Sistemas de Motorização para Montagens Astronômicas

Diversos motores de passo

O pessoal sempre me questiona acerca da motorização das montagens equatoriais que faço e percebo que há pouca informação difundida sobre o assunto. Eu construo montagens astronômicas desde o ano de 2.009 e já montei vários sistemas de automatização, pretendo falar um pouco sobre cada um e assim você poderá escolher algum que lhe agrade mais, ou pelo menos conhecer sobre estas incríveis ferramentas.

No Brasil diversas pessoas já montaram sistemas de motorização para as suas montagens equatoriais ou altazimutais, geralmente utilizam montagens comerciais que não vieram com motores e aplicam estes sistemas com a finalidade de obterem acompanhamento sideral automático e conseguem ótimos resultados. Há também quem escolha instalar o sistema numa montagem artesanal, como no meu caso.

Existe vasta literatura sobre o tema, porém geralmente em línguas estrangeiras. O pessoal que monta o sistema comumente o faz para si, alguns até se disponibilizam a fazê-lo para terceiros. A finalidade desta publicação é apresentar as alternativas que existem para motorizar uma montagem equatorial a fim de conseguir acompanhar os astros celestes de forma automatizada que permite mais conforto na observação visual e praticar astrofotografia (tanto planetária quanto de longa exposição).

Para quem não está muito familiarizado com o assunto ou quer entender o porquê de se utilizar uma montagem motorizada, recomendo que leiam esta publicação no meu blog:

Montagem Equatorial motorizada e computadorizada

Na publicação acima falo um pouco acerca da mecânica celeste e como a montagem atua e o seu respectivo funcionamento para obter o resultado que desejamos e, assim, não preciso estender este tópico com a mesma explicação.

O que preciso para conseguir acompanhamento sideral automático?

Você precisa de uma montagem astronômica, seja ela altazimutal ou equatorial, e um sistema que lhe permita controlar os motores que irão atuar sobre os eixos desta montagem reproduzindo o movimento necessário para compensar o deslocamento do astro em razão da velocidade de rotação da Terra. Este sistema poderá prover o recurso de GoTo (apontamento automático) ou não. Enfatizo que: na montagem equatorial é possível utilizar apenas UM motor no eixo de ascensão reta para conseguir acompanhamento sideral; na montagem altazimutal são necessários DOIS motores para se conseguir o mesmo resultado, um em azimute e o outro em altitude.

Quais motores devo usar?

>> Motores DC

Os motores DC (corrente contínua) possuem velocidade fixa, desta forma a velocidade fornecida pelo motor é um múltiplo da velocidade sideral que ao ser aplicada ao sistema de transmissão da montagem (engrenagens, redução planetária, polias, setor liso) reproduz uma velocidade bem próxima à velocidade sideral. Funciona muito bem para observação visual e astrofotografia planetária, mas dificilmente se aplica à astrofotografia de longa exposição. Mais detalhes sobre este tipo de motor pode ser visto aqui.

>> Motores de Passo (steppers)

Os motores de passo são os mais usados atualmente (foto principal da publicação),  tais dispositivos são capazes de girar em qualquer direção em qualquer velocidade praticamente. Existem diversos tipos de motores de passo no mercado, desde pequenos motores a exemplares de grande torque. Para uma montagem equatorial o tipo de motor será proporcional ao tamanho da sua montagem, em geral, quanto maior a montagem mais torque deverá ter o motor. Os tipos mais comuns são os motores Nema, sendo o Nema 17 e o 23 os mais utilizados. Tais motores possuem diversas características, sendo fundamental observar torque, tensão e corrente, estes parâmetros deverão coincidir com o sistema escolhido para controlá-los, caso contrário não irão operar adequadamente ou poderão até queimar o circuito do sistema. A maior vantagem deste tipo de motor é que ele permite inúmeros recursos além do acompanhamento sideral, tais como auto-guiagem (compensa problemas de guiagem em tempo real) e goto (aponta para os astros automaticamente). Todos os meus sistemas foram montados com motores de passo.

Nema 23 com torque de 10 kgf.

Nema 17 com torque de 1,2 kgf.

Motor de passo de ímã permanente "tin-can".

Comparativo de tamanho entre os 3 tipos de motores.

Aqui foram apresentados apenas três tipos de motor de passo (existem mais!) e todos os três podem ser utilizados em montagens equatoriais com o devido projeto.

Vamos aos sistemas!

Para acionar um motor de corrente contínua você precisa apenas fornecer a tensão exigida para que ele comece a girar com a RPM (Rotação Por Minuto) especificada, não requere portanto um circuito específico para isso. Já os motores de passo exigem um controlador (driver) e um circuito que lhe indique passo/micro-passo, direção etc. O nosso foco será nos sistemas que operam com motor de passo.

