Barndoor Star Tracker

Астротрекер типа barndoor с прямой шпилькой (равнобедренный треугольник) для компенсации вращения Земли при астрофотографии.

Особенности

• ✅ Компенсация тангенциальной ошибки прямой шпильки (cos²(θ/2))
• ✅ Аппаратный таймер для максимально плавного движения
• ✅ Автоматическое сохранение позиции в память
• ✅ Концевой датчик для точной парковки
• ✅ Управление через прерывания кнопки
• ✅ Три режима работы: Пауза, Рабочий ход, Парковка

Оборудование

• Контроллер: M5Stack Atom Lite (ESP32)
• Двигатель: 28BYJ-48 (биполярный) с редуктором 63.68395:1
• Драйвер: DRV8825 с микрошагом 1/32
• Шпилька: М6 стандартная (шаг 1мм)
• Плечо: 200мм (настраивается в коде)
• Концевой датчик: Оптический или механический (HIGH при достижении стартового положения)

Подключение

Пины управления DRV8825:

• STEP: GPIO 33
• DIR: GPIO 23
• MICROSTEP_EN: GPIO 22 (все джамперы MS1, MS2, MS3 подключены к этому пину)

Концевой датчик:

• ENDSTOP: GPIO 25 (HIGH когда достигнуто стартовое положение)

Кнопка:

• Встроенная кнопка Atom Lite (GPIO 39)

RGB LED:

• Встроенный RGB светодиод Atom Lite

Настройка Arduino IDE

1. Установите поддержку ESP32:

   • File → Preferences → Additional Boards Manager URLs
   • Добавьте: https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json
   • Tools → Board → Boards Manager → найдите "ESP32" и установите

2. Установите библиотеку M5Atom:

   • Sketch → Include Library → Manage Libraries
   • Найдите "M5Atom" и установите

3. Настройте плату:

   • Tools → Board → ESP32 Arduino → M5Stack-ATOM
   • Tools → Port → выберите COM порт вашего устройства
   • Tools → Upload Speed → 115200 (или выше, если поддерживается)
   • Tools → CPU Frequency → 240MHz (WiFi/BT)
   • Tools → Flash Frequency → 80MHz
   • Tools → Flash Size → 4MB (32Mb)
   • Tools → Partition Scheme → Default 4MB with spiffs (1.2MB APP/1.5MB SPIFFS)

Режимы работы

STATE_PAUSE (Пауза)

• Индикация: Мигающий желтый LED
• Действие: Мотор остановлен
• Стартовое состояние: Система запускается в этом режиме

STATE_WORKING (Рабочий ход)

• Индикация: Зеленый LED
• Действие: Движение вперед с компенсацией вращения Земли
• Микрошаг: Включен (1/32)
• Скорость: Сидерическая скорость с компенсацией тангенциальной ошибки
• Автопауза: При достижении максимального угла (60°)

STATE_PARKING (Парковка)

• Индикация: Мигающий красный LED
• Действие: Движение назад к стартовому положению
• Микрошаг: Выключен (максимальная скорость)
• Скорость: 10°/сек
• Остановка: При достижении концевого датчика (HIGH)

Управление

Короткое нажатие кнопки:

• PAUSE → WORKING: Запуск рабочего хода
• WORKING → PAUSE: Остановка и пауза
• PARKING → PAUSE: Прерывание парковки

Длинное нажатие кнопки (3 секунды):

• Любой режим → PARKING: Запуск парковки

Настройки в коде

Все основные параметры задаются через константы в начале файла StarTracker_barndoor.ino:

Механика:

#define ARM_LENGTH_MM      200.0   // Длина плеча в мм
#define SCREW_PITCH_MM     1.0     // Шаг резьбы М6 в мм

Двигатель:

#define MOTOR_STEPS_PER_REV    32          // Шагов на оборот двигателя
#define GEAR_RATIO             63.68395     // Передаточное число редуктора
#define MICROSTEP_DIVISOR      32          // Делитель микрошага (1/32)

Углы:

#define START_ANGLE_DEG        5.0         // Стартовый угол в градусах
#define MAX_ANGLE_DEG          60.0       // Максимальный угол раскрытия

Скорости:

#define PARKING_SPEED_DEG_PER_SEC    10.0   // Скорость парковки в градусах/сек

Инверсия направления:

#define INVERT_DIRECTION    false   // true = инвертировать направление

Компенсация тангенциальной ошибки

Система автоматически компенсирует тангенциальную ошибку прямой шпильки. Скорость движения корректируется по формуле:

v(θ) = v₀ / cos²(θ/2)

где:

• v₀ - базовая сидерическая скорость (0.004178°/сек)
• θ - текущий угол раскрытия

Это обеспечивает точное отслеживание звезд на всех углах.

Сохранение позиции

Угол и позиция автоматически сохраняются в память:

• Каждые 2048 шагов в рабочем режиме
• Каждые 64 шага в режиме парковки
• При каждом обороте шпильки
• При любой смене режима

При перезапуске система восстанавливает позицию, если не была припаркована.

Концевой датчик

Концевой датчик должен быть подключен к GPIO 25 и выдавать HIGH когда достигнуто стартовое положение.

При переходе концевика из HIGH в LOW система:

• Сбрасывает позицию на 0
• Устанавливает угол на стартовый (5°)
• Помечает систему как припаркованную

Структура проекта

StarTracker_barndoor/
├── StarTracker_barndoor.ino  # Основной файл прошивки
├── README.md                 # Документация
├── arduino_setup.md          # Инструкция по настройке Arduino IDE
└── .gitignore                # Игнорируемые файлы Git

Лицензия

MIT License

Автор

WolftheGrey

Ссылки

• GitHub Repository