Systém ovládání antén EME

ÚVOD

V srpnu 2006 jsem navštívil OM Mirka OK1YK v jižních Čechách. Z naší výměny technických informací je zřejmé, že pro řízení a nastavování antén EME používáme stejná zařízení. Mira se zajímal o můj systém sledování a sdělil mi, že více stanic OK používá konfiguraci s motorem AlfaSpid v azimutu. Můj přítel JAN OK1VJG se vyjádřil, že mé řešení ovládání antén EME může posloužit OK amatérům jako inspirace a navrhl, že popis přeloží do češtiny, za což mu děkuji. 73 F1TE.

Spolu s OM F6BKI jsme se rozhodli, že každý postavíme stanici EME pro 2 metry. Zavázal jsem se vyvinout pro tento projekt - mezi jiným -  ovladač motorů pro azimut (AZ) a výšku (EL), který bude zajišťovat manuální ovládání antén, ale též automatické sledování Měsíce, nebo jakéhokoliv nebeského objektu, pomocí povelů přijatých po sériovém kanálu COMx z PC standardním protokolem RS232.

Jedná-li se o větší antény, v našem případě jde o typ 4 x 3 WL o délce 6,50 m a vzájemných vzdálenostech 4 m, při řízení antén v AZ vyvstává problém ve výkonu motoru AZ. Komerční výrobky v přijatelné cenové úrovni nedávají uspokojivé výsledky.

Rozhodli jsme se pro elevaci EL použit zdvihák získaný z běžné parabolické satelitní antény o průměru 18“. Tento typ zdviháku se v angličtině nazývá „actuator“ a je k dispozici ve výhodné cenové relaci na úrovni 50 EUR. 

Na dvou fotografiích je můj kompletní anténní systém. Ve dvou vertikálních trubkách PVC viditelných po stranách naklápěné základny, jsou umístěny předzesilovače, systém sdružovače a přepínač polarizace anten.

 

 

 

Pro ovládání v AZ jsme použili motor typu RAK AlfaSpid který je k dispozici ve Francii u prodejce RF-HAM (http://www.rfham.com/)

Jakmile bylo rozhodnuto o mechanickém řešení a toto bylo realizováno, zbývalo vyřešit ovládání motorů a zpětnou vazbu polohy.

Pro ovládání výkonových obvodů nutno vzít do úvahy, že oba motory jsou stejnosměrné, napájené nízkým napětím a smysl jejich otáčení se mění změnou polarity napájecího napětí. Funkční rozsah napájecího napětí je dostatečně velký, motor zdviháku má mít napájecí napětí 36 V, ale v našem případě jeho rozběhový moment byl ještě dostatečný při 15 V.    

Motor AZ funguje s napájecím napětím mezi 12 V a 24 V. Pro oba motory lze tudíž použít stejný zdroj napájecího napětí.

Pro snímání polohy anténního sytému a zajištění zpětné vazby řídícího systému se nabízí několik řešení:

* Snímání polohy potenciometrem mechanicky svázaným s osou otáčení systému,

* Kyvadlový systém s potenciometrem pro osu EL,

* Absolutní nebo relativní rotační inkrementální optické snímače (např. produkce USDigital)

* atd..


Systémy využívající potenciometrické snímání polohy osy otáčení vyžadují převodník A/D pro zajištění zpětné vazby.

 

Snímače polohy vyžadují precizní a více-méně složitý mechanický převod, který by měl být  být bezporuchový a spolehlivý. Proto musí být pečlivě konstruován a chráněn proti nepříznivým povětrnostním vlivům. Právě táto část zařízení bývá zdrojem problémů.

V našem případě, kdy pro anténu 144 MHz je přesnost 1° více než dostačující, jsem zvolil systém mnohem jednodužší, používající impulzy generované těmito dvěma motory.

Zvedák, jakož i motor RAK jsou vybaveny magnetickým snímačem typu ILS (Interrupteur à Lame Souple = spínač s pružnou lamelou).

Motor RAK generuje 1 impulz / 1° , tj. 360 impulzů na otáčku.

Zvedák 18 palců generuje cca 1500 impulzů na celkovou zvedací délku cca 50 cm 

Zatímco v případě rotoru AZ existuje proporcionalita mezi počtem generovaných impulzů a polohou – u zvedáku tomu tak není z důvodu převodu lineárního pohybu na pohyb rotační vloženým táhlem. Bude tudíž zapotřebí provést angulární (úhlovou) korekci v průběhu načítání impulzů generovaných zvedákem.

Za těchto podmínek, kdy snímače polohy jsou integrovány v motorech, dlouhodobá spolehlivost a opakovatelnost orientace anténního systému mohou být vynikající.

Ale načítání a odečítání  impulzů ze snímačů představuje řadu problémů při jejich zpracování, má-li se vyloučit nesouhlas mezi skutečnou polohou antény a zobrazeným údajem o poloze antény. Z tohoto důvodu je nutná inicializační procedura řízená programem v MCU pro nastavení systému.

 

Schéma mikrokontroléru

V zařízení je použit mikrokontroler (MCU) produkce Microchip typu PIC16F877A, který zajišťuje:

- funkci zobrazovače LCD 2x20 znaků a sériového kanálu přenosu dat RS232 pro automatický provoz systému,

- čtení stavu tlačítek pro ruční řízení a

- řízení výkonových stupňů motorů.



Přední panel ovladače antén EME. Poznámka: Spínač „LNA ON /OFF“ a LED „RX/TX“ nepatří do systému řízení antény – je to zapnutí /vypnutí nízkošumového předzesilovače umístěného u antény.  

Specifika schématu


Port E (JP3) k portu se připojují tři tlačítka mající dvojí funkci:

Zajišťují konfiguraci a cejchování ovladače a povelují v paměti uložené nastavení anteny jako např. návrat na pozici nula stupňů, nebo na parkovací pozici. Tyto akce jsou provedeny pomocí třech tlačítek podle toho, které z nich je momentálně sepnuto na JP3.


Port D je určen k řízení funkce zobrazovače LCD.


Port C řídí sériovou komunikaci kanálem RS232 svými bity C6 a C7. Příjímá informace od tlačítek ručního ovládání motorů přes piny C0, C3, C4 et C5. Výstup C2 dovoluje ovládat rychlost motoru azimutu AZ přes tranzistor Q7 ovládající příslušné relé K5.

Relé K5 zkratuje odpor 6,8 ohm kontaktem NC (Normaly Closed) zapojeným v sérii s napájením motoru azimutu AZ. Mikroprogram počítá úhel chyby, zavře relé v momentě, kdy chyba překročí hodnotu 8 stupňů a zapojí do funkce odpor. Tímto způsobem rozběh a zastavení otáčení se provádí sníženou rychlostí s vyloučením mechanických rázů motorů a anten.


Port B je použit pro programování „in situ“ (ISP) a rovněž pro odlaďování programů (RB3, 6 a 7).

Bity 4 et 5 přijímají (eventuálně) impulzy vyjadřující polohu anteny v azimutu. Tyto impulzy jsou ještě předtím filtrovány a tvarovány ve dvou KO Schmitt 74LS14.

Bit 0 je použit pro detekci výpadku napájecího napětí a zálohování (ochranu) dat o pozici anten. Kondenzátor 100 MF (0,1 F) poskytuje MCU čas nutný pro zálohování dat v případě přerušení napájecího napětí.  


Port A je určen pro povely řídící výkon motorů pomocí tranzistorů a relé.

Integrovaný obvod 74HCT14 je Schmitt trigger umožňující tvarování impulzů přicházejících od motorů. Zobrazovač LCD je typ kompatibilní s typem Hitachi HD44780 majícím dva řádky po 20-ti znacích v konektoru 14 pinů v řádku.

Kondenzár C14 má kapacitu 0,1 Farad nutnou pro prodloužení funkce MCU o několik sekund po výpadku napájení.

Přerušení napájení MCU je detekováno přerušením (RB0, POWER_FAIL) pro uskutečnění zálohovacích procedur uložení pozice v paměti flash a zastaveni programu.

Přerušení funkce MCU je zahájeno jakmile vstupní napětí stabilizátoru U1 klesne pod 9 V. 

 

 

 

 

 

Ovladač - výkonové obvody


Schéma ovladače a výkonových obvodů nepotřebuje zvláštní výklad.

Relé mohou být typu « RM 94P - 12»

Napájení motorů musí poskytovat dvě napětí: přibližně plus (+) a mínus (-) 18 V. Velikost těchto napětí není kritická, jednocestné usměrnění postačí. Lze použít transformátor 2x 15 V pro 45 VA.


Program

Program je napsán v jazyce C pro MCU PIC na vývojové platformě PCW.

.H

.HEX


Princip funkce

Znalost smyslu otáčení motoru je nutná proto, abychom určili, zda impulzy přijímané od motoru nutno v čitači impulzů přičíst nebo odečíst. MCU vyšle k motoru příkaz smyslu otáčení.

MCU otevře časově limitovanou možnost pro načítání resp. odečítání impulzů podle platnosti příkazu pro otáčení motorů. Toto „časové okno“ je otevřeno několik okamžiků před startem motorů a je zavřeno až několik okamžiků po zastavení motorů. Setrvačností anten by totiž mohlo dojít k vyslání impulzů, které nebudou evidovány čitačem.    

Impulzy přijaté na vstupech B4 a B5 spustí zpracování podprogramem přerušení. Jelikož motory se mohou zastavit i uprostřed impulzu, MCU načte nebo odečte každý přechod vzestupný, nebo sestupný.

Výpadek napájecího napětí vyvolá rovněž prioritní přerušení, které zastaví motory (pokud se točí) a uloží do paměti EEPROM hodnoty čitačů impulzů elevace - výšky - a azimutu tak,  aby správná pozice anteny se zobrazila při příštím zapnutí ovladače. 

Přijem znaků sériovou linkou RS232 je rovněž zpracován rutinou přerušení. Jestli se motory právě točí, příkazy pro tracking přicházející kanálem RS232 nejsou zpracovávány, aby nedošlo k přerušení počítání impulzů.

V aktuální verzi SW ovladač reaguje na příkaz přicházející kanálem RS232 pouze tehdy, je-li rozdíl úhlu větší než 2 stupně. Pokud kanálem RS232 byly přijaty příkazy pro ovládání antén, nutno čekat 5 vteřin kdy jsou příkazy pro ruční ovládání zadrženy a zablokovány. Po uplynutí 5 vteřin lze ruční ovládání opět použít.

Hodnoty čitačů impulzů umožňují určit polohu anten. Pro azimut je to snadné, neboť motor generuje 360 impulzů na otáčku, tj. 720 přechodů (nebo-li náběžných a sestupných hran impulzů). Pro získání polohy anteny stačí údaj čitače dělit dvěma.

Tabulka elevace - výšky

 

Pro určení skutečné elevace - výšky anteny (ELevace – ALTitude) musíme porovnávat hodnotu čítače impulzů s předem připravenou kalibrační (cejchovací) tabulkou, která má 19 bodů po 5°-ti stupních v rozmezi 0° až 90°. Ke každé z těchto pozic je v paměti zapsána odpovídající hodnota čítače impulzů. Body nacházející se mezi tabulkovými hodnotami  program vypočte interpolací.

Tabulkové hodnoty jsou případ od případu různé a podstatně závisí na mechanické montáži zvedáku. Tudíž kalibraci výšky nutno provést až po definitivní montáži pohonu výšky. Máme-li možnost, lze ke kalibraci použít i « digital spirit level »  digitální měřič sklonu - inklinoměr.

Pokud náš mechanizmus nepokrývá celých 90°, do posledních pozic zapíšeme stejné hodnoty.

Ve výběru máme možnost znovu číst a kontrolovat 19 bodů tabulky. Můžeme sledovat nárust v průběh křivky čitače a eventuálně opravit /upravit zjištěné skokové nepravidelnosti křivky.  

Nepravidelnosti mohou být způsobeny malými chybami řádu několika impulzů při ustavení některých pozic.

Procedúru kalibrace opakujeme s využitím přesných hodnot teoretické (korigované) kalibrační křivky. Pro většinové použití tohoto systému na EME byl použit doraz NORD – SEVER jako výchozí nastavení azimutu.

Použití

Po zapnutí na displeji LCD je zobrazeno:

    F1TE ROTOR   Req

AZ 123° EL  16° * Pos

 

První řádek « Request » zobrazuje žádosti o nastavení anten do určené polohy.

Druhý řádek « Position » zobrazuje skutečnou polohu motorů.

Slovo ROTOR v prvním řádku nutno chápat nako „motor“ (pro AZ nebo EL).

Hvězda před Pos indikuje, že MCU je připravena přijmout kanálem RS232 žádosti o nastavení do polohy. Hvězda zmizí pokud jsou motory v činnosti.

 

Žádosti o nastavení mohou přicházet ze třech míst.

Jsou to:

* Spínače ručního ovládání (spínače E-W, N-S jsou umístěny pod LCD).

* Tlačítka v paměti uloženého přednastavení Zero a Park.

* Sériový komunikační kanál RS232 (9600 bd) nebo Tracking (sledování)

 

Podle toho, odkud přichází žádost o nastavení, na prvním řádku LCD před Req jsou zobrazeny znaky:

M(anual), Z(ero), P(ark) nebo T(rack).

 

Ruční nastavení

Spínače ručního ovládání dovolují zobrazit na prvním řádku LCD očekávanou pozici anteny v azimutu AZ a v elevaci - výšce – EL. Jakmile je cílová (požadovaná) poloha správně zobrazena na prvním řádku, motor (nebo motory) se zapínají se zpožděním 1 sekundy. Zpoždění umožňuje dodatečně provést korekci v zápisu souřadnic.

Rotaci anténního systému lze zastavit stlačením příslušného tlačítka (spínače E-W, N-S). Odpovídající motor se zastaví okamžitě, pozice anteny je přepočtena a zobrazena na LCD. Po dobu manipulace se spínačem ručního ovládání jedneho motoru je zastaven i chod druhého motoru. 


Nastavení - uložené do paměti

K tomu příslušná tři tlačítka se nazývaji
Zéro,
Park,
Memo
a odpovídají třem bitům MCU  RE0, RE2 a RE1.

Tlačítko « Zéro » dovoluje nastavení anténního systému na pozici „0“ stupňů v AZ i EL.

Tlačítkor « Park » dovoluje nastavení anténního systému na libovolnou pozici „parkování – parking“.

Aby do paměti mohla být zapsána pozice anteny definovaná jako „parking“  nutno současně stlačit tlačítka « Memo » a « Park ».

Tímto způsobem je momentální pozice anteny definována jako parkovací „parking“.

 

Sledování

Povely pro nastavení jsou získány přes sériový komunikační kanál la RS232 ve formátu Nova, EasyCom nebo GS232.

Většina příkazů GS232 není v našem systému zavedena.  Využity jsou pouze « Waaa eee » a « Maaa ». Mikroprogram analyzuje přijatý řetězec znaků a z nich získává hodnoty souřadnic azimutu a elevace. Motory jsou spouštěny pouze v případech, kdy odchylka nové pozice od původní je větší než 2 stupně. Je nutno se vyhnout přerušení napájeni za chodu motorů – může dojít k výpadku synchronizace čitačů.

 

Konfigurace

Každé ze třech tlačítek pro přednastavení může být stlačeno současně se zapnutím napájecího zdroje a tím umožnit vstup do jedné z třech fází konfigurace:

Tlačítko « Zéro »  odpovídá bitu RE2 v MCU.

