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lunedì 18 novembre 2013

Allestimento di un Trolley Power Tank con mini UPS integrato per uso astronomico


L'Astro Trolley Power Tank" nel mio studio.

Finalmente sono riuscito, dopo diversi anni di rinvii, ad allestire il mio primo Power Tank atronomico, ma rispetto alle varie soluzioni che si trovano in rete, ho reinterpretato in maniera un po' diversa e personale questo indispensabile e utilizzatissimo accessorio. Ma cos'è un Power Tank?

Oggi, l'astrofilo moderno, si trova sempre più spesso, ad affrontare il problema di come alimentare i vari e sempre più numerosi apparati elettronici. L'alimentazione elettrica è diventata quindi una componente fondamentale ed indispensabile della strumentazione di ogni astrofilo, senza questa, è oggi impossibile, pensare di potere effettuare qualsiasi tipo di ripresa astro-fotografica.... tranne che non siete ancora affezionati alla pellicola!

Gli apparati da alimentare sono molti, si deve alimentare la montatura computerizzata del telescopio stesso, la  webcam per l'alta risoluzione, il CCD o la reflex, il portatile, l'autoguida stand alone, il fuocheggiatore elettrico, cold box, fasce anticondensa, etc etc... ci sono tutti gli ingredienti per ritrovarsi immersi un una selva di cavi ed alimentatori!

Per alimentare tutto quanto sopra, si può utilizzare la rete domestica a 220V AC, utilizzando un alimentatore dedicato per ogni apparato/dispositivo, che solitamente non fa altro che trasformare la corrente da 220V AC in 12V DC, oppure si può utilizzare una batteria per automotive da 12V al Pb acido con diversi altri cavi che solitamente adottano una (poco stabile) presa tipo accendisigari per auto, oppure come ho fatto io, trovare un'unica fonte d'energia che alimenti tutto!

Alimentatore Switching regolabile da 30A.


Il vantaggio della mia soluzione è dato dal fatto che con un solo cavo collego un'unico alimentatore alla rete elettrica domestica, ed utilizzo sempre un solo cavo che esce dall'alimentatore a 12V (opportunamente dimensionato) o dalla batteria che alimenta tutti gli apparati. In questo modo ho ridotto enormemente il numero di cavi, ridotto il numero degli alimentatori ad uno e ho così meno possibilità di inciampare al buio e rompere qualcosa! Altro vantaggio non trascurabile da considerare è la velocità con cui monto e smonto il mio setup.

Ho inoltre installato una scheda denominata picoUPS-120 ATV - 12V micro UPS system / battery backup system (manufactured by mini-box.com) che permette di utilizzare indifferentemente l'alimentazione di rete 220V AC o quella della batteria interna al Pb 12V DC e commutare tra le due fonti d'energia, senza che l'alimentazione dei dispositivi collegati venga a  mancare. In pratica una sorta di mini UPS a 12V che quindi carica la batteria (caricatore rapido a 1.2A) quando è presente la tensione di rete domestica e che commuta immediatamente (in soli 100 nano secondi !) l'uscita con la batteria interna quando la tensione viene a mancare o semplicemente se si utilizza il powertank in zone non servite dalla rete domestica.
Davvero comodo se si pensa che evito di reinizializzare la montatura qualora dovesse capitare che ci sia anche un breve ammanco di tensione domestica. Evito così di perdere tempo nel riallineare la montatura  e soprattutto, posso continuare a fotografare/oservare senza problemi e senza soluzione di continuità!

Di seguito le caratteristiche tecniche e alcune foto  della scheda picoUPS-120 ATV - 12V micro UPS system / battery backup system e della sua installazione.


Le semplici connessioni

Schematics


picoUPS-120 ATV - 12V micro UPS system / battery backup system.
picoUPS-120 ATV -12V micro UPS system montato su un telaietto con ventola  di raffreddamento - Vista Superiore.

picoUPS-120 ATV - 12V micro UPS system montato su un telaietto con ventola  di raffreddamento - Vista Inferiore.

picoUPS-120 ATV - 12V micro UPS system - Montato all'interno del Trolley Powertank.


Come si vede dalle foto sopra, lo schema è veramente semplice. La ventola installata permette di ottenere dalla scheda ben 10A di corrente massima in uscita e 12A di picco, valori più che sufficenti per alimentare la montatura (3A max), un CCD Magzero QHY10 (5A) e l'autoguida Lacerta che utilizzo io (0.5A). Chi volesse sapere qualcosa di più su questa scheda, può scaricare il manuale a questo link.

Oltre a fornire energia senza interruzione, il mio Power Tank, è anche e soprattutto, un pratico trolley al cui interno ripongo tutti ma proprio tutti i miei accessori che servono durante le serate osservative o astro-fotografiche e devo dirvi che è davvero comodo da spostare con quelle belle ruote giganti! Sono partito proprio dalla ricerca di un bel trolley capiente, robusto ed idoneo alla modifica che avevo in mente, sono arrivato così dopo qualche ricerca al trolley prodotto dalla Stanley rappresentato nell'immagine sottostante.

