Für den aktiven Satellitenbetrieb im VHF- und UHF-Band ist die Nachführung eines sich bewegenden Satelliten unerlässlich. Kommerzielle Steuereinheiten für AZ/EL-Rotatoren sind teuer. Der französische Funkamateur Gilles F1EFW, Mitglied des Clubs F6KMF, hat eine Lösung auf Basis der Arduino-UNO-Plattform entwickelt, die die originalen Rotator-Steuerboxen zu einem Bruchteil der Kosten kommerzieller Geräte ersetzen kann.
Vorteile der Verwendung von Arduino für den AZ/EL-Rotator des Satelliten
Der Hauptvorteil dieser Lösung liegt in ihrem niedrigen Preis. Laut Autor belaufen sich die Implementierungskosten, inklusive gebrauchter Rotatoren, auf maximal 100 €. Ein weiterer Vorteil ist ihre Vielseitigkeit: Die Schnittstelle funktioniert mit jedem Rotator, der einen relaisgesteuerten Motor und eine Rückmeldung über ein Potentiometer verwendet, auch mit älteren Rotatoren ohne Original-Steuerbox oder Eigenbauten.
Der gesamte Entwurf ist frei verfügbar, gut dokumentiert und lässt sich leicht an Ihre eigene Hardware anpassen. Die Kalibrierung beschränkt sich auf die Messung der Spannungsbereiche der Potentiometer und die Berechnung des Umrechnungsfaktors der Schritte in ADC-Einheiten.
einfache Verbindung
Sie benötigen lediglich einen Standard-Arduino UNO, ein alphanumerisches 16x2-LCD-Display mit HD44780-Controller, ein 4-Kanal-Relaismodul (erhältlich für wenige Euro), zwei Potentiometer für die Rotorwellen (eines für Azimut, eines für Elevation) und einige wenige Verbindungskabel. Ein zusätzlicher Konverter-Chip oder externer UART-Adapter ist nicht erforderlich – die Kommunikation mit dem Computer erfolgt direkt über die integrierte serielle USB-Schnittstelle des Arduino.
Verbindungsbeschreibung
Die Verdrahtung basiert auf der beigefügten Beschreibung der Skizze der Version V4 (F1EFW) und ist in drei Funktionseinheiten unterteilt: Positionserfassung, Positionsanzeige und Motorsteuerung.
Rotatorpositionserfassung
Jeder Rotator verfügt über ein mechanisch mit der Welle verbundenes Potentiometer, dessen Schieber mit dem analogen Eingang des Arduino verbunden ist. Das Azimut-Potentiometer ist an Eingang A0, das Höhen-Potentiometer an Eingang A1 angeschlossen. Die äußeren Anschlüsse beider Potentiometer sind mit +5 V und GND verbunden. Der Arduino liest die Spannung am Schieber und wandelt sie mithilfe eines Kalibrierungsfaktors, den der Bediener für jeden Rotator individuell anhand des tatsächlichen Spannungsbereichs bei Vollausschlag ermittelt, in einen Winkel um.
LCD-Display
Das 16×2-LCD-Display mit dem HD44780-Controller ist im 4-Bit-Modus angeschlossen. Steuersignale und Datenleitungen werden an die digitalen Ausgänge D7 bis D12 angelegt. Die erste Zeile des Displays zeigt die vom Satellitenverfolgungssystem empfangene Azimut- und Elevationsposition (SAT A:xxx E:xxx), die zweite Zeile die aktuelle Antennenposition, die von den Potentiometern abgelesen wird (ANT A:xxx E:xxx). Die Displayhelligkeit lässt sich mit einem 10-kΩ-Trimmer am VO-Pin einstellen.
Motorsteuerung über Relais
Vier Relais steuern die Drehrichtung beider Motoren: D5 – AZI CW, D6 – AZI CCW, D3 – ELE UP, D4 – ELE DOWN. Die Software vergleicht die Sollposition (über die serielle Schnittstelle) mit der Istposition (über die Potentiometer) und aktiviert das entsprechende Relais, wenn die Differenz eine einstellbare Toleranz (Parameter „marge“, Standardwert 4°) überschreitet. Bei Nullstellung oder negativer Neigung stehen beide Motoren still.
