La Monture est enfin opérationelle.

Monture destinée à l’astrophotographie.

 

introduction

 

Qu’est ce qu’une bonne image ?

Une bonne image, dans l’absolu, en dehors des considérations esthétique, sera une image dont la résolution a été maximisée, elle rendra au mieux compte de la réalité scientifique d’un objet astronomique.

Etant assez peu compétant, je passerai rapidement sur les notions de signal et de bruit, dont on retiendra surtout que l’important est d’obtenir un rapport signal sur bruit (rsb) le plus important possible.

Revenons sur la résolution, l’un des meilleur indice de la résolution d’une étoile est la FWHM, ou largeur à mi-hauteur qui caractérise l’étalement effectif du front d’onde venu de l’étoile sur notre rétine, ou ici, sur notre capteur, elle s’exprime en secondes d’arc ".

Notre but sera donc d’avoir une FWHM la plus faible possible !

 

(sources : http://reductionism.net.seanic.net/ObservingTips/ObsgTips.html )

 

Les obstacles qui vont nous empêcher d’obtenir une bonne FWMH seront de différentes nature :

 

-Dans nos régions, on prendra en compte la turbulence atmosphérique générée par les reliefs alpins

-la turbulence locale dont l’origine est dûe au gradient thermique entre les matériaux chauffés par le soleil du jour et l’air frais descendant des montagnes la nuit, ce gradient sera plus important en été

-les défauts optiques d’alignement, de polissage, de déformations ou contraintes sur le miroir pour un télescope.

-etc, etc…

-et enfin le suivi de notre montre, point que je vais détailler dans cet article.

 

Pourquoi le suivi est-il important ?

La photographie astronomique ayant des cibles extrêmement peu lumineuse, nous seront amenés à intégrer le signal de notre capteur sur un maximum de temps pour augmenter au maximum ce signal, et à multiplier le nombre de pose pour obtenir le meilleur rsb possible.

Or, le mouvement apparent du ciel nous obligera à disposer d’un système de suivi permettant au capteur de toujours percevoir exactement la même portion de ciel sur les mêmes pixels.

On se devra donc d’avoir une monture de bonne qualité, si l’on veut pouvoir être en mesure de poser le plus longtemps possible sur une cible donnée.

Pour se donner une idée de l’importance de la qualité du suivi en astrophotographie, faisont une simple comparaison :

Les fortes turbulences atmosphérique n’engendrent pas de bougés supérieur à 2" ou 3" , alors qu’une monture subissant des flexions ou un tube long bougeant sous l’effet du vent peut provoquer des bougés supérieur à une à plusieurs dizaines de secondes d’arc !!!

 

On voit peut donc concevoir que la qualité d’une monture dans un setup astrophoto fait parti des incontournables.

Personnellement, j’ai considéré ce paramètre comme le plus important étant donné que j’ai construit ma propre monture avant de posséder mon premier réflexe numérique, et je ne possède toujours pas d’optique dédiée à l’astrophoto !!!

 

Après cette introduction, je vais décrire ma propre monture, dont je trouve qu’elle représente un rapport qualité prix assez acceptable.

 

LA MECANIQUE

 

Cette monture a été conçue selon le schéma bien classique décrit pas Pierre bourge, son axe horaire est constitué par une traverse d’essieu de 2cv en acier de 62mm de diamètre.

Son axe de déclinaison est consitué par deux cylindres en bronze de 40 mm de diamètre enchassés dans un support en aluminium

Le cadre principal est constitué de tubes en acier de section carré et la fourche est réalisé en ctp de 19mm d’épaisseur.

 

 

Passons à l’entrainement :

L’entrainement des axes de déclinaison de d’ascension droite est constitué par une tige fileté tirant un écrou, le tout entrainé par un moteur par l’intermédiaire d’une liaison poulie/courroie.

(sur la photo on peut voir un tube de graisse au lithium que j'étale avec un pinceau pour entretenir le filetage)

A propos du cœur de la monture : son entrainement par secteur lisse :

il est constitué d’un écrou en bronze et d’une tige fileté de 360mm de longueur, possédant un filet de 2mm, pour un diamètre de 5cm.

On peut noter que la durée maximale de suivi sans remise à zero de l’écrou tracteur sera de 360/2=180minutes soit 3heures.

Le secteur lisse est équivalent à une roue dentée virtuelle de 457mm de rayon est relié à l’écrou par un ruban en acier.

Principe de fonctionnement de l'entrainement par secteur lisse (image tirée de http://serge.bertorello.free.fr/mecano/entraint.html )

Le fait d’utiliser un système d’un si grand diamètre (imaginez une roue dentée de 90cm !!!) va nous permettre de minimiser l’erreur périodique de notre vis sans fin.

On peut calculer la réduction inhérente à ce système :

la circonférence de la roue virtuelle est de 2*π*457=2871mm et la circonférence divisé par le filet de la vis donne 2871/2=1435, or ce nombre représente à une faible erreur près le nombre de minutes dans une journée.

Pour suivre le mouvement de rotation apparent du ciel on devra dont imprimer à notre tige filetée une rotation d’exactement un tour par minute.

