GotoAndrivet — Contrôleur Multi-Montures OnStep

Site du projet : goto-andrivet.duckdns.org

Ce projet supporte de manière universelle trois types de montures astronomiques :

1. Alt-Azimutale (AltAz) : Pour montures Dobson et Alt-Azimutales standards.
2. Fourche Équatoriale (ForkEq) : Pour montures équatoriales à fourche ou tables équatoriales (aucun retournement de méridien requis, suivi sidéral direct sur l'angle horaire).
3. Monture Équatoriale Allemande (GermanEq / GEM) : Pour montures équatoriales allemandes (gestion automatique du retournement de méridien et de la position de pilier Pier Side Est/Ouest).

Installation en un clic (Linux)

La carte du ciel et GoTo (GotoAndrivet) et le configurateur s'installent ensemble, avec leurs raccourcis sur le Bureau et dans le menu des applications. L'installateur prend toujours la dernière version du dépôt ; ensuite, le bouton « Mise à jour » des applications suffit.

Ubuntu et Debian, le plus simple : ⬇ Télécharger GotoAndrivet.deb

1. Double-cliquez sur le fichier téléchargé : le Centre d'applications s'ouvre. Cliquez sur Installer (votre mot de passe est demandé).
2. Ouvrez GotoAndrivet - Carte du ciel depuis le menu des applications. La première fois, GotoAndrivet s'installe dans votre dossier personnel (quelques minutes), puis s'ouvre.

Autres distributions : ⬇ Télécharger l'installateur Linux, puis, dans le dossier Téléchargements :

1. clic droit sur Install_Goto_Universal → Propriétés → activez Exécutable comme programme ;
2. clic droit → Exécuter comme un programme, puis « Installer ».

Le double-clic ne lance pas un programme téléchargé : il propose de chercher une application dans le Centre d'applications, qui ne trouve rien. Passez par le clic droit.

Ou en une seule commande, dans un terminal :

wget -qO- https://raw.githubusercontent.com/jbandrivet/goto_mega/main/installer.sh | sh

Prérequis pour l'installateur et la commande (le paquet .deb les installe tout seul) : sudo apt install python3-venv python3-tk. Pour le module caméra : sudo apt install astrometry.net astrometry-data-tycho2 et le SDK caméra de ZWO.

Structure du Projet

• goto_andrivet.py : L'application principale en Python (interface graphique Tkinter avec carte du ciel interactive : étoiles, constellations, Soleil, Lune et planètes, catalogues Messier/NGC/IC/Caldwell, dérotateur et mise à jour en ligne).
• photo.py : Le module caméra de la carte du ciel (caméra ZWO ou simulée, photos FITS, astrométrie locale avec solve-field, correction après GoTo, modèle de pointage, angle de cadrage).
• guidage.py : Le module de guidage de la carte du ciel (deuxième caméra ZWO ou simulée, calibration automatique, corrections envoyées par le PC à la monture, courbe des erreurs, dithering entre les poses).
• goto_andrivet_config_tool.py : L'utilitaire de configuration en style Windows 95 permettant de régler les coordonnées, vitesses, rapports d'engrenage et de flasher le firmware.
• raquette_virtuelle.py : L'émulateur de la raquette Teensy pour piloter le télescope depuis l'ordinateur.
• ciel_donnees.py : Les données de la carte du ciel : étoiles du Yale Bright Star Catalogue jusqu'à la magnitude 6,5, lignes et noms des 88 constellations (Stellarium, CC BY-SA 4.0), objets Messier, Caldwell, NGC et IC (OpenNGC, CC BY-SA 4.0). Fichier généré par outils/generer_ciel_donnees.py : ne pas le modifier à la main.
• mise_a_jour.py : La mise à jour en ligne depuis GitHub, commune à la carte du ciel et à l'utilitaire de configuration.
• outils/ : Le générateur de ciel_donnees.py (il télécharge les catalogues auprès du CDS, de Stellarium et d'OpenNGC).
• mega_monture/ : Le firmware classique (1 étoile) pour le contrôleur Arduino Mega 2560.
• teensy_monture/ : Le nouveau firmware haute performance pour contrôleur Teensy 4.1 (Inclut le Modèle de Pointage N-Étoiles par interpolation IDW).
• teensy_raquette/ : Le firmware C++ pour la raquette physique avec écran LCD (sur Teensy 4.1).

Guide d'Installation & Mode d'Emploi

1. Prérequis

Pour exécuter les applications graphiques en Python sur votre ordinateur, vous devez disposer de Python 3, du module Tkinter et de la bibliothèque pyserial. La bibliothèque ephem est facultative : elle affiche le Soleil, la Lune et les planètes sur la carte du ciel.

