Detalles del montaje de la electrónica de control

La electrónica de control es un circuito electrónico no muy complejo. Se implementa en un circuito impreso con dos zonas separadas por una bateria de optoaopladores. La primer zona es la del lado del PC de control, en esa zona se reciben las señales de control de las fases provinientes del puerto paralelo. Dichas señales alcanzan los optoacopladores y desde allí se propagan a la zona de potencia.

La etapa de potencia va desde la etapa de salida de los optoacopladores hasta los conectores en los que se conectan los motores. El control de potencia se consigue mediante transistores MOSFET IRL530 que se calientan mucho menos que los TIP120 del diseño original. El circuito posee entrada para un autoguía y para un handpad. También se han añadido unos diodos LEDs para visualizar cuando se excita cada bobinado de un motor. Esto es especialmente útil durante las pruebas iniciales del circuito.

Un rele es el encargado de conmutar entre las dos tensiones de alimentación para los motores. Hay que dimensionar correctamente dicho rele, porque los picos de corriente que consumen los motores estan muy por encima de su corriente nominal, dañando el relé.

El montaje del circuito no presenta ninguna dificultad especial. Tras identificar todos los componentes, prestaremos atención a su correcta orientación, especialmente en circuitos integrados, diodos y transistores. Después habrán de soldarse los componentes pasivos, transistores y los zócalos de los circuitos integrados que no se insertarán hasta después de efectuar un chequeo básico de la tarjeta.

El chequeo básico consiste en comprobar que no existe continuidad eléctrica entre las dos masas del circuito y que la pequeña fuente de alimentación de +5v funciona correctamente. Si todo es correcto se pueden insertar los circuitos integrados en sus respectivos zócalos.

Tras los pasos anteriores, habrá que verificar que los motores se mueven adecuadamente en ambos sentidos, el software ofrece utilidades para mover los motores tanto en micropasos como en medios pasos en el menú move. También se chequeará que el software recibe las ordenes del handpad y que el relé conmuta la tensión de alimentación en modo slewing. La opción TestPPort en el menú file permite chequear las salidas y entradas del puerto paralelo.

Es fundamental probar toda la electrónica antes de instalar la misma en la caja definitiva. Así se evitan continuos montajes y desmontajes.

Montaje en la caja...

Si todo lo anterior es correcto, se podrá pasar a montar la tarjeta en una caja. Lo primero es sujetar las tarjetas a la caja. El sistema de anclaje dependerá de la caja elegida. Esta imagen presenta la sujección de la tarjeta principal de control con todos los componentes ya soldados y testeados. A pesar de su precio suele ser elevado, se ha de elegir una caja metálica suficientemente amplia para acoger toda la electrónica sin problemas. La circuitería consta de varios transformadores y una caja de plástico no es adecuada, ni desde el punto de vista de rigidez ni desde el punto de vista eléctrico.

Se ha de prestar atención al aislamiento entre la caja y las tarjetas. Se comprobará con el polímetro que la caja no está unida a ningún potencial de los existentes en las tarjetas de su interior.

Además de la tarjeta principal se han de instalar dos transformadores y una pequeña fuente de tensión de +5 voltios. En mi versión del montaje, he añadido el circuito del autoguía. En la parte superior derecha de la imagen se puede ver el circuito autoguía para la CCD cookbook. Es un sencillo circuito que se conecta al puerto serie del ordenador de control de la cámara.Basicamente, actua sobre cuatro reles que asemejan actuaciones sobre el handpad. Un consejo: hay que emplear la UART 6402 en lugar del integrado AY-3-1015D como nucleo del circuito.

El siguiente paso es la construcción de las fuentes de alimentación. En el caso que nos ocupa, son necesarias tres fuentes de alimentación. La primera es una fuente de alimentación regulada de +5 voltios, dedicada a alimentar la electrónica del lado del PC y el circuito autoguía.

Las otras dos fuentes están dedicadas a la alimentación de los motores. Una de las fuentes ha de tener una tensión de salida cercana a la tensión nominal de los motores. Esa es la fuente empleada en seguimiento (micropasos). La fuente dedicada al movimiento rápido del telescopio ha de tener una tensión de salida entre dos y tres veces la tensión nominal de los motores.

Las fuentes dedicadas a los motores solo constan de un transformador y un puente de diodos rectificadores. No es preciso regulador, puesto que la estabilidad de la tensión no es importante, ya que no afecta a la precisión del movimiento del motor.

Es recomendable emplear transformadores toroidales para las fuentes de alimentación de los motores. Con ellos se salva espacio y bastante peso.

En la imagen de la derecha se pueden ver los transformadores toroidales ya instalados y la pequeña fuente de +5 voltios en la parte inferior izquierda.

El siguiente paso es mecanizar los paneles de la caja. En el panel anterior solo quedan el interruptor y dos led de señalización, uno que señaliza que la alimentación de +5v está presente y otro que indica que se está aplicando sobrevoltaje.

En el panel posterior, sin embargo, se encuentran ubicados todos los conectores: el del puerto paralelo (conector tipo DB25), dos dedicados a los motores (DB9), uno de entrada del handpad (DB9) y otro para la entrada de comandos del autoguía (DB9). Además, también se encuentra en este panel el conector de entrada para los 220v y el correspondiente fusible.

Uno de los últimos pasos es instalar las resistencias de potencia que van conectadas al terminal común de alimentación de ambos motores. Estas resistencias se emplean con objeto de optimizar el comportamiento del motor cuando se le aplica sobretensión. (Ver nota técnica). El cálculo para obtener el valor de dicha resistencia se realiza fácilmente con la siguiente expresión:

R externa = ((Vhigh/Vlow) - 1) * R interna del bobinado

En mi caso, el cociente (Vhigh/Vlow) es de 14v / 7v = 2, por lo que la resistencia exterior ha de ser de aproximadamente el valor resistivo del bobinado interior. Rext = (2-1)*R = R

Sin esta resistencia, la máxima velocidad de giro del motor será mucho menor. Por lo que es recomendable emplearla siempre que se aplique sobrevoltaje a los motores.

En la imagen de la derecha se pueden ver estas resistencias en posición vertical sobre un lateral de la caja y otro detalle interesante, el relé que conmuta entre tensión baja o tensión alta. El diseño original supuso que dicho relé sería de tamaño pequeño y cápsula Dual-In-Line, sin embargo, pronto se quemó, probablemente debido a los picos de consumo de los motores. Se sustituyo por un relé que soporta más corriente pero no es compatible con la cápsula DIL, por lo que hubo que cablearlo. Sin embargo, soldando dos pines al zócalo y aplicando algo de termosilicona entre la base del relé y el zócalo DIL, quedó bastante robusto.

Por último, se conectan los cables entre los conectores del panel y los circuitos y se conecta el circuito autoguía con el de control de motores. En este último punto también hay que prestar atención, los circuitos autoguía habituales se basan en cuatro relés de salida. Sin embargo, el handpad del sistema de Mel codifica los cuatro botones de AR+, AR-, DEC+ y DEC- mediante tres pines. Por lo que habrá que adaptar las señales de salida del autoguía al circuito mediante diodos.

En mi caso, ningún elemento del montaje se calienta lo suficiente como para pensar en instalar un ventilador, por lo que no lo he añadido. Tensiones de alimentación más altas y motores más potentes podrían requerir uno.

Para finalizar, y antes de cerrar la caja, es aconsejable hacer un chequeo de las tensiones de alimentación, funcionamiento del relé y handcontroller.

September 20, 2001 Antonio Peña