Eine Übersicht der Ein- und Ausgänge des Arduino UNO finden Sie in der folgenden Tabelle.
| Arduino-Pin | Verbundenes Gerät | Funktion |
|---|---|---|
| A0 | Azimut-Potentiometer (Schieberegler) | Feedback von AZI |
| A1 | Höhenverstellpotentiometer (Schieberegler) | Feedback ELE |
| D3 | Relais IN3 | ELE UP |
| D4 | Relais IN4 | ELE DOWN |
| D5 | Relais IN1 | AZI CW |
| D6 | Relais IN2 | AZI CCW |
| D7 | LCD RS | Auswahl des Anzeigeregisters |
| Tag 8 | LCD E | Anzeige aktivieren |
| D9–D12 | LCDs D4–D7 | Anzeigedatenleitungen (4-Bit) |
| USB | PC (serielle COM-Schnittstelle) | GS-232-Befehle von der Tracking-Software |
Vorteile der neuen Version: GS-232-Protokoll
Die ursprüngliche Version des Entwurfs (aus dem Jahr 2023) kommunizierte ausschließlich über WispDDE, wodurch die Auswahl an Satellitenverfolgungssoftware auf Orbitron oder SDR-Console mit DDE-Bridge beschränkt war. Die neue Version V4 (veröffentlicht im Juni 2026) unterstützt nun das GS-232-Protokoll, das sich mittlerweile als De-facto-Standard im Bereich der Rotatorsteuerung für Satellitenoperationen etabliert hat.
Sketch číta zo sériového portu (9600 Bd) reťazce v tvare W+azimut+Elevation, napríklad W235 025 pre azimut 235° a eleváciu 25°. Kód vyhľadáva znaky W alebo w kdekoľvek v prijatom reťazci, čo zaručuje správnu funkciu pri rôznych implementáciách GS-232. Vedľajšie príkazy sú ignorované. Interface je priamo kompatibilný so SatTrack, OscarWatch, PstRotator, SDRConsole und andere moderne Überwachungsprogramme - ohne die Notwendigkeit von DDE-Bridges.
Für manuelles Testen und Debuggen ohne Trace-Software empfiehlt der Autor das Terminalprogramm Termite, mit dem GS-232-Zeichenketten direkt über die serielle Schnittstelle des Computers gesendet werden können.
Videos
Das folgende Video zeigt die ersten QSOs auf Satelliten, nachdem das F1EFW AZ/EL-System in Betrieb genommen wurde, einschließlich automatischer Flugbahnverfolgung und Dopplerverschiebungskorrektur mit SDRConsole.
Fazit: Wo finde ich weitere Informationen und eine Skizze?
Eine vollständige und gut kommentierte Skizze der Version V4, einschließlich Kalibrierungskoeffizienten für spezifische Rotatoren, ist direkt im F1EFW-Artikel auf der Website des F6KMF-Clubs veröffentlicht: https://f6kmf.fr/index.php/2026/06/19/arduino-a-la-poursuite-des-satellites-nouvelle-version-du-programme/Eine Beschreibung der Originalversion für AZ/EL aus dem Jahr 2023, einschließlich Fotos der mechanischen Installation der Rotatoren und Verdrahtungsdetails, ist verfügbar unter: https://f6kmf.fr/index.php/2023/09/14/arduino-et-la-Radio-a-la-poursuite-des-satellites-version-site-azimut/Der Autor ist auch direkt über das Kontaktformular auf der Webseite des F6KMF-Clubs erreichbar und beantwortet gerne Fragen zur Verbindung und Kalibrierung.
Für einen Funkamateur mit Grundkenntnissen in Elektronik ist dies ein machbares Wochenendprojekt mit sofort nutzbaren Ergebnissen auf den VHF- und UHF-Bändern.