Anténny Rotátor ist mehrere Meter von der Steuereinheit entfernt, oft jedoch Dutzende Meter. Zwischen dem Mast und dem Funkamateurarbeitsplatz verläuft daher ein Kabel, das bei einem Sturm hohe Spannungen oder impulsartige Überspannungen, die durch einen nahegelegenen Blitzeinschlag induziert werden, übertragen kann. Dabei ist nicht nur der Motor des Rotators gefährdet. Überspannungen können auch in den Azimut-Sensorstromkreis und anschließend in die Elektronik der Steuereinheit gelangen. HVROTY ist ein kontinuierlicher Schutzmodul, das speziell für diesen Teil der Leitung vorgesehen ist – es schützt die Motorleitungen sowie die Azimut-Sensorkabel.
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Schutz der Leitung zwischen Mast und Shack
HVROTY wird in das Kabel zwischen dem am Mast montierten Rotator und seiner Steuereinheit im Shack integriert. Das Modul arbeitet nicht als eigenständiges Steuerungssystem des Rotators. Die einzelnen Drähte durchlaufen Schutz- und Filterkreise und führen auf der anderen Seite zu den entsprechenden Klemmen. Die Leitung von der Mastseite wird an die Klemmen angeschlossen, die zum Rotator führen, die Innenseite an die Steuereinheit.
Der Schutz hat zwei separate Kreise. Der erste ist für die Motorleitungen M/R/L vorgesehen, der zweite für die dreidrahtige Leitung des Azimut-Sensors POT+, Wischer und GND. Beide Kreise haben ihre eigene Unterdrückung von gemeinsamen Störströmen und differenzieller Filterung. Die maximale Betriebsspannung des Moduls beträgt 60 V AC/DC und der maximale Strom 4 A.
Warum ist ein langes Kabel zum Rotator ein Problem
Ein langer Draht zwischen dem Mast und dem Arbeitsraum stellt bei Gewitteraktivität einen wirksamen Weg dar, auf dem ein erheblicher potenzieller Unterschied auftreten kann. Es muss sich dabei nicht um einen direkten Blitzschlag auf die Antenne handeln. Gefährliche Spannungen können in die Drähte durch das elektromagnetische Feld eines nahen Entladens induziert werden. Der Schutzkreis muss daher die Impulsenergie zu einem gemeinsamen Erdungspunkt ableiten und gleichzeitig die Spannung begrenzen, die in Richtung empfindlicher Elektronik weitergeht.
HVROTY verwendet in beiden geschützten Kreisen eine Kombination aus Ableitern und Filtern. Es ist jedoch wichtig, seine Bestimmung richtig zu verstehen: Der Hersteller weist ausdrücklich darauf hin, dass die Platine nicht zum Schutz des Geräts vor einem direkten Blitzschlag bestimmt ist. Bei einem solchen Ereignis ist ein umfassendes Erdungs- und Verbindungsystem erforderlich.
Schutz der drei Drähte M/R/L
Der Motorbereich von HVROTY ist für die übliche dreidrahtige Verdrahtung von Rotatoren vorgesehen. Jeder der Drähte M/R/L ist zunächst durch einen 75 V Gasentladungsableiter GDT gegenüber dem gemeinsamen Erdungspunkt geschützt. Darauf folgt 60 V Varistor mit einem Kondensatorgrad, einem dreiphasigen Common-Mode-Drossel, einem weiteren Varistor- und Kapazitätsgrad und einem differentiellen LC-Filter.
Eine solche Verdrahtung kombiniert den Überspannungsschutz mit der Unterdrückung hochfrequenter Störungen. GDT ist zum Ableiten von Impulsüberspannungen vorgesehen, während Varistoren und Filter weitere Störungen und Restimpulse in der Leitung begrenzen. Der Motorbereich hat auch eine LED-Anzeige ROT und DIR, die die Aktivität der Leitung signalisiert.
AC- und DC-Rotatoren
HVROTY berücksichtigt zwei gängige Antriebskonzepte. Bei einem AC-Kondensatorrotor führen die Drähte durch das Modul und die Schaltung des Phasenkondensators. Für diese Systeme steht der Jumper J1 zur Verfügung, mit dem ein Kondensator mit einer Kapazität von 100 µF eingeschleift werden kann. Wenn der Rotator einen eigenen Kondensator verwendet oder es sich um einen Gleichstromantrieb handelt, wird J1 gemäß der spezifischen Verdrahtung nicht verwendet.
Bei einem zweidrahtigen DC-Motor wird der Motor an zwei der drei Motoranschlüsse angeschlossen und die Richtungsänderung bleibt Aufgabe eines Relais in der Steuereinheit. Das Handbuch gibt an, dass der eingebaute Kondensator in diesem Fall auch als zusätzlicher Filter und zur Gewährleistung eines sanfteren Motorlaufs verwendet werden kann.
Schutz des Azimutgebers
Der zweite Teil von HVROTY schützt die Leitung des Azimutgebers. Bei einem klassischen potentiometrischen Geber handelt es sich um drei Drähte - die Stromversorgung des Potentiometers, den Schleifer und die Erde. Auch hier wird ein 75 V GDT verwendet, gefolgt von einer 26 V Varistorstufe, einer eigenen dreiphasigen Common-Mode-Drossel und einem differentiellen LC-Filter.
Hinter dem Filter sind Rückführsicherungen mit einem Wert von 100 mA und eine bidirektionale Schutzstufe eingebaut. Die Schutzspannung des Potentiometers kann mit einem Jumper auf 6 V oder 15 V je nach Versorgungsspannung des Steuergeräts eingestellt werden. In der offenen Konfiguration wird im technischen Datenblatt ein Wert von 26 V angegeben. Der Zustand der Leitung wird durch eine LED RUNNING angezeigt.
HVROTY funktioniert auch mit einem Pulsgeber
Der Schutzkreis des Geber ist nicht nur auf einen analogen Potentiometer beschränkt. Der Hersteller gibt eine Laborvalidierung mit einem Rechtecksignal mit einer Frequenz von 500 Hz an, das problemlos durch Ein- und Ausgang ging. Das Modul kann daher auch mit einem Pulsgeber für den Azimut verwendet werden. Die technischen Daten geben auch die Durchlässigkeit für Rechtecksignale über 500 Hz an.
Common-Mode- und differentielle Filter
Die dreiphasige Common-Mode-Drossel hat in HVROTY insbesondere hinsichtlich der Unterdrückung von RFI eine Bedeutung. Alle drei Drähte des betreffenden Kreises verlaufen durch eine gemeinsame Drossel, sodass das Gerät hochfrequente Störungen unterdrücken kann, ohne die Funktion der Drähte selbst zu beeinträchtigen.
Nach der Common-Mode-Drossel folgt ein differentieller LC-Filter. Dieser arbeitet mit differenziellen Störungen zwischen den einzelnen Drähten. Die Kombination beider Prinzipien unterscheidet sich daher von einem einfachen Überspannungsