Hành trình của một maker từ sự thất vọng với chụp ảnh thiên văn đến việc chế tạo giá đỡ kính thiên văn tùy chỉnh đã gây ra nhiều thảo luận về khả năng tiếp cận của thiết bị thiên văn học chính xác. Dự án này chứng minh cách các khả năng sản xuất PCB hiện đại và in 3D đang cho phép những người đam mê tạo ra thiết bị chất lượng chuyên nghiệp với chi phí chỉ bằng một phần nhỏ so với giá thương mại.
 |
|---|
| Khám phá quy trình chế tạo giá đỡ kính thiên văn tùy chỉnh sử dụng các kỹ thuật sản xuất hiện đại và kiến thức cộng đồng |
Thiết Kế PCB Tùy Chỉnh Mở Ra Những Khả Năng Mới
Thành công của dự án làm nổi bật cách thiết kế PCB tùy chỉnh đã trở nên dễ tiếp cận đối với các maker cá nhân. Bắt đầu từ một dự án thay thế bộ điều nhiệt đơn giản, người chế tạo đã phát triển các kỹ năng quan trọng cho hệ thống điều khiển của giá đỡ kính thiên văn. Thiết kế PCB hình bán nguyệt khéo léo vừa vặn trong vỏ máy đồng thời tích hợp vi điều khiển ESP32-S3 , cấp nguồn USB-C , và mạch điều khiển động cơ. Các thành viên cộng đồng lưu ý rằng mặc dù dự án không thực sự yêu cầu PCB tùy chỉnh, cách tiếp cận này mang lại cả chức năng và sự hài lòng khi tạo ra thứ gì đó thực sự độc đáo.
Ngăn xếp phần mềm:
- Firmware: OrionIDX (firmware mã nguồn mở cho giá đỡ kính thiên văn)
- Phần mềm điều khiển: KStars/EKOS , Stellarium
- Truyền thông: WiFi thông qua ESP32 , giao thức máy chủ INDI
- Công cụ thiết kế: FreeCAD cho thiết kế cơ khí, KiCad cho thiết kế PCB
- Xử lý hình ảnh: Siril cho việc chồng ảnh thiên văn
Harmonic Drives Mang Hiệu Suất Chuyên Nghiệp Đến Các Bản Dựng DIY
Giá đỡ sử dụng harmonic drives (còn gọi là bánh răng sóng biến dạng) cho cả hai trục - Type 17 với tỷ lệ giảm tốc 1:100 cho trục RA và Type 14 với tỷ lệ giảm tốc 1:100 cho trục DEC . Những linh kiện này, thường được tìm thấy trong các giá đỡ thương mại cao cấp, cung cấp độ chính xác đặc biệt trong các gói nhỏ gọn. Độ chính xác lý thuyết đạt được là 0,198 giây cung cho RA và 0,253 giây cung cho DEC , với hiệu suất thực tế đạt khoảng 1 giây cung trong điều kiện tốt. Điều này phù hợp với hiệu suất của các giá đỡ thương mại có giá cao hơn nhiều lần.
Lưu ý: Harmonic drives sử dụng các thành phần linh hoạt để đạt được tỷ lệ giảm tốc bánh răng cao với độ rơ tối thiểu, khiến chúng lý tưởng cho các ứng dụng định vị chính xác.
