Contrôleur de tracking pour
moteur d'azimut et vérin de site
Version 2
Cette description fait suite à celle de
la mécanique d'orientation en site à l'aide de vérin
prévu à l'origine pour les parabole de satellite de télévision.
Ces vérins se trouvent dans le commerce
pour une somme modeste (autour de 40 Euros pour un vérin de 12 "
de course).
Ils sont alimentés en courant continu,
en général une tension de 36 volts, et changent de sens par
inversion de polarité.
Ils sont pourvus de deux interrupteurs de fin de course ajustables qui arrêtent
le vérin avant la butée mécanique et n'autorisent alors
que la rotation dans l'autre sens.
Un interrupteur ILS (en bleu), positionné
en face d'un aimant rotatif (en rouge) monté sur l'axe de la vis sans
fin peut donner une indication de position.
Dans la rubrique vérin
de site, j'ai décrit le montage d'un potentiomètre de recopie
analogique comme celle que l'on trouve dans les moteurs du commerce de type
YAESU ou KENPRO. Le montage mécanique de ce potentiomètre est
un peu délicat, aussi j'ai souhaité exploiter les impulsions
de cet ILS pour donner l'indication du site de l'antenne.
J'ai utilisé un microcontrôleur PIC
de chez Microchip de type 16F876 car il possède un UART intégré
pouvant être géré sous interruptions pour la réception
des caractères sur une ligne RS232 ainsi que des canaux de mesure analogique.
Comme en général, il faut aussi
orienter les antennes en azimut, j'ai rajouté la gestion d'un moteur
d'azimut classique de type KR400/KR600 ou autres, qui sont alimentés
en 24 volts alternatif et dont la recopie est contrôlée par un
potentiomètre.
Les éléments du cahier
des charges sont :
Pilotages au standard GS232 via une ligne série pour les logiciels
de tracking.
Contrôle du moteur d'azimut à recopie analogique
Contrôle du vérin de site par comptage des impulsions ILS.
Précision de un degré ou mieux.
Gestion de la butée Nord ou Sud
Affichage sur écran LCD
Mono-carte avec interface de puissance inclue pour se substituer au contrôleur
d'azimut d'origine
Pré-positionnement manuel des antennes, celles-ci s'arrêtant
seules sur la valeur sélectionnée.
On y trouve le PIC 16F876 avec son alimentation
5 volts. Un transformateur de 8 à 12 volts alternatif 100 ma est largement
suffisant pour alimenter la logique. Vous pourrez constater la simplicité
du schéma et le nombre réduit de composants autour du PIC. L
'horloge du PIC utilisée est de 20 Mhz.
Toutes les fonctions sont réalisées par de la logique programmable
située dans le PIC.
La prise en compte des poussoirs de positionnement
manuel.
La commande des moteurs.
La mesure analogique de la tension de recopie d'azimut.
L e comptage des impulsions venant de l'ILS du vérin
La gestion de l'affichage sur écran LCD.
La prise en compte des caractères reçus sur la ligne RS232
à 1200 bds N-8-1
Le programme source
est écrit en langage C pour PIC sous environnement de développement
PCW.
Le programme binaire
en format HEX est disponible en téléchargement.
Ce programme a été testé longuement mais il est surement
perfectible.
L'interface de puissance,
qui pilote directement les moteurs, utilise des opto-triacs et des triacs
pour le moteur alternatif ainsi que des opto-coupleurs et des mosfets de puissance
pour le vérin. L'alimentation des moteurs est donc séparée
électriquement du reste de la logique. Un transformateur de deux fois
24 volts 30 à 40 VA est nécessaire pour alimenter les moteurs.
Les MOSFET de puissance ont l'avantage d'avoir, lorsque la gate est portée
à un potentiel d'environ 10 volts par rapport à la source, une
résistance interne de l'ordre de 1/2 Ohm. La chute de tension est donc
extrèmement faible et la puissance dissipée dans le composant
aussi. De nombreux modèles peuvent convenir, mais ils doivent supporter
au moins deux fois la tension d'alimentation du moteur. Le courant dans le
moteur dépend du modèle mais ils est de l'ordre de500ma.
Le condensateur non polarisé C107, situé
dans la partie commande du moteur d'azimut est destiné à assurer
le déphasage nécessaire à la rotation du moteur alternatif
et à l'inversion du sens de rotation. Dans les moteurs possédant
des butées de fin de course, ce condensateur est situé dans
le moteur lui-même. Il ne faut donc pas le monter dans ce cas.
Se reporter à la documentation de votre moteur.
Utilisation
A
la mise sous tension, l’afficheur indique
F1TE ROTORReq
AZ
123° EL16°* Pos
La
première ligne affiche les demandes de positionnement, « Request ».
La
deuxième ligne affiche la position réelle des rotors, « Position ».
L’étoile
devant Pos indique que le contrôleur
est prêt à recevoir des demandes de positionnement. Cette étoile
disparaît pendant le mouvement des moteurs.
Les
demandes de positionnement proviennent de deux sources :
Les
clefs manuelles.
La
ligne de communication RS232 (1200 bd N-8-1) ou Tracking.
En
fonction de l’origine du positionnement, un des signes M ou T s’affiche
sur la première ligne devant Req.
Positionnement manuel.
Les
clefs de positionnement manuel permettent de faire afficher sur la première
ligne les postions à atteindre pour le site et l’azimut.
