Flip Mirror Motorizado

Instalar un flip mirror (espejo basculante) en el tren óptico de tu telescopio permite darle una nueva dimensión a tu equipo astronómico. En mi caso, que utilizo el telescopio para hacer mediciones fotométricas y espectrométricas, el flip mirror permite utilizar el telescopio con dos instrumentos sin necesidad de poner y quitar en cada momento el que quieras, que siempre conlleva necesidad de ajustes.

En una posición del flip mirror puedes hacer que la luz captada por el telescopio atraviese el flip mirror sin desviación (lo que llamaremos posición abierta) y en la otra posición que se desvíe lateralmente (llamaremos a esto posición diagonal). En mi caso, en la posición abierta del flip mirror, opero un espectrógrafo y en la posición diagonal una cámara para hacer fotometría o astrometría. El caso de la astrometría es una aplicación interesante, ya que la cámara auxiliar del espectrógrafo suele tener un sensor pequeño y es difícil resolver el plato (plate solve) mientras que con el flip mirror en posición diagonal con la cámara adecuada se obtendrá un buen campo para resolver el plato, lo que ayudará mucho a hacer el correcto centrado de la estrella en la rendija del espectrógrafo.

El problema con el que nos vamos a encontrar con el flip mirror, es que a lo largo de una sesión de observación, necesitaremos en diferentes momentos cambar la posición, es decir, bascular el espejo. Hacer esto de forma manual es poco práctico porque no permite dejar programada la sesión y requiere estar pendiente y cerca del telescopio para hacerlo manualmente. Lo ideal es poder hacer el cambio de posición de forma automática, de forma similar a como se cambia de filtro con una rueda de filtros motorizada.

Para realizar esta función de automatización aprovecharemos un flip mirror comercial, el de Baader, que ya está preparado para integrar un motor y tiene una construcción mecánica excelente. El fabricante menciona esta posibilidad, pero no la comercializa, al menos en la fecha de redacción de este artículo, y ni siquiera da ninguna pista respecto a cómo se puede hacer la automatización. En este artículo vamos a proponer una solución sencilla y eficaz, que he implementado en mi observatorio.

En realidad, lo único que habilita a Baader a decir que su flip mirror es motorizable es que la rueda para maniobrar la basculación está dentada. En la misma rueda que se usa para el cambio manual, pero lleva unos dientes para poderla arrastrar con una correa dentada. El fabricante no indica en sus especificaciones qué tipo de dentado, y la única forma de averiguarlo es fijarse en un video de su página web en el que aparece durante una fracción de
segundo una correa síncrona que lleva serigrafiado HTD 3M, que indica el tipo de diente HTD y el paso de 3mm.

Una vez que conocemos el paso y tipo de correa, ya podemos detallar los elementos que
necesitamos para la automatización mecánica:

Motor unipolar paso a paso, yo he usado el modelo 28BYJ-48
Correa síncrona HTD de 6mm de ancho y paso de 3mm. La longitud depende de la implementación, en esta propuesta en torno a 170mm.
Polea para el motor del mismo paso dentado HTD 3mm.
Sensor de efecto hall para detección de posición y pequeño imán.
Placa de acople del motor al flip mirror. El motor se fija con unos separadores y el diseño permite ajustar distancia del eje del motor a la rueda y por lo tanto la tensión de la correa.

A continuación se muestra una imagen con los elementos:

En la imagen anterior, el motor queda por debajo y no se aprecia, pero puede verse en el siguiente video:

La placa que fija el motor al flip mirror está fabricada con impresora 3D y tiene un diseño muy sencillo. Tras fabricarla noté que la rueda dentada está descentrada en el flip mirror de Baader por lo que hay que limar algo un lateral derecho del canal de la placa de montaje para que la correa quede correctamente. La placa se fija al flip mirror de Baader utilizando dos tornillos que el fabricante indica que son para fijación de elementos externos y que se señalan en la imagen.

La automatización del motor paso a paso se puede realizar con cualquier controlador, y en mi caso he utilizado una placa de Arduino Uno y el driver ULN2003. Una entrada de la placa Arduino se utiliza para el sensor de efecto Hall, para poder conocer en cada momento la posición del espejo gracias a un imán colocado adecuadamente y que cuando el sensor lo detecta, el espejo esté en una posición determinada.

El software en la placa Arduino debe mover el motor el número de pasos adecuados (1800 según mi implementación) en un sentido u otro según que el sensor de efecto Hall detecte que el espejo se haya en la posición diagonal o abierta. A su vez, la placa Arduino se comanda a través de USB con objeto de poder integrar el sistema en un driver ASCOM y poder manejar el flip mirror como si fuese un filtro.