Dovoluje nastavení motorů AZ a EL na jejich referenční pozice. Například pro případ, kdy anténa může být zaměřena na známý navigační topografický bod.

Pro azimut je požadován referenční hodnota

REF AZIMUT     0

THEN PUSH ‘PARK'

 

Hodnota „0“ (zero) je systémem navrhována jako přednastavená, standardní (default), ale může být změněna spínačem ručního nastavení AZ. Jakmile je nastavena zvolená referenční hodnota v azimutu AZ, nutno stlačit tlačítko « Park » uprostřed.

 

Pak obdržme zprávu žádající nastavení azimutu AZ na právě zvolenou referenční hodnotu. 

 

SET AZIMUT TO     0

THEN PUSH ‘PARK'

 

Spinačem ručního ovládání azimutu AZ nastavíme motor AZ do referenční pozice.

Tlačítkem Park  potvrdíme nastavení a tím orivedeme synchronizaci v azimutu AZ.

 

Následující zpráva žádá nastavení elevace EL do pozine „0“ stupňů.

 

SET ELEV. TO ZERO

THEN PUSH ‘PARK'

 

Žádané nastavení se provede pomocí spinače ručního ovládání elevace EL a potvrdí se tlačítkem  Park.

Tímto způsobem jsou motory nastaveny do jejich referenčních pozic. Referenční pozice v azimutu se může lišit od mechanických dorazů motoru AZ.

Provedený úkon zajišťuje synchronizaci zobrazení souřadnic na LCD se skutečnou pozicí anteny. Jestli v provozu dojde ke skluzu a k výpadku z této synchronizace, lze kdykoliv synchronizaci obnovit.

Tlačítko « Park »

Odpovídá bitu RE0.

Po zapnutí napájení dovoluje čtení kalibrační tabulky pro elevaci EL. Tabulka zobrazuje 19 pozic od 0° do  90° po krocích 5° stupňů. Tlačítko « Zéro » umožňuje prohlídku (defilé) všech 19 hodnot.

V paměti MCU jsou uloženy počty impulzů odpovídajíci těmto 19 pozicím v elevaci EL. Pro pozici polohy uvnitř kroku 5° je v MCU vypočtena interpolace.

 

Tlačítko « Memo »

Odpovídá bitu RE1.

Po jeho stlačení a současném zapnutí napájení, lze zahájit proceduru stanovení kalibrační křivky v tabulce elevace EL.  

.

  CONFIG ELEVATION 

Push ‘PARK' when Ok

 

Následující zpráva žádá postupně nastavovat zvedák elevace EL v rozmezí 0° až 90°stupňů.

Push ‘Park' when Ok

EL TO   0  IMP  100

 

Každou pozici elevace nutno nastavit pomocí spinače ručního ovládání elevace EL a kontrolovat (tj. porovnávat pomocí měřiče sklonu) se skutečnou pozicí anteny. Shodnost zobrazené souřadnice se skutečnou pozicí anteny se potvrzuje tlačítkem « Park »

Hodnota čitače impulzů je zobrazena pro každou pozici. Čitač impulzů zobrazuje hodnotu 100 odpovídající počáteční pozici  0° stupňů v EL.

Mechanizmus EL je úplně zkalibrován až po zapsáni všech 19-ti hodnot EL do paměti MCU.

 

 Realizace

 

Systém je konstruován na dvou vájemně propojených deskách plošných spojů o rozměrech 125 x 91 mm.

 

Deska mikrokontroléru

Je tvořena deskou dvoustranného plošného spoje (DPS - PCB)  přičemž z důvodu úspory místa některé součástky jsou v pouzdrech pro plošnou montáž SMD.

