Planche équatoriale motorisée pour la photographie

Une planche équatoriale sert à faire de la photographie d'étoiles, d'amas d'étoiles, de nébuleuses,
et plus généralement de l'astrophotographie.
Si avec votre appareil photographique vous faites une photo de nuit des étoiles à une vitesse de 1/200s
ou à 1/50s, vous verrez sur votre photographie quelques étoiles.
Si par contre vous faites une photo en pause longue à une vitesse de 30 secondes ou bien de 2 minutes,
vous verrez des centaines, des milliers d'étoiles.
Mais si vous faites une photo en pause longue sans planche équatoriale ou monture équatoriale, vous
aurez des trainés sur votre photo (comme sur la photo22).
Pour pouvoir photographier le ciel et les étoiles, il faut compenser le mouvement de rotation de la terre.
C'est pour cela qu'il faut un système comme une planche équatoriale pour compenser ce mouvement.

La solution simple est d'utiliser une monture équatoriale de télescope mais le prix est élevé (minimum 150 Euros).
Fabriquer soit même une planche équatoriale n'est pas très compliqué et vous coutera dans les 30 Euros + le prix du moteur.
Il existe sur internet, beaucoup d'exemple de réalisation de planche équatoriale ou planchette équatoriale.
Il existe d'ailleurs plusieurs principe : planche tangente, planche isocèle, planche isocèle à double bras,
planche en arc de cercle, ...
J'ai choisis de réaliser une planche tangente car c'est la plus facile à réaliser,
mais le problème de la planche tangente, c'est qu'elle a une dérive dans le temps.
Je suis tombé par hasard sur l'excellent site de Fred : http://www.astrosurf.com/fred76/planche.html
Sur son site il propose de faire une petite pièce pour corriger la dérive.
Et bien cela fonctionne parfaitement.

Le principe d'une planche équatoriale tangente est très simple :
Deux planches de bois sont reliées par une charnière, une des deux planches est percée pour laisser
passer une tige filetée. La tige filetée tourne, avance, et déplace la seconde planche sur laquelle est fixé
le reflex.
Le principe est donc très simple, mais la réalisation doit être précise.
J'ai passé un peu de temps à réfléchir à la motorisation, car on ne trouve pas beaucoup d'exemple de planche
équatoriale motorisée et la plupart des exemples ne me plaisait pas.

Je vais vous expliquer comment réaliser une planche équatoriale motorisée.
Pour les impatients, la photo01 vous montre la planche équatoriale montée sur un trépied photographique.
Sur la photo02, on voit mieux la planche et sa motorisation.
La photo03 montre les deux planches de bois fixées par la charnière.
Avant de lire la suite, regardez la photo21, c'est la liste du matériel de base nécessaire à la réalisation
de la planche équatoriale. Vous trouverez l'ensemble des matériaux dans les magasins de bricolage, sauf le moteur.

Le moteur que j'ai acheté en mai 2010 coutait 10 Euros, je l'avais acheté sur le site internet de Galileo :
http://www.galileo.cc/GALILEO-france/boutique_accessoires_list.php?rub=Moteurs
Il est vendu complet avec la raquette de commande.
En moins d'un an, le prix est passé de 10 Euros à 71 Euros. On le trouve sur plusieurs site d'astronomie au même prix,
c'est sand doute l'importateur qui a augmenté sa marge (alors que ce moteur coute quelques Euros en Chine).
Je vous laisse donc le soin de trouver par vous même un moteur à pas trop cher (ce qui compte c'est de trouver
un moteur qui tourne à 1 ou 2 tours par minute).
Il y a aussi une autre solution : c'est d'acheter un moteur pour boule à facette, certains font 3 tours / minute
(Il suffira d'utiliser un engrenage à 10 dents et l'autre à 30 dents, ou un à 20 dents et l'autre à 60 dents, pour
démultiplier la vitesse et que la rotation soit de 1 tour / minute), il y en a même qui font 1 tour / minute et
supporte jusqu'à 2.5 Kg de charge donc ils doivent avoir un couple suffisant.
J'en ai vu à 6.08 Euros, l'effort n'étant pas très important, ce type de moteur devrait convenir.