Cette rotation sera assurée par un moteur, deux poulies et une courroie.

L’ensemble poulie courroie assure une réduction de ¼.

 

Notons que si la mise en station était parfaite, le moteur de rattrapage en déclinaison serait absolument inutile, en pratique il va servir, mais son importance ne sera pas capitale comme l’entrainement horaire.

Je suis d'ailleur à la recherche d'un adhérent (anti-patinage) pour augmenter la friction entre la courroie et les poulies.

 

 

Vous pourrez trouver nombre d’informations relatives à cette réalisation sur le site de Serge Bertorello

(http://serge.bertorello.free.fr/mecano/entraint.html)

 

L’ELECTRONIQUE

 

Le pilotage des moteur.

 

Les moteurs sont de type pas à pas 400 pas, assurant une bonne fiabilité et qui ne nécessiteront pas un asservissement complexe comportant des encodeurs.

Ce type de moteur nous permettra d’accéder à de très faibles vitesses, en basculant sur l’électronique le problème des erreurs périodiques dues aux engrenages de réduction tout en permettant de garder un couple acceptable.

Les moteurs que je possède ont été achetés d’occasion, ce sont des nanotec, 400 pas, 4v ; 1.2 ampère ; 3.3 ohm par phase.

Le courant de 1.2 ampère (puissance : 5W) fait que les moteurs ont tendance à chauffer en fonctionnement, mais cet échauffement reste acceptable et n’entraine pas de dilatation du reste de la mécanique.

J’utilise actuellement une alimentation stabilisée pour générer assez de courant pour alimenter ma carte de pilotage, ce qui n’est pas superflu au vu de la consomation dépassant allègrement les 2.5 ampères.

Ici, le dos du boitier avec son ventilateur de refroidissement (initialment installé pour éviter que les résistances de puissance grillent le reste du circuit).

Revenons aux moteurs, la technologie de fonctionnement des moteurs pas à pas consiste à alimenter en courant 4 bobines successivement pour faire pivoter un aimant (le rotor) jusqu’à ce qu’il soit aligné avec le champ généré par l’induction des bobine.

Le rotor va donc prendre des positions fixes, ces positions sont appelées PAS, dans mon cas, le rotor comportant un grand nombre « d’aimants » j’ai accès à 400 positions fixes par tour.

 

Dans mon cas, le passage d’un pas à l’autre doit se faire (400*4)/60 = 26.66 fois par seconde, s’il était fait de manière brusque, cela engendrerait un bougé de 15/26.66=0.565 »

Cette valeur est largement acceptable, mais j’ai tout de même décidé d’utiliser le système picastro, qui se distingue par sa gestion logicielle (électronique embarqué avec microcontroleur pic 18F452) de la génération de 16 micro-pas par PWM (ou modulation de largeur d’impulsion) avec possibilité de linéariser chacun de ces micropas.

 

Qu’est ce qu’un micropas ?

L’utilisation de micropas permet de créer des phases de déplacement intermédiaire entre chaque pas.

Au lieu d’alimenter chaque bobine une par une valeur maximale unique, on va l’alimenter par paliers ascendants successifs pendant que la bobine précédent est alimenté par paliers descendants, si le nombre de ces palier est réglé à 16, on aura des changement de pas 16fois plus doux !!!

Les pwm

La carte logique du système picastro permet de générer des pwm avec lesquels ont va moduler l’envoie de ces paliers. Au lieu d’envoyer un signal de 0 ou 5 volts, par exemple on va envoyer un signal de 0volt pendant 0.3microseconde et un signal de 5 volts pendant 0.7microseconde, lorsque ce signal, amplifié, entrera dans les bobines, il sera intégré et on obtiendra un signal de commande en échelons successifs « adouci ».

D’un point de vue informatique la géneration de pwm est gérée par interruption dans le microcontroleur, chaque interrruption donnant naissance à un état haut ou un état bas, à une fréquence avoisinant le kHz.

A gauche on voit que la gestion du rapport période état/période état bas nous permet de gérer une tension moyenne. A droite on voit comment le fait de faire varier ce rapport nous permet d'obtenir un signal quasi sinusoïdal.

 

 

Pour moi, le système picastro était un moyen simple et à la fois peu onéreux d’obtenir un système de pilotage de moteur pas à pas gérant les protocoles (lx200) le goto et l’autoguidage des principaux logiciel astronomiques.

La communication se fait par protocole RS232, passant par un port série (j’utilise un convertisseur usb-série) la carte logique comportant un max232 (composant convertissant les signaux normes rs232 en signaux de communication utilisable par le pic et inversement).

Le pic ayant des port Rx et Tx pour la communication, on va pouvoir envoyer des ordre via un pc pour l’asservissement, le go to et surtout l’autoguidage !

D’autres ports seront utilisé pour la communication avec la raquette de commande, les leds indiquant l’état du système, le moteurs de mise au point, l’entrée pec, etc etc….

On peut observer l'alimentation stabilisée en bas, et au dessus le boitier du picastro, avec le connecteur raquette, le connecteur série/pc, les leds de fonctionnements, et l'entrée 12V.

 

Les systèmes amateurs répondant à ce cahier des charges restent relativement peu nombreux.