Byly použity odpory a kondenzátory série 1206 umožňující svými rozměry snadnou montáž. Některé součástky svými vývody propojují plošné spoje na dvou stranách desky, musí být tudíž pájeny z obou stran – pokud ovšem nepoužíváme DPS s prokovenými otvory. Z důvodů pájení vývodů z obou stran nutno pro MCU použit patici precizní  RM 2,54  ( typ DIL40PZ v GME).

Průměry pájecích plošek DPS jsou dostatečně velké a umožňují použít i  domácí technologii výroby plošných spojů.

Velikost otvorů v DPS je standardní 0,8 mm (až na výjimky). Na obraze rozmístění součástek na DPS je 17 kruhových plošek zelené barvy se dvěma malými čtverečky v diagonále. Jsou to průchozí otvory VIA, které nejsou osazeny součástkami.  

 

Rozměry DPS pro měřítko 1:1 jsou 125,1 x 91,4 mm

 



 

Deska DPS pro mikrokontrolér

MIKROKONTROLER - CONTROL TRACKING – F1TE 200 250 - Rozpiska součástek    1. září 2006

Strana 1

Item

množství

označení ve schematu

Hodnota

 

 

 

 

1

1

C1

470_µF/35_V radial 5,08_mm

2

1

C2

10_µF/16_V radial 5,08_mm

3

1

C3

0,1_µF/35_V radial 2,54_mm

4

7

C4,C5,C8, C9,C10,C11,C12

0,1_µF SMD 1206

5

2

C13,C15

0,1_µF radial 5,08_mm

6

2

C6,C7

18_pF SMD 1206

7

1

C14

0,1_F Memory backup capacitor

8

1

D1

Zener 9,1_V/ 0,5 W

9

1

D2

Zener 4,7_V/ 0,5_W

10

6

D5,D3,D9,D10,D11,D12

1N4148

11

1

JP3

Konektorové kolíky lámací  jednořadé 2,54 mm – Typ: S1G20                                                                   /CALIBATE/MEMO

12

1

J1

Konektor - vidlice rovná 10 pólů – Typ:  ASS02029Z
/Propojení dvou DPS : JP2

13

1

J2

Konektorové kolíky lámací  jednořadé 2,54 mm – Typ:  S1G20        /RESET

14

1

J3

Svorkovnice – ARK RM palcová rozteč 5x 5,08mm  – Typ: ARKZ 950/5                                                                  
MANUAL CONTROL

15

1

J4

Konektorové kolíky lámací  jednořadé 2,54 mm – Typ: S1G20
PROG/DEBUG

16

1

J5

Svorkovnice – ARK RM palcová rozteč 5x  3,81mm  – Typ: ARKZ 950/5                                                                     
/COMx RS232                                                                                                                                  

17

1

LCD1

LCD HITACHI 2X20

18

5

Q1,Q2,Q3,Q4,Q7

BC238

19

7

R1,R2,R4,R5,R24,R26,R27

4,7_kW SMD 1206

20

4

R3,R9,R14,R17

1_kW SMD 1206

21

1

R6

1,5_kW SMD 1206

22

1

R8

47_kW SMD 1206

23

4

R10,R11,R12,R13

10_kW SMD 1206

24

1

R15

5_kW POT. CERMET

25

3

R19,R20,R21

22_kW SMD 1206

26

2

R22,R23

33_kW SMD 1206

27

1

U1

LM7805/TO220

28

1

U2

PIC16F877A-I/P 20_MHz DIP40

29

1

U3

MAX232CWE SMD - 16 SO WIDE

30

1

U5

74HCT14D SMD

31

1

Y1

Quartz 20_MHz

 

 



Deska ovladače

 

 

Deska ovladače motorů je jednostranný plošný spoj (PLS - PCB) který je pomocí distančních sloupků délky 25 mm se závitem M3  instalován vertikálně nad deskou mikrokontroléru. Konektor J1 (vidlice ASS02029Z) na desce mikrokontroléru je propojen s konektorem JP2 (dutinková lišta BL810G) na desce ovladače. Propojení je provedeno pomocí jednořadového konektoru: zástrčka /zásuvka. Na straně součástek nutno připájet pět propojek mezi relé K4 a konektor JP2. Diody LED D3,D6,D8,D10 jsou umístěny na předním panelu a indikují smysl otáčení motorů.

