Poslední úprava článku: 22.3.2025.
Rotátor Satnogs, zkušenosti ze stavby.
Před
mnoha lety jsem narazil na zajímavý projekt satelitní pozemní stanice s RPi,
která obsahovala i rotátory pro sledování satelitů s většinou dílů
tištěných na 3D tiskárně a s kostrou vyrobenou z hliníkových profilů.
Rotátor mě tehdy velmi inspiroval, proto jsem se rozhodl, že si ho postavím. Místo
hliníkových profilů jsem si namodeloval bočnice, které jsem opět vytiskl na 3D
tiskárně a celé se to sešroubovalo pomocí závitových tyčí. Použil jsem část
převodů z originálního návrhu Satnogs a další převody od motorku a pro
aripot snímající polohu jsem opět domodeloval. Pro řízení jsem použil kontrolér
od K3NG. Výsledek snažení je na následujícím videu: https://youtu.be/kmG0NsR7LK8.
Celý
rotátor byl vytisknut z PLA, takže o nějaké tepelné odolnosti není ani řeč,
a tak se jednalo spíše o takový malý experiment na pokusy.
Z tohoto
důvodu jsem se pustil do stavby dalšího Satnogs rotátoru, po mechanické stránce
tentokrát již zcela dle originálního návrhu ve verzi 3.1. Uvnitř budou krokové
motorky a nebudu instalovat snímání polohy, pouze mikrospínače na dorazech.
Kompletní
dokumentace k samotnému rotátoru je zde: https://wiki.satnogs.org/SatNOGS_Rotator_v3#Build_Sequence bohužel se mi zdá, že jsou pomotané verze do sebe a tak je stavba o něco obtížnější a občas je to metoda pokus, omyl.
Modely
ke stažení jsou zde: https://gitlab.com/librespacefoundation/satnogs/satnogs-rotator/
Modely
nejsou ve formátu stl, ale jsou ve formátu fcstd, který je možné otevřít
v programu FreeCad. Zde je pak možné je vyexportovat v nějakém použitelném
formátu pro 3D tisk.
Tisk dílů.
Co
se týče tisku modelů, na všechny díly jsem nejprve použil materiál ASA, který je teplotní odolností podobný
materiálu ABS, je odolný vůči UV záření a oproti ABS se dá tisknout i na
tiskárně, která nemá vyhřívaný box. Nastavení tiskárny pro tisk jsem volil oproti
originálnímu doporučení takto:
Výška
vrstvy: 0,12mm
Vzor
horního a spodního povrchu: přímočarý
Počet
vrchních i spodních vrstev: 5
Vnitřní
výplň: 3D plástev
Hustota
vnitřní výplně: 25%
Trysku
jsem měl 0,4mm a rychlosti jsem měl standardní 150/60 mm/s.
Tiskl
jsem to na Bambulab A1, ale to asi není podstatné.
Každopádně
co doporučuji je si vyzkoušet vytisknout nejprve šnek a poté nějaký díl, do kterého
půjde ložisko, abyste si ověřili, že to sedí a nebude nutné díly příliš
obrábět.
Jako problémový považuji díl číslo C1030-1, který se mi dlouho nedařilo
vytisknout tak, aby se buď nekroutil nebo někde při chladnutí neprasknul (ASA
se při chladnutí trochu smršťuje). Nakonec jsem ho musel pootočit asi o 45°
vůči ose X i Y a na podložku ho položil stranou, kde jsou dva otvory pro šrouby
a použít podpěry. Ke konci jsem tisk také zpomalil, aby se díl z podpěr neohýbal
směrem nahoru. Toto si musí každý vyladit sám pro svoji tiskárnu.
Při pokusech s různými délkami řemenů mi díl C1030-1 díky pnutí řemenu prasknul, takže jsem se nakonec rozhodl, že ho vytisknu z PETG, snad vydrží.
To samé se mi při skládání stalo i s dílem C1040-1, takže i ten jsem nakonec vytisknul z PETG společně s dílem C1041-1. Bohužel tento díl opět popraskal v místě, kde jsou matice. Tady je nejslabší místo konstrukce. Vzhledem k tomu, že nepoužívám snímání polohy, celý díl jsem přemodeloval na jednoduché mezikruží s dostatečnou sílou stěny. Část, která spíná mikrospínač dorazu je součástí tohoto dílu.
Takže nakonec je to kombinace dílů z ASA (většina) a co prasklo jsem nahradil díly z PETG.
Pokud
chce někdo používat rotátor jenom stylem vynesu ven, párkrát s ním zatočím
a pak ho zase schovám, pak by se dal použít i PLA.
Rám rotátorů
Rám
je složený z hliníkových profilů 20mm x 20mm s T drážkou a pro každý
rotátor tvoří krychli o délce hrany 140mm. Toto je změna oproti předchozím verzím, kdy je rám větší.
Koupil
jsem tento profil: https://www.logiman.cz/hlinikovy-konstrukcni-system-sigma/hlinikovy-stavebnicovy-profil-20x20/
3m tyč vyjde přesně na oba rotátory a pár cm zbyde, takže řezat pečlivě.
Tady
jsem k tomu koupil kameny: https://www.aliexpress.com/item/1005007383347166.html brát 2020-M4.
Tady
jsem koupil skryté rohy:
https://www.aliexpress.com/item/1005007716901221.html
dvě balení by měla vyjít na oba rotátory i na spoj mezi nimi. Bohužel to přišlo
s polovinou červíků, které jsem ale dokoupil u lokálního prodejce a na dvou
rozích chyběly závity, ty jsem musel doříznout.
Hřídele, trubky.
Jako hřídel pro šnek jsem použil běžnou pozinkovanou závitovou tyč M5 zakoupenou v místním obchodě se spojovacím materiálem.
