«Mécanique des montures et alignement (orthogonalité)»

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1 «Mécanique des montures et alignement (orthogonalité)» Date : 11 mars 2015 Par : Yvan Desaulniers Références : (1) Images(4x) du Guide du Ciel par «Chartrand et Wimmer», éditeur Broquet (2) Image(1x) de Night Watch par Terence Dickinson, éditeur Firefly (3) Images(5x) de Wikipedia. Aide-mémoire -- Sujets à couvrir 1) Trois systèmes d axes ou, de coordonnées : a. Coordonnées géographiques (Latitude «lat», longitude «long») i. Référentiel géocentrique ii. Usage : Localiser un site d observation situé sur sa surface par rapport au à l équateur terrestre et, à un méridien de référence. iii. Système de coordonnées utilisé sur cartes et GPS, compas et boussole. iv. Unités : Long, exprimée en degrés (,, ) Est ou, Ouest, sur une plage de 0 à 180 mesurée sur l équateur terrestre. (Au total 360 ) L origine de la longitude étant le méridien d origine soit, celui qui passe par Greenwich. (Méridien du temps universel) L opposé du méridien de Greenwich, c.à.d. l autre demie du même méridien situé à 180 de Greenwich est nommée «la ligne de changement de date». Lat, exprimée en degrés (,, ) Nord ou Sud, sur une plage de -90 à 0 à +90 mesurés sur le méridien d origine. L origine de la latitude étant l équateur terrestre situé à 0. Les degrés positifs étant entre l équateur et le PNG (Pôle Nord Géographique) situé à +90 de latitude et, les degrés négatifs étant entre l équateur et le PSG (Pôle Sud Géographique) situé à -90 de latitude. Page 1 sur 10

2 b. Coordonnées azimutales (élévation ou hauteur ou altitude «h ou ALT», azimute «a ou AZ»,) i. Référentiel topo-centrique ou, local ii. Système entièrement dépendant du lieu d observation. (Il quantifie l orientation intuitive humaine : «par-là et à cette hauteur-là.») iii. Usage : Pour localiser une cible située sur la sphère céleste, par rapport à l horizon et à la verticale du site de l observateur. iv. Unités : L élévation (ou hauteur ou altitude), exprimée en degrés (,, ) par rapport à l horizon d un lieu, sur une plage de -90 à 0 à +90. Elle se mesure sur le méridien local. Ce méridien est celui qui passe par l horizon Nord, le Zénith et, l horizon Sud du lieu. L horizon étant le plan perpendiculaire à la verticale du lieu d observation (ou la droite joignant le zénith local et le nadir local.) Son origine est le plan de l horizon local qui possède une élévation de 0. L élévation augmente en degrés positifs, au-dessus de l horizon jusqu au Zénith situé à +90 d élévations. Elle augmente en degrés négatifs en s éloignant en dessous de l horizon jusqu au Nadir situé à -90 d élévation. L azimute, exprimée en degrés (,, ) sur une plage de 0 à 360, mesurée sur le plan de l horizon du lieu. Son origine est le Nord géographique à 0 et, va en croissant en direction de l Est. (Sens horaire vue du Zénith) L almicantarat est un cercle tracé sur la sphère céleste situé à une même élévation, pour toutes les valeurs d azimute. Ou, un cercle tracé sur la sphère céleste par un plan parallèle à celui de l horizon. v. Ces coordonnées, azimut et élévation, servent au pointage d'un télescope sur monture azimutale, à l alignement polaire d un télescope sur monture équatoriale. Page 2 sur 10