Sur Ubuntu / Debian / Raspberry Pi OS, installez-les via votre terminal :

sudo apt update
sudo apt install python3 python3-tk python3-pip
pip3 install pyserial ephem

2. Démarrage des Applications

Exécutez les scripts Python correspondants depuis le dossier du projet :

• Configuration & Flashage : bash python3 goto_andrivet_config_tool.py
• Cartographie du Ciel & Pilotage : bash python3 goto_andrivet.py
• Raquette Virtuelle (Émulateur) : bash python3 raquette_virtuelle.py

3. Compiler & Flasher sans IDE Arduino

Vous pouvez programmer vos cartes directement depuis l'utilitaire de configuration (sans avoir besoin d'ouvrir l'IDE Arduino classique) :

1. Installez l'utilitaire arduino-cli sur votre PC.
2. Ouvrez l'utilitaire de configuration (python3 goto_andrivet_config_tool.py).
3. Sélectionnez le Port série de votre carte dans les paramètres de connexion.
4. Dans l'encadré « Téléversement du Firmware », cliquez sur le bouton correspondant à votre carte pour compiler et flasher automatiquement.

4. Schéma de Câblage Rapide (Monture : Mega ou Teensy)

Câblez votre contrôleur principal en suivant ce schéma (les broches sont identiques pour le Mega et le Teensy, à l'exception du Buzzer, de l'ENB du focuseur et du GPS, dont les fils TX/RX sont croisés d'une carte à l'autre) :

Note : Les signaux de masse négatifs (PUL-, DIR-, ENB- des drivers, GND du buzzer, du GPS et de la Teensy) doivent tous être connectés à une broche GND de votre carte. (Consultez le fichier fiche_technique.md pour des explications approfondies).

4.1 Schéma de Câblage de la Raquette (Teensy 4.1)

Si vous fabriquez la raquette physique avec un Teensy 4.1, voici le câblage à effectuer :

ATTENTION : Le Teensy est alimenté par la pin 5V du Mega via VIN. Ne pas brancher l'USB du Teensy en même temps, sauf si le pad VUSB a été coupé au préalable.

5. Arduino Mega 2560 vs Teensy 4.1 (Contrôleur de Monture)

Le projet vous permet de choisir le cerveau principal de la monture. Bien que le câblage soit quasiment identique, voici les différences pour vous aider à choisir :

Recommandation : Si vous utilisez de petits drivers (1/16 ou 1/32 de pas) et voulez un système économique, le Mega 2560 fait parfaitement le travail. Si vous utilisez des drivers modernes (TMC2209, M542) à fort microstepping (1/128, 1/256), que vous voulez des déplacements GoTo ultra-rapides et silencieux, et le modèle de pointage multi-étoiles intégré, optez sans hésiter pour le Teensy 4.1.

6. Matériel Compatible

Pour monter votre système GotoAndrivet, les composants matériels suivants sont compatibles et recommandés :

• Cartes de Contrôle :
• Arduino Mega 2560 ou Teensy 4.1 (au choix pour la carte principale de la monture).
• Teensy 4.1 (pour la raquette de commande physique - Optionnelle).
• Drivers de Moteurs :
• Drivers standard acceptant des entrées PUL/DIR (Impulsion/Direction) comme les modèles M542, DM542, TB6600, TMC2209, etc.
• Deux PCB monture (Teensy) au choix : une carte à modules StepStick, dont le BTT TMC5160 Pro configuré en SPI, et une carte pour drivers externes (voir Cartes Monture plus bas).
• Moteurs :
• Moteurs pas à pas bipolaires (ex. NEMA 17 ou NEMA 23 en 200 pas/tour).
• Module GPS (Optionnel) :
• Module Adafruit Ultimate GPS (MTK3339) ou tout autre récepteur GPS délivrant des trames NMEA standards à 9600 bauds sur port série.
• Afficheur Raquette :
• Écran LCD 20x4 caractères équipé d'un adaptateur I2C (généralement à l'adresse 0x27).
• Boutons Raquette :
• 5 boutons poussoirs momentanés (Haut, Bas, Gauche, Droite, Validation).
• Alerte Sonore :
• Un Buzzer actif 5V ou un Buzzer passif. (Si vous utilisez un buzzer actif, câblez-le directement ; si vous utilisez un buzzer passif, ajoutez une résistance de 100 Ω en série avec le signal).

Note concernant la raquette physique : La construction de la raquette matérielle (carte Teensy, écran LCD et boutons) n'est pas obligatoire. Si vous utilisez la monture en mode "remote", ou que vous la pilotez exclusivement depuis un PC, un planétarium, ou un boîtier type ASIAIR, l'Arduino Mega suffit à lui seul pour tout gérer via la connexion USB.

