控制天文望远镜自动跟踪天体目标的电动装置制造方法及图纸

控制天文望远镜自动跟踪天体目标的电动装置，属天文望远镜的设计制造技术领域。多个按键分别与单片机Ｐ１口的相应引脚电连接，由与非门及非门构成按键输入控制电路，各按键还分别与按键输入控制电路中的相应输入端电连接，按键输入控制电路的输出端与单片机ＩＮＴＯ端电连接，两个电机专用驱动集成芯片的输入端分别与单片机Ｐ２口的相应引脚电连接，电机专用驱动集成芯片的输出端分别与极轴电机和赤纬轴电机电连接，电机通过减速机构与现有机械天文望远镜的相应调节手柄的转轴机械连接。本实用新型专利技术实现了电动控制，能对恒星和行星自动跟踪，操作轻便、精度高，避免劳累，且成本低。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属天文望远镜的设计制造

技术介绍
见图1，现有机械天文望远镜的镜筒设有两个转轴一个是赤纬轴1，它与镜筒2的轴线垂直；另一个是极轴3，它与赤纬轴1垂直。使用者通过转动赤纬轴调节手柄，镜筒2便以赤纬轴1为轴心转动；通过转动极轴调节手柄，镜筒2便以极轴3为轴心转动。观测天体时，设置望远镜让其极轴3与地球4的天轴5平行，此时赤纬轴1与地球4的赤纬面平行。任何一个天体，都有时角坐标和赤纬坐标与之相对应。当镜筒2以赤纬轴1为轴心转动，就能够任意改变赤纬坐标。当镜筒2以极轴3为轴心转动，就能够任意改变时角坐标。由此，望远镜的镜筒目镜就能够对准任何天体目标。用现有机械式天文望远镜观测跟踪天体目标时，需要人为转动操作望远镜的手柄，即转动赤纬轴调节手柄和极轴调节手柄，才能使目镜跟随目标一起移动，这种边转动调节手柄边观测的方式带来的不便是人基本上不能离开望远镜，否则会丢失目标，因此容易使人劳累，不利于长时间观测。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能够控制现有机械式天文望远镜自动跟踪天体目标的电动装置。若在极轴调节手柄的转轴和赤纬轴调节手柄的转轴上分别安装可逆步进电机，即安装极轴电机和赤纬轴电机，由单片机完成按键输入操作控制和输出步进脉冲，控制电机转速及方向，取代手柄调节，就能够改变时角和赤纬坐标，实现电动控制。观察者感到恒星的运动是由于地球自转所引起的相对运动。我们把望远镜对准某天体，把赤纬轴固定，而镜筒以极轴为轴心转动，使转速与地球自转速度相同，方向相反即可。此过中由单片机计算和输出与地球自转速度相当的步进脉冲信号及电机转动方向控制信号，即可实现对恒星的自动跟踪。当自动跟踪行星时，由手动按键跟踪行星一定时间，这段时间由单片机记录下两个电机总的转动步距矢量和、转动方向与转动时间。转动步距分别对应于转动的赤纬坐标和时角坐标矢量和，计算出每个电机单位时间内的转动步距及对应的步进脉冲频率，输出步进脉冲信号和方向控制信号到电机驱动电路，控制极轴电机和赤纬轴电机在两个坐标轴上匀速转动，即可实现对行星的自动跟踪。所以，此过程分两步一、记录和计算轨迹，二、启动自动跟踪。根据上述原理，本技术的结构如下1、电路部分(1)、七个或七个以上的按键分别与单片机P1口的相应引脚电连接，(2)、由七输入或七输入以上的与非门及非门构成按键输入控制电路，各按键还分别与按键输入控制电路中的相应输入端电连接，按键输入控制电路的输出端与单片机INTO端电连接，(3)、一个电机专用驱动集成芯片的输入端与单片机P2口的任意2个引脚电连接，该电机专用驱动集成芯片的输出端与极轴电机电连接，极轴电机为可逆步近电机，(4)、另一个电机专用驱动集成芯片的输入端与单片机P2口的另外任意2个引脚电连接，该电机专用驱动集成芯片的输出端与赤纬轴电机电连接，赤纬轴电机为可逆步近电机。2、机械部分极轴电机的转轴与一减速传动机构的输入轴传动连接，赤纬轴电机的转轴与另一减速传动机构的输入轴传动连接。本技术的使用方法1、去掉现有机械天文望远镜的极轴调节手柄，让与极轴电机传动连接的减速传动机构的输出轴与极轴调节手柄的转轴连接；去掉赤纬轴调节手柄，让与赤纬轴电机传动连接的减速传动机构的输出轴与赤纬轴调节手柄的转轴连接。2、把望远镜对准某恒星，赤纬轴固定，而镜筒以极轴为轴心转动，使转速与地球自转速度相同方向相反。此过程中由单片机计算和输出与地球自转速度相当的步进脉冲信号及电机转动方向控制信号，实现对恒星的自动跟踪。3、自动跟踪行星时，先手动按键跟踪行星一定时间，由单片机记录下两个电机总的转动步距矢量和、转动方向与转动时间。转动步距分别对应于转动的赤纬坐标和时角坐标矢量和，计算出每个电机单位时间内的转动步距及对应的步进脉冲频率，输出步进脉冲信号和方向控制信号到电机专用驱动集成芯片，控制两个步进电机在两个坐标轴上匀速转动，实现对行星的自动跟踪。