Réparation FLI 2023
Atlas FLI cassé
En Novembre le focusseur Atlas FLI associé au RC600 à grillé. La carte mère ayant rendue l'âme.
Pour ceux qui ne sont pas familier avec ce focusser, c'est un focusseur 2"1/2 qui peux porter 11kg! avec une précision de l'ordre de 80nm! Un truc de folie, mais qui coute environ 4000€!
En essence, c'est une superbe pièce mécanique avec un moteur permettant un déplacement vertical (d'environ 8mm) contrôlé pare l'ordinateur.
Malheureusement, à cause de "mergers & aquisitions", la boite originale n'existe plus vraiment et il n'y a plus de support pour le produit. Résultat, pas de support et une pièce mécanique absolument superbe rendue inutilisable car le petit microcontrôleur ne peut pas être remplacé.
Ces photos montrent le FLI en test après réparations connecte au PC de l'obs.
Sur la deuxième, il est reconnecte a la platine. on y voit aussi les altérations matérielles qui ont été nécessaires pour y mettre la nouvelle PCB.
La mécanique à un problème!
Le FLI est construit autour de 2 plaques qui coulissent via 3 guides super précis et 4 tiges filetées avec un pas de 0.12mm environ entrainées par 4 poulies de 36 dents (je crois) entrainées par une courroie elle même avec un réducteur de 2.5 pour 1 sur le moteur pas-à-pas. Il faut environ 7.5 tours de moteur pour 1 tour des tiges filetées. Une mécanique splendide...
Mais, dans mon cas, la courroie avait sautée. Alors j'ai dévissé les roulements de fin des vis. C'était une erreur, j'aurais dut remettre la courroie en place sans démonter car remonter ces vis avec la précision originale est pratiquement impossible (en tout cas sans l'équipement que FLI devait avoir pour le faire)!
J'y suis arrivé, mais au prix d'énormément d'effort, et je n'ai certainement pas fait un travail parfait.
Les photos ici montrent le FLI ouvert et la nouvelle carte mère avec le connecteur 9v et le driver du moteur pas-a-pas.
La théorie
En théorie, réparer le focusseur est facile. il suffit de changer la carte électronique par une nouvelle carte. En effet, le travail à faire par la carte est simple, controler/bouger le moteur quand l'ordinateur le demande. Et un moteur pas-à-pas se commande avec juste 2 fils. Un fil de direction (0V= en avant, 5v= en arrière) et un fil de "pas": envoyer 0V, 5V, 0V fait avancer le moteur d'un pas, typiquement 1.8° (ou 360°/200 car le moteur a 200 pas par tour).
Cela est une chose qui est EXTREMEMENT facile à faire avec un Arduino!
Le premier essai, en utilisant le plus petit Arduino possible, un ATTiny85 donne l'image a droite. Un CPU qui controle un moteur via un chip qui transforme les ordres avance, recule, pas en signaux haute puissance (5V, 1A) pour le moteur.
Ici on voit une carte Arduino en bas, le driveur moteur en rouge et un moteur pour tester en haut.
La pratique
Ben, en pratique, c'est plus dur. Premièrement, tous ces fils, ca ne tiens pas dans le FLI! Et puis c'est un truc à n'avoir que des faux contacts et des enquiquinements...
Il vas donc falloir faire une carte électrique qui rentre DANS le FLI... Et la carte originale est TOUTE petite...
Première étape, faire le schéma du circuit électronique.
Et la, on voit la puissance de frappe de la chine. EasyEDA est un site web gratuit, ou l'on peut faire un schéma électronique (il y a 10 ans, la dernière que j'ai dut faire un truc élec, ce genre de soft coutait des dizaines de millier d'€). En plus, il est lié a des banques de données de compostant pour simplifier la tâche.
J'ai donc conçu une carte de remplacement, qui utilise les driver utilisé de manière standard par les projets Arduino (car pas cher), et un Attiny.
Pour ce faire, j'ai utilisé les schematics des cartes Attiny standard telles que celle que vous avez vu dans la photo au dessus (en gros toute la partie gauche du schema), j'y ai ajouté les 3 connections vers le driver pas-à-pas et le driver lui-même (a droite), la partie alim. et le CPU au centre. Jusque la pas trop de problèmes.
Sauf que! l'Attiny a 6 pins utilisables (les 2 autres étant l'alim), il m'en fallait 3 pour le moteur, 2 pour l'USB... Mais le système FLI à aussi 2 capteurs de fin de course. et la dernière pin de l'Attiny est aussi un reset. Forcez la en dessous de 2.5V et boom, reset du CPU!
Pour rentre les choses encore plus compliquées, un de ces capteurs est soudé directement sur la carte mère, mais l'autre est connecté via un header 2 pin qui doit être positionné très précisément.
J'ai décidé de monter ces 2 capteurs sur la même pin (pas le choix de toute facon), avec un pond diviseur changeant le voltage sur la pin de 5V (pas de boutons appuyé) vers 4.5 (bouton 1) et 3.9V (bouton 2)
Puis m'est venu une idée! A la fabrication, je vais être obligé de faire au moins 5 PCB (quantité minimum de fabrication), pourquoi ne pas prévoir la carte pour d'autres usages (prototyping, petits projets). J'ai donc rajouté la place pour 4 push boutons (2 en parallèle avec les capteurs de fin de course et 2 de plus), une zone pour souder des cables/sorties (les 3 autres pins), sans oublier les grounds/VCC. Et une petite LED à tout hasard. On voit cette connectique sur le haut du schéma et les boutons sur le bas.