Comme vous l'avez certainement remarqué, j'utilise aussi deux engrenages, un de 20 dents et un autre de 40 dents.
J'ai acheté les engrenages sur le site internet de GOTRONIC : http://www.gotronic.fr dans la rubrique robotique.
Les engrenages sont larges, c'est pour compenser des imperfections de fabrication car je n'avais qu'une perceuse
et une visseuse pour fabriquer ma planche équatoriale.

pour réaliser cette planche équatoriale, il faut donc :
2 planches de bois (par exemple 30 cm x 12 cm)
1 charnière piano (elle est plus fine qu'une charnière de menuiserie)
1 roulette (une roulette large je vous expliquerai après pourquoi)
1 tige filetée de diamètre 6 millimètres
1 tube rond de diamètre 12mm
1 tube rond de diamètre 10mm (tube en aluminium)
1 manchon pour tige filetée de diamètre intérieur 6mm et extérieur 8mm
1 morceau de circuit imprimé (pour fabriquer la pièce de correction de tengante)

La première chose à faire est de fixer les planches de bois avec la charnière.
Soyez précis, la charnière doit être parfaitement et solidement reliée à l'intersection des deux
planches de bois (photo03 et photo04). Les deux planches de bois doivent pouvoir se fermer complètement.
Comme vous avez pu le constater sur les photos, j'ai une planche de bois un peu plus courte que l'autre,
c'est à cause de la fixation de la pièce correctrice faite en circuit imprimé (photo09).
Maintenant il va falloir faire le trou de la tige filetée. C’est le trou qui demande le plus de précision. Il faut essayer
de percer ce trou au dixième de millimètre près (ne vous inquiétez pas on arrivera à corriger l'erreur en réglant le moteur).

Dans la liste des matériaux, je vous ai conseillé une tige filetée de 6 millimètre de diamètre car cette tige filetée à un pas
de 1 millimètre. Le pas, c'est la distance qu'il y a entre deux rainures d'une tige filetée.
Sur la photo05, je vous donne la bonne distance pour une tige filetée qui a un pas ou filetage de 1 millimètre et qui fait
un tour par minute. Le trou à percer est de la taille de la tige filetée, dans notre cas 6 millimètres.
Si votre tige filetée a un autre pas ou filetage (exemple 1,25 millimètre, 2 millimètre), vous devrez calculer la distance
grâce à cette formule : x= (w * N / (1.00274 * (tan(0.2524305555555)))
Avec W qui est le pas ou le filetage de la tige filetée et N le nombre de minutes par tour de tige filetée
(tan est la tangente de 0.2524305555555, X est le résultat du calcul de la distance).
Cette distance est la distance entre le centre de la charnière et le centre du trou que vous devez percer.
Cette formule s'applique en millimètres mais aussi en inch pour les anglophones.

Maintenant que le trou est fait, on va créer le système de déplacement de la tige fileté grâce à la roulette (photo10, photo11).
Je vous conseil une roulette assez large (30 millimètres) pour avoir un bon maintien et surtout éviter que la tige fileté bouge.
Cela permettra aussi de réduire les vibrations du moteur et du déplacement de la tige filetée.
Donc il faut une roulette que vous allez démonter pour récupérer la roue en caoutchouc.
Si vous avez choisi une roulette large comme la mienne, le trou central de la roue devrait être de 12 millimètres.
Mais le manchon pour la tige filetée a un diamètre extérieur de 8 millimètres.
C'est pour cela que dans la liste des matériaux il y a deux tubes ronds, un de 10 millimètres et un autre de 12 millimètres.
Couper le tube rond de 12 millimètres pour qu'il entre dans le trou central de la roue mais sans dépasser (donc 29 millimètres).
Couper le tube rond de 10 millimètres en aluminium à 35 millimètres (un peu plus long que le tube rond de 12mm).
Comme le tube de 10mm est en aluminium, et que l'aluminium est plus tendre que l'acier du tube de 12mm, vous allez pouvoir
entrer en force le tube de 10mm dans le tube de 12mm avec un marteau.
Le tube de 10mm doit maintenant dépasser de 5-6mm du tube de 12mm.
Du côté ou le tube de 10mm dépasse, vous allez enfoncer en force le manchon pour tige filetée qui a un diamètre extérieur de 8mm.
Regardez les photo14 et photo15, on voit le tube acier de 12mm et le tube de 10mm en aluminium qui dépasse légèrement (photo15).

