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gen 20 2006

L’elaborazione della Synta EQ6: un “Incubo Tecnico”

EQ6

Nell’autunno del 2004, la mia montatura più grande era una Losmandy GM8, della quale sono ancora un soddisfatto possessore. L’evoluzione più naturale sarebbe stata probabilmente il passaggio ad una G11, ma a quei tempi (e nemmeno ora :-) ) non me la potevo permettere. La Synta EQ6 era un’alternativa molto economica, ben conosciuta per l’ottimo rapporto prezzo/prestazioni, ma anche per la scarsa qualità della lavorazione meccanica. Mi capitò un’esemplare usato ma in pratica quasi nuovo per 750 €, cioè circa 1/4 del costo di una G11 nuova. Nel dicembre del 2004 sostituii la scarsissima motorizzazione originale con il sistema GoTo ad alta qualità DA-2 di Astromeccanica, che utilizza un accoppiamento cinghia-puleggia per trasmettere il movimento dai motori alla montatura.

Da quel periodo, ho tentato in molti modi di migliorare le prestazioni della mia montatura, ma la strada alla piena ottimizzazione s’è dimostrata decisamente complicata: devo ammettere di avere sottostimato quest’impresa! I lavori sono ancora in corso, e spero che condividere questa mia esperienza consenta sia di dare ai lettori delucidazioni in più su alcuni aspetti tecnici di questa montatura, sia di mettere in condizione gli utenti più esperti di me di aiutarmi a far luce su un buon numero di problemi.

Tutte le misurazioni dell’errore periodico (abbreviato in EP) in questo articolo sono stati eseguiti con una webcam Philips (o Vesta Pro o ToUcam Pro) con pixel da 5.6 micron pixels e 640 x 480 di risoluzione, al fuoco diretto di un telescopio SCT (o C8 o C9.25). Per l’acquisizione dei dati si è usato K3CCDTools con una frequenza di campionamento di circa 2.1 Hz (o un po’ di più di 2 campionamenti al secondo). Infine, per l’elaborazione delle registrazioni grezze e l’analisi in frequenza è stato usato PEAS. Il periodo della vite senza fine (abbreviato in VSF) della EQ-6 è circa di 480 s.

ATTENZIONE: questo articolo non intende fornire una dettagliata descrizione della procedura di smontaggio e rimontaggio della EQ6; molte altre persone si sono cimentate in e hanno descritto questo lavoro molto meglio di quanto potessi fare io, e perciò in fondo a questa pagina troverete una selezione di eccellenti risorse reperibili su Internet. Invece, con questo mio lavoro desidero condividere con tutti gli altri astrofili la mia esperienza pratica e le lezioni apprese nell’ottimizzazione della mia montatura.

12 Dicembre 2004: prima misurazione dell’EP

Subito dopo aver acquistato la nuova montatura, ero molto curioso di sapere come si comprtasse dal punto di vista dell’EP. Intendendo usare questa montatura anche per fotografia del profondo cielo a lunga posa, volevo sincerarmi che l’EP non fosse troppo elevato; è anche vero che essa non possa in generale essere usata così com’è per applicazioni di quel tipo. Così, il “battesimo astronomico” si tenne il 12 decembre 2004, ed ecco il risultato:

PE-12_12_2004

fft-12_12_2004

Grafici dei dati raccolti il 12/12/2004. Qui è stato usato un Celestron 8.

Il primo test (tre periodi della VSF) mostra un profilo di EP piuttosto irregolare, anche se il valore picco a picco di 25 arcosecondi non è così malvagio per una montatura che non aveva ancora subito alcun intervento. Lo spettro della mostra chiaramente i seguenti picchi principali:

Periodo (s) 86 93 127 173 257 343 515
Unità del periodo della VSF 0.18 0.19 0.26 0.36 0.53 0.71 1.07
Intensità (arcsec) 1.0 0.8 0.7 1.1 1.0 0.6 2.5

La tabella di cui sopra ci dice che :

  • la componente predominante ha un periodo di 515-s, molto vicino a quello della VSF.
  • la curva dell’EP nel suo insieme è dispersa in frequenza su un intervallo piuttosto ampio di frequenze, (molte componenti con intensità rilevante), causando in tal modo la sua forma così irregolare.

Molto probabilmente questo comportamento è da addebitarsi alla scarsa qualità della meccanica.