为了让本技术使用起来更加方便，最好还在电路部分中，设有由电发光元件构成的转速状态显示部分，转速状态显示部分的输入端与单片机的P0口的相应引脚电连接，显示望远镜不同转速档状态，与按键配合设置望远镜的转速；设有由电发光元件构成的电机工作状态显示部分，电机工作状态显示部分的输入端与单片机的P0口的相应引脚电连接，显示极轴电机和赤纬轴电机是否转动，在慢速转动时让观察者掌握电机工作情况；设有由电发声或电发光元件构成的自动跟踪启动显示部分，自动跟踪启动显示部分的输入端与单片机的P0口的相应引脚电连接，功能是当望远镜进入自动跟踪状态时发声或发光进行报告，让观察者掌握自动跟踪功能的启动及时间。本技术的有益效果1、实现了电动控制，操作轻便、精度高，能以按键操作取代手柄转动操作。2、实现了对恒星和行星的自动跟踪，能避免劳累，天体目标通常需要长时间观察，装置与软件配合，还能对自动跟踪过程进行轨迹校正。3、成本低，体积小，单片机的发展趋势是高性能、低价位，所以该装置的精度和性能都能进一步增强，但保持低价位。附图说明图1为现有机械天文望远镜的两个转轴位置关系示意图。图2为本技术的基本电路框图。图3为实施例的电路框图。图4为实施例的电路原理图。图5为实施例的电机驱动电路图。图6为实施例机械部分的结构示意图。图7为实施例的软件功能模块框图。具体实施方式见图2～7所示的实施例。1、电路框图结构见图3。CPU采用ATMEL公司生产的AT89C52单片机，程序存储器和数据存储器都采用内部资源。输入部分(1)按键输入部分完成信息的输入和操作，设计了七个按键，有上、下、左、右移动；速度挡设置；恒星自动跟踪设置；行星自动跟踪设置。单片机通过P1口的任意七个引脚读取每一按键状态。(2)按键输入控制电路控制输入的方式为外部中断方式，由八输入与非门及非门构成，与单片机的INTO端相接，只要有任何一个按键按下，就会产生一个有效信号输入到INTO端，申请中断，执行中断服务程序。输出部分(1)、转速状态显示部分由3个发光管构成，显示望远镜不同转速档状态，与按键配合设置望远镜的转速。由P0口的任意3个引脚输出控制。(2)电机工作状态显示部分由2个发光管构成，分别显示极轴电机和赤纬轴电机是否转动。在慢速转动时让观察者掌握电机工作情况。由P0口的任意2个引脚输出控制。(3)自动跟踪启动显示部分由1个蜂鸣器构成，功能是当望远镜进入自动跟踪状态时的鸣响报告。让观察者掌握自动跟踪功能的启动及时间。由P0口的任意1个引脚输出控制。(4)极轴电机驱动由电机专用驱动集成芯片UCN5804B完成，由P2口任意2个引脚输出控制。(5)赤纬轴电机驱动由电机专用驱动集成芯片UCN5804B完成，由P2口任意2个引脚输出控制。其他部分(1)级联记数单片机P1口的一个引脚与T0相接，用于大时间量的记数。在行星自动跟踪前，需记录按键跟踪的移动步距和总时间，如4分钟。而时钟是微妙级记数，一个16位时钟定时范围不够，若采用寄存器记数的方法，需要每次累加和检测，这些指令时间将不被记录在内，会影响记时精度。这里采用级联记数，由一个时钟(如T1)设为定时，产生低频脉冲，通过P1口输出，送到另一个时钟(如T0)，设为记数，即对外部低频脉冲记数。这样，定时工作主要由时钟部分硬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制天文望远镜自动跟踪天体目标的电动装置，其特征在于结构是：（１）、电路部分：（ａ）、七个或七个以上的按键分别与单片机Ｐ１口的相应引脚电连接，（ｂ）、由七输入或七输入以上的与非门及非门构成按键输入控制电路，各按键 还分别与按键输入控制电路中的相应输入端电连接，按键输入控制电路的输出端与单片机ＩＮＴＯ端电连接，（ｃ）、一个电机专用驱动集成芯片的输入端与单片机Ｐ２口的任意２个引脚电连接，该电机专用驱动集成芯片的输出端与极轴电机电连接，极轴电机为可 逆步进电机，（ｄ）、另一个电机专用驱动集成芯片的输入端与单片机Ｐ２口的另外任意２个引脚电连接，该电机专用驱动集成芯片的输出端与赤纬轴电机电连接，赤纬轴电机为可逆步进电机，（２）、机械部分：极轴电机的转轴与一减速传动机构的输入 轴传动连接，赤纬轴电机的转轴与另一减速传动机构的输入轴传动连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周燕，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：实用新型
国别省市：53[中国|云南]