La roue de la roulette à un trou de 12 millimètres, le tube en acier à lui aussi un diamètre de 12 millimètres. La roue est en
matière caoutchouc. Il faut que notre petit bout de tube en acier de 12 millimètres entre dans le trou central de la roue mais puisse
tourner dedans sans forcer. Il va falloir, en faisant des mouvements de va et vient, agrandir de 0,1 millimètres le trou de la roue
en caoutchouc. J'ai fait une bonne centaine de mouvements de va et vient pour agrandir un peu le trou de la roue.
Le trou de la roue doit être agrandie légèrement mais pas trop, car il ne faut pas que le tube rond de 12mm bouge,
il faut juste qu'il puisse tourner sans trop frotter.
J'ai aussi récupéré de la roulette, un des disques ou rondelle en acier qui était fournit avec.
Cette rondelle va servir à empêcher notre tube de 12mm de sortir du trou de la roue. Cette rondelle à un
diamètre de 8.5 millimètres, avec la perceuse je l'ai agrandit à 10 millimètres. Ainsi notre tube rond de 12 millimètres est dans
le trou de la roue, le tube rond de 10 millimètres que nous avons entré en force dépasse de la rondelle (photo12 et photo15).
Nous avons donc maintenant, un tube rond de 12 millimètres, qui contiens un tube rond de 10 millimètres, qui contiennent notre manchon
pour tige filetée de 8 millimètres de diamètre extérieur, et tout cela dans le trou de la roue avec par dessus la rondelle.
On va maintenant fixer un engrenage sur le manchon pour tige filetée.

Si vous avez achetez le même moteur que moi, ce moteur effectue un tour en 2 minutes, dans notre cas, il faut que la tige filetée
fasse un tour en 1 minute, pour que la tige filetée avance de 1 millimètre par minute.
J'ai donc utilisé deux engrenages pour augmenter la vitesse du moteur. Ces deux engrenages servent aussi à relier le moteur
avec le manchon de tige filetée qui doit tourner pour faire avancer la tige filetée.
En utilisant un engrenage de 20 dents et un autre de 40 dents, je multiplie ma vitesse par 2,
donc mon manchon de tige filetée va faire un tour en 1 minute et donc déplacer ma tige filetée de 1 millimètre.
Vous devez donc percer l'engrenage de 20 dents pour agrandir le trou à 8 millimètres pour le fixer sur le manchon
de tige filetée que vous avez précédemment enfoncé en force dans les deux tubes ronds. Pour fixer l'engrenage de 20 dents
sur le manchon de tige filetée, j'ai utilisé de la colle très forte comme de la "super glue".
Attention, il faut que l'engrenage soit perpendiculaire au manchon de tige filetée.
Il faut maintenant fixer la roue de la roulette à la planche car la roue ne doit pas tourner. La roue sert juste de support pour les
tubes ronds et le manchon. J'ai utilisé deux vis à bois pour fixer la roue dans la planche de bois.