Dès
que la clef est relâchée, le moteur correspondant démarre.
Si
vous changez la valeur de façon à ce que le sens de rotation se
retrouve inversé, le moteur s’arrête et ne redémarrera
que sur une nouvelle sollicitation de la clef correspondante.
Le traking.
Les
ordres de positionnement sont reçus sur la RS232 au format Nova, EasyCom ou GS232.
Les
moteurs ne sont commandés que pour des écarts de positionnement
supérieurs à 2 degrés.
Dans
l’état actuel de la programmation, éviter de faire un positionnement
manuel en même temps que du tracking qui risque de donner des ordres contradictoires
Une
coupure d’alimentation en cours de rotation peut provoquer une désynchronisation
du compteur des impulsions du vérin de site.
Configuration.
Les
quatre poussoirs de positionnement, lors qu’ils sont appuyés à
la mise sous tension permettent de rentrer dans une des 3 phases de configuration.
La
touche RIGHT dans ces procédures de configuration sert de touche
de validation.
A
chaque autre touche correspond une fonction spécifique.
La touche « LEFT ».
Permet
le calage du vérin de site sur le zéro degré de référence.
Le
message suivant demande de positionner l’élévation à
la position zéro degré.
SET
ELEV. TO ZERO
Push 'RIGHT' when Ok
Faire
ce positionnement à l’aide de la clef de commande de site et valider
par la touche RIGHT.
Le
vérin est alors alignés sur la positions de référence
(site à zéro).
La touche « UP ».
A
la mise sous tension, cette touche permet de lire la table d’étalonnage
en élévation.
Elle
est constituée de 19 positions de 0 à 90° au pas de 5 degrés.
C’est
la touche «RIGHT» qui permet de faire défiler les
19 valeurs.
La
table mémorise pour ces 19 positions le nombre d’impulsions correspondantes.
Pour
les positions intermédiaires, le contrôleur procède par
interpolation.
Si
aucun étalonnage n’a été effectué sur le contrôleur,
une table est crée par défaut pour permettre un mouvement cohérent
du vérin. Mais il faudra procéder à un étalonnagesur place pour que les indication d’élévation de
l’antenne soient correctes.
La touche « DOWN ».
Lors
de son appui à la mise sous tension, elle permet de rentrer dans la procédure
d’étalonnage de la table de site.
CONFIG ELEVATION TBL
Push 'RIGHT' when Ok
Le
message suivant demande de positionner successivement le vérin de 0 à
90 degrés.
Push ‘RIGHT’ when Ok
EL
TO0IMP100
Pour
chaque position, commander le vérin par sa clef et vérifier la
position réelle à l’aide d’un inclinomètre.
Quand la position est correcte, valider par la touche « RIGHT »
La
valeur du compteur d’impulsions est affichée pour chaque position
à la fin de la manœuvre de positionnement.
Quand
les 19 positions sont mémorisées, le vérin de site est
étalonné.
Lors
de la procédure d’étalonnage réel, une fois la position
stabilisée, noter sur un papier les valeurs du compteur d’impulsions
pour chacun des 19 points de la table. Ceci peut être utile pour un re-étalonnage
ultérieur.
Procédure
La configuration en élévation
doit donc être effectuée dans l’ordre suivant :
Montage
mécanique du vérin à zéro de site.
Initialisation
du contrôleur avec la touche « LEFT » pour synchroniser
à zéro l’élévation.
Nouvelle
initialisation du contrôleur avec la touche « DOWN »
pour étalonnage de la table de site.
Eviter de faire coïncider la
butée électrique du vérin avec le zéro. Cette coïncidence
n’est jamais très précise et le contrôleur, lors d’un
retour à zéro peut être amené à attendre une
impulsion que le vérin ne pourra pas donner étant sur sa butée.
Positionner le zéro quelques degrés après la butée
électrique du vérin.
Pour l’azimut, s’assurer
en premier que le moteur est bien commandé sur 360 degrés sans
atteindre les butées mécaniques.
Ensuite positionner les antennes
sur la direction de référence affichée sur le contrôleur
et procéder à l’accouplement.
La carte est réalisée
en circuit imprimé simple face.
Photo du prototype
On peut remarquer sur la photo :
En haut, les deux connecteurs débrochables
pour les moteurs, la connexion RS232 et le bornier à vis pour l'alimentation
2X24 Volts
En bas, la connexion de l'afficheur
LCD ainsi que les poussoirs de commandes.
Les poussoirs que j'ai utilisé pour les tests ne sont pas très
pratiques. Préférer des clefs à levier.
Le circuit en simple face possède
deux straps à câbler coté composants.
Un entre les deux triacs, l'autre en bas à gauche, sur les zones de
masse (signal GND).
Assurez vous bien de l'échelle
avant de tirer le circuit imprimé !!
Conclusion
Ce contrôleur est intéressant par sa
simplicité et son coût réduit. La gestion des impulsions
rend la calibration du site un peu plus complexe mais reste quand même
assez simple à mettre en oeuvre par rapport à une installation
potentiométrique sur le vérin.
La logique programmable PIC rend très souple
la modification des fonctionnalités du contrôleur.
Si vous avez des idées pour améliorer
le contrôleur et le traitement des impulsions du vérin, n'hésitez
pas à m'en faire part, vos remarques seront les bienvenues.