Mettant déjà en parallèle les notions de pilotage de moteur par pwm, pont H, et écriture de programme en c pour pic dans le millieu de la robotique, j’ai donc décidé de fabriquer le système picastro.

La raquette de commande.

 

L’électronique et la mécanique finie, j’ai pu me mettre en phase de test, et plus particulièrement j’ai pu réaliser une mesure d’erreur périodique grâce au logiciel PEAS.

 

Pour ce test, la monture a été mise en station avec la méthode de bigourdan, pour facilier cette mise en station, j’ai tracé la ligne pôle celeste nord/sud de jour en relevant sur le sol l’ombre d’un fil à plomb à l’heure exacte du passage au méridien du soleil.

 

Ne disposant pas encore d’une optique spécifique à utiliser sur cette monture, j’y ai placé mon etx 125 avec sa propre monture azimutale, ne pouvant extraire le tube seul (il fallait pour cela des clés 6pans au format américain !!!) .

 

L’ensemble peut paraître assez exotique ! Un défaut de stabilité va être induit par ce système, il faudra donc prendre en compte ce dernier dans les mesures (en particulier les vibrations à forte fréquence et faible amplitude seront amplifiées)

 

Et donc, après avoir placé ma webcam sur le télescope à 1900mm de focale, le résulat tombe :

 

 

Une erreur allant de 5 à 8 secondes d’arc, avec une fft trahissant bien le fait que la période principale du defaut est de 1 minute.

 

L’origine de ce defaut ne m’a pas été difficile à cerner : en effet lors du montage de l’accouplement tige fileté/poulie j’avait remarqué que le trou foré à l’intérieur de la tige fileté permettant d’y introduire un axe pour fixer la poulie n’était pas exactement parallèle à l’axe de la tige.

 

On peut apercevoir sur l'agrandissement un grossier défaut de coaxialité de la pièce en laiton

Ce qui allait immanquablement générer une différence de vitesse, la poulie s’éloignant de la courroie de manière irrégulière.

 

Je pensais que cette erreur allait être « aplanie » par l’élasticité de la courroie mais je m’aperçoit que je vais devoir rectifier une pièce pour minimiser l’erreur de période 1 minute.

 

Cela dit le constat est plutôt positif, la comparaison avec une monture du commerce est parlante:

 

 

Monture Em200 de Takahashi, cette monture de très bonne qualité présente une erreur périodique de valeur à peu près semblable, cependant cette erreur est bien plus régulière, et a une période beaucoup plus élevée que sur ma monture (450 secondes au lieu de 60), ce qui lui permettra d’utiliser un pec plus facilement et de poser pendant plusieurs dizaines de secondes sans avoir de bougé visible.

Le tout dans une mécanique à toute épreuve, et bien plus transportable (il vous en coutera tout de même jusqu’à 6500euros).

Photo tirées du site http://demeautis.christophe.free.fr/ep/em200.htm que je vous invite à visiter pour plus d’info.

 

On peut aussi tenter une comparaison bien moins flatteuse, celle d’une monture à secteur lisse de construction personelle ayant une ep inférieure à 2".

(http://demeautis.christophe.free.fr/ep/lisse.htm)

Cela dit, quelques modifications sur la pièce incriminée devraient permettre de me rapprocher de cette courbe.

 

De plus j’ai réalisé un test d’autoguidage grâce au logiciel guidemaster qui s’est avéré très efficace, le suivi devrait donc être compatible avec l’astrophotographie au foyer d’instrument jusqu’à 2000mm de focale.

Il reste à évaluer avec précision les problèmes de flexions et/ou de vibrations, ces derniers m’ayant parut très minime avec la webcam à l’écran.

Le nouvel occupant rangé dans sa cabane :)

 

 

Quelques photos en ces temps de misère météorologique.

.Rien de bien constructifs, mais les premières photos de la "grosse" monture en peinture.

La monture et le télescope, le tout rangé dans la cabane, sa prend de la place !!!
Et dire qu'il y en a encore une autre dans le garage ...

Monture, le retour.

Dans le but d'acheter une vis sans fin de bonne qualité pour motoriser ma première monture, je suis allé chercher le matériel chez le vendeur que j'avais contacté sur internet, et me voilà devant une monture de très bonne qualité, avec la plupart des pièces usinées aux petits oignons, et un sentiment d'envie grandissant !

Me voilà donc de retour avec une monture quasi complète, en effet, la vis sans fin n'a pas de support, elle nécessite un montage sur le cadre de la monture, et tout le système de motorisation est à faire, qu'à cela ne tienne, le pari est lancé, et je commence à voir le bout du tunnel !!!

Toutes les photos de la motorisation Picastro, seront dispo dès que j'aurai réglé quelques problèmes électroniques (gniark), je suis encore dans la soudure, et le montage du boitier, mais tout cela est prometteur.

(images:astrocoolpix)

Le système Picastro permet le pilotage via une raquette, l'autoguidage, le goto, la mise au point, que du bonheur, plus d'informations à propos de ce système sur http://www.astrimage.org/

Diverses photos de l'ensemble provisoire

Quelques photos en vrac ;)

La fourche

L'une des pièces les plus importante de la monture,elle fait la liaison entre le télesope et l'axe horaire et c'est celle qui subit le plus de contraintes mécaniques, elle devra être réalisé avec beaucoup de soins.
Comme son nom l'indique, la fourche possède une forme de U, son dimensionnement évoqué dans l'introduction doit faire l'objet d'une étude préalable.

-Lors de la réalisation.
Le parrallèlisme des bras doit être le plus rigoureux possible et la perpendicularité entre la base de la fourche et l'axe horaire sera au plus proche de la perfection.
Il faudra donc s'armer de règles, d'une équerre, d'un crayon très fin style porte-mine, et de beaucoup de patiente pour vérifier après chaque action sur le montage que toutes les pièces sont agencé correctement avant le vissage et le collage.

De même, les flexions devront être bannies, tout en gardant à l'esprit que la fourche fera partie de la masse en mouvement.

Il faudra donc que son poid soit raisonnable pour, d'une part à ne pas avoir à investir dans une motorisation très puissante et d'autre part induire une élévation  trop importante du centre de gravité qui amplifierai l'impact des diverses vibrations.

Autant dire que la réalisation et le montage de la fourche dans l'ensemble n'est pas une mince affaire, sauf pour les plus expérimentés.

Pour la réalisation de la fourche, j'ai utilisé du contreplaqué de 12,18 et 24mm d'épaisseur pour certaines parties, des tiges filetées traversant la fourche dans sa largeur et son épaisseur aident beaucoup à assurer la rectitude de l'ensemble.
Le tube, comme je l'ai dit était constitué d'un pied de table, comportant une plaque en tôle qu'il m'a suffit de visser sur la fourche, ceci étant déjà une bonne aide pour perpendiculariser la fourche à l'axe horaire.

Comme pour les autres pièces, j'ai utilisé un grand nombre d'équerres en métal, ici encore plus qu'ailleur pour être sur d'avoir un minimum de flexions, l'ensemble a aussi été collé et vissé.

Le trou centrale sensé laisser passer l'axe de la monture a été foré à un diamètre supérieur à l'axe horaire (64mm pour un axe de 60mm) et une fois l'ensemble parralèlisé, je colmate l'espace restant avec une pate à base d'epoxy.

La base.

Un peu moins essentielle que les autres parties de la monture au niveau mécanique, elle doit tout de même assurrer au télescope une stabilité parfaite tout en absorbant un maximum les vibrations du sol ou des moteur d'entrainement, ce qui implique en général une hauteur très faible et un centre de gravité le plus bas possible.
Dans cette optique le bois semblerait légèrement plus attractif que le métal.
Dans tous les cas, cette partie n'étant pas en mouvement, il est judicieux de l'alourdir un maximum et de la surdimensionner selon les contraintes...

La base fait la liaison entre l'axe horaire et le sol, elle doit donc comporter un plan incliné à peu près à 45degrés, et suivant l'utilisation, son inclinaison ainsi que l'horizontalité de l'ensemble doit pouvoir être reglable.
Ses dimensions doivent pouvoir assurrer une fixation solide des paliers de l'axe horaire c'est pour sa qu'il est préférable d'opter pour des planches très épaisses si on opte pour le bois (>24mm) voir même les doubler.

Comme dans la plupart des constructions mécaniques, les structure triangulaires sont à préférer si l'on opte pour une structure métallique pas trop encombrante.

A part les fonctions énnoncées plus haut, la base d'une monture ne demande pas un cahier des charges extrêmement spécifique, c'est pour cela que sa conception  est relativement libre.

Ma réalisation personelle a été conçue ainsi juste par soucis de simplicité, on peu noter sur les photos qu'un grand nombres d'équerres, et des tiges filetées sont présentes, elles sont sens rigidifier l'ensemble.
Toutes les planches ont été ajustées, collées, puis vissées dans la foulée, il est nécessaire d'employer un nombre assez important de cales et de serre joint pour ne pas devoir s'apercevoir que les pièces ont été montées de travers, une fois le collage ayant pris effet.

Les axes.

Maintenant que le projet est bien clair sur le papier, il va falloire commencer à détailler les pièces nécessaires à sa réalisation.
commencont par un point très important: les axes. Il devent avoir une très bonne rigidité et une rectitude acceptable (les barres rectifiés de grande qualité ne sont à priori pas nécessaires).

[A] axe horaire
Ce sera, avec la fourche l'une des pièces maitresse de la monture, il faudra donc le choisir avec soin.

1- les côtes
Ce point est assez important, en effet, utiliser un tube d'axe horaire possédant un diamètre insuffisant pourrai avoir des conséquences désastreuses sur votre monture du point de vue rigidité.