Sur le moteur j'ai fixé l'engrenage de 40 dents. Pour que l'engrenage de 40 dents soit parfaitement perpendiculaire au moteur,
j'ai trouvé une vielle pièce de Meccano rouge (photo10). A vous de trouver une pièce qui pourra faire la même chose.
Pour fixer le moteur à la planche, j'ai utilisé une vis de diamètre 10 millimètres et de longueur 70 millimètres.
Cette vis à tête hexagonale (photo05 et photo06) est fixée sur la planche de bois et est maintenu par des boulons (photo11).
J'ai mis plusieurs boulons pour que les engrenages soient alignés (photo13).

Maintenant nous allons créer la petite pièce en circuit imprimé qui va corriger la dérive de notre planche équatoriale.
J'ai choisi un circuit imprimé car c'est une matière très facile à découper au cutter et à poncer. Le circuit imprimé est
aussi une matière résistante (fibre de verre) et a une très fine épaisseur.
Comme je vous l'ai dit sur le site internet de Fred : http://www.astrosurf.com/fred76/planche.html, il y a la courbe exacte
que doit avoir cette pièce correctrice. Sur son site internet, il propose une image JPG mais elle est à la bonne échelle
pour une vis au pas M6 et l'auteur précise que c'est à chacun de la mettre à la bonne échelle.
Je vous propose donc sur ce site internet dans la rubrique "Download", de télécharger l'image JPG à la bonne échelle pour
une tige filetée de 6 millimètres de diamètre avec un pas de 1 millimètre et faisant un tour par minute.
Attention ! Il faudra faire cette courbe avec la plus grande précision sinon vous aurez des petites erreurs de dérive dans le temps.

Pour fixer cette pièce correctrice de tangente, j'ai fais une petite rainure dans la planche de bois du dessus, ainsi la pièce est
correctement maintenu à sa base (photo07).
pour la fixer définitivement et que la pièce ne puisse pas bouger, j'ai utilisé deux équerres en plastique blanc (photo07 et photo08).

A ce stade de la fabrication, le moteur est fixé. L'assemblage de la roue, des tubes ronds et du manchon est terminé et fixé à la planche.
La pièce correctrice de tangente est réalisée et fixée à la planche du dessus.
La planche du dessous est plus courte que la planche du dessus pour que la pièce correctrice de tangente et les deux équerres
plastiques blanches ne gène pas la fermeture complète de notre planche équatoriale (photo08 et photo09).

Il reste plus que a faire une rainure dans notre tige filetée (photo06) pour que la tige filetée reste emboitée sur la pièce correctrice
de tangente. Cela permet à la tige filetée de toujours rester lié à la pièce correctrice, mais en laissant la possibilité à la
tige filetée de coulisser sur la pièce de correction de tangente.
Cela sert aussi à éviter que la tige filetée puisse tourner, car elle ne doit surtout pas tourner.
Ce n'est pas la tige filetée qui tourne, mais l'assemblage des tubes ronds et le manchon.
Comme notre tige filetée ne peut pas tourner, forcement la tige filetée est obligée d'avancer ou de reculer.
Pour réduire les frottements et les à coups, j'ai mis un peu de graisse dans la rainure de la tige filetée.
Sur une idée de Fred, il est possible de remplacer la rainure dans la tige filetée par une petite roulette ou un roulement à billes
pour réduire au maximum les frottements.

Voila ! Nous avons réalisé notre planche équatoriale motorisée.

Il nous reste à fixer notre appareil photo reflex sur la planche équatoriale.
J'ai utilisé deux morceaux de tasseau en bois que j'ai relié et fixé avec deux vis (photo16).
Une vis centrale avec un écrou à oreille permet d'incliner vers la gauche ou vers la droite la rotule photographique.
J'ai utilisé une rotule Manfrotto pour fixer mon reflex numérique.
Cette rotule permet un mouvement de 180 degrés de l'appareil photo reflex, vers le haut et vers le bas.