Fonctionnalités Avancées

• Modèle de Pointage N-Étoiles (Teensy Monture uniquement) : Interpolation des erreurs de suivi et de pointage par IDW (Inverse Distance Weighting) jusqu'à 50 étoiles mémorisées. Support de la commande de remise à zéro :CML#.
• Ajout du type de monture GermanEq : Le firmware de l'Arduino Mega calcule automatiquement les inversions d'axes (Ascension Droite et Déclinaison) lors du franchissement du méridien.
• Commande standard :Gm# implémentée : Renvoie le Pier Side (E# pour l'Est, W# pour l'Ouest, N# pour les autres modes) requis pour les logiciels de guidage comme Ekos/INDI.
• Commande standard :D# implémentée : Permet l'interrogation dynamique du statut de pointage (Slewing), accélérant drastiquement le modèle de pointage automatique ZWO en évitant les pauses fixes.
• Intégration complète dans les interfaces : Le sélecteur de monture dans goto_andrivet_config_tool.py, goto_andrivet.py et la raquette physique Teensy supporte désormais les trois options distinctes (AltAz, ForkEq, GermanEq).

Licence

Ce projet est sous licence GNU GPL v3. Consultez le fichier LICENSE pour plus de détails.

Cartes Monture (PCB 36V / 12V)

Il existe deux cartes monture, au choix selon les drivers utilisés. Elles ont les mêmes dimensions (150 × 110 mm), les mêmes fixations, les mêmes connecteurs d'alimentation, de raquette, de GPS et de PC, et le même câblage du Teensy : le firmware est identique.

Sans PCB, câblez vous-même le Mega ou le Teensy en suivant le plan de câblage de la section 4. Dans l'outil de configuration, indiquez votre choix sur la ligne « Câblage monture » (PCB StepStick, PCB drivers externes ou câblage manuel). Avec un PCB, l'outil impose le Teensy 4.1, et la section TMC5160 n'est active qu'avec la carte StepStick. Le bouton « Plan de câblage » affiche les broches de la carte choisie et les connecteurs du PCB.

Commun aux deux cartes

• Alimentation : un seul bus moteur, alimenté soit par le bornier 36V, soit par la prise jack 12V. Le jack passe par la diode D_JACK (SB560), ce qui évite que le 36V du bornier remonte dans le bloc 12V. Toute la carte et tous les drivers reçoivent la tension de l'entrée branchée.
• En 36V, n'utilisez pas d'A4988 (35 V max) ni de TMC2208/TMC2209 (29 V max) : pour ces petits drivers, alimentez la carte uniquement par le jack 12V.
• Le buck LM2596 fabrique le 5V à partir de 12V comme de 36V.
• Des résistances de rappel (RN_EN) maintiennent EN à l'état haut tant que le Teensy n'a pas démarré : les drivers restent désactivés à la mise sous tension.
• Le Teensy 4.1 de la monture n'a pas de port USB Host câblé.
• Sur le Teensy de la monture, coupez le pont VUSB-VIN sous la carte : le Teensy est alimenté par le 5V du PCB (VIN) et reste branché en USB au PC.
• Port PC SERIAL (Serial6, broches 24/25) : les repères RX/TX sont donnés côté Teensy (3 TX6, 4 RX6). Il faut donc les croiser vers l'adaptateur, et ne pas brancher son 5V sur la broche 2 +5V.

Carte StepStick (pcb/monture/)

