Artykuł „Sterownik rotora anteny obrotowej GNI-r3” opisuje moją najprostszą konstrukcję. Instrukcja obsługi GNI-r3 dostępna jest tutaj . Wspominam też o rozbudowanej wersji – instrukcja jest także dostępna. W rzeczywistości sprawdziłem jeszcze inne koncepcje sterowania rotorem.
Pierwszym moim pomysłem było sterowanie rotorem całkowicie bezprzewodowo. Niemożliwe? A jednak. Zasilanie silnika można przecież puścić razem z sygnałem po koncentryku, a sterowanie – drogą radiową, np. WiFi. W końcu (prawie) wszyscy mamy w domu jakiś router i sieć bezprzewodową. Sprawdziłem, że Livebox z Orange ma zasięg ok. 80 m od mojego domu, a więc w większości przypadków wystarczający, aby sięgnąć od stacji do dachu (tym bardziej że to jest bardzo stary router). Koncepcja wydawała się bardzo atrakcyjna, ponieważ cały sterownik miał szanse zmieścić się w puszcze rotora RAU/RAK. By to osiągnąć użyłem scalony drajwer silnika typu DRV8871 i popularny miniaturowy moduł WiFi ESP8266 ESP-01 . Przy nieporażającej cenie poniżej 10 PLN i wymiarach 25×15 mm wydawał się idealnym kandydatem do projektu. Pełen entuzjazmu zaprojektowałem i uruchomiłem płytkę, dewastując trochę przy okazji rotor RAU. Efekt poniżej.
Cały układ jest na tyle mały, że mieścił się w puszce konektorowej rotora RAU. Układ DRV8871 posiada specjalną powierzchnię do odprowadzenia ciepła (thermal pad) i wymaga odpowiedniej konstrukcji płytki drukowanej z metalizacją otworów do odprowadzenia ciepła. Układ scalonego drajwera silnika ma szereg zalet – posiada zabezpieczenia przeciążeniowe i termiczne, jest mniej zawodny niż element elektromechaniczne, oraz jest niewielkich rozmiarów. W prototypie przed przylutowaniem układu wywierciłem w odpowiednim miejscu otwór o średnicy 2,4 mm. Po przylutowaniu układu drivera (od strony druku) w otworze staje się widoczny „thermal pad” – można go zalać cyną i stworzyć mostek termiczny do dużej powierzchni masy po stronie elementów. Dla polepszenia odprowadzenia ciepła dolutowałem kawałek blaszki miedzianej.
Oprogramowanie tego maleństwa już nie było dla mnie takie proste, na szczęście dla mojego syna Jakuba, studenta elektroniki było to bułka z masłem 😉 .
W końcu zadziałało! Sterowanie obrotem rotora było możliwe z okna dowolnej przeglądarki internetowej. Ale jednak zarzuciłem ten projekt, bo:
– pozycja anteny powinna być przechowywana w sterowniku, a pamięć flash modułu ma stosunkowo niewielką dopuszczalną liczbę zapisów (brak pamięci EEPROM w module ESP8266), czyli czas życia modułu i liczba obrotów anteny byłaby zbyt mała,
– sterowanie z typowych programów obsługi rotorów robi się poprzez port COM, trudno przejść z WiFi,
– w czasie prób zaobserwowałem niekontrolowane zachowanie sieci WiFi – ona rządzi się swoimi prawami i bałem się utraty kontroli nad rotorem w czasie jego obrotu.
Wymyśliłem wariant hybrydowy, który wykonałem dla potrzeb swojej stacji SP5GNI. Drajwer silnika został zamontowany w puszcze rotora na dachu. Zasilanie silnika rotora pozostawiłem po kablu koncentrycznym. Dlaczego? Bo zasilanie chciałem wykorzystać także do przełącznika antenowego na dachu. Kabel antenowy ma bardzo małą rezystancję, a więc nie musiałem ciągnąć grubych przewodów do silnika rotora. Sterowanie rotora postanowiłem puścić oddzielnym kablem, cienkim 4×0.5mm. Drajwer sinika został zamontowany w puszcze rotora na dachu. Zaprojektowałem płytkę dwustronna z metalizacją, aby zapewnić odpowiednie chłodzenie układu scalonego zgodnie z wytycznymi producenta. Link do schematu części dachowej poniżej:
Zasilanie po kablu koncentrycznym starałem się zrobić bez dodatkowych pudełek. Strona „nadawcza” napięcia stałego znajduje się wewnątrz skrzynki antenowej MFJ-993B (tam jest mnóstwo miejsca), a strona „odbiorcza” dachowa – w przerobionym przełączniku antenowym. Schematy zasilania po kablu koncentrycznym opiszę w oddzielnym materiale.
Część domowa sterownika jest podobna do GNI-r3 i obsługuje ją ten sam program. Przekaźniki zostały zastąpione przez transoptory OK2A/B, co zapewniło galwaniczną izolację sterowania i drajwera silnika. Link do schematu części domowej poniżej:
Każda aktywacja portu COM w komputerze (np. wybranie pola „Enable” w zakładce „Rotator Control” w DXView) powoduje zerowanie mikrokontrolera. Nie jest to groźne za wyjątkiem przypadku, gdy rotor jest w ruchu. Następuje wtedy utrata informacji co do aktualnego położenia anteny, co może być niebezpieczne dla kabla koncentrycznego. Aby nie następowało zerowanie MCU usunąłem w module Arduinio Nano kondensator SMD 100nF, który jest dołączony do pinu DTR interfejsu USB (w zależności od wersji modułu – pin 13 dla CH340C lub pin 2 dla FT232). Kondensator jest czasem oznaczony jako C4. Aby zachować możliwość programowania umieściłem na tylnej płycie sterownika dodatkowy przełącznik, który umożliwia dołączenie kondensatora 100n z powrotem na czas programowania. Finalny wygląd sterownika w metalowej obudowie podczas pracy przedstawia fotografia poniżej (z lewej na FT-991, z prawej to głośnik).
Mirek SP5GNI
Skomentuj