Voila, sauf que j'ai fait quelques erreurs. tout d'abord, veuillez savoir que le schéma visible ici n'est pas celui que j'ai utilisé. En effet, dans ma première version, j'ai mis la LED en allumé a 1 et éteinte à 0. En théorie, rien de mal ici, sauf que comme le driver de moteur est actif bas, la diode est allumé quand le moteur ne tourne pas. Dans le cas de l'utilisation dans le FLI, cela veut dire que j'ai une LED allumée tout près du train optique! pas une bonne idée. Dans le schéma ici, j'ai corrigé cela. Aussi, ma première version avait une connexion à la masse qui manquait et je n'avais pas pensé aux 2 boutons de plus... Enfin, personne n'est parfait!
La PCB
La 2emme partie du design à été la création de la carte mère. Il fait y mettre les composants, et surtout placer les trous et les objets à place "forcé" par le design du FLI. Ici la taille de la PCB, le placement des 2 trous de fixations (en bas a gauche et vers le milieu à droite). les connecteurs pour les boutons de fin de course (U1, RST), les connecteurs power, USB et le condensateur....
Ensuite, il faut router les fils... Et la encore, cela se fait tout seul. Dans le passé, il fallait acheté un soft qui coutait une blinde. Ici, cela se fait en ligne en quelques secondes!
Comme vous le voyez, la carte est tout de même plus que chargé!
L'étape suivant et la commande de la PCB. Et la encore, le système en ligne est très bien fait! Il y a un lien entre EasyEDA et une boitte connexe, JlcPcb, on clique sur un bouton et le design est transféré pour l'étape suivante...
Présentation de la PCB par le système
Avec le prix indiqué
Sélection des composant à souder
Avec les prix de nouveau!
Présentation de la gueule de la PCB (3D)
Commande: $50 pour 5 PCB avec les composant soudés pour vous!
Ben oui, car souder du SMT, c'est pas facile!
La réception des cartes
environ 10 jours plus tard, les cartes sont arrivé de Chine. Impressionnant!
Seulement voila, je n'ai pas pus acheter et faire monter les Attiny sur les cartes car ils ne serait pas venus avec le bootloader Arduino. J'ai donc du dessouder un Arduino d'une carte Attiny acheté sur AliExpress et le ressouder sur ma carte! Pas facile à souder des pièces si petites, surtout sans matériel adapté! J'ai d’ailleurs bousillé 2 carte en tout en faisant la chose...
J'ai aussi du dessouder le capteur de fin de course de la carte FLI pour la mettre sur ma carte à moi (pas visible ici)...
J'ai dut aussi enlever du métal sur l'Atlas car même avec tout le travail fait ici, ma carte ne rentrait pas tout à fait.
Donc, pas mal de travail matériel pour que cela marche...
Le Software
Bon, la, moins de photos bien sur!
Le SW à pris beaucoup de temps. C'est normal car je faisais des choses non-standard, et que je n'vais jamais faites avant. Je ne vais ici traiter que les points importants...
1: l'Attiny n'à PAS d'USB. L'USB est donc fait 100% en software en faisant du bit-bangning! La ou la plupart des Arduinos utilisent un convertisseur USB serie, ici les choses sont faites en direct. Je me suis énormément appuyé sur la lib V-USB, mais j'ai tout de même du faire pas mal d'adaptations pour que mon Attiny soit reconnu comme un objet USB (protocole HID)...
Il à ensuite falut faire le reste du SW, conduite du moteur pas-à-pas, avec accélérations, decelerations, recherche de course (via les capteurs de fin de course), procédure d'initialisation, et sauvegarde de la position en eeprom sécurisé par checksum.
N'oublions pas la lecture de la pin reset (pour les boutons), en mode interruption car il n'est pas possible de faire des boucles d'attente car le protocol USB (fait en SW ne l'oublions pas) ne le permet pas!
Et bien sur le développement d'un "protocol" USB pour commander le truc...
Ensuite, il y à la partie PC! Et oui, il faut un driver Ascom pour contrôler le focusser... Ascom, c'est quoi? Ben, j'en sais rien moi, j'ai jamais utilisé, je suis un astronome visuel! Bon, et bien on vas apprendre, et apprendre à développer de l'Ascom!
Je me suis donc tapé le développent du driver Ascom pour le focusser. Ha, et puis les exemples sont tous en C#, moi je ne connais pas le C# (juste le C++), il vas donc falloir apprendre à programmer en C#!
Et puis les exemple sont fait pour l'utilisation de ports séries... Mais mon focusseur est USB! Il vas donc falloir trouver et apprendre à commander de l'USB en C# et adapter les drivers d'exemple...
Mais j'ai finalement réussis! et j'ai maintenant un système qui semble marcher. Le WE prochain, je vais essayer de le remonter sur le RC600!
Conclusion
Un matériel à 4000€ a été sauvé. Mais à quel pris, environ 60h de travail. Mais de travail intéressant. Je ne sais pas si ma bidouille tiendra longtemps. Mais elle à juste besoin de tenir assez longtemps pour que la com-com propriétaire du RC600 et du FLI arrive à dégager un budget pour remplacer ce focusseur.
L'atlas FLI est une SPLENDIDE mécanique! Elle valait le coup d'être sauvée. Mais à que prix de nouveau :-(
Message à ceux qui aurais des problèmes avec le FLI
N’hésitez pas à me contacter, je vous aiderais autant que possible pour régler vos problème!
Si vous démontez le FLI, évitez, autant que possible de dévisser les 4 vérins, c'est un TRES difficile à remettre en place!