Membuat Mount Teleskop dengan Gear Harmonic Wave Kustom dan ESP32

• Penulis membuat mount teleskop kustom menggunakan gear harmonic wave (harmonic drive) dan mikrokontroler ESP32
• Karena mount pelacak komersial yang ada sangat mahal, ia memilih untuk merancang dan membuatnya sendiri sebagai proyek DIY
• Ia menjelaskan secara rinci seluruh proses perancangan, termasuk desain dan pembuatan PCB, pemodelan 3D FreeCAD, serta pemilihan komponen
• Total biaya pembuatan sekitar 1.700 euro, dan untuk biaya per unit satuan mencapai sekitar daya saing terhadap produk komersial
• Ia juga membagikan performa pemotretan astronomi nyata dan pengalaman perbaikan melalui integrasi mount rakitannya dengan firmware OnStepX

---

Titik awal yang baru

Beberapa tahun lalu, penulis mulai tertarik pada astrofotografi setelah terinspirasi oleh kanal YouTube astrofotografi. Ia mencoba memotret Nebula Orion dengan mengambil ratusan foto berwaktu pencahayaan singkat di atas tripod, lalu menggabungkannya menggunakan perangkat lunak Siril. Namun, ia merasakan perlunya perangkat pelacak, lalu membeli tracker Move Shoot Move. Karena kesulitan mencari objek target, melakukan penyelarasan kutub, dan hasil yang masih kurang memuaskan, ia pun tertarik untuk membuat mount teleskop yang lebih serius.

Memperluas pengalaman pembuatan PCB

Pada 2024, ia kebetulan menemukan video YouTube tentang desain PCB kustom, lalu mempelajari cara menggunakan PCB fabrikasi yang rapi dan murah sebagai pengganti breadboard seadanya yang selama ini dipakai. Sebagai proyek pertama, ia membuat termostat pintar dengan ESP32, layar e-paper, dan sensor BME680. Berdasarkan pengalaman itu, ia memutuskan untuk menerapkan sendiri teknik desain dan pembuatan PCB pada mount teleskopnya.

Riset mendalam dan pemanfaatan sumber daya komunitas

Perancangannya berfokus pada adopsi harmonic drive. Dengan merujuk pada open source dari AliExpress dan berbagai komunitas DIY (HEMY, HrEM, DHEM, DIY EQ Mount V2, dan lain-lain), ia menginvestasikan banyak waktu untuk meneliti pemilihan komponen dan struktur mekanis. Ia juga mempelajari berbagai implementasi open source dan informasi komunitas terkait motor stepper/servo, kontrol FOC, SimpleFOC, dan lainnya.

Keputusan desain dan struktur

• Sumbu RA (sumbu ekuatorial) : servo motor 42AIM15 + harmonic drive Type 17 (reduksi 100:1)
• Sumbu DEC (sumbu deklinasi) : stepper MKS Servo042D + harmonic drive Type 14 (reduksi 100:1)
• Mount dan housing: menggunakan pelat Arca Swiss, kompatibel dengan wedge Move Shoot Move
• Mode operasi: GEM (ekuatorial) atau ALTAZ (horizontal-vertikal)
• Mikrokontroler: ESP32-S3
• Daya: USB-C PD hingga 24V/4A
• Kontrol motor: step/dir/en, ULN2003 + MODBUS, CANBUS
• Ekspandabilitas: pin GPIO yang tersisa diekspos ke luar

Melalui karakteristik microstep dan kontrol servo untuk masing-masing motor, ia menyederhanakan desain sekaligus meningkatkan presisi pelacakan. Dengan perubahan microstep dinamis melalui CANBUS, ia mewujudkan keseimbangan antara slew berkecepatan tinggi (perpindahan posisi) dan pelacakan presisi.

Desain PCB dan mengatasi masalah

• Mendesain PCB setengah lingkaran dengan KiCad, disusun agar pas sempurna ke dalam casing
• Menggunakan modul ESP32-S3 tanpa antena untuk memberi keleluasaan penempatan dan mengadopsi rangkaian input daya USB-C (hingga 24V)
• Memanfaatkan rangkaian open source PicoPD dan IC AP33772. Memilih konektor seri JST PH untuk mewujudkan koneksi berukuran kecil namun berkapasitas tinggi
• Saat proses penggantian IC pertama, ia mengalami kesalahan pengkabelan I2C dan malfungsi; masalah ini diselesaikan pada versi kedua dengan validasi serta penambahan banyak test point

Integrasi firmware OnStepX

Ia menerapkan firmware open source OnStepX untuk mendukung kontrol teleskop dan komunikasi WiFi. Awalnya, saat operasi slew (perpindahan titik cepat), ia mengalami masalah stabilitas karena ESP32 kelebihan beban, tetapi hal ini diatasi dengan mengurangi kecepatan slew dan beralih ke mode klien WiFi. Dengan hanya menambahkan file layout pin yang sesuai untuk OnStepX dan kode kontrol microstep dinamis, ia berhasil mengintegrasikannya tanpa modifikasi besar.

Proses manufaktur dan perakitan

Baik fabrikasi PCB maupun pemesinan logam CNC dikerjakan di JLCPCB. Dengan pilihan berani memesan CNC hanya berdasarkan gambar CAD tanpa uji cetak 3D sebelumnya, ia mendapatkan presisi komponen yang memuaskan. Meski begitu, sempat ada kesalahan desain pada cap sumbu ekuatorial, yang kemudian diselesaikan dengan spacer. Semua komponen dapat dirakit hanya dengan proses tapping M3/M4 dan pengencangan sekrup. Ia juga menekan biaya produksi melalui proses tapping manual secara langsung.

Pengalaman penggunaan di lapangan

Melalui banyak trial and error dalam penyelarasan kutub, setup, dan konfigurasi perangkat lunak (INDI, KStars, Ekos, PHD2), ia mengumpulkan pengalaman operasional nyata. Pada penggunaan awal, pemotretan sering gagal karena berbagai masalah kecil maupun besar, tetapi selama proses stabilisasi ia berhasil mencatat presisi 1~2 arcsecond — hasil yang cukup untuk eksposur 30 detik dengan lensa 600mm. Ia menggunakan Siril untuk penggabungan foto, dan juga sedang mendorong target tambahan seperti stacking multi-malam.

Biaya pembuatan dan nilai ekonomis

Total biaya sekitar 1.700 euro (= termasuk alat, hardware, dan komponen cadangan untuk riset). Jika dihitung sebagai biaya per satu unit, nilainya sekitar 800 euro. Dibandingkan mount GOTO komersial (1.200~4.000 euro), ia menilai proyek ini sangat ekonomis, meskipun baginya pengalaman membuatnya sendiri jauh lebih bermakna.

Biaya per item secara rinci (ringkasan komponen utama)

• Harmonic drive (2 unit): 144 euro
• MKS dan servo motor (masing-masing 2 unit): 73~216 euro
• Komponen CNC: 215 euro
• PCB, konektor, sekrup, alat, dan lainnya

Kesimpulan dan kesan

Ia menekankan bahwa pengalaman merakit sendiri, proses pemecahan masalah, serta pencapaian yang diperoleh dari seluruh siklus desain-produksi-verifikasi memberikan makna yang lebih besar daripada membeli produk komersial. Dari kegagalan PCB versi 1, ia belajar pentingnya verifikasi yang cermat. Ia juga memperoleh banyak pelajaran dari FreeCAD, KiCad, pemanfaatan open source, dan seluruh proses pengembangan hardware. Berkat firmware OnStepX dan sumber daya komunitas, ia membuktikan bahwa mount teleskop DIY juga merupakan proyek yang bisa dilakukan oleh orang biasa.

Membuat sendiri mount untuk melacak bintang dan benar-benar memahaminya sepenuhnya — rasa pencapaian itu sungguh sangat berharga.