Note importante: ceci est un condensé de l'article publié dans le N° 65 d'Astrosurf Magazine. Pour une lecture approfondi, se référer à l'article complet de cette excellente revue.
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Introduction
La motorisation de la collimation vise à réaliser
cette manœuvre avec très grande précision en quelques secondes avant
chaque observation. Cependant, la motorisation de la collimation
n’est pas forcément ressentie comme une priorité dans le cercle des astronomes
amateurs. En effet, bon nombre d’amateurs utilisant un télescope de type Newton
collimatent parfaitement leur instrument manuellement sans éprouver de
difficultés particulières. Ceci étant, faire la collimation sur un gros
télescope, lorsqu’on est seul, n’est pas évident car cela nécessite des
allers-retours entre l’oculaire et les vis de collimation à l’arrière du
primaire. C’est pour cela que j’ai motorisé cette fonction sur mon 600 mm.
Si le télescope est de petite taille, on peut
sans quitter l’oculaire avoir accès aux vis de collimation. S’il est de taille
moyenne ça se complique et nombreux sont les amateurs qui ont contourné le
problème en ramenant sur l’avant à l’aide de tiges, poulies ou engrenages la
manipulation des vis, c’est la « collimation par le haut ». Cette technique
présente sur certains matériels des risques si on ne dispose que d’une tige
pour les deux vis. Dans le noir, il n’est pas évident de l’adapter sur les
écrous, il y a aussi le risque de chute sur le primaire s'il n’y a pas de
protection. Sur une des versions du T300 UL (ultra léger), j’ai résolu cette
question en adoptant par exemple une tige/clé de collimation par le haut en
carbone qui ne pèse que 24 grammes !
La main peut aussi se trouver sur une partie du
chemin optique, faussant ainsi l’appréciation du centrage de l’ombre du
secondaire à l’oculaire. Sur un gros télescope, ce système devient de suite
bien plus encombrant, augmentant le temps de démontage avec le risque de
générer des vibrations lors des déplacements. La collimation électrique nous
permettra alors de pratiquer l’affinage systématique de la collimation sans ces
risques sur une étoile, du moins si l’observateur l’estime nécessaire selon son
expérience et son exigence... mais aussi le F/D.
Que ce soit avec un Cheschire, ou un laser, soit
équipé d’une mire à 45° soit en faisant coïncider les points sur le secondaire,
il est possible de dégrossir la collimation, mais pour la dernière phase sur
une étoile il est nécessaire d’avoir l’œil à l’oculaire.
L’autre avantage de la collimation motorisée est
l’absence de vibration lors de cette opération, puisqu'on ne touche plus le
télescope. Donc gain de temps et de précision.
Sous les latitudes européennes, il suffit de
diriger son instrument sur l’étoile polaire, de s'assoir sur un siège
confortable ou son escabeau, mettre l’œil à l’oculaire et collimater à l’aide
de la raquette de la commande dédiée.
La motorisation de la collimation, oui mais pour quels instruments et
diamètres ?
Sur un télescope de
type Newton, on peut considérer que motoriser les vis du porte-secondaire n’est
pas nécessaire car les amplitudes de réglage sont faibles et de fait, il y a peu
de place pour une motorisation sauf pour de grands diamètres sans doute au-delà
de 600mm pour le primaire. Mais des amateurs doués en électronique ont mis au
point des systèmes de collimation électriques miniaturisés pour le secondaire
de Schmidt-Cassegrain. De plus, ce dispositif doit être forcément sans fils
pour ne pas rajouter une aigrette à ce type de télescope qui en est
initialement dépourvu. Sur un Newton, l’ajustement final de la collimation
s’effectue toujours via le barillet du miroir primaire.
On peut également
imaginer une collimation informatisée, détectant
le centrage d’un laser sur un capteur. C’est peut-être une piste à explorer pour lutter contre la faiblesse
mécanique de certains instruments qui provoque une décollimation lorsqu'ils changent
de position. Mais il faudra peut être
toujours la vérifier visuellement pour atteindre l'optimum. Le propos de cet
article ne concerne donc que la motorisation de la collimation en la contrôlant
visuellement soit à l’oculaire sur une étoile soit avec un laser de collimation
soit sur un écran d'ordinateur avec une caméra. Le laser pourra être barlowté
le cas échéant pour augmenter la précision.
Avec l'expérience
de mon 300 mm, on peut justifier cette motorisation à partir d'un primaire de 250 à 300mm. En dessous,
d’une part la taille de l’instrument permet le plus souvent d’atteindre les vis
de collimation sans quitter l’oculaire, du moins si le F/D n’est pas trop long
(typiquement F/D >5) et d’autre part, il serait nécessaire de miniaturiser la
motorisation, ce qui en augmente la difficulté de mise au point et le coût du
matériel. Attention pour un télescope Newton, la tolérance vis-à-vis de la
collimation évolue avec le cube du rapport F/D. Cela signifie que sur un Newton
à F/D court, il y aura une grande différence d’amplitude de réglage entre
l’alignement des optiques au laser ou au cheshire et le peaufinage de la
collimation sur une étoile. La motorisation doit absolument tenir compte de ce
paramètre. C’est pourquoi il faudra choisir avec soin le rapport de réduction
de la mécanique d'entrainement.
L'exemple de la motorisation de la collimation sur un barillet astatique d'un dobson T600
Sur mon T600 avec son barillet astatique 12 points dont trois fixes et
un miroir primaire de 30 kg, les triangles de flottaison astatiques assurent
l’essentiel du portage du miroir. Les vis de collimation ne supportent que 2,5
kg chacune, j’ai donc adopté un entrainement par courroies crantées s’adaptant
à des roues pleines en aluminium, disponibles dans de nombreuses dimensions.
Ainsi il est plus facile de faire varier la vitesse de rotation,
notamment en la diminuant pour l'adapter
à la précision nécessaire des F/D courts. Ce dispositif mécanique est aussi
plus simple à mettre en œuvre. Les courroies peuvent être enlevées très
facilement en cas de panne du système pour passer en collimation manuelle.
En toute rigueur seule la motorisation de 2 axes suffit mais motoriser les trois axes de collimation, permet d'optimiser facilement la
position du primaire. Pour un astatique penser à repositionner ensuite les
masselottes dans un même plan surtout lors de la première collimation. Si la
mécanique de l’instrument est robuste et bien réalisée, la collimation
électrique s’effectuera toujours autour de cette position et il ne sera pas
nécessaire d’y pratiquer une nouvelle intervention manuelle. Bien entendu, on peut très bien adapter la collimation électrique à un barillet conventionnel.
Vis de collimation
Elles doivent être
choisies avec soin. Une grosse vis supérieure à partir de M14 au pas fin en
acier inox ou laiton, possédant une tige de diamètre s’adaptant aux roues
dentées en aluminium (en général 8 mm) simplifiera grandement la fabrication et
la fiabilité du dispositif
La question de la vitesse de rotation du moteur.
Elle doit être la plus lente possible ! Le rapport de réduction du motoréducteur est de de 1/600! Ici nous sommes à 9tr/mn en sortie
d’arbre du motoréducteur pour 12 volts. Cela signifie que la vitesse de
rotation de la vis de collimation est en réalité inférieure à 3,4 tr/mn. L’installation fonctionnera très
bien sous 12V mais une alimentation à tension constante permet d’avoir une
vitesse de déplacement de l’étoile à l’oculaire toujours identique. Pour ce
faire, choisir un régulateur à modulation de largeur d’impulsion pour petit
moteur chez votre fournisseur de composants électroniques. Son coût ne dépasse
pas la vingtaine d’euros. En fonction de la vitesse finale de rotation désirée,
ce genre de régulateur permettra de régler la tension d’utilisation du moteur.
Une valeur entre 5 et 10V avec une batterie 12V est pertinente. Ce choix est conditionné par les quelques essais de
collimation sur une étoile essentiellement lié au confort d’utilisation. Cette
vitesse doit permettre à la fois le déplacement long sur une mire d’un laser de
collimation (actions de 2 à 6 secondes) et une impulsion pour la finition sur
une étoile (actions de moins de 0,5 secondes).
Influence du rapport F/D sur la collimation électrique
Plus le F/D est bas,
plus l’action de l’impulsion sur la raquette de commande sera réduite en temps
pour finaliser la collimation. J’ai pu constater que là où il faut 1 seconde à
F/4 il en faudra qu’une demi-seconde à F/3,3 pour un recentrage de l’image
du secondaire ! En conséquence, plus le F/D est court plus la vitesse de
rotation du motoréducteur doit être faible. On retrouve la sensibilité de la
collimation qui dépend du cube du rapport F/D. Il faudra aussi estimer
l’inertie du motoréducteur lors des différentes actions mais cela ne constitue
pas une gêne lors des réglages.
La
collimation électrique peut, à certains égards apparaitre comme un luxe inutile
et on peut aisément s’en passer. Mais en réalité il n’en est rien. Poussé par
la recherche d’un ratio « temps de préparation instrumentale/temps
d’observation » le plus faible possible, j’ai inscrit la collimation au
cahier des charges de la construction du T600. Ci dessous, une vue en cours de montage.