Il trolley è costruito in metallo e polipropilene. Composto da cassetta, due cassetti ed ampia base. Cassetta superiore con coperchio scanalato e vaschetta estraibile. La cassetta è separabile con la semplice pressione di un bottone. Cassetti con guide in acciaio con cuscinetti a sfera, per scorrimento morbido e grande capacità di carico. Base fissa con grandi ruote. Maniglione telescopico. Base e cassetto si aprono con facilità formando una postazione di lavoro. Asole per chiusura a lucchetto.


Da un punto di vista della distribuzione dell'energia, il power tank non dispone di molti interruttori e prese, questo perchè lavora in sinergia con la mia montatura Celestron CGE Pro che ho modificato implementando un Hub di distribuzione energia nel ripiano porta oculari in dotazione, a tal proprosito vi invito a leggere il post dedicato a questa modifica. Ad ogni modo le 3 porte possono essere espanse usando un semplice innesto a "T".

Duplicazione di una delle 3 uscite utilizzando un innesto a "T".

Vista superiore - Particolare del Voltmetro, connettori BNC e relativi interruttori.

Il Power Tank/Trolley, dispone pertanto di:
  • 2 prese tipo BNC ad innesto veloce a baionetta (DC 12V -30A max diretta dall'alimentatore) comandate ciascuna da un interruttore con LED spia a cui collegare i diversi apparati.
  • 6 prese 220V AC sotto interruttore e fusibile. 
  • 1 voltmetro digitale 3digit a LED rossi per monitorare con continuità lo stato dell'alimentatore o della batteria.
  • 1 Ingresso per la batteria al Pb acido da 12V DC.
  • 1 alimentatore di tipo switching con uscita 12V regolabile e una corrente massima di 30A, ampiamente al di sopra delle reali esigenze energetiche della mia strumentazione. 
  • Una scheda picoUPS-120 ATV -  12V micro UPS system / battery backup system
  • 1 uscita tipo BNC ad innesto veloce a baionetta a 13.5V DC 10A max stabilizzati e sotto UPS a cui collego il Power Hub autocostruito della montatura Celestron CGE Pro.
Vista con i 3 cassetti aperti e il braccetto LED innestato.


Tutto l'impianto elettrico passa il più possibile all'interno del trolley stesso, proteggendo in questo modo i cavi e rendendo l'installazione più semplice e pulita possibile.

Grazie a questo connettore posso sganciare la cassetta superiore in qualsiasi momento.

Una classica ciabatta integrata perfettamente nel trolley, da notare che l'alimentazione a 220Varriva direttamente all'alimentatore interno senza usare una presa

Particolare del connettore BNC superiore che porta l'alimentazione alle prese e al voltmetro digitale

Uscita BNC a 13.5V DC sotto UPS verso il power Hub della montatura Celestron CGE Pro

Particolare del cavo che porta l'alimemtazione alle prese BNC superiori. Può rientrare all'interno della maniglia retrattile per una maggiore protezione.
 
E' stata prestata molta attenzione e cura nella realizzazione dei cavi di collegamento, che risultano sovradimensionati nel diametro al fine di ridurre al massimo la caduta di tensione dovuta alla lunghezza del cavo.

A sinistra il cavo d'emergenza per il collegamentoi alla batteria auto. A sinistra il cavo per collegare il trolley alla montatura

In commercio esistono poi delle lampade LED davvero comode, con braccetto snodabile e attacco BNC che ho adattato sostituendo i LED Bianchi con LED Rossi. Sembrava proprio fatta al caso mio! Grazie a questa lampada, che posso innestare in un batter di ciglia al connettore BNC e comandare la sua accensione da uno dei due pulsanti presenti, riesco all'occorrenza ad illuminare tutti i cassetti e il vano portacavi/alloggiamento batteria.



Vorrei fare una breve precisazione sulla scelta del cablaggio su connettore a baionetta BNC. Ho deciso di implementare anche sul trolley l'uso del connettore BNC tramite il quale portare l'alimentazione alla montatura poichè nel mio laboratorio hobbistico avevo già disponibili diversi connettori BNC (innesto a baionetta) da pannello e per realizzare cavi di interconnessione. Il connettore BNC nasce per i cavi coassiali e per la trasmissione di segnali, ma ho avuto modo di appurare che potevano essere utilizzati con profitto anche per questa applicazione utilizzando dei cavi di alimentazione tradizionali.  Alcuni dei vantaggi di questi connettori possono riassumersi nella loro maggiore stabilità e robustezza meccanica, per il tipo di aggancio rapido a baionetta e quindi la sicurezza che il cavo non si possa sganciare accidentalmente. Inoltre avevo già in precedenza implementato questo connettore sia sul Power Hub della Celestron CGE Pro che nella mia vecchia SW EQ6. Per rendere tutti i cablaggi già posseduti compatibili fra loro, continuo ad usare questa soluzione.

Ho in seguito deciso di aggiungere dei tappi per tutti i connettori BNC in modo da proteggerli dalla polvere, l'umidità e dai piccoli urti, sono dotati di una comoda catenella fissata sul trolley, che evita di perderli al buio.




Naturalmente, questo lavoro è solo un primo prototipo le cui caratteristiche sono state scelte dalle mie personali esigenze. Pertanto, quanto descritto sopra è soggetto a future espansioni ed implementazioni che emergeranno dalle esigenze d'uso, ad esempio sto pensando di aggiungere un controllo per la velocità della ventola che raffredda la scheda del pico UPS, troppo rumorosa!

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