+- HomeMade (http://sp-hm.pl)
+-- Dział: Technika Antenowa (/forum-47.html)
+--- Dział: Akcesoria antenowe (/forum-51.html)
+--- Wątek: Sterownik rotora antenowego - Projekt i wykonany egzemplarz (/thread-1461.html)
Sterownik rotora antenowego - Projekt i wykonany egzemplarz - SP9MTV - 12-09-2012 23:00
Niedawno, na zlecenie kolegi Pawła SQ9DEN wykonałem prosty sterownik rotora antenowego.
Urządzenie potrafi pracować samodzielnie ale także współpracuje ze znanymi programami jak Ham Radio Deluxe czy też Logger32.
Urządzenie składa się z wyświetlacza, procesora Mega32, silnika krokowego 200kroków/obrót w roli enkodera zadanego położenia, wzmacniacza impulsów z enkodera oraz dwóch przycisków i kilku elementów.
W ustawieniach sterownika można wybrać niemal dowolną ilość impulsów na stopień od wartości ułamkowych aż do dziesiątek. Ustawiane są także wartości przeciążeń oraz czasu przyśpieszeń i hamowania silnika, tak aby zestaw antenowy obracał się bez zbędnych szarpnięć nie powodując nadwyrężania całej konstrukcji antenowej. Oczywiście ustalany jest także punkt zero oraz zakresy pełnego obrotu.
Układ nie posiada wejść z czujników krańcowych, są do zainstalowania niezależnie i odcinają napięcia zasilania silnika niezależnie od sterownika. Najczęściej w fabrycznych urządzeniach w taki sposób się to odbywa i krańcówki znajdują się w mechanice obrotu.
Sterownik steruje silnikiem płynnie w PWM. Najpierw za pomocą przekaźnika ustalany jest kierunek a następnie zostaje wysterowany tranzystor wykonawczy silnika. Najpierw silnik rozpędza się przez zadany czas, następnie kontynuuje na pełnych obrotach po czym przy "dochodzeniu" do zadanej pozycji zaczyna się zwalnianie. Przez cały czas kontrolowany jest prąd pobierany przez silnik i w razie przekroczenia zadanej wartości ograniczany. Gdy zajdzie potrzeba zadania nowej pozycji czy zmiany kierunku silnik wyhamuje płynnie, przekaźnik zmieni kierunek i znów zacznie się rozpędzać.
Na wyświetlaczu widzimy pozycję aktualną oraz zadaną, obciążenie oraz aktualną prędkość silnika i kierunek obrotów.
Dzięki temu, że enkoder posiada 200 kroków na pełny obrót, zadawanie pozycji w całym zakresie obrotu jest łatwe i szybkie. Oczywiście z komputera sterując wystarczy kliknąć myszką, sterownik otrzymawszy rozkaz natychmiast wysteruje odpowiednio silnik na nową pozycję. Sterownik pracuje tak że jednocześnie w każdej chwili można enkoderem urządzenia przechwycić sterowanie i zmienić kierunek jak i myszką komputera przechwycić sterowanie i zmienić pozycję zadaną z enkodera.
Prędkość transmisji z komputerem jest ustalona na sztywno w programie, np. 4800,8,N,1, przy czym aby połączyć urządzenie z komputerem wystarczy zastosować marketowy konwerter USB/RS232 z wyjściem logiki 5V, lub inny konwerter 5V/ RS232. Urządzenie obsługuje rozkazy protokołu transmisji Yaesu. Urządzenie przekazuje oczywiście do programów swoją aktualną pozycję.
Płytka jednostronna, wykonana w wersji beta, wymaga kilku drobnych poprawek przesunięcia elementów, została wykonana metodą termotransferu.
Jeżeli kolegów ten temat interesuje, udostępnię schemat i pcb oraz zaprogramowany procesor. Jak by kto chciał to mogę dopisać obsługę silnika kąta elewacji, ale to może potrwać gdyż w chwili obecnej mam trochę inny epizod na planie.
Sterownik testowany był ze znanym polskiej produkcji obrotem z Żyrardowa.
[attachment=5871][attachment=5868][attachment=5869][attachment=5872][attachment=5870]
RE: Sterownik rotora antenowego - Projekt i wykonany egzemplarz - SQ9JXT - 13-09-2012 9:30
(12-09-2012 23:00)SP9MTV napisał(a): Jeżeli kolegów ten temat interesuje, udostępnię schemat i pcb oraz zaprogramowany procesor.
Gratuluje fajnego projektu.
Wrzucaj śmiało. Na początek chociaż schemat.
Pozdrawiam
Tomek
SQ9JXT
RE: Sterownik rotora antenowego - Projekt i wykonany egzemplarz - SP3IQ - 13-09-2012 10:07
Cześć Marku SP9MTV. Podoba mnie się Twój projekt, byłbym też zainteresowany jego zastosowaniem. 73 Bogdan SP3IQ.
RE: Sterownik rotora antenowego - Projekt i wykonany egzemplarz - SP3GTG - 13-09-2012 10:19
Witam
Ciekawy, nowoczesny i potrzebny dla krókofalowca projekt.
Interesuje mnie całość materiałów dot. wykonania sterownika
w celu modernizacji mojego obrotu anteny.
Pozdrawiam
Andrzej
RE: Sterownik rotora antenowego - Projekt i wykonany egzemplarz - SP9MTV - 14-09-2012 11:20
Wstawiam schemat i rysunek płytki.
Małe sprostowanie. Wcześniej pomyliłem się i napisałem o dwóch przyciskach.
Przycisków jest 4 i na schemacie ich nie widać (zapomniałem dorysować) ale są podłączone do wejść PA4-PA7. Po kolei: Right, Left, OK, ESC
Dołączam również plik HEX oraz opis jak ustawić sterownik.
Sterownik pamięta oczywiście ustawienia oraz pozycję rotora po wyłączeniu lub zaniku zasilania w pamięci EEPROM.
[attachment=5879]
Schemat
[attachment=5884]
PCB Wersja druga (pobierzcie sobie powtórnie ten plik)
[attachment=5886]
PCB Widok zworek (czerwone) (w dalszej części wątku wersja poprawiona)
[attachment=5885]
Elementy (w dalszej części wątku wersja poprawiona)
[attachment=5881]
HEX
[attachment=5883]
Ustawianie
RE: Sterownik rotora antenowego - Projekt i wykonany egzemplarz - SQ9JXT - 14-09-2012 11:23
Dzięki za schemat i resztę.
Jak byś mógł jeszcze opisać do czego i jak podłączyć złącza na schemacie. LCD jest oczywiste, a złącze po prawej i lewej już nie bardzo. Przydałby się po prostu opis całości urządzenia co i do czego. Nawet starczy w punktach, tak aby każdy chętny mógł dla siebie wykonać
Pozdrawiam
Tomek SQ9JXT
RE: Sterownik rotora antenowego - Projekt i wykonany egzemplarz - SP9MTV - 14-09-2012 12:14
Złącze J3 to wejście z silnika krokowego (pełni tu rolę enkodera którym kręcąc zadajemy pozycję rotora) Ja użyłem silnika z uzwojeniem 17ohm ze starej staccji dysków. Dla innych silników najprawdopodobniej trzeba będzie nieco zmienić wartości rezystorów przy wzmacniaczu sygnałów. Złącze Serial_5V_TTL to wyjście do konwertera USB/RS232 albo jak kto chce na wejście RS232 jak kto takie ma w komputerze, oczywiście potrzebny wtedy jest dowolny układ konwersji napięciowej TTL-RS232, np. MAX232.
Pozostałe wejścia są opisane i chyba wiadomo do czego służą
Pobierzcie sobie powtórnie rysunek płytki gdyż nie zauważyłem i wcześniejszy był nieco inną starszą wersją.
Marek
RE: Sterownik rotora antenowego - Projekt i wykonany egzemplarz - SP4BK - 14-09-2012 21:28
A możesz podrzucić wersję płytki w "źródłach" bo widzę iż jest to w EAGLE. Chciałbym nanieść pewne poprawki (oczywiście udostępnię dla ogółu).