• Chaque axe a un support au format StepStick / Pololu (2 × 8 broches espacées de 12,7 mm), piloté directement par le Teensy, et un bornier moteur à 4 points (bobine 1 : 1B/1A, bobine 2 : 2A/2B).
• Orientation d'un module StepStick : sa broche EN va sur la pastille marquée EN (en haut à gauche). VMOT se trouve donc en face, sur la pastille marquée VM. La logique des modules (VIO) est alimentée en 3,3 V.
• Ponts SPI (TMC5160) : sous chaque support, entre les deux rangées, se trouvent 5 ponts à souder marqués SPI. Ils sont en face des broches 2 à 6 du module. De haut en bas : SDI vers MOSI1 (broche 26), SCK vers SCK1 (27), CSN vers le CS de l'axe (41 AZ, 40 ALT, 38 dérotateur, 37 focuseur), SDO vers MISO1 (39), et CLK vers GND (horloge interne du TMC5160).
• Ponts ouverts (réglage par défaut) : le support accepte les modules STEP/DIR sans SPI, c'est-à-dire TMC2208/TMC2209 en mode autonome, A4988 ou DRV8825.
  • A4988 et DRV8825 : reliez RESET à SLEEP sur le module (petit fil ou goutte d'étain entre les deux broches voisines). Le PCB laisse ces broches en l'air : sans ce pont, l'A4988 a un RESET flottant, et le DRV8825, dont RESET a un rappel interne au niveau bas, ne bouge pas du tout.
  • Micro-pas : le PCB ne câble pas les broches MS1 à MS3. Elles restent au niveau bas, ce qui donne le pas entier sur un A4988 ou un DRV8825 et 1/8 de pas sur un TMC2208/TMC2209. Pour une autre valeur, reliez les broches MSx voulues à la broche VIO du support (3,3 V) par un fil soudé sur le module, d'après sa table de micro-pas. Le réglage Microstepping de l'outil de configuration doit toujours être égal aux micro-pas du module (1, 8, 16…).
• Les 5 ponts fermés (une goutte d'étain chacun) : pour un BTT TMC5160 Pro, ou un autre TMC5160 au format StepStick avec le même brochage (EN, SDI, SCK, CSN, SDO, CLK, STEP, DIR).
• Ne fermez jamais les ponts avec un A4988, un DRV8825 ou un TMC2209 : leurs broches MSx, RESET et SLEEP se retrouveraient sur le bus SPI.
• Configuration des TMC5160 (firmware Teensy) : au démarrage, puis chaque seconde, le firmware cherche un TMC5160 sur chaque axe et le configure (courant, micro-pas, stealthChop). Un TMC5160 en SPI garde son étage de puissance coupé tant qu'il n'est pas configuré. Si le 36V n'est pas encore là, le module ne répond pas : il est configuré dès que le 36V arrive, et reconfiguré après une coupure.
• Micro-pas : AZ/ALT utilisent le réglage Microstepping, qui doit être une puissance de 2 (16, 32, 64, 128 ou 256). Une valeur comme 125 est refusée et l'axe reste coupé (état M). Le dérotateur et le focuseur sont à 16 micro-pas par défaut : ajustez les Pas/Deg du dérotateur en conséquence.
• Courant : il se règle dans l'outil de configuration, de 100 à 3000 mA RMS par axe (Rsense 0,075 Ω du BTT TMC5160 Pro), avec un courant de maintien en %. Valeurs par défaut : 800 mA pour AZ/ALT, 400 mA pour le dérotateur et le focuseur, maintien à 50 %.
• Commandes : :XFS0# / :XFS1# (désactiver / activer, activé par défaut), :XTS# (état par axe : - SPI désactivé, 0 absent, 1 configuré, M micro-pas refusé, E défaut driver), :XTI<a|e|d|f>[mA]# (courant), :XTH[%]# (maintien), :XTP[0|1]# (stealthChop), :XTMd[n]# / :XTMf[n]# (micro-pas dérotateur / focuseur), :XTC# (tout reconfigurer). Sans valeur, ces commandes renvoient le réglage en cours.
• Le firmware Mega n'a pas de SPI : le PCB est prévu pour le Teensy.
• Hauteur : un TMC5160 avec radiateur est plus haut qu'un StepStick ordinaire. Le boîtier fait donc 45 mm de haut (box_h dans boitier_monture.scad), ce qui laisse 25,8 mm entre la carte du module et le couvercle. Un BTT TMC5160 Pro (23,2 mm hors tout) passe avec au moins 4 mm de marge, et les grilles du couvercle se trouvent au-dessus des radiateurs.

Carte drivers externes (pcb/monture_ext/)

• Chaque axe a deux borniers sur le bord haut :
• J_VM (5,08 mm, fil de 1,5 mm²) : VM et GND, l'alimentation du driver. VM est le bus moteur, donc 36V ou 12V selon l'entrée branchée. Chaque sortie a son condensateur de 220 µF.
• J_SIG (3,5 mm) : EN, STEP, DIR, GND, en 5 V. Les signaux du Teensy passent par trois 74HCT125, toujours actifs.
• Câblage d'un DM542 (cathode commune) : STEP → PUL+, DIR → DIR+, EN → ENA+, et GND → PUL−, DIR− et ENA− reliés ensemble. Le moteur se branche sur le driver. Avec ENA câblé, le driver relâche le moteur au parking ; sinon, le moteur reste alimenté en permanence.
• Un plan de cuivre GND (face dessous) et un plan +36V (face dessus, de l'entrée jusqu'aux borniers J_VM) portent le courant des drivers.
• Réglages : le Microstepping de l'outil de configuration doit être égal au nombre de pas par tour réglé sur le driver divisé par 200 (par exemple 128 pour 25 600 pas/tour). Toutes les valeurs sont acceptées, puissances de 2 ou non. AZ et ALT partagent ce réglage : réglez leurs deux drivers pareil.
• Vitesse de GoTo : le DM542 accepte 200 kHz au plus, avec des impulsions d'au moins 2,5 µs. Restez sous environ 150 kHz, soit une vitesse maximale d'environ 150 000 divisé par le nombre de pas par degré (environ 2,8°/s à 25 600 pas/tour avec une réduction de 750:1).
• Cette carte n'a pas de bus SPI : dans l'outil de configuration, l'état TMC5160 des axes est « absent », ce qui est normal. On peut décocher « Drivers TMC5160 ».

Source : README.md sur GitHub