Pur fixer la planche équatoriale sur le trépied photographique, j'ai utilisé un fine planche de bois avec une fine
plaque de plexiglas pour compenser un des bords du trépied photo (photo19).
J'ai utilisé un système à deux vis pour bloquer complètement la planche équatoriale au trépied photographique.
Une vis est fixée avec un boulon et entre simplement dans un trou percé dans la planche équatoriale.
L'autre vis traverse le trépied photographique et vient se visser dans la planche équatoriale via un manchon à visser.

J'espère avoir été clair dans mes explications pour la fabrication de cette planche équatoriale.
Ce n'est pas évident de décrire les étapes de fabrication.

Maintenant, il reste les tests et l'utilisation.
Pour utiliser la planche équatoriale, comme pour utiliser une monture équatoriale, il faut faire une mise en station.
La mise en station consiste à faire pointer l'axe de la charnière vers le pôle nord céleste lorsque l'on est dans
l'hémisphère nord et vers le pôle sud céleste lorsque l'on est dans l'hémisphère sud.
Attention !! Ne pas confondre le pôle magnétique de la terre et le pôle de rotation de la terre (pôle céleste).
Faites des recherches sur internet pour bien comprendre.
Je vous donne un lien pour calculer la différence angulaire entre le pôle magnétique et le pôle de rotation de la terre
suivant votre position géographique : http://geomag.nrcan.gc.ca/apps/mdcal-fra.php

Vous devez aligner l'axe de la charnière piano avec le pôle de rotation de la terre (photo05).
L'alignement doit être parfait pour un très long suivi des étoiles.
Dans l'hémisphère nord, le pôle nord céleste est juste à côté de l'étoile polaire.
Une fois la mise station faite, vous pourrez régler la vitesse du moteur s’il y a un léger retard ou une légère
avance au bout de quelques minutes. Pour régler le moteur, j'ai percé un petit trou dans la raquette de commande (photo20).
Grâce au petit trou, j'ai accès au potentiomètre de réglage de la vitesse du moteur sans démonter la raquette de commande.

Vous avez sans doute constaté que j'ai fixé un rapporteur sur ma planche équatoriale.
Cela me permet de faire ma mise en station sans voir l'étoile polaire avec l'aide d'une boussole, et en connaissant
la différence angulaire entre le pôle nord magnétique et le pôle nord céleste.
Mais avec cette méthode il y a toujours un réajustement à faire pour avoir une mise en station précise.

J'ai fais des tests avec mon reflex Nikon D90 et mon objectif de 300mm (sur un Nikon D90 cela fait un 450mm).
J'arrive à faire des photos de 90 secondes sans dédoublement d'étoiles.
Sur la photo22, j'ai fais une pause longue de 40 secondes au 300mm avec une vitesse du moteur X4 (en appuyant
sur le bouton X4 de la raquette de commande).
Cela permet de voir qu'il n'y a pratiquement aucun défaut de suivi et surtout aucune vibration.
Cette planche équatoriale permet donc de faire des photos avec des gros téléobjectifs sans ressentir de vibrations.
Je n'ai pour le moment pas pu faire de photographie avec des temps de pause supérieur à 90 secondes car j'habite en ville.
Au dessus de 90 secondes en ville, les images sont oranges et on perd du détail.

Sur ce site internet dans la rubrique "Ciel et Lune", j'ai mis quelques photos en exemple.
Ces photos ont été faites vers des zones ou, a l'œil nu, on ne voit aucune étoile (photos de Etoile01 à Etoile03).
J'ai aussi choisi ces zones proches de l'horizon pour vérifier la précision du suivi d'étoiles.
Les résultats sont très bons.
J'ai eu l'occasion de faire quelques belles photos.
Vous pouvez les voir dans la rubrique "Ciel et Lune" sur ce site internet.
Vous y verrez aussi quelques photos que j'ai faites l'été dernier avec cette monture.


Bonne réalisation et bonne chasse aux étoiles, aux amas d'étoiles et aux nébuleuses.



Copyright 2010 ThierryD - http://rienquepourlesyeux.free.fr
Last update 17/01/2011
Reproduction prohibited