Bild 01: Mit PC-based Control werden die Teleskope und weitere Instrumente der Observatorien Roque de los Muchachos auf La Palma und dem IAC Teide auf Teneriffa (im Bild) automatisiert. (Quelle: AdobeStock_underworld)
Die Partnerschaft von IAC [1] und Beckhoff [2] begann mit dem ersten Teleskop für das Q-U-I-Joint-Tenerife-Experiment (Quijote I) vor über zwölf Jahren (Bild 3). Dessen Ziel war, die Polarisation des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB) und andere galaktische und extragalaktische Emissionsprozesse in Frequenzbereichen von 10 GHz bis 42 GHz zu charakterisieren und auf diesem Weg Spuren des Urknalls zu entdecken. Für die Steuerungstechnik des Teleskops wurde Beckhoff Automation als Partner gewählt – und ist es heute noch.
Präzision mit Motion Control und Ethercat
Das Steuerungssystem des Teleskops basiert auf Twincat 2 NC PTP und einem 19-Zoll-Einschub-Industrie-PC C5102, der Azimut und Elevation des Teleskops exakt regelt. Neben digitalen und analogen Ein- und Ausgängen, die für die Steuerung des Teleskops erforderlich sind, erleichterte das Kommunikations-Interface EL6688 (IEEE 1588/PTP) die Programmierung und Implementierung des Precision Time Protocols (Bild 4). Diese Ethercat-Klemme unterstützt als Teilnehmer im IEEE-1588-Synchronisierungssystem PTPv1 (IEEE 1588-2002) und PTPv2 (IEEE 1588-2008).
„Die Synchronisation der Uhren ist entscheidend, um Teleskope sehr präzise mit den Bewegungen der zu beobachtenden Sterne und Galaxien zu synchronisieren“, betont Jose Miguel Herreros, Direktor Engineering des IAC (Bild 5). Eine weitere große Herausforderung war, die Achsen sowohl bei sehr langsamen Geschwindigkeiten als auch bei höheren Geschwindigkeiten mit sehr hoher Präzision zu bewegen. Die Ursache lag im großen Trägheitsmoment des Direktantriebs der Azimutachse. Das erforderte umfangreichere Anpassungen des Geschwindigkeitsreglers im damals eingesetzten Servoverstärker AX2000“, erinnert sich Roberto Iraola, Sales Manager bei Beckhoff Spanien, „was für den Erfolg des Projekts von grundlegender Bedeutung war.“
Auf dieses Projekt folgte das Quijote-II-Teleskop für das TFGI-Instrument (Thirty and Forty GHz Instrument), das aus insgesamt 30 Empfängern besteht. Bei diesem Teleskop wurden bereits Digital-Kompakt-Servoverstärker AX5000 eingesetzt. Beide Teleskope wurden in enger Zusammenarbeit von dem spanischen Unternehmen IDOM mit Beckhoff entwickelt; die Steuerungssoftware beider Teleskope wiederum von IAC-Mitarbeitern. 2022 wurden beide Steuerungssysteme auf Twincat 3 sowie 19-Zoll-Einschub-Industrie-PC C5240 migriert. „Derzeit arbeiten wir mit Beckhoff an vielen Projekten wie Harmoni für das Extremely Large Telescope (ELT) oder Robotik-Teleskopen sowie an verschiedenen Instrumenten, die an diesen Teleskopen montiert sind“, so J. Herreros.