Il faudra donc opter pour un bon compromis dimension/rigidité, il faut savoir qu'à diamètre égal, utiliser une barre plutot qu'un tube apporte un gain en solidité relativement négligeable par rapport au désagrément que peut causer un élément très lourd (règle valable surtout pour l'acier)
Il est donc en général judicieux d'opter pour un tube et d'augmenter son diamètre si besoin tout en gardant en mémoire que si vous logez votre tube dans des roulements ces derniers devront être d'autant plus grand et onéreux

Etant totalement dépourvu de connaissance en résistance des matériaux, je n'ai pas de règle précise à donner, surtout que les contraintes seront différentes selon le type de monture choisi et leur conception, mais en règle général, il faut éssayer d'avoir un centre de gravité le plus bas possible et un axe
horaire le plus court possible, celà réduira d'autant les contraintes sur ce dernier et l'amplitudes des vibrations potentielles. Il vous faudra biensur aussi penser à la place nécessaire pour les roulement et le système d'entrainement motorisé.

D'une manière empirique on pourrai dire qu'en général pour une masse en mouvement supérieure à 25 kilos, les tubes en acier inox de 35mm disponible dans la plupart des magazins de bricolages sont à proscrire. Il faudra donc trouver d'autres moyens de se fournir.

1.2-Comment se procurer un gros tube assez facilement.
Mon choix ayant surtout été dicté par la disponibilité et le cout des pièces à disposition, j'ai choisi un tube en acier de 60mm de diamètre pour 2mm d'épaisseur.
Ne connaissant pas de ferrailleur ou d'autre moyen quelconque de me procurer ce genre de tube, j'ai trouvé mon bonheur dans une grande enseigne de bricolage incarnée dans un pied de table, correspondant parfaitement aux cotes que j'avait fixé (longueur70cm) et disposant même d'une plaque en tole pour le fixer à la future fourche.
Bien que l'épaisseur d'acier puisse sembler insuffisante, je n'ai encore jamais eu de problème de flexions.
Cette solution est très pratique pour quelqun ne disposant d'aucun moyen pour découper de grosses pièces métalliques.

Mais bien évidemment c'est loin d'être la meilleure solution, chacun pourra se procurer par l'intermédiaire d'un ferrailleur, dans une casse ou dans l'industrie de tubes d'une grande qualité et d'une grande rigidité.
Une solution assez commune consiste même à récupérer des essieux et roulement d'une petite voiture, qui ont l'avantage d'être largement suffisant niveau résistance et assez peu onéreux (pour peu qu'on ne désosse pas ladite voiture exprès ^^)

1.3-Solutions complémentaires.
Il est aussi posssible d'utiliser des tubes ou barres en aluminium, assez légères, elles offrent un grand nombres d'avantages par rapport à l'acier, mais, n'ayant pas eu l'occasion d'en utiliser je ne m'étendrai pas sur le sujet.

2-Les roulements
L'axe horaire devra être guidé en rotation et solidarisé à la base de la monture, pour ceci il esxiste différents solutions.

La solution la plus utilisée est l'utilisation de roulement à bille, en particulier les palliers. Ils peuvent être en bronze (autolubrifiant) ou autre, vous pourrez en trouver un peu partout (le tout étant de trouver le roulement et sa cage) comme chez les ferrailleur ou encore certains sérurriers, plusieurs sites internet spécialisés dans les pièces mécaniques en font le commerce.

Mais ce n'est pas la seule solution, en effet, vu le très faible nombre de tour qu'auront à effectuer les axes, il n'est en effet pas toujours très judicieux d'acheter des roulement parfois très cher alors que cette partie ne demande pas spécifiquement beaucoup d'attention.
C'est ainsi que certains amateur ont opté pour un simple tube dans lequel coulisserait l'axe horaire. Attention cependant, certaines surface de contact entre les matériaux occasionnent de fort frottement.

En général l'axe horaire d'une monture est logée dans deux paliers, on peut leur adjoindre un autre roulement (de type "bille de butée") à l'extrémité opposé de la fourche, au contact en la base de la monture et l'extrémité du tube.

D'un point de vue pratique, il est en général peu aisé de faire coulisser l'une dans l'autre deux pièce étant sensé avoir le même diamètre, rentrer un axe dans son roulement peut s'avérer être un vrai calevaire, penser à chauffer le roulement (et/ou refroidir le tube) et à lubrifier l'ensemble.

En effet lors de ma réalisation, j'ai du décaper toute la peinture qui recouvrait mon tube, mettre de l'huile et chauffer légèrement mes palliers pour pouvoir introduire le tube à l'intérieur.

[B] axe de déclinaison.

Les tube consituants l'axe de déclinaison devront posséder les mêmes qualités que celles évoquées plus haut, à ceci près qu'en général on travail maintenant sur des cotes bien moins grandes et donc moins contraignantes en général, le guidage en rotation sera lui aussi moins important.

Malgrès mon projet de départ, j'ai finalement choisi d'utiliser les flasques comme axe de déclinaisons (court cylindres noir sur les photos), en visuel cela reste assez éfficcace, mais interdit l'adjonction d'une motorisation...

L'outillage.

Voilà une partie de l'outillage utilisé pour réaliser ma monture, en vrac:

-la scie sauteuse, pour toutes les découpes
-la perceuse, sur colonne, utilisée aussi comme visseuse
-nombreux serre joints
-colle à bois, de type néoprene pour les grande surface, mais préferer en général des colles spécifique (>100kg/cm²)
-règle, équerres et pied à coulisses, très important de toujours s'assurrer de la précision du travail
-papier abrasif, lime et ponceuse à bande pour régulariser les surfaces.
-un établi, de préférencce beaucoup plus grand que celui sur la photo, il est important de travailler dans de bonne conditions surtout pour les grands assemblage de pièces.
-pinces, gants et lunettes pour la sécurité, en particulier pour le percage/sciage du métal
-une meuleuse parfois utile pour rectifier les pièces en métal
-une disqueuse ou scie à métaux
-scie cloche, pour percer les planches destinées à recevoir l'axe horaire
-marteau, maillet, embout de tournevis pour perceuse, foret...

Les outils que j'aurai bien aimé avoir pendant la réalisation
-un tour
-un post à souder

La conception d'une monture

Nous avons décidé quel type de monture nous voulions construire, il nous va falloire maintenant lister les contraintes pratiques auxquels nous devront nous soumettre.

Premièrement, les dimensions de notre télescope, et son poid, ces facteurs seront décisifs pour règler les dimension des différentes parties de notre monture et biensur les matériaux qui la constitueront.

La constructions d'une monture pour un télescope dépassant les 250mm commence à être peu aisée, et au delà de 350mm, les schémas classiques de réalisations vont devenir obsolètes, la structure de la monture ne pourra pas être envisagée autrement que métallique, et il est conseillé de revoir l'étape de choix du type de monture, les contraintes de rigidité devenant prépondérantes.
Pour de petits télesopes types 115/900 ou de petites lunettes, on pourra s'affranchir de nombre de contraintes et tenter des conceptions plus audacieuses (fourche monobranche, petie monture anglaise etc...)

Mon tube pèse 20Kg, son diamètre est de 36cm pour une hauteur de 144cm

La pièce dont la qualité de réalisation sera décisive par la suite est la fourche: elle doit être d'une rigidité à toute épreuve.

nous commencont donc à approximer ses dimensions:

-pour la largeur: la largeur de la fourche représente la distance intérieur entre chacun des bras.
il faut s'assurrer que le télesope rentrera entièrement avec ses flasques ou son système de fixation       tube/axe de déclinaison tout en réduisant au maximum cette largeur, toujours pour offrir un maximum de rigidité au final.Ayant opté premièrement pour un "fourreau" pour loger le télescope, j'ai donc du opter pour une fourche de 50cm de large.

-pour la longueur des bras de la fourche: Idéalement pour que le télesope ai un maximum de degré de liberté sur son axe de déclinaison il faut que la hauteur des bras de la fourche soit supérieur ou égale à la distance entre bas du télescope (coté miroir) et son axe de déclinaison. la longueur des bras de la fourche sera elle aussi une composante très importante de la rigidité finale de la monture il faudra donc la minimiser. Sur des gros télescopes, si l'on désire obtenir un degré de liberté maximum sur l'axe de déclinaison, on devra faire face à des problèmes de rigidité de plus en plus difficilement surmontable, impliquant préférentiellement une structure métallique.
Personnellement, ayant choisi une fourche assez large, j'ai du sacrifier ce degré de liberté de l'axe de déclinaison pour pouvoir espérer garder une rigidité acceptable. la hauteur des bras de ma fourche sera donc d'une trentaine de centimètres.

L'axe d'ascension droite: un paragraphe entier lui sera réservé après l'étude des types de matériaux, pièce extrêmement importante, on notera surtout qu'elle doit être impérativement en métal, faire une diamètre de 50mm à 100mm suivant le télescope, le matériaux et la structure, tubulaire ou pleine.
Je n'ai pas utilisé de règle spéciale pour définir sa taille, on se rappelera qu'elle doit pouvoir s'encastrer dans la fourche et être correctement et solidement fixée à la base. On oubliera pas de laisser un espace suffisant entre la base et la fourche pour installer l'entrainement horaire.
Personnellement j'avait prévu les 50cm solidaire de la base, 5cm pour fixer un entrainement horaire et 15cm à l'intérieur de la fourche, soit 70cm.

L'axe de déclinaison, divisé en deux tubes, leurs caractéristiques devront être sensiblement les mêmes que pour l'axe d'ascension droite, mais bien moins épais.
On prendra en compte une longueur suffisante pour pouvoir assurrer une fixation correcte au télescope d'un coté et aux paliers de guidage en rotation de l'autre, Voir prendre en compte aussi le système d'entrainement motorisé.
Une autre solution consistera à utiliser directement les flasques du télescope, sans passer par des tubes, c'est celle que j'ai choisi, il ne me restera donc plus qu'à ajuster la taille des pièces qui accueilleront les flasques à la fin.

La base: elle sera consitué d'un plan incliné à 45° soutenu par une structure triangulaire la plus rigide possible, la base n'ayant pas à être entrainé durant le suivi astronomique, ses dimensions pourront être ajusté selon les besoins, la base devra être assez large pour pouvoir assurrer un maximum de stabilité, et assez haute pour que la fourche puisse tourner à 360° sans toucher le sol, ainsi que laisser le place à l'entrainement (classiquement un plan d'un peu plus de 50cm de long).
J'ai opté pour un volume en forme de "tente" de section triangulaire représentant un triangle rectangle isocèle de 50cm de coté.

Ces premières contraintes théoriques de tailles définies, nous allons devoir faire un choix déterminant: le choix des matériaux.

N'ayant aucune connaissance en mécanique, je me suis juste contenté de demander quelques conseils, et de m'inspirer des différentes lectures sur le sujet.

il semblerait que les principaux matériaux utilisés classiquement pour la construction des montures soit:

-le bois: contreplaqué extérieur ou CTP de 12 à 24 mm suivant les pièces à réaliser. Le bois présente une rigidité relativement correcte pour une épaisseur suffisante, mais pour de grandes cotes, il ne faut pas espérer avoir une rigidité suffisante sans augmenter considérable les épaisseur, voir faire des structures pleines et très lourdes, moins avantageuse que des structures tubullaires et "vide" en métal.
Un des principaux atout du bois est que sa structure lui permet d'amortir relativement bien les vibrations et autres mouvement parasites, cela peut être intéressant lorsque vous marchez sur le sol à coté du télescope, ou parfois pour amortir les vibrations générés par les moteurs (ce point sera traité plus tard).
Encore un aspect, qui fut primordial dans mon choix: le travail du bois est relativement aisé pour qelqun ne possédant aucune notion de métallurgie/soudure ni de matériel. A noter que le bois doit être traité correctement pour ne pas trop réagir à l'humidité.

Nous pouvons conclure que pour un télescope de taille moyenne, le bois pourra convenir à la construction de la majeur partie de la structure, pour des personnes relativement peu qualifiées en bricolage.

-l'acier inoxydable: la plupart du temps, le plus utilisé est du tube de section carrée de 1.5 à 3mm d'épaisseur, ses avantages et inconvénient sont complémentaire de ceux du bois.
Sa rigidité est vraiment très bonne (le gain en rigidité pour des barre pleine étant négligeable par rapport au poid supplémentaire imposé), son poid devient rapidement rédhibitoire si la monture est mal conçue, mais pour un usage à post fixe, il comporte un très grand nombre d'avantages. Son travail est par contre beaucoup moins aisé pour les novices, quand à son cout, il peut s'élever rapidement pour peu que la structure soit de grande taille.
Sa principale faille sera que le risque de résonnance de vibrations des moteur sur la structure en acier, et un amortissement surement moindre qu'avec du bois.

En conclusion, pour un télesope de grande taille, la structure en acier s'impose, mais elle peut être aisément mise en oeuvre sur des montures plus petites, et permet une rigidité (presque) à toute épreuve autorisant des conception un peu plus audacieuses qu'avec du bois.

-l'aluminium: J'ai eu peu d'écho de monture fabriqués en aluminium, mais avec son principal avantage, résidant dans son rapport densité/rigidité, il n'est pas impossible que ce genre de construction existe, il reste que le travail de l'aluminium semble réservé aux amateurs bien équipés (brasure à l'argent etc..).
Cependant rien n'empêche que certaines parties de la monture soient en aluminium, j'ai par exemple déjà entendu parler de "roues" d'entrainement de fer à cheval en aluminium ou encore d'axe d'ascention droite et déclinaison.

N'ayant pas eu beaucoup d'information sur ce matériau, et encore moins le matériel pour le travailler, je n'ai pas creusé plus cette idée, mais, étant largement utilisé dans la réalisation de tubes de télescope, il semblerait que l'aluminium sois une très bonne alternative à l'un ou l'autre des matériaux évoqués précédemments.

-Matériaux plus exotiques: magnésium, titane, chrome, fibre de carbone, résines, bois exotiques etc...
Je n'ai pas ou peu eu connaissance de ces différents matériaux dans la construction de télescope d'amateurs, je ne pense pas qu'ils soient adaptés à la construction de monture d'amateur par des novices en bricolage au budget limité, bien évidemment, certaines pièces pourront très bien être utilisés par les personnes maîtrisant ce domaine mais il n'en sera pas question ici.

Bien évidemment une construction alliant les avantages de plusieurs matériaux selon les pièces est un plus!

La monture: Introduction

Le voilà enfin, l'article sur la réalisation provisoire de ma monture (de nombreuses évolutions sont encore prévues).

Après l'article d'introduction des motivations personelles, nous allons passer à des conseils d'ordre généraux.

Tout d'abord, je tient à signaler que c'est vraiment formidable pour un astronome amateur de réaliser lui même son matériel d'observation et extrêmement
enrichissant à tous les points de vus: on peut apprendre des notions de mécanique, de contraintes, de matériaux, apprendre à se servir de logiciel de conception
mécaniques utilisables dans biens d'autres domaines ou tout simplement apprendre à bricoler, tout cela en récoltant un maximum d'informations diverses et variées sur le sujet et en échangeant avec un maximum de personnes plus expérimentées.

Les motivations financières peuvent être un plus, mais il faut garder à l'esprit que si vous visez le top du top des montures, et pour un  très gros instrument, vos contraintes seront toutes-autres que celles exposées ici.
S'ajouteront le cout des matériaux de haute qualité, d'une électronique performante (non exposée ici) d'outils précis et donc plus cher et le risque de ne pas obtenir la précision voulue, mais si vous avez de bonnes connaissances en mécanique et un accès facile à des outils industriels, alors pourquoi pas se lancer dans l'aventure!