Rozměry PLS pro měřítko 1:1 jsou 125,1 x 91,4 mm

Deska ovladače

 

V ovladači lze použít relé typu  « RM 94P - 12»

Relé musí být dimenzováno pro spínání proudu minimálně 8 A. Byl použit typ RM 94P – 12, zakoupený v GM-E
(náhrada za původní relé RP310012 produkce SCHRACK).

Relé zajišťují separátní napájení motorů a tím i  galvanickou izolaci vůči logickým obvodům. Externí napájení motorů je chráněno odpovídajícími pojistkami v pouzdrech umístěných na zadní stěně skříně. Relé K5 je ve funkci pouze při rozběhu a zastavení motoru azimutu AZ. Z desky ovladače je napájena deska mikrokontroleru přes konektory JP2 – J1. 

OVLADAČ - CONTROL TRACKING – F1TE 200 250 - Rozpiska součástek    1. září 2006

Item

QMnožství

Reference

Hodnota

 

         

 

 

1

2

C2,C1

2200_µF/63_V

2

3

C3,C6,R12

0,1_µF

3

1

C5

4700_µF/ 30_V

4

2

C11,C12

1_µF/ 50_V NP

5

4

D3,D6,D8,D10

LED

6

5

D16,D17,D18,D19,D25

1N4001

7

1

JH1

TP +12_V

8

1

JP1

Svorkovnice ARK RK rozteč 5x 5,08mm  – Typ: ARKZ 950/8                                                                  
/ připojení MOTORŮ

9

1

JP2

Dutinková lišta jednořadá 8,5 mm 10 pinů  2,54 mm /BL810G
/ propojení na J1 desky mikrokontroleru

10

1

JP3

Svorkovnice ARK RK rozteč 5x 5,08mm  – Typ: ARK 120/3                                                                  
/ PS +/- 18_V

11

1

JP4

Svorkovnice ARK RK rozteč 5x 5,08mm  – Typ: ARK 120/2                                                                  
/ PS +12/13,8_V

12

5

K1,K2,K3,K4,K5

Code FARNELL : 1169165 Fabricant FINDER Ref. Fabricant : 4061-7012-0000 nebo RP310012 SCHRACK

13

4

R1,R17,R18,R19

1_kW

14

1

R6

4,7_kW

15

1

R20

6,8 W /10_W

 

 

 

 

 

 

Po zapojení desek plošných spojů lze otestovat motory a jejich smysl otáčení. Postupně uzemňujeme svorky 2, 3, 5, 6 na konektoru JP2, tím spouštíme motor azimutu, zkoušíme smysl jeho otáček vpravo /vlevo (vlevo je ve směru hod. ruček) a obdobně i motor elevace nahoru /dolu. Pokud se motory netočí ve správném směru, prohodíme polaritu napájecího napětí.

Pak nutno nad desku ovladače připojit desku mikrokontroleru a zkontrolovat správnou hodnotu napětí v bodech napájení integrovaných obvodů. Vyplácí se kontrolu provést  ještě před osazením IO na desku.

Posléze osadíme zobrazovač LCD a nastavíme vhodný kontrast potenciometrem tak, aby matrice znaků byla sotva znatelná. Naprogramovaný MCU PIC osadíme do objímky jako poslední.

Po zapnutí systému a při inicializaci programu se na LCD zobrazí úvodní zpráva.
Pak je nutno provést konfiguraci mikrokontroleru jak bylo uvedeno výše.

Silné stránky projektu…

Použití snímačů impulzů motoru EL elevace (zvedáku) je mechanicky jednoduché řešení, které nevyžaduje použití inkrementálních rotačních kodérů připojených ke oběma osám systému.

Popsané řešení podstatně zvýší spolehlivost systému. To ocení hlavně uživatelé potenciometrů k orientaci antén.

