Разрешение оптических мышей, которые я приобрел - точно такое же, как и у механических - 400 dpi (этого и следовало ожидать от производителей, так как должна быть совместимость). Учитывая, что в обоих случаях измерение угла поворота производится относительно одних и тех же поверхностей лимбов, разрешение всего устройства не изменилось. Так как длина окружности лимба примерно 10,5 дюймов, то всего на полный оборот в 360 градусов приходится около 4200 отсчетов, то есть один отсчет соответствует 360 х 60 / 4200 = 5 угловых минут. Я все же ожидал существенного улучшения точности, так как эксперименты подтвердили, что у оптических мышей отсутствует какая либо инерционность и "проскальзывание". То есть точность вместо 20-25 минут приблизится к 5 минутам. Конечно, существуют мыши и с большей точностью. Например, последняя разработка Genius - 800 dpi, которая снимает примерно 1500 кадров поверхности стола в секунду. Сложность здесь в том, что:
- во-первых, далеко не все производители сообщают о разрешении мыши, поэтому пришлось бы покупать разные модели и экспериментировать,
- во-вторых, такие мыши существенно дороже, а это не соответствует моему общему принципу дешевизны конструкции,
- в-третьих, опять же только эксперимент показал бы - действительно ли улучшилась бы точность - ведь мы не знаем какой алгоритм заложен в процессор мыши - будет ли она линейно отсчитывать координаты.
Похожая история и с размерами мышей. Есть и мыши для ноутбуков - они гораздо меньше в размерах, а значит их проще установить на монтировку - но здесь те же проблемы со стоимостью и с экспериментами.
Надо задуматься и о том, а нужна ли большая точность, чем 5 минут для любительского телескопа. Я, например, произвожу наведение на опорные звезды, устанавливая звезду в центр поля зрения "на глазок". Общее поле зрения при наиболее часто используемом увеличении у меня составляет около 50 минут. То есть 5 минут - это 10 процентов. Именно так я бы и оценил ошибку ручного центрирования. Поэтому дальнейшее увеличение точности ничего не даст. Конечно, если применять большие увеличения, а также использовать координатную сетку в окуляре, то разрешение можно улучшать...
Для крепления мышей на монтировке телескопа я использовал металлическую пластину с прорезями, которую прижал к корпусу оси склонений хомутами для автомобильной выхлопной трубы. Мыши разобрал, вмонтировал в дно длинные винты и снова собрал. При помощи этих винтов я прочно прикрутил мыши к пластине. При этом прорези позволяли немного регулировать расположение мышей, чтобы вращение лимбов происходило вдоль оси мыши, а также чтобы оптическая система мыши фокуссировалась на поверхности. Я заменил покрытие на лимбах - приобрел тонкий липнущий коврик, разработанный специально для оптических мышей. Он покрыт прозрачным пластиком и содержит мелкие блестки (как лак для ногтей). После нарезки на ленточки и наклейки на лимбы, он показал себя отлично.
Теперь надо было решать проблему подключения оптических мышей к моему ноутбуку, у которого нет USB-портов. Я решил воспользоваться простеньким компьютером-посредником. Приобрел за 500 рублей б/у материнскую плату с USB-портами и вставил ее в старый корпус. Возникла очередная проблема: так как я не допускаю на площадке наблюдений напряжения больше 36 Вольт, то как запитывать стандартный блок питания компьютера? Сначала я нашел в Интернете типовую схему блока питания ПК и выяснил, что при подключении его к сети 127 Вольт переключатель задействует обыкновенную схему умножения напряжения на 2. Я разобрал блок питания на компьютере, который предполагал использовать в качестве контроллера и увидел, что хотя выключатель на 127 Вольт на нем отсутствует, на плате все равно есть контакты для его подключения - все в соответствии со схемой. Далее я, используя автотрансформатор и закоротив указанные контакты (чем задействовал схему умножения на 2), выяснил, что блок питания включается уже при 60 Вольтах. Затем я нашел в Интернете статью о типовых схемах умножителей напряжения (на диодах и конденсаторах) и переделал входную часть блока питания на умножитель на 4. Блок питания заработал от 40 Вольт. Но после подключения его к компьютеру я выяснил, что рано радовался - он работал от 40 Вольт только на холостом ходу. С подключенной нагрузкой опять требовалось 60 Вольт. Я купил еще аналогичных конденсаторов (220 микрофарад, 200 Вольт) и сделал умножитель на 6. Блок работал только от 42 Вольт, что меня не устраивало.