30 Dicembre 2004: seconda misurazione dell’EP

Il 30 dicembre 2004, riuscii a ri-testare la mia montatura, accompagnato dal mio fido C8. Stavolta l’intervallo di misura copre cinque periodi della VSF, una bella quantità!. Ecco i grafici ricavati dai dati grezzi:

PE-30_12_2004

fft-30_12_2004

L’EP non è esattamente sinusoidale, con una ampiezza massima picco a picco di 36 scondi d’arco. I picchi principali nel dominio delle frequenze sono visibili nella seguente tabella:

Periodo (s) 357 457 490 561 650 985 1310
Unità del periodo della VSF 0.74 0.91 1.02 1.17 1.35 2.05 2.73
Intensità (arcsec) 1.0 4.2 3.0 1.7 1.0 2.5 1.3

I picchi più importanti sono collocati intorno alla durata di 440-490 secondi, che quasi sicuramente è risultato della rotazione della VSF stessa. Analogamente, un’altra componente a 985 secondi potrebbe aver a che fare con la VSF.

Le condizioni ambientali delle prime due misure erano molto simili: temperatura da 1°C a 5 °C, assenza quasi totale di vento, carico utile totale di circa 9 kg + i contrappesi, ecc. Però i risultati differiscono apprezzabilmente, e non ho la benché minima idea della causa di questa discrepanza.

La preparazione per la revisione globale

I risultati di cui sopra mostrano chiaramente che la EQ-6 è adatta per osservazione visuale o ripresa con telecamera/webcam, ma non altrettanto indicata per oggetti del profondo cielo con una semplce reflex digitale, e ancora meno con una camera CCD.

Da un’accurata ricerca su Internet, e iscrivendomi a diversi gruppi on-line di utenti di questa montatura, appresi che molte persone avevano smontato la propria EQ6, riuscendo a migliorarne signoficativamente le prestazioni semplicemente reingrassandola e registrando l’accoppiamento VSF-corona dentata. Alcuni erano andati anche oltre “lappando” la propria VSF con dell’abrasivo e/o sostituendo la VSF originale e/o cambiando i cuscinetti originali. Inoltre, scoprii che un astrofilo e meccanico austriaco (Richard Gierlinger) costruiva e commercializzava un set di corona dentata e VSF ad alta precisione All’inizio del 2005, lo contattai : a quel tempo non ne aveva a magazzino, per cui mi misi in lista d’attesa per la prossima partita che avrebbe cominciato al raggiungimento di un certo numero di ordini.

I miei “ingranaggi” arrivarono finalmente verso metà ottobre del 2005, ma soltanto ai primi del 2006 (vacanze di Natale) sono stato ingrado di dedicare un’intera mezza giornata a quest’impresa. Già che c’ero, ho anche comprato un set completo di cuscinetti a sfere per ambedue gli assi (AR and DEC).

Ecco il giorno dello smontaggio :-)

Il 6 gennaio 2006, dopo aver letto e riletto con estrema attenzione la documentazione in mio possesso, io insiema ad un amico (almeno lui, esperto meccanico) abbiamo smontato ambedue i gruppi in AR e DEC. Ecco un riassunto dell’intervento:

  1. Per ambedue gli assi, abbiamo rimosso con molta cura il colloso grasso nero originale, sotituendolo con un grasso al litio e teflon di buona qualità (“Arexons GLT2″ comprato da un ferramenta fornito) la cui temperatura di funzionamento va da -25 °C a +120 °C.
  2. Per l’asse di declinazione, abbiamo cambiato i due piccoli cuscinetti a sfere della VSF (608-RS) and uno dei tre 6008-RS dell’asse principale. Si ricorda che l’EQ6 ha tre 6008′s per ciascun asse, due dei quali sostengono la corona dentata all’asse, più un terzo indipendente, più lontano dalla corona dentata e posto sempre lungo l’asse di rotazione.Abbiamo cambiato quest’ultimo e non gli altri due.
  3. Per l’asse di AR, abbiamo sostituito i due 608, più il 6008 “solitario”, il 32208 a rulli, che tra l’altro è anche il più grosso e massiccio cuscinetto di tutta la montatura.
  4. Per l’asse di AR, ho anche cambiato la coppia corona dentata-VSF con quelle di Gierlinger.
  5. Importante: molti siti web menzionano l’allinemanto della coppia corona-VSF misurando alcune distanze con un calibro, e successivamente approntando degli opportuni anelli distanziatori. Tuttavia, almeno in prima battuta non ho apportato questa modifica, mantenendo gli anelli originali. Sto cominciando però a pensare che questa modifica sia molto importante. Idee in proposito?

I nuovi cuscinetti erano della francese SNR (i 608-RS and 32208) o della SKF (i 6008-RS).

Dopo aver rimontato il tutto, ho aggiustato l’accoppiamento corona-VSF fino ad ottenere un movimento più dolce possibile. Tuttavia, vale la pena notare che all’inizio il movimento di rotazione della VSF (a mano) in AR non era molto regolare, ma aveva chiaramente un punto più duro, che successivamente sono riuscito in parte a compensare. Tutti questi aggiustamenti sono stati eseguiti al chiuso con una temperatura ambiente di circa 20 °C.