Přesnost zvedáku o zdvihu 18 palců (nebo i více) generujícího 10 impulzů na 1°stupeň elevace EL, je výborná.

Motor azimutu AZ poskytuje sice méně impulzů, ale přesto udržuje přesnost v rozsahu jednoho stupně, což je plně dostačující pro anténní systémy 144 i 430 MHz.

Logika řízení systému je daná programem uloženým v paměti MCU a je pružná v tom smyslu, že dovoluje pozdější změny a zlepšení. SW funguje perfektně ve spolupráci se známými ovládacími programy např. Logger32, SatPc32, TrackSm, ale určitě i s jinými.


… a slabiny

Použitý způsob kodování je tzv. relativní což znamená, že je závislý na inicializační kalibraci. Pokud za provozu dojde k pootočení antény mimo rozsah kontrolovaný systémem, dojde ke ztátě synchronizace skutečné polohy se zobrazenými souřadnicemi. V těchto případech nutno znovu provést inicializační kalibraci systému.

 

Závěr

Koncepce systému pro automatizované ovládání anten používájící čitač impulzů pro použitou mechaniku elevace EL se jeví originální, neboť autor nenalezl jiný pramen řešící tímto způsobem linearitu pohybu systému v elevaci.

Popsaný systém řízení pohybu antén pro sledování EME byl dosud realizován dvakrát, u OM F6BKI a F1TE. S anténním systémem jsme na EME aktivní od prosince 2005, systém plně uspokojil naše očekávání: Při normálním používání systému nedošlo ani jednou ke ztrátě synchronizace mezi skutečnou polohou a zobrazenými souřadnicemi.

Autor dává zájemcům k dispozici SW pro MCU i ve forme zdrojového textu. Umožňuje tím provádět libovolné změny v programu, vzdává se autorských práv ve prospěch amatérů a nečiní si nároky na « copyright ». 

Poznámka:
Obrazy plošných spojů jsou vytištěny naruby, což umožňuje tisk kopie, nebo kontakt na světlocitlivou vrstvu nanesenou na vrstvě Cu PLS. Po odleptání PLS identifikační znaky musí být čitelné a musí se nacházet na správných místech.

 

Příloha 1.

Úprava motoru RAK

Motor azimutu v původním provedení nemá mechanickou zarážku ani koncový vypínač. Za těchto okolností nutno mít absolutní důvěru k automatizovanému systému řízení, abychom vyloučili případ že jednoho dne najdeme koaxiální kabel omotán kolem stožáru a transceiver vytažen k anténě.

Jelikož autor nedisponuje „skálopevnou vírou“ v neomylnost systémů, dal přednost jednoduché úpravě uvnitř motoru. Přidal dva mikrospínače zkracující dvě výkonové diody umožňující zastavení motoru po otáčce o 360° s překrytím cca 30°. K ovládáni mikrospínačů je použit pásek z AK plechu ze kterého je vytvořena objímka upevněná na otočné ose šnekového kola a „jazýček“ otočný asi o 30° kolem své osy a v krajních polohách ovládající mikrospínače.   

Principiálně stejným systémem koncových mikrospínačů je vybaven i zvedák elevace, mikrospínače jsou umístěny na začátku a na konci pohybového šroubu zvedáku.

V případě ztráty kontroly nad řízením, nebo jestli impulzy od motorů nejsou přijaty v MCU, popsaná instalace koncových vypínačů tvoří jedinou spolehlivou chranu systému. Praktické zkušenosti svědčí o tom, že ochrana je skutečně nutná i vzhledem k občas se vyskytujícím výpadkům funkce motorů. 

 

Autor článku: Lucien SERRANO, F1TE, E-mail:

Překlad z francoužštiny: Ing.Ján GREČNER, OK1VJG, SKYPE < jan.grecner >, Email: jan.grecner@iol.cz         Poznámka:  Článek nebyl jazykově korigován.