toujours le moteur à une distance d'au moins 8cm de l'extrémité de la vis, c'est encombrant mais très efficace.

Le moteur est monté sur deux pattes en caoutchouc comme l'illustre la figure . Le caoutchouc est le même pour le joint et pour les pattes de fixation, il est souple, sa consistance est très semblable à celle du caoutchouc de chambre à air. Il a 4 à 5mm d'épaisseur. Il ne faut pas s'inquiéter de voir le moteur osciller légèrement à chaque rotation, cela n'entraîne pas de défaut de poursuite. Réalisé avec soin, ce montage permet un entraînement de qualité sans erreur périodique

Performances du variateur

La vitesse de rotation du moteur pas à pas est rigoureusement proportionnelle à la fréquence d'un signal formé dans le variateur. Si cette fréquence est constante, la vitesse du moteur l'est aussi. On pourrait donc penser a priori à former ce signal avec un oscillateur à quartz, la fréquence serait ainsi très stable. Cependant, si l'on considère les dérives du mouvement de l'instrument provoquées par la dilatation, lors des variations de la température de la monture, on s'aperçoit que la stabilité du quartz serait très supérieure à celle du mécanisme. La fréquence de référence peut donc être fournie par un montage électronique plus classique tel qu'un multivibrateur. Celui-ci sera plus simple à réaliser et plus souple d'emploi qu'un montage à quartz.

Fonctionnement du variateur

La fréquence de référence est fournie par un multivibrateur utilisant un circuit ICM7555. Nous pourrions utiliser un NE555, mais en version standard les constructeurs ne garantissent pas un fonctionnement correct en dessous de 0°C. Par contre, en version standard le ICM7555 est garanti jusqu'à -20°C. De plus, nous alimentons ce circuit par un 78L05 afin de l'affranchir de l'influence des variations de la tension de la batterie. Le condensateur C1 doit être choisi avec précaution car la stabilité en température de la fréquence de référence dépend de lui. Je vous préconise un modèle à film plastique. N'utilisez surtout pas pour C1 de condensateur chimique. Le circuit imprimé que nous avons conçu accepte deux dimensions différentes pour C1 et C3. Ceci explique le troisième trou.

Le potentiomètre P doit être installé sur le boîtier du variateur et non pas sur la raquette de commande comme on le voit hélas trop souvent. Dans ce dernier cas, les fils qui le relient au circuit captent tous les parasites environnants au détriment de la régularité de l'entraînement. Ce potentiomètre est un modèle 10 tours avec bouton compte tours. Ainsi nous réglons précisément la vitesse de l'entraînement, nous pouvons même noter la valeur du réglage pour chaque astre particulier tel que la Lune ou le soleil. Il permet un réglage de la fréquence de référence entre 36 et 47 Hertz environ.

Essais et réglages Avant la mise sous tension, vérifiez vos soudures, ensuite contrôlez l'orientation des composants (condensateurs, circuits intégrés, diodes, ...). Réglons le potentiomètre P à la valeur 7,00 sur le bouton compte- tours et tournons Aj à fond dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Ensuite, branchons le moteur et connectons le circuit à une alimentation de 12 Volts limitée à un courant de 300 mA (pour les essais). Lorsque aucun bouton n'est actionné la consommation vaut approximativement 210 milliampères. Recherchons la position de P pour obtenir une vitesse de un tour par minute, ceci correspond à une fréquence de 40 Hz en sortie de IC1.

Alimentation

Il s'agit d'une alimentation régulée en tension avec un courant de sortie limité à 450mA environ, elle est accompagnée par un système de contrôle visuel de la charge. Le schéma de principe est exposé en figure 6. Lorsque nous connectons la batterie à charger au circuit sous tension, la LED rouge D4 s'illumine. Dès que la charge est terminée elle s'éteint et la LED verte D3 s'illumine à son tour. Le buzzer se fait entendre quand par mégarde nous connectons l'accumulateur à l'envers. Cela n'entraîne aucune détérioration.