Jako trubky průchozí skrz oba rorátory jsem koupil hliníkovovu trubku z eshopu ehlinik.cz jednalo se o trubku 40x2.
Na ráhno na antény, které bude procházet horním rotátorem jsem pak zakoupil v tom samém eshopu hliníkovou trubku 35x2,5.
Spojovací materiál.
Veškerý spojovací materiál jsem kupoval v místním obchodě se spojovacím materiálem.
Ozubené řemenice a řemen.
Tady
jsem se trochu zabrzdil. Z dokumentace jsem vyrozuměl, že pokud nebudu
používat napínák, pak na motorku bude kolo s 20 zuby a u šneku bude kolo s 36
zuby, řemínek pak bude délky 172mm s 86zuby. Bohužel toto platí pro předchozí verze, ale pro zkrácenou verzi rámu je řemínek dlouhý.
Po troše experimentování jsem nakonec přišel na dva použitelné řemínky. Jeden, délky 158mm, který je trochu více napnutý a druhý, délky 160mm, který je o něco volnější. Každopádně oba jsou použitelné. U délky 158mm jde o něco hůře našroubovat a sesadit kámen blíž k motorku na dílu s ložiskem pro šnek, protože řemínek trochu víc táhne.
Tady jsem koupil ozubené řemenice GT2 36 zubů: https://allegro.cz/produkt/ozubeni-2gt-gt2-36-zubu-5mm-3d-v-slot-reprap-3d-openb-7a4fc8a3-a9a4-484d-8f19-b7da19aaf54d?offerId=8416349443
Tady jsem koupil ozubené řemenice GT2 20 zubů: https://allegro.cz/produkt/ozubeni-2gt-gt2-20-zubu-5mm-v-slot-openbuilds-d287968d-9544-47ee-9eeb-a2d351bde7b9?offerId=12811136303
Tady jsem koupil řemínky GT2 šířky 6mm délky 160mm: https://eshop.sharplayers.cz/p/uzavreny-remen-gt2#842
Nakonec jsem použil řemínek délky 160mm, se kterým se rotátor montuje o něco lépe a díky opásání určitě přeskakovat nebude.
V originálním zapojení je použito Arduino Mini Pro, které má o něco více IO pinů, ale nemá USB konektor a tak jsem zapojení upravil pro Arduino NANO. Dále kontrolér obsahuje drivery pro krokové motorky HR4988 (A4988) a pár kondenzátorů a odporů. Originální zapojení kontroléru je možné najít zde: https://wiki.satnogs.org/SatNOGS_Rotator_Controller.
Navrhnul jsem si vlastní plošný spoj. Arduino se přes USB napájí přímo z řidicího počítače, v mém případě RPi, k desce se připojují koncové mikrospínače, krokové motorky a 12V napájení pro motorky.
Deska je velmi jednoduchá, nedělal jsem oboustrannou, takže jsou na ní 4 drátové propojky.
Asi po týdnu a půl přišly vyrobené plošňáky z Číny. No, trochu mi zatrnulo, protože na pájecích plochách byla nanesená nepájivá maska. Naštěstí se celá vrstva nepájivé masky dala odstranit houbičkou na nádobí a abrazivním práškem na nádobí a celou desku jsem pak natřel kalafunou v lihu. No, tady jsem asi udělal chybu při zadávání objednávky, ale po pravdě nevím úplně kde.
No, chybami se člověk učí. Ještě jsem trochu podcenil některé otvory v ploškách, pár jsem jich musel převrtat, to je u mě už klasika.
Desku jsem provizorně přidělal z venkovní strany na rotátor a otestoval jsem její funkčnost. Motory se točily a kontrolér komunikoval s počítačem. Potud dobré. Bohužel při sledování satelitů se mi rozjížděla nulová poloha. Vypadalo to, že nesedí kroky u motorků a když se to vracelo na nulu, tak to najelo až za koncák a to jak u azimutu, tak i u elevace.
Po resetu Arduina, kdy se rotátor vždy zorientuje najetím na koncáky to pak udělalo jednu otočku kolem, což bylo špatně. Zajímavé také bylo, že když se s rotátorem točilo manuálně, tak to nedělalo.
Při točení za satelity jsem si všiml, že motorky občas při rozjezdu pocukávaly a zde se prostě ztrácely kroky. Nevím, jestli by se to dalo vyřešit přidáním proudů na driverech, ani jsem to nezkoušel a šel jsem cestou zvýšení počtů kroků na otáčku pro motorky. Na driverech byl defaultně nastavené full step, takže jsem drivery prodrátoval na 1/4, čímž jsem zvýšil počet kroků motorku 4x. Po této změně se motorky při startu uklidnily a i při sledování satelitů se to vrací do nulové polohy, která je v podstatě totožná s polohou sepnutých koncáků. Testoval jsem to tady dva dny a ani jednou to nepřejelo za koncáky. Samozřejmě se musel v software pro Arduino příslušně zvětšit počet kroků na otáčku.
Kroky se dají ještě zjemnit, ale zatím si myslím, že to takto stačí.
Desku kontroléru jsem nakonec zabudoval do spodního rotátoru, vešel se pěkně. Musel jsem domodelovat ještě dva díly, do kterých je deska zašroubována.
Je dost zajímavé, že na skoro všech videích a obrázcích, které jsem viděl, je rotátor bez krytu. Originální dokumentace obsahuje i výkres krytu, ale nejsem přesvědčen o tom, že zaručí vodotěsnost. Jeden 3D tištěný kryt jsem našel i na thingiverse, ale i ten mi přijde šitý horkou jehlou.
Zřejmě půjdu cestou vlastní konstrukce a kryt si nechám posvářet z desek PP u firmy, která vyrábí jímky a různé nádoby na čističky.
