Réalisation roue a filtre en impression 3D, motorisée et pilotée par microcontroleur Arduino/ESP8266/ESP32

[keymlinux 98]

Bonjour,

Je viens vous proposer les fichiers nécessaires à la réalisation d'une roue à filtre, manuelle ou motorisée, pilotée par un contrôleur Arduino ou ESP8266 ou ESP32 pour la version motorisée

 

La roue existe en 2 versions (avec 2 variantes pour une des versions

1- RF-42 5x1.25pouces

     le boitier de la roue RF-42 dispose en entrée et sortie de filetages M42x0.75

     la roue peut accueillir 5 filtres 1,25 pouces

2 - RF-54 5x2pouces

     le boitier de la roue RF-54 dispose en entrée et sortie de filetages M54x0.75

     la roue peut accueillir 5 filtres 2 pouces

3 - RF-54 8x1,25pouces

     même boitier que pour la roue RF-54 5x2 pouces (seul le support des filtres est différent)

     la roue peut accueillir 8 filtres 1,25 pouces

 

Chapitre 1: Les photos du bricolage

Voici des photos de la version RF-42 5x1.25 pouces avec motorisation que j'utilise régulièrement (pilotée via Kstars/Ekos/Indi,la roue implémente le protocole des roues Quantum ou Optec)

 

En version manuelle, avec une petite trappe pour accéder à la roue et la faire tourner

 

Le support moteur (sans capteur Hall)

 

En version motorisée, la trappe est remplacée par le support moteur (sans capteur Hall)

 

En version motorisée avec le boitier de contrôle (1 port 12V DC pour l'alimentation du moteur, un port USB micro pour le pilotage série)

 

Une vue des différents éléments avant montage de la roue

 

Une vue des elements de la motorisation

 

Si vous ajoutez un capteur Hall, seule la pièce "support haut hall" diffère de la pièce "support haut"

 

Avec le capteur Hall

 

Et avec son "capot" de protection

 

Le modèle de capteur KF-035

IMPORTANT:

- ce capteur dispose d'une LED rouge, il est important de la masquer pour éviter la lumière parasite dans la roue

- lors de son installation sur le support, il faudra légèrement tordre les pattes fixant le composant à sa platine pour l'orienter vers l'aimant à coller sur la roue (aimant neodyme rond, diamètre 5mm épaisseur 1mm)

 

 

Chapitre 2: Les modèles 3D 

Il y a 2 modèles, avec 3 déclinaison en tout

1) Le petit modèle, une seule déclinaison pour 5 filtres 1.25 pouces

  Le boitier dispose de filetages M42x0.75 m sur chaque face

 

2) Le grand modèle, avec 2 déclinaisons, soit pour 5 filtre de 2 pouces, soit pour 8 filtres de 1.25 pouces

Le boitier dispose de filetages M54x0.75 M sur chaque face

 

notez que l'on peut aussi mettre des filtres 1,25 pouces dans la roue pour les filtres 2 pouces (le fichier STL de l'adaptateurs 1,25p vers 2p est fournis)

 

 

Les fichiers STL pour l'impression 3D sont disponibles ici

Roue a filtres RF-42 5x1.25p.zip

Roue a filtres RF-54 5x2p.zip

Roue a filtres RF-54 8x1.25p.zip

ajout des fichiers STL pour les têtes de vis et boulons, pour manipuler les vis sans outils

Tete vis et boulons.zip

Important: les têtes de vis sont une création originale de Xavier DUPONT pour le projet SOLEX, les têtes de boulons sont une adaptation personnelle des têtes de vis.