Thông số kỹ thuật dự án:
- Trục RA: Động cơ Servo 42mm15 với bộ truyền hài Type 17 (tỷ số giảm tốc 1:100)
- Trục DEC: Động cơ bước NEMA 17 với bộ truyền hài Type 14 (tỷ số giảm tốc 1:100)
- Vi điều khiển: ESP32-S3
- Nguồn điện: Cấp nguồn USB-C lên đến 24 watt
- Độ chính xác lý thuyết: 0.198" (RA), 0.253" (DEC)
- Độ chính xác thực tế: ~1 giây cung trong điều kiện tốt
- Khả năng tải trọng: Ước tính 8-10kg
Tích Hợp Phần Mềm Cho Phép Các Tính Năng Tiên Tiến
Giá đỡ chạy firmware OrionIDX , một dự án mã nguồn mở cung cấp khả năng GOTO và các chức năng theo dõi trên nhiều nền tảng vi điều khiển. Hệ sinh thái phần mềm này loại bỏ một trong những rào cản lớn nhất đối với những người chế tạo giá đỡ kính thiên văn DIY - phát triển các thuật toán định vị thiên văn phức tạp từ đầu. Khả năng WiFi của ESP32 cho phép điều khiển từ xa thông qua phần mềm thiên văn tiêu chuẩn như KStars và Stellarium , cung cấp trải nghiệm người dùng giống như các giá đỡ thương mại.
Chi Phí Sản Xuất Tiết Lộ Tính Kinh Tế Cạnh Tranh
Tổng chi phí dự án đạt khoảng 1.500 euro bao gồm công cụ và chi phí phát triển, nhưng chi phí thực tế cho một đơn vị là khoảng 600 euro . Điều này so sánh thuận lợi với các giá đỡ GOTO thương mại có giá từ 1.000 đến 4.000 euro . Người chế tạo đã sử dụng JLCPCB cho cả việc chế tạo PCB và gia công CNC vỏ nhôm, thể hiện sự tự tin vào thiết kế bằng cách bỏ qua các giai đoạn nguyên mẫu. Thảo luận cộng đồng tiết lộ rằng các dịch vụ sản xuất tương tự như Xometry và PCBWay cung cấp khả năng tương đương, làm cho sản xuất chính xác trở nên dễ tiếp cận đối với các maker cá nhân.
Phân tích chi phí:
- Tổng chi phí phát triển: ~€1,500 EUR (bao gồm công cụ và các lần lặp lại)
- Chi phí một đơn vị: ~€600 EUR
- So sánh với giá đế thương mại: €1,000-€4,000 EUR
- Sản xuất: JLCPCB cho gia công PCB và CNC
- Các yếu tố chi phí chính: Harmonic drives, vỏ nhôm tùy chỉnh, ESP32-S3, driver động cơ
Thách Thức Phần Mềm CAD và Đường Cong Học Tập
Dự án đã sử dụng FreeCAD cho thiết kế cơ khí, trải qua tám lần lặp lại vỏ máy trước khi hoàn thiện khái niệm. Các thành viên cộng đồng chia sẻ những trải nghiệm trái chiều với FreeCAD , ca ngợi khả năng của nó đồng thời thừa nhận sự thất vọng đáng kể với các sự cố và vấn đề giao diện người dùng. Một số đề xuất các lựa chọn thay thế như gói miễn phí của Fusion 360 hoặc SolidWorks cho những người đam mê, mặc dù những người khác nhấn mạnh giá trị của việc gắn bó với các công cụ mã nguồn mở bất chấp những thách thức của đường cong học tập.
Dự án đại diện cho một xu hướng rộng lớn hơn nơi các rào cản truyền thống giữa thiết bị chuyên nghiệp và nghiệp dư tiếp tục tan biến. Các dịch vụ sản xuất hiện đại, phần mềm mã nguồn mở và các công cụ thiết kế dễ tiếp cận đang cho phép các maker tạo ra các thiết bị tinh vi có thể cạnh tranh với các lựa chọn thay thế thương mại. Đối với những người đam mê thiên văn học thất vọng với chi phí cao của các giá đỡ chất lượng, dự án này chứng minh rằng việc xây dựng các giải pháp tùy chỉnh ngày càng khả thi - mặc dù nó đòi hỏi đầu tư thời gian đáng kể và học tập kỹ thuật.
Tham khảo: Building a custom telescope mount with harmonic drives and ESP32
 |
|---|
| Một khung cảnh mê hoặc của bầu trời đêm, thể hiện tinh thần khám phá và nghề thủ công trong thiên văn học |