Прозрение наступило после того, как я измерил напряжение на умножителе в другом блоке питания, который у меня валялся без дела. Оказалось, там должно быть около 280 Вольт! И тут я вспомнил, что когда речь идет о переменном напряжении, то имеют ввиду его действующее значение, которое меньше амплитудного в корень из 2 раз! Умножитель переменного напряжения выпрямляет его, поэтому 220 Вольт переменного превращаются в 280-300 постоянного! А я до этого стремился достичь 160-200 Вольт! Конечно, у меня ничего не работало. Кроме того, емкости 220 микрофарад при нескольких Амперах нагрузки недостаточно. Я отправился в магазин радиотоваров и купил 14 конденсаторов емкостью 1000 микрофарад, но напряжением до 63 Вольт (хорошо, что сейчас легко купить импортные маленькие электролитические конденсаторы, а не те советские громадины, которые продавались раньше). Для двух входных конденсаторов этого достаточно, но для остальных требуется удвоенное входное напряжение (2х40=80 Вольт). Поэтому я использовал пары последовательно соединенных конденсаторов. Таким образом, на 14 конденсаторах и дополнительно на 4 диодах я реализовал схему умножения на 8, получил напряжение 260-310 Вольт при входном 30-40 Вольт. Все это я легко смонтировал внутри блока питания ПК. Высокое напряжение полностью сосредоточено внутри блока питания, что существенно для обеспечения электробезопасности. Таким образом, контроллер мог работать от 28-36 Вольт: он загружается и с дискеты и с CD-привода и считывает информацию с обеих оптических мышей.
После регулировки и испытания устройство позиционирования на оптических мышах было готово к работе. Конечно, я не полностью доволен достигнутыми результатами, но все же новое устройство работает значительно лучше предыдущего. Во-первых, исчезла инерционность при смене направления вращения - теперь датчики реагируют немедленно с разрешением около 5 угловых минут. Во-вторых, повысилась точность позиционирования. Недостатком же является то, что по-прежнему точность снижается при попытке обозревать все небо на значительном удалении от точки первоначальной настройки. После длительных экспериментов я понял, что это связано с тем, что оптические мыши дают сбои в определении координат при перемещениях на значительные расстояния. Эти сбои невелики по относительной величине, но снижают абсолютную точность измерений. Возможно, требуется какая-то особая поверхность - может быть сетка с равномерным шагом (но пока такую мне найти не удалось). Хотя в пределах 90 градусов от начальной точки устройство работает с точночтью 10 угловых минут. В принципе, указанный мной ранее недостаток легко устраняется использованием колесиков скроллинга на оптических мышах. Я их настроил так, что при обнаружении сбоя в координатах при наведении на какую-нибудь яркую звезду легко подправить координаты этими колесиками и восстановить настройки,так что в новой области неба точность восстанавливается!
В общем, устройство получилось чрезвычайно простое для повторения - о чем я с удивлением подумал после стольких экспериментов и страданий. Я думаю, его можно изготовить за один день!
Перед "Астрофестом-2003" подправил компьютерную программу. В этом мне помогла купленная на прошлом Астрофесте книга "Астрономия на персональном компьютере". В программу добавлены модули, вычисляющие и отображающие положения планет, Солнца и Луны. Внесена поправка на прецессию и нутацию. Появилась возможность быстро искать занесенные в список объекты. Гонка с разработкой устройства и бесконечными экпериментами не позволяли мне попользоваться им "для себя". После "Астрофеста" я выбрал ясную майскую ночь и вдоволь насладился наблюдением "дип-скай" объектов, которые ранее бузуспешно пытался найти на небе. За два с половиной часа я нашел и четко зафиксировал около 60 новых для меня слабых объектов. Хотя я разделяю мнение тех, кто считает, что использование GOTO в телескопах, это то же, что обучение полетам на самолете кнопкой "автопилот", но, думаю, мое устройство оставляет еще много романтики: требуется знание созвездий для выбора опорных звезд, труба вращается вручную, а отображение ее положения на карте очень способствует и хорошей ориентации и запоминанию звездного неба!

hartikov@rambler.ru

Описание программы и устройства позиционирования для телескопа ТАЛ см. далее >>