 

Chacun des 2 modèles peut être actionné manuellement, ou doté d'une motorisation

Pour l'impression en 3D des supports moteurs et du boitier de contrôle, c'est ici

Support moteur pour roue a filtres RF-42 v2.zip

Support moteur pour roue a filtres RF-54 v2.zip

Ces fichiers contiennent aussi le code C à compiler l'avec l'IDE Arduino

 

Chapitre 3: Motorisation, code de programmation et interface de pilotage

Pour la motorisation vous aurez besoin d'un microcontroleur Arduino, ESP8266 ou ESP32, d'un moteur 28BYJ-48 et de son stepper UNL2003 (le tout devrais vous couter moins de 20 euros).

Vous pouvez aussi si vous le souhaitez ajouter un capteur a effet Hall (type KF-035) (on en trouve sur la Zone pour 8 euros les 3...)

 

La roue est pilotable via le port USB du contrôleur, elle implémente selon votre choix par  le protocole des roues à filtres Quantum ou des roues à filtres Optec (nécessaire pour le support de la versions 8 filtres)--> a ce titre la roue a filtres est pilotable via Kstars/Ekos/Indi en utilisant ce driver INDI

 

Avec un microcontroleur ESP8266 ou ESP32 (en lieu et place d'un Arduino tout simple), la roue a filtre  génère également  son propre réseau Wifi (comme une borne)

    SSID réseau: : mls-rf

    password: azerty

    adresse IP de la roue: 10.42.0.1

   joignable en interface web: http://10.42.0.1   ou http://smo-rf.local  via le support du protocole mDNS

En parallèle du mode "borne" la roue peut aussi se connecter à un réseau wifi existant, vous pouvez modifier dans le code les éléments "reseau1", "password1", "reseau2" et "password2", la roue a filtre se connectera à l'un de ces  réseaux, au premier qui accepte la connexion, testés dans l'ordre...

 

Voici quelques copies d'écran du pilotage en mode wifi (désolé j'ai l'habitude de programmer en anglais, comme au boulot, même si mon niveau d'anglais est mauvais ...)

On peut permuter à volonté entre les modes "Dark" et "Light" (par défaut on démarre en mode Dark)

L'écran principal, on choisi le filtre et on valide (submit), la validation entraine le déclenchement du mouvement pour positionner le filtre choisi (les noms des filtres peut être modifié sur l'écran de config)

 

Ci dessous l'écran de configuration pour nommer les filtres et leur attribuer un décalage (offset), qui sera utilisé par Ekos/Indi pour ajouter la mise au point selon chaque filtre (l(offset de focus est disponible ou pas en fonction du protocole choisi pour l'emulation de la roue à filtre)

 

Ci dessous la page de configuration

 

Détail des paramètres:

 - nombre de filtres: accepte les valeurs de 1 à 9, mais en fait on utilise soit 5 soit 8 filtres

 - nombre de "pas par minutes" max lors de la rotation du moteur

 - nombre de "pas" de décalage lors de la detection de la position initiale avec le capteur Hall (permet de légèrement compenser un mauvais placement de l'aimant)

 - nombre de "pas" pour le facteur d'acceleration (utilisation de la librairie AccelStepper)

- nombre de pas pour faire un tour de moteur (habituellement avec un moteur 28BYJ-48 c'est 64)

- nombre de dents de l'engrenage sur l'axe moteur (20)

- nombre de dents sur le tour de la roue (100 pour le petit modèle, 120 pour le grand modele) 

Dans les copies d'écran ci dessus vous voyez les paramètres que j'utilise avec succès.

 

Ci dessous la page pour ajuster la position de la roue (décalage d'ange en degré, pratique en cas de désynchronisation de la position si vous ne disposez pas d'un capteur Hall pour la recherche automatique de la position de départ)) ou recherche de la position HoME (nécessite le capteur Hall)

 

Ci dessous la page pour envoyer manuellement des commandes (celles qui sont habituellement envoyées par le port série, pratique pour tester)

 

Le diagrame de cablage

 

Cordialement, Stéphane

 

 

 

[Invité Ellazanne]

Conception pointue !

 

Je vais sûrement imprimer une version manuelle pour commencer. Merci pour se partage. Je me pensais peu être en raliser une, de roue à filtes. Je crois que je vais laisser tomber et me laisser tenter par la tienne !