10 Gennaio 2006: terza misurazione dell’EP

Il 10 gennaio 2006 ho trascorso l’intera serata a misurare l’EP dal poggiolo di casa; dai primi test, sono nel frattempo passato a un Celestron 9.25. Con tutti gli altri ammenicoli, il carico utile aumenta a 12-13 kg + contrappesi, che è ancora al di sotto della capacità di carico della montatura (voglio dire quella reale, non il dato di 25 kg fornito dal produttore, che secondo me è solo una trovata pubblicitaria). Ecco i grafici:

PE-10_01_2006

fft-10_01_2006

Periodo (s) 241 385 483 647 965
Unità del periodo della VSF 0.50 0.80 1.01 1.34 2.01
Intensità (arcsec) 4.0 2.1 11.5 4.0 1.0

Con mia grande delusione, i risultati sono sconfortanti: l’EP è addirittura peggiorato rispetto alla prima misurazione, non posso davvero credere ai miei occhi! Inoltre, guardando il grafico in frequenza si nota che i picchi più intensi stanno a 241e 483 seconds, che – caso strano – corrispondono rispettivamente a mezzo e un periodo intero di rotazione della VSF.

Sembra che la colpa sia della VSF? Chi lo sa… sono davvero confuso!

13 Gennaio 2006: quarta misurazione dell’EP

Il 13/01/2006 arriva il mio primo test sul campo in una serata osservativa. In realtà volevo fare riprese con la webcam quella sera, ma il seeing era così scarso che non si distingueva nemmeno la divisione di Cassini! Quindi, per ingannare il tempo :-), ho provato a misurare il mio EP ancora una volta. Ecco:

PE-13_01_2006

fft-13_01_2006

Periodo (s) 81 162 241 561 650 985 1310
Unità del periodo della VSF 0.17 (~1/6) 0.34 (~1/3) 0.50 1.17 1.35 2.05 2.73
Intensità (arcsec) 1.0 4.2 3.0 1.7 1.0 2.5 1.3

Be’, che cosa è successo stavolta? Incredibilmente, un errore di soli 12 secondi d’arco picco a picco che collocherebbe la mia montatura in un’altra categoria! La situazione si fa sempre più misteriosa. Tuttavia, non è tutto oro quel che luce:

  • L’ampiezza dell’EP è sì molto modesta, ma il suo profilo è bruttissimo..
  • Ci sono ancora le componenti proprio in corrispondenza di (o molto vicino a) multipli o frazioni abbastanza precise del periodo della VSF (1/6, 1/3, 1/2, 7/6, 4/3, 2).
  • Forse a causa del peso sopportato e della bassa temperatura, l’accoppiamento degli ingranaggi era talmente stretto che i motori andavano in stallo ad ogni tentativo di puntamento ad alta velocità.

Aggiornamento #1 (Marzo 2006): Regolazione dell’accoppiamento corona dentata/VSF

Dopo un bel po’ di tempo dal primo tentativo, sono riuscito a regolare finemente l’accoppiamento corona-VSF della mia montatura. Non si approfondisce in questa sede la procedura di regolazione, dato che una descrizione molto dettagliata può essere reperita sia su deepsky.de sia nel sito di Marco Ferraro (v. la sezione link in fondo a questa pagina); piuttosto, descriverò in dettaglio le mie misurazioni e i miei risultati che non hanno mancato di sorprendermi.

Dato che la coppia ad alta precisione di R. Gierlinger ha dimensioni e raggi di curvatura differenti da quelli originali, è necessario misurare alcune quantità nel nuovo gruppo di AR, allo scopo di calcolare lo spessore dei nuovi anelli distanziatori che ottimizzano il contatto tra corona dentata e VSF. In particolare, si devono misurare (“medir distancia” in spagnolo) tre quantità con un calibro ad alta precisione (immagini per gentile concessione di (C) Marco Ferraro):

  • Lo spessore della corona dentata, che chiameremo Dwg:

ruedacaracol1

  • Dopo aver collocato la testa della EQ6 su un piano orizzontale, la corone dentata dovrebbe essere fatta scivolare fino in fondo all’asse di AR, con tutti i cuscinetti ma senza gli anelli di spessore, in modo tale da eliminare qualunque gioco consentendo allo stesso tempo un movimento dolce se ruotata manualmente. A questo punto, si misura la distanza fra la parete del gruppo di DEC (che in questa situazione sarà disposta orizzontalmente) e il bordo superiore della corona dentata. Sia essa Hwg:

ruedacaracol2

  • L’ultimo ma non meno importante passo è quello di misurare la distanza tra il lato aperto dell’alloggiamento della VSF e il centro dell’asse della VSF (Hs), e infine il diametro dell’asse stesso della VSF (Dw nalla figura qua sotto):

ruedacaracol3

Lo spessore del nuovo anello distanziatore Tsr può essere calcolato inserendo i valori reali nella seguente espressione:

Tsr = Hs – [Hwg - (Dwg / 2)] – Dw / 2

La tabella sottostante mostra tutte le dimensioni (in mm) e il risultato della formula appena descritta per tre differenti montature: quella di Marco Ferraro, quella esaminata dallo staff di deepsky.de, e infine la mia.

