Le mécanisme du toit
Le toit est la pièce maitresse de l'observatoire : il doit pouvoir s'ouvrir pour observer le ciel, mais également se fermer pour protéger le matériel. J'ajouterai même que c'est cette dernière fonction qui est la plus importante : un toit sui ne s'ouvre pas, c'est frustrant, un toit qui ne se ferme pas c'est terrifiant ...
Le principe du toit roulant
Le toit roulant est une des façons les plus simples d'envisager un observatoire. Il sufit en effet de faire glisser le toit sur le côté pour obtenir un accès complet au ciel : pas de dôme à asservir, une puissance nécessaire assez négligeable (on y reviendra), et un mécanisme très simple. Sur le côté de l'observatoire, deux poutres horizontale supportent le toit lorqu'il est tiré. Si la construction est bien faite (notamment des rails bien horizontaux), il suffit d'un doigt pour le pousser.
Ossature du toit pendant la construction
Globalement, il y a trois points de reflexion pour construire un tel toit : qu'est-ce qui le fait rouler, sur quoi il roule, et comment le motoriser ?
Le roulement
C'est assez simple de prime abord : on monte le toit sur des roulettes, et on le fait rouler sur une surface. Certains utilisent des roues en plastique qui roulent directement sur les poutres en bois, mais dans mon cas je voulais que le mouvement puisse se faire le plus facilement possible. J'ai donc envisagé un contact métal/métal. Pour calculer la force nécessaire à pousser le toit, il suffit d'évaluer le frottement :
F= C*P, avec P le poids du toit et C le coefficient de frottement.
Pour un roulement métal/métal, C~0.001, alors qu'il vaut 5x plus pour un contact plastique/bois.
La solution la plus simple est certainement d'utiliser un rail de portail pour guider le toit. On les trouve dans toutes les tailles, en acier galvanisé. Cependant, pour des raisons de coût, j'ai préféré utiliser des roues en acier de ce type, qui roulent sur un tube de 16mm de diamètre. Elles sont solide, en acier inoxidable, et facile à fixer sur une poutre en bois. Pour l'effort max acceptable des roues, j'ai compté environ un total de 1000kg pour le toit. Cela paraît énorme, mais ça correspond à environ 50cm de neige légèrement tassée sur le toit, il ne faut pas négliger ce paramètre ...
Pour le rail, je pensais d'abord m'orienter vers un tube d'acier galvanisé ou inox de 16mm de diamètre, mais il ne sont pas faciles à trouver et assez cher. J'ai donc décidé d'utiliser des tuyaux en cuivre écruis, qui peuvent se trouver facilement en GSB pour finalement beaucoup moins cher (étonnemment ...). Je n'étais pas sûr qu'il puisse soutenir la charge, car le cuivre est beaucoup plus mou que l'acier, mais après deux ans de service je suis assez confiant et satisfait de ce système.
Pour la fixation, il sont simplement posés et bloqué transversalement par des petites cales. Aux deux extrémités, ils sont bloqués en translation. Cette fixation assez souple permet à l'ensemble de jouer légèrement sans se bloquer.
Système de roulement du toit : rail en cuivre et roues en acier
La motorisation
Là encore, il est possible d'utiliser un moteur de porte de garage pour se simplifier la vie. Néanmoins ces systèmes ont un coup, et toujours dans la même logique je me suis retrouvé à réinventer la roue ...
J'ai calculé le couple du moteur en fonction de l'effort résistant calculé précédemment, et j'ai choisi un motoréducteur AC en conséquence. Il est simplement commandé par un relai tout ou rien, ce qui rend le système simple et robuste. Un capteur de fin de course détecte l'ouverture et la fermeture du toit, qui est pilotée par un Arduino.
L'entrainement se fait par un couroie fixe tendue, avec deux galets de renvoi pour que le pignon moteur ait une meilleure prise. L'ensemble moteur est directement solidaire du toit.
Bloc moteur en fonctionnement