L'exposé que je ferai ici de la conception à la construction d'une monture est surtout destiné aux bricoleurs du dimanche, qui auraient succombé à  la mode des dobson de 150 à 400mm, née il y a quelques années, et qui maintenant désireraient passer à la vitesse supérieure et explorer un type d'obervation astronomique
dépassant la simple approche visuelle de l'amateur.

Le confort visuel qu'apporte un dobson en terme en luminosité, par rapport à un instrument du même prix, mais de diamètre inférieur est indéniable.
La question à se poser est: un dobson doit-il être cantonné au domaine du visuel ?
Je ne serait pas loin de la vérité si je disai que 100% des astronomes sont de cet avis, en effet, il ne faut pas se voiler là face, les caractéristiques du dobson sont extrêmement handicapante pour la photographie astronomique du ciel profond (la photographie des planète feras l'objet d'articles annexes),

parmi ceux-ci:

-Le tube d'un dobson, du commerce manque cruellement de rigidité dans la plupart des cas, eccueil à éviter autant que faire se peut en astrophotographie
-le dobson, en tant que newton, porte son foyer sur le coté, ce qui, allié au manque de rigidité du tube et au poid des appareil de prise de vue peut constituer un obstacle infranchissable
-en tant que newton, le dobson dont le maniement et la praticité dépendent de la longueur du tube, a souvent un f/d faible et donc comporte une coma assez importante, interdisant
formellement l'astrophoto à grand champ, à moins d'acquérir un correcteur de champ couteux.
-le dobson, par son diamètre, et sa formule optique, qui font pourtant toute sa force en visuel, entrainent irrémédiablement un tube très long, trop long, responsable d'un porte-à-faux
très génant et destabilisant en astrophoto, rendant la monture beaucoup plus sensible au vent et éventuelles vibrations...
-Son foyer, n'étant pas prévu pour l'astrophoto, est souvent trop reculé à l'intérieur du porte-oculaire pour pouvoir espérer qu'un capteur puisse un jour l'atteindre.
-Et enfin, la caractéristique qui fait du dobson un ennemi de l'astrophoto: sa monture.

En effet, c'est sur sa formule optique et sa monture extrêmement simplifié que le dobson a fondé son succès et sa réputation.
Mais si ce type de monture peut paraitre suffisante pour une observation visuelle à faible grossissement sur certains objets du ciel profond, l'astronome amateur sera très vite limité lors de se tentatives d'observations à fort grossissement des planètes ou encore gêné par l'inconfort du comportement de cette monture azimutale au zénith.
Quant à l'astrophotographie du ciel profond, qui nécessite de longues poses, il n'est même pas imaginable de s'y atteler avec ce genre de monture.

Nous touchons donc au problème principal à résoudre pour pouvoir commencer l'astrophotographie: avoir une monture équatoriale de qualité.

Les solutions à ces problèmatiques sont vites apparues: pour assurrer un suivi correct permettant le suivi des objets à fort grossissement, un système très ingénieux et demandant particulièrement peu de moyen a été imaginé (lien à venir, plus tard) ou, un peu plus perfectionné, et plébiscité par les possesseur de dobson: la plateforme équatoriale motorisée, ou non.

La plateforme équatoriale est d'une fabrication relativement aisée, pour peu qu'on puisse avoir accès à des plans, et très pratique car très transportable, sur les modèles les plus soignés, l'astrophoto est même possible et a d'ailleur donné de très bon résultats.

Photographies prises avec le dobson 600 de david verney:

Mais je ne traiterai pas ici de ce type de monture, car ma problèmatique est autre, ayant la possibilité d'installer un post fixe ou équivalent, les contraintes de poid ou de taille sont beaucoup moins importantes, nous pourrons donc étudier des montures un peu plus classiques.

Mon premier choix s'est tout d'abord porté sur une monture à berceau, qui semblait présenter une stabilité à toute épreuve, mais, ayant uniquement la possibilité la réaliser en bois, cela présentait des contraintes concernant la quantité de matériaux à utiliser, et la taille finale de l'ensemble.

La monture en fer à cheval semblait une très bonne alternative, en étant un peu plus compact, mais cette fois ci, c'était l'entrainement par galet, et la réalisation d'une grande roue de précision me semblait un peu trop complexe.
Idem pour la monture à plateau.

 

 S'est donc imposée l'idée d'une monture équatoriale à fourche, très connue parmi les amateurs, étant très classique, la construction de cette monture à été décrit dans de nombreux  livres destiné à l'astronome amateur, citons par exemple "Mon télescope et mon observatoire" de Pierre Bourge.

le choix de la monture étant défini, et répondant à toutes les contraintes que l'on s'était fixé, la conception va pouvoir commencer.

Il est à noter que de nombreux amateurs ont opté pour des montures un peu moins classiques et avec grand succès, les réalisations les plus courantes sont: La monture en fer à cheval, la monture à berceau, la monture à plateau, les montures anglaises aussi, ces dernières nécessitant des moyens un peu plus
importants que les autres.