Atualmente conheço quatro sistemas disponibilizados gratuitamente para controle de motor de passo em montagens astronômicas, sendo: PicGoTo, SoundStepper, AstroEQ e OnStep. Dentre eles já montei três (PicGoTo, AstroEQ e OnStep) e cada um deles possui as suas variantes, por isso já montei mais de um circuito para o mesmo sistema. O único que nunca montei é o sistema SoundStepper do meu amigo Maciel Bassani Sparrenberger, que é o único brasileiro da lista e que tomei conhecimento apenas no ano passado durante o X EBA.

Detalhes sobre o sistema do Maciel podem ser encontrados aqui: SoundStepper.

Para que a publicação não fique longa demais, irei escrever um artigo para cada sistema que já montei e assim espero que possibilite o bom entendimento acerca de cada um.

Acompanhem as próximas publicações...

Abraços!

Como construir uma Montagem Dobsoniana

O projeto desta vez é a construção de uma montagem dobsoniana para um telescópio refletor newtoniano com abertura de 150mm e distância focal de 1200mm. Geralmente esta é a primeira montagem que o astrônomo amador tem contato, por ser bastante intuitiva e de manuseio extremamente fácil, é também a mais popular. 

Apesar de eu ter começado com montagens equatoriais (verdade, fiz o caminho inverso), eu decidi construir tal montagem para aplicá-la em um projeto social que iniciarei neste ano levando o telescópio às praças e escolas da pequena cidade do interior de Goiás na qual resido.

A matéria-prima desta montagem é a madeira, ou compensados de madeira, então resolvi reaproveitar um velho sapateiro que eu tinha em casa como fornecedor da matéria-prima necessária.

Transformação!

Inicialmente a melhor coisa a se fazer é MEDIR e PLANEJAR antes de cortar ou comprar algo. A primeira medida a ser aferida é o centro de gravidade do OTA (Optical Telescope Assembly) "tubo do telescópio". Para fazer isto coloque o tubo completo (com espelhos, focalizador, buscadora e ocular com massa mediana) sobre um ponto no qual o OTA fará um movimento similar a uma gangorra, altere o ponto de apoio até encontrar a posição de equilíbrio, depois afira a distância deste ponto até a extremidade do tubo onde está instalada a célula do espelho primário. Esta medida servirá de base para definirmos a altura da montagem.

Após fazer as devidas aferições e desmontar o móvel, bem como esboçar em papel quais partes deverei cortar, fiz os cortes iniciais utilizando uma serra circular manual, que é a ferramenta ideal para fazer cortes retos.

Cortes com a serra circular.

Optei por iniciar a montagem pelo berço do OTA, que no meu caso consiste em um cubo no qual o OTA passará através dele. Considerando que o diâmetro externo do tubo é de 20cm, então a distância interna entre as paredes do berço deverá possuir tal medida também. Realizei os cortes de quatro peças iguais e, utilizando um gabarito 90 graus, fixei todas elas formando um caixote sem fundo.

Gabaritos ajudam bastante.

Cortes da base, fixei as peças para que os cortes fossem espelhados.

Corte da base de movimento  azimutal.

Montagem da base.

Novamente utilizando gabaritos.

Aqui a montagem já está bem encaminhada, notem que já temos o berço do telescópio e a base montados. Utilizei dois caps de cano hidráulico 60mm como rolamentos para o movimento de altitude.

Falta o acabamento...

Detalhe da base de giro, reaproveitei os pés de plástico da base do móvel e coloquei um revestimento de borracha em cada um para aumentar o atrito com o solo.

Sequência de montagem das peças.

Um detalhe interessante na foto abaixo é que aproveitei os puxadores das portas do móvel como alças, que são muito úteis para transportar a montagem.

Montagem pronta sem o OTA.

Sistema que criei para travar a posição do OTA no berço,
há internamente uma placa de alumínio que empurra o OTA
evitando danificar o tubo com o parafuso da manopla.

Os movimentos ficaram bem suaves e com atrito residual suficiente para manter o telescópio estável. O custo foi insignificante, pois foi necessário comprar apenas dois caps, alguns parafusos e o vinil branco para revestir o compensado de madeira.

Um aspecto interessante deste projeto foi o reaproveitamento de algo que possivelmente iria parar no lixo e que agora foi transformado em um instrumento que propiciará oportunidades a diversas pessoas que nunca tiveram a possibilidade de observar o Universo através de um telescópio.

Abraços a todos!