RE: Sterownik rotora antenowego - Projekt i wykonany egzemplarz - SP3NYF - 16-09-2012 22:02
Ciekawy projekt, dzięki Marek.
Interesuje mnie jeszcze, czy możesz coś powiedzieć o pracy rotora w momencie potrzeby obrotu o na przykład 2-3 stopnie? Czy to rozpędzanie silnika i hamowanie nie kłóci się z tak małym kątem obrotu i krótkim czasem? Możesz parę słów na ten temat?
RE: Sterownik rotora antenowego - Projekt i wykonany egzemplarz - SP9MTV - 17-09-2012 9:25
Tak jak normalnie, czyli rozpędza się ale nie osiągnie obrotów maksymalnych gdyż zaraz zacznie zwalniać. Dzięki temu takie drobne korekcje położenia nie szarpią w ogóle anteną, wszystko ładnie płynnie.
Załóżmy że jednak że coś blokuje antenę, gęsty smar albo coś innego. Rotor teoretycznie ma prawo miewać problemy obrócić antenę na bardzo małych obrotach. Ostatecznie i tak nic się nie stanie (tzn. antena zostanie obrócona) gdyż napięcie na silniku (wypełnienie PWM) zwiększane jest dopóki antena nie osiągnie celu, lub maksymalnej wartości wypełnienia PWM lub nie zostanie przekroczony maksymalny dopuszczalny prąd. Tak więc wcześniej czy później, czy wolniej lub szybciej, jak kto woli, antena zostanie obrócona.
Jako że schemat nie był rysowany z zamiarem upublicznienia, znajduje się kilka nieścisłości.
1. Dioda zenera D13, na schemacie oznaczona jako BZX90 w rzeczywistości ma być diodą na napięcie 4,1V. Ma ona zabezpieczyć wejście AIN1 przed ewentualnym zbyt dużym napięciem. Wejście AIN1 wykorzystane jest tu jako komparator napięcia. Wykrywany jest zanik napięcia z zasilania aby procesor mógł w porę zapisać aktualne wartości sterownika w pamięci EEPROM.
2. Tranzystor Q3 nie koniecznie musi być IRF520. Im mniejszy parametr rDS(on) tym lepiej. Oczywiście tranzystor powinien mieć odpowiedni prąd drenu oraz napięcie dren/źródło, minimum 50V. Ja w układzie wykorzystałem jakiś tranzystor wylutowany z płyty PC który miał tak mały Rds że mimo iż był z obciętym radiatorem to się wcale nie przegrzewał.
3. Wydaje się zasadne wspomóc tranzystor Q3 dodatkową diodą schottky. Ja tą diodę wlutowałem od spodu płytki.
4. Jak już wcześniej wspomniałem, na schemacie brakuje przycisków Left/Right/Up/ESC. Są one połączone równolegle z kondensatorami C19-22 na wejścia ADC4-7 procesora
5. Złącze J1 to złącze programowania ISP.
6. Złącze J3 do złącze z silnika krokowego, użytego jako enkoder zadawanej pozycji.
7. Układ wzmacniacza enkodera jest dostosowany dla silnika krokowego 200kroków/obrót z cewkami 17ohm. Dla innego silnika prawdopodobnie trzeba będzie dobrać inne wartości rezystorów.
8. Złącze SERIAL_5V_TTL służy do komunikacji z komputerem. Zalecam użycie fabrycznego konwertera USB/RS223. Większość z nich ma logikę 5V. Jeżeli ktoś posiada w komputerze RS232 i nie chce przez USB to wykonać najprostszy konwerter RS232/TTL na układzie typu MAX232.
9. Kondensatory C4, C5, oba 100nF.
10. Kondensatory C1,C2 oba 22pF.
11. Dławik L1 około 100uH.
Coś jeszcze? Pisać, pytać. Myślę nad zrobieniem obszernej bez braków dokumentacji i umieszczeniu jej gościnnie na czyjejś stronie.
Marek