3 c. Coordonnées équatoriales (ascension droite «α ou ad ou RA», déclinaison «δ ou dec ou DEC») i. Référentiel géocentrique ii. Système totalement indépendant du lieu de l observateur, basé sur la rotation de la Terre et le mouvement apparent de la sphère céleste. iii. Usage : Localiser une cible située sur la sphère céleste par rapport au mouvement apparent du ciel en 24 heures et l équateur céleste. Les coordonnées équatoriales sont celles qui sont données par les catalogues d étoiles, d'objets et, les éphémérides. Si l'on se repère dans un système d'axes liés à la Terre, avec un axe parallèle à l'axe polaire, et l autre perpendiculaire (équateur céleste) on travaille en coordonnées équatoriales, comme un télescope en monture équatoriale. iv. Unités : L ascension droite, s exprime en Heures (h, m, s) sur un cercle de 24 heures plutôt que sur 360. La Terre tourne en 24 heures et, en ordre croissant vers l Est vue de la Terre. (1h = 15, 1 = 4 min à l équateur) L'origine de l ascension droite (α = 0 heure) est le point vernal. Il s agit du nœud ascendant au croisement du plan de l équateur céleste et du plan de l écliptique. Il correspond à l équinoxe du printemps et, il se situe à 2 au sud et, 0 17 à l est de l étoile λ (Psc). Le nœud descendant de ce même croisement est l équinoxe d automne. Les termes ascendant et descendant s appliquent si les nœuds sont vos de l extérieur de la sphère céleste. Ils doivent être inversés s ils sont vus de l intérieur de la sphère céleste soit, de la Terre et, ils le sont vus d un logiciel de planétarium. (Coelix) La déclinaison, s exprime en (degrés, minutes, secondes) à partir de l équateur céleste (0 0 0 ) et, en degrés positifs en allant vers le PNC (Pôle Nord Céleste) situé à +90 de déclinaison ou, en degrés négatifs en allant vers le PSC (Pôle Sud Céleste) situé à -90 de déclinaison. L origine de la déclinaison (δ = 0 ) est située sur l équateur céleste. Page 3 sur 10

4 2) Trois principaux types de montage mécanique : a. Monture Dobson i. Exclusivement pour télescopes de type Newton. ii. Principe mécanique par friction et équilibre. iii. Mécanique très simple et robuste. iv. Très facile à transporter. v. Très rapidement installée. (Type déballez et observez; temps de stabilisation de la température du miroir exclus) vi. Usage visuel presqu exclusivement. (À moins d être équatorial et motorisée ou observatoire professionnel) vii. Charge utile relativement faible. viii. Le poids des accessoires est critique, même des oculaires. Équilibre maintenu par friction. (À moins d être motorisée) ix. Très peu, voir sans possibilité d expansion des équipements d observation. x. Orthogonalité incertaine par usure et décollement des bandes de friction. xi. Peut cependant être motorisée, avec Pushto ou, Goto. xii. Types de coordonnées typiquement azimutale mais : Sans système de coordonnées, si directement au sol sans autres ajustements/précautions. Peut être azimutale (Très grande majorité des cas) si base au niveau (parallèle au plan de l horizon) et, alignée en direction du Nord. (Comme une boussole) Peut être équatoriale (généralement gros télescopes et motorisés) si base inclinée à la hauteur de la latitude du lieu (Parallèle à l axe de la Terre) et, alignée sur la polaire. xiii. Astrophotographie: Pour expositions de quelques secondes seulement (15 sec à 30 sec max) Page 4 sur 10

