Automatització i Control de Telescopi per a l’Observació Planetària

Abstract

En aquest document es desenvolupa tot el procés de disseny, implementació i validació, d’una muntura altazimutal automatitzada pel seguiment del planetes amb un telescopi refractor. L’objectiu principal del projecte és aconseguir un sistema de seguiment planetari amb estabilitat i precisió, mitjançant el control coordinat de dos motors pas a pas, en els eixos d’azimut i d’altitud.

Al llarg del projecte s’estudia la teoria de coordenades i moviment dels planetes, també el disseny i l’elecció del hardware escollit i el software desenvolupat. Pel que fa al programari, el primer codi és en llenguatge Python amb el qual, mitjançant la llibreria Skyfield, s’obtenen les coordenades dels planetes i són enviades al microcontrolador. Amb l’altre codi en Arduino (C/C++), utilitzant l’IDE d’Arduino, es reben les coordenades i s’envien mitjançant passos i senyals de direcció als dos motors del projecte.

El sistema incorpora mètodes de calibratge automàtic a través de sensors magnètics i d’inclinació, així com també un mètode de compensació de declinació magnètica, per assegurar un correcte seguiment automatitzat, mitjançant un control obert en el moviment dels motors.

Els resultats experimentals obtinguts mostren que la muntura és capaç de realitzar un seguiment estable i continu dels principals planetes del Sistema Solar, mantenint la precisió necessària per a l’observació astronòmica amateur i educativa, en condicions ambientals segures i monitoritzades per els sensors ambientals del sistema.

En conjunt, els resultats confirmen la viabilitat del disseny proposat i la seva capacitat per realitzar un seguiment automatitzat fiable dels cossos celestes sota condicions operatives estables.

En este documento se desarrolla todo el proceso de diseño, implementación y validación, de una montura altazimutal automatizada para el seguimiento de planetas con un telescopio refractor. El objetivo principal del proyecto es conseguir un sistema de seguimiento planetario con estabilidad y precisión, mediante el control coordinado de dos motores paso a paso, en los ejes de azimut y altitud.

A lo largo del proyecto se estudia la teoría de coordenadas y movimiento de los planetas, también el diseño y la elección del hardware escogido y el software desarrollado. Por lo que respecta al software, el primer código es en lenguaje Python con el que, mediante la librería Skyfield, se obtienen las coordenadas de los planetas y son enviadas al microcontrolador. Con el otro código en Arduino (C/C++), utilizando el IDE de Arduino, se reciben las coordenadas y se envían mediante pasos y señales de dirección a ambos motores del proyecto.

El sistema incorpora métodos de calibración automática a través de sensores magnéticos y de inclinación, así como un método de compensación de declinación magnética, para asegurar un correcto seguimiento automatizado, mediante un control abierto en el movimiento de los motores.

Los resultados experimentales obtenidos muestran que la montura es capaz de realizar un seguimiento estable y continuo de los principales planetas del Sistema Solar, manteniendo la precisión necesaria para la observación astronómica amateur y educativa, en condiciones ambientales seguras y monitorizadas por los sensores ambientales del sistema.

En su conjunto, los resultados confirman la viabilidad del diseño propuesto y su capacidad para realizar un seguimiento automatizado fiable de los cuerpos celestes bajo condiciones operativas estables.

This document develops the entire process of design, implementation and validation of an automated altazimuth mount for tracking planets with a refractor telescope. The main objective of the project is to achieve a planetary tracking system with stability and precision, through the coordinated control of two stepper motors, in the azimuth and altitude axes.

Throughout the project, the theory of coordinates and movement of the planets is studied, as well as the design and choice of the chosen hardware and the developed software. Regarding the software, the first code is in Python language with which, through the Skyfield library, the coordinates of the planets are obtained and sent to the microcontroller. With the other code in Arduino (C/C++), using the Arduino IDE, the coordinates are received and sent through steps and direction signals to the two motors of the project.

The system incorporates automatic calibration methods through magnetic and inclination sensors, as well as a magnetic declination compensation method, to ensure correct automated tracking, through open control of the motor movement.

The experimental results obtained show that the mount is capable of stable and continuous tracking of the main planets of the Solar System, maintaining the accuracy necessary for amateur and educational astronomical observation, in safe environmental conditions monitored by the system's environmental sensors.

Overall, the results confirm the feasibility of the proposed design and its ability to perform reliable automated tracking of celestial bodies under stable operating conditions.