[BARRILLIOT 0]

Très bien, je vais essayer de me lancer là dedans, j'ai l'impression qu'il n'y a pas le fichiers stl du boitier de contrôle pour les versions motorisées. A+

[keymlinux 98]

Il y a 5 heures, BARRILLIOT a dit :

j'ai l'impression qu'il n'y a pas le fichiers stl du boitier de contrôle pour les versions motorisées

 

Il sont bien dispo, dans les ZIP ci dessous

Le 06/11/2023 à 23:48, keymlinux a dit :

Pour l'impression en 3D des supports moteurs et du boitier de contrôle, c'est ici

Support moteur pour roue a filtres RF-42 v2.zip

Support moteur pour roue a filtres RF-54 v2.zip

 

Il s'agit des fichiers STL

   Boitier Control RF v2 - blocage.stl

   Boitier Control RF v2 - boitier.stl

   Boitier Control RF v2 - couvercle.stl

 

Cordialement, Stéphane

[BARRILLIOT 0]

Bonjour, quand je regarde le diagramme de câblage j'ai du mal à reconnaitre le type d'Arduino, pouvez vous m'éclairer svp. A+ JP

[BARRILLIOT 0]

pardon c'est le YwRobot Breadboard Power Supply qui me perturbait car je ne le voyais pas dans la liste des composants

[pierre_charpentier 190]

Bonjour et merci d'avoir partagé cette super réalisation.

 

Te serait-il possible de publier une autre version des roues à filtres pour filtres 31,75 avec des pas de 0,5 ?

J'ai imprimé la RAF 5 filtres motorisés et mes filtres en verre coloré chinois au pas de 0,6 se vissent bien alors que mes filtres Astronomik allemands au pas de 0,5 ne se vissent pas...

 

Sinon, avec quel logiciel as tu modélisé tout ça ?

 

Merci d'avance !

 

Pierre

 

 

[keymlinux 98]

@pierre_charpentier

Voici 2 fichiers STL pour le pas de vis en M28.5x0.5 (au lieu de x0.6)

fichier "nut-M28.5x0.5x3-female.stl":  juste une rondelle de 3mm d'épaisseur avec le nouveau pas de vis, à imprimer en premier pour tester si tes filtres s'y vissent correctement (cela évite d'imprimer la roue complète pour au final se rendre compte que les filtres ne se vissent pas...)

fichier "Support 5x1.25p (pas 0.5) pour RF-42 motorisée v2.stl": la roue avec 5 emplacements pour filtre 1.25pouces avec filetage M28.5 et pas de vis 0.5 au lieu de 0.6

 

EDIT: suppression fichiers STL, voir nouveaux fichiers 5 messages au dessous...

 

 

 

edit: pour la modélisation j'utilise le site en ligne tinkercad

Cordialement, Stéphane

Modifié 28 octobre 2024 par keymlinux

[keymlinux 98]

@BARRILLIOT

Désolé pour la réponse tardive, à priori je n'ai pas reçu de notification lorsque tu as posé ces questions (ou bien je suis passé totalement à coté, désolé)

 

Le schéma de cablage est un schéma de principe, donc à adapter en fonction du type de microcontrôleur choisi (arduino ou esp8266 ou esp32). J''utilise de moins en moins des arduino, au profit de contrôleurs esp8266 ou esp32 qui pour à peine plus cher ont beaucoup plus de capacité, dont notamment le wifi et la possibilité d'embarquer un site web.

 

De le même manière le module d'alimentation représenté sur le schéma n'est pas celui qui est intégrable dans le boitier modélisé.

 

Si tu souhaite imprimer le boitier proposé, les composants pour lequel il a été modélisé sont ceux là:

Un microcontroleur esp8266, avec port micro-usb

https://www.amazon.fr/dp/B07DRF9YTV?ref=ppx_yo2ov_dt_b_fed_asin_title

 

un moteur 28BYJ48 12V et son stepper ULN2003

https://www.amazon.fr/Reland-Sun-28BYJ-48-ULN2003-Moteur/dp/B09QQLMYWP/ref=sr_1_10?__mk_fr_FR

 

un module d'alimentation dotée d'une entrée DC12V et permettant d'obtenir du 3.3v, du 5V et du 12V

https://www.amazon.fr/dp/B07DK4NTH3?ref=ppx_yo2ov_dt_b_fed_asin_title

 

ci dessous dans le schéma

- en beige le boitier imprimé 3D

- en violet, une patte de fiction imprimée 3D

- en vert l'esp8266 (fixé avec les connecteurs "pin" vers le haut)

- en bleu le module ULN2003 pour le moteur

- en rouge le module d'alimentation

 

Cordialement, Stéphane

 

[pierre_charpentier 190]

Il y a 3 heures, keymlinux a dit :

Voici 2 fichiers STL pour le pas de vis en M28.5x0.5 (au lieu de x0.6)

fichier "nut-M28.5x0.5x3-female.stl":  juste une rondelle de 3mm d'épaisseur avec le nouveau pas de vis, à imprimer en premier pour tester si tes filtres s'y vissent correctement (cela évite d'imprimer la roue complète pour au final se rendre compte que les filtres ne se vissent pas...)

fichier "Support 5x1.25p (pas 0.5) pour RF-42 motorisée v2.stl": la roue avec 5 emplacements pour filtre 1.25pouces avec filetage M28.5 et pas de vis 0.5 au lieu de 0.6

 

nut-M28.5x0.5x3-female.stl

Support 5x1.25p (pas 0.5) pour RF-42 motorisée v2.stl

 

edit: pour la modélisation j'utilise le site en ligne tinkercad

Cordialement, Stéphane

 

 

Merci Stéphane,

 

Je teste avec la rondelle et je te tiens au courant.

 

Pierre

[pierre_charpentier 190]

Impecc, le filtre en M28?5 x 0,5 se visse bien sur la rondelle test.

 

Je passe à la roue complète .

 

Merci

 

Pierre

[pierre_charpentier 190]

Bonsoir ,

 

Bon en fait une fois passé à la roue complète, il semble qu'il y ait trop de jeu et que ça ne visse pas.. Ca passe à travers direct..

 

Le diamètre extérieur sur sommet de filets de mes filtres est 28,37 et le diamètre intérieur sur filets de la roue à filtres est de 28,4 .

 

Le diamètre intérieur du filetage femelle  du filtre est de 28. Voici le plan trouvé sur le site astronomik.

 

 

J'abuse, mais peux tu refaire un stl avec un diamètre diminué de 0,3 mm par exemple ?

 

Merci d'avance

[keymlinux 98]

Bonsoir,

Désolé, le problème n'est pas du coté de tes filtres mais du coté du filetage que j'ai généré, j'ai laissé trop de marge de tolérance.

J'ai réduit la tolérance de 0.6mm (que j'utilise habituellement pour les gros diamètres) à 0.3mm (habituel pour les petits diamètres)

 

ici aussi, 2 STL, un pour la rondelle de test, l'autre pour la roue avec les 5 emplacements

nut-M28.5x0.5x3-female.stl

Support 5x1.25p (pas 0.5) pour RF-42 motorisée v2.stl

 

Cordialement

[pierre_charpentier 190]

Il y a 11 heures, keymlinux a dit :

Bonsoir,

Désolé, le problème n'est pas du coté de tes filtres mais du coté du filetage que j'ai généré, j'ai laissé trop de marge de tolérance.

J'ai réduit la tolérance de 0.6mm (que j'utilise habituellement pour les gros diamètres) à 0.3mm (habituel pour les petits diamètres)

 

ici aussi, 2 STL, un pour la rondelle de test, l'autre pour la roue avec les 5 emplacements

nut-M28.5x0.5x3-female.stl

Support 5x1.25p (pas 0.5) pour RF-42 motorisée v2.stl

 

Merci beaucoup !

Je teste ça et te dis.

A plus

 

Pierre

[pierre_charpentier 190]

Il y a 19 heures, keymlinux a dit :

Bonsoir,

Désolé, le problème n'est pas du coté de tes filtres mais du coté du filetage que j'ai généré, j'ai laissé trop de marge de tolérance.

J'ai réduit la tolérance de 0.6mm (que j'utilise habituellement pour les gros diamètres) à 0.3mm (habituel pour les petits diamètres)

 

ici aussi, 2 STL, un pour la rondelle de test, l'autre pour la roue avec les 5 emplacements

nut-M28.5x0.5x3-female.stl

Support 5x1.25p (pas 0.5) pour RF-42 motorisée v2.stl

 

Cordialement

 

 

Bonsoir Stéphane,

 

Ta dernière version est nickel, j'ai pu monter les filtres sans pb. Grand merci pour ta patience et ta vitesse de réaction !

 

 

Petite question, c'est normal que la poche diamètre 6 (pour l'aimant je suppose) débouche dans le fond de denture  ?

 

Je suis passé à l'impression du corps maintenant (en noir..)

 

J'ai fait un petit outil qu'on voit sur la droite pour faciliter le montage des filtres car les Astronomik ne sont pas très faciles à visser..

 

Si ça interresse je peux mettre le STL de l'outil en ligne.

 

Pierre

[keymlinux 98]

il y a 20 minutes, pierre_charpentier a dit :

Petite question, c'est normal que la poche diamètre 6 (pour l'aimant je suppose) débouche dans le fond de denture  ?

Oui, c'est normal, l'emplacement fait 6mm de diamètre, mais c'est pour mettre un aimant de 5mm, donc cela ne dépasse pas et ne gène pas la prise entre les 2 engrenages (roue et sortie moteur)

Et l'emplacement creusé sur l'axe entre le trou central et le chiffre 1, il ne sert pas vraiment, c'est juste pour identifier la roue comme étant celle qui a des pas de vis en M28.5x0.5 au lieu d eM28.5x0.6 (pratique pour les distinguer si on imprime les 2 versions dans la même couleur...)

 

L'outil que tu proposes peut intéresser du monde, tu peux le partager ici, si tu le souhaites.

Moi mes filtre ont été montés dans la roue et n'en bougent plus.

 

Cordialement, Stéphane

[pierre_charpentier 190]

Bonjour Stéphane,

 

Encore merci et bravo pour ce super projet !

 

J'ai bien avancé. Toute l'impression 3D est finie et je suis en train d'avancer sur la partie motorisation et soft.

 

J'ai mis en pièce jointe le fichier STL de l'outil de mpntage des filtres astrnomik.

 

J'ai acheté des ESP 8266 mais pas la même version que celle que tu as proposé (pas dispo). J'ai une version ESP8266MOD12-F.

 

https://www.amazon.fr/dp/B07Z68HYW1?ref=ppx_yo2ov_dt_b_fed_asin_title&th=1

 

La première différence est que le PCB est plus large. J'ai du redessiner le boitier 5 mm plus large en gros.

 

J'ai ensuite réussi à flasher le code que tu fournis et ça marche très bien, j'ai accès à la page web et le moteur tourne quand je demande des consignes de chgt de filtre.

 

La deuxième différence est que le nom du réseau auquel j'accède pour que ça marche est ESP-147F6A et non pas mls-rf. Et du coup ce réseau n'est pas sécurisé par le password azerty.

 

J'ai probablement loupé qq chose. A priori je suis configuré en AdHoc ? C'est bien ça pour que l'ESP crée un point d'accès wifi ?

 

Comme ça semble fonctionner ce n'est pas grave mais si tu peux me dire ce que j'ai loupé ?

 

Et puis, j'ai une question. Le schéma électrique montre l'alimentation de la carte micro en 12V direct. Au début j'ai fait ça et ça chauffe beaucoup. Le régulateur n'aime pas.. Dans la doc il est préconisé 9V max.

 

Ta carte ESP8266 est-elle différente sur ce point ?

 

Merci d'avance

 

Pierre

 

 

Clé filtres astronomik.STL

Modifié 11 novembre 2024 par pierre_charpentier
ajout question alim 9V 12V

[keymlinux 98]

Bonjour,

 

Concernant la taille du PCB, c'est effectiment un problème récurent, vu le nombre de références différente pour les esp8266 et esp32 il est quasi impossible de modéliser un boitier qui va convenir à toutes le situations.

 

Pour le wifi, le choix du type de réseau à créer se fait dans le code dans la section suivante

// OPTIONAL: SMO_USE_WIFI : Wifi or not... (note: use of Arduino disable Wifi)
#ifndef SMO_USE_ARDUINO
  #define SMO_USE_WIFI
  // Wifi mode, adhoc and/or client
  #define SMO_USE_WIFI_ADHOC
  #define SMO_USE_WIFI_CLIENT
  // Verif
  #if defined(SMO_USE_WIFI) and !defined(SMO_USE_WIFI_CLIENT) and !defined(SMO_USE_WIFI_ADHOC)
    #error "Define one Wifi mode at least (CLIENT/AP/CLIENT+AP) when Wifi is used..."
  #endif
#endif

Par défaut l'ESP va tenter de créer son propre réseau wifi pour se comporter comme une borne d'accès (option "#define SMO_USE_WIFI_ADHOC") et en même temps de se connecter a un éventuel réseau existant généré par une autre borne (par exemple une box wifi ou un raspberry pi (option "#define SMO_USE_WIFI_CLIENT")

On peut activer au choix le mode ADHOC ou le mode CLIENT ou bien les 2 en même temps (cas par défaut)(pour désactiver un mode il faut ajouter // au debut de la ligne de "define" pour commenter l'option).

Pour le mode ADHOC il y a d'autres lignes à modifier pour choisir le nom du réseau que l'on veut générer et le mot de passe  (si on en code pas un l'ESP va générer un nom dérivé de son numéro de série, d'où le nom que tu obtiens)

Pour le mode CLIENT  il y a d'autres entrées à modifier pour aller coder le couple SSID/password du réseau où l'on souhaite se connecter)

Concernant l'alimentation électrique

le 12V c'est seulement pour alimenter la carte d'alimentation (qui doit supporter le 12V), et qui va générer en sortie du 3.3 et 5V. Ensuite l'ESP est connecté sur le 3.3V ou 5V (mais pas sur le 12V)

En etage d'alimentation j'utilise le modèle ci dessous qui accepte 12V en entrée et propose des sorties 3.3V, 5V et 12V. La sortie 12V est utilisée seulement pour le moteur 12V

https://www.amazon.fr/Hailege-Arduino-Module-Voltage-Conversion/dp/B07Z3FPNTK

 

EDIT: schéma de principe modifié

Dans ce premier schéma électrique, j'avais choisi un moteur alimenté en 5V, depuis j'ai opté pour un moteur 12V (sur ce type d'étage d'alimentation on choisi de chaque coté la sortie en 3.3V ou 5V avec un jumper)

Cordialement, Stéphane

 

 

 

 

 

 

Modifié 11 novembre 2024 par keymlinux

[pierre_charpentier 190]

Stéphane,

 

Merci pour ces réponses, je vais revoir mon câblage pour alimenter l'esp en 5V issu du 12V... En revérifiant la notice de l'ESP, il est bien dit sur la broche d'alimentation  Vin 5 à 9 v... Donc c'est beaucoup plus simple....

 

Je vais mettre sur le fil les STL du boitier et couvercle agrandis, ça peut servir...

 

Pierre