5 b. Monture à fourche i. Presqu exclusivement pour télescope Schmid-Cassegrain (ou semblables, Maksutov, Ritchey-Chrétien) ii. Télescope intégré à la monture seulement. iii. Entrainement par vis sans fin et engrenage. Matériaux souvent synthétique ou, fibre ou, aluminium, donc, fragilité. iv. Généralement très peu de contrepoids et difficiles à ajouter. v. Accepte difficilement l ajout d équipement puisque restreint par le passage dans la fourche et les contrepoids. vi. Charge utile n excède généralement pas le télescope de base plus quelques accessoires puisque difficile à contrebalancer. vii. Généralement moins lourde et encombrante que monture équatoriale allemandes mais plus que Dobson (Trépied) viii. Temps d installation, nivellement/équilibrage/alignement, environ 20 minutes; temps de stabilisation de la température du miroir exclus. (Télescope intégré à la monture) ix. Orthogonalité très bonne. (Procédés de fabrication bien contrôlés) x. Mettre au niveau!? Nécessaire ou pas? Ça dépend xi. Généralement motorisé, avec Goto. xii. Types de coordonnées (2) : Peut être azimutale, si base au niveau (parallèle au plan de l horizon) et, alignée en direction du Nord. (Comme une boussole) Peut être équatoriale, si base inclinée à la hauteur de la latitude du lieu par un «Wedge» et, alignée sur la polaire. xiii. Astrophotographie tout à fait possible mais équipement photographique restreint au passage entre la fourche et la base et, contrepoids restreint. Inversion au passage au méridien non requise (Meridian Flip) Page 5 sur 10

6 c. Monture équatoriale Allemande i. Tous les types de télescope (Lunettes, réflecteurs, réfracteurs) ii. Vendu séparément, peut agencer comme on le désire. iii. Principe mécanique à engrenage et vis sans fin généralement de laiton ou acier. iv. Plus robuste et fiable. v. Système à contrepoids adaptable à presque toutes combinaisons d équipements mais, lourd à très lourd. (Limite de la transportabilité) vi. Charge utile au choix selon les équipements et les contrepoids. vii. Généralement plus lourd et encombrant (Trépieds, contrepoids, choix d équipements) viii. Possibilité d expansion des équipements seulement limitée à la charge utile de la monture. ix. Temps d installation plus long. 30 à 45 minutes et plus selon les équipements. (temps de stabilisation de la température du miroir exclus) x. Types de coordonnées (1): Essentiellement équatoriales mais, Quelques modèles rares peuvent travailler en azimutales. (AZ- EQ6 mais, aucune plus-value) xi. Astrophotographie : Idéale parce qu elle peut convenir à toutes les configurations/choix d instruments. Il suffit de contrebalancé. Inversion au passage au méridien requise. (Meridian Flip) Page 6 sur 10

7 3) Entrainement à engrenage et vis sans fin 4) Backlash et PEC Page 7 sur 10

8 5) Motorisations a. Entrainement par engrenage (La très grande majorité) ou direct. b. Entrainement à courroie crantée (Moins fréquent, AZ-EQ6, réduit vibration, $) c. Moteurs pas à pas : Très très grande majorité des applications amateures, Vibrations mécaniques intrinsèques Peu énergivore parce que fonctionnent sur des impulsions électrique plutôt que courant maintenu, Électronique simple et éprouvée, très commun, Capteur de position non requis en commande de suivi seulement Couple relativement faible, Peut «glisser», Surtout, peux dispendieux. Page 8 sur 10

9 d. Servo-moteurs : Peu utilisés mais idéalement supérieurs. Très puissant mais doit être alimenté à pleine puissance en tout temps Énergivore. Rotation uniforme et sans saccade, ne génère pas de vibrations mécaniques. Principe d un seul vecteur de champ tournant. Requiert électronique complexe, énergivore et moins répendue. Mais surtout dispendieuse. Requiert capteur de position même pour le simple suivi. Attention, le terme servo-moteur est surexploité. (Vendu sous le nom mais construit avec moteur pas-à-pas!!!) Moteur pas-à-pas vs servo-moteur (Wikipedia) Page 9 sur 10

10 6) Encodeurs à implusions a. Un sur chaque axe de la monture. b. Génèrent des impulsions proportionnelles en nombre à l angle de rotation de son arbre (sec d arc/impulsion). c. Elles sont comptées par le microprocesseur qui interprète ce compte par rapport à une position de référence connue, en termes de position angulaire (Ascension droite et déclinaison) d. La vitesse de suivi est correcte si les impulsions se produisent à la bonne fréquence. Page 10 sur 10