Quantità Marco Ferraro Deepsky.de La mia EQ6
Dwg 12.06 12.02 11.45
Hwg 19.62 19.21 19.60
Hs 17.93 17.91 17.70
Dw 8.00 8.00 8.00
Tsr 0.34 0.70 -0.18

Come si può facilmente notare dai dati, Marco Ferraro ha dovuto costruire un anello spesso 0.34 mm, mentre quelli di deepsky.de hanno sistemato l’accoppiamento degli ingranaggi aggiungendo un ulteriore spessore di 0.2 mm all’anello originale di 0.5 mm, per un totale di 0.7 mm. Ma che cosa è successo invece con il mio esemplare?-0.18 è un valore negativo. Come potrei mai costruire un anello distanziatore di questo tipo? :-)

Per quanto possa sembrare sorprendente, la risposta a questa domanda è piuttosto semplice: un valore negativo dello spessore significa che la corona dentata è troppo distante dalla parete dell’alloggiamento del gruppo della declinazione; quindi, è stato necessario rimuovere col tornio un sottile strato di bronzo spesso circa 0.15-0.20 mm. Ovviamente, oltre ad aver rimosso del materiale non abbiamo certo aggiunto alcun anello distanziatore!

Dopo la regolazione fine dell’accoppiamento, ci siamo occupati di un altro punto critico: l’ortogonalità dell’asse di RA rispetto alla parete dell’alloggiamento del gruppo in declinazione, conferire alla corona dentata la massima regolarità di rotazione possibile. Per dettagli precisi su come effettuare questa modifica, si rimanda a questa pagina (in Spagnolo, sempre di Marco Ferraro), or a questo articolo in tedesco scritto dallo staff di deepsky.de. Abbiamo impiegato un calibro distanziaore con supporto magnetico dotato di una precisione di 0.01-mm, come quello della figura:

DSCN1042

ma siccome la testa della montatura è fatta di alluminio, a cui non importa niente del campo magnetico :-), siamo riusciti a fissare la base del supporto alla parete della carcassa del gruppo della declinazione tramite un pezzo di scotch biadesivo robusto e sottile; in seguito, abbiamo ruotato lentamente a mano la corona dentata tenendo sotto controllo le indicazioni del calibro. Per fortuna, abbiamo trovato che la rotazione della corona intorno all’asse di RA era molto regolare (errore di meno di 0.05 mm misurato a circa 10 cm dalla superficie della carcassa del gruppo in AR), e pertanto abbiamo deciso di non indagare ulteriormente in questo campo.

Stavolta, abbiamo rimontato il gruppo in AR avendo cura che il tutto fosse ben stretto, ma conservando un certo margine allo scopo di evitare ogni blocco o grippaggio. La mia motorizzazione è stata ora in grado di completare alcuni cicli di puntamento ad alta velocità senza stalli al motore o altri significativi inconvenienti, e con un carico apprezzabile (C9.25 più accessori e contrappesi).

Aggiornamento #2 (Aprile 2006): misurazione dell’EP dopo la modifica

PE-Arcturus-23_04_2006

FFT-Arcturus-23_04_2006

PE-Vega-23_04_2006

FFT-Vega-23_04_2006

E’ necessario sottolineare che le misure sono state effettuate in una notte piuttosto ventosa, che hanno causato i frequenti picchi casuali nella curva dell’EP. Questi risultati sono un po’ più omogenei fra loro e mostrano un’entità ragionevole dell’errore picco-a-picco, anche se la forma della curva non è ancora soddisfacente. Inoltre, il punto più duro nella rotazione della VSF è purtroppo ancora presente.

Conclusione (primi di maggio 2006)

Benché qualche miglioramento sia stato ottenuto, i lavori sono ancora in corso. In aprile 2006 R. Gierlinger mi ha gentilmente inviato una nuova VSF, che sostituirò appena mi sarà possibile. Controllate spesso questa pagina, perché seguiranno altri aggiornamenti!

Risorse

Ecco alcune risorse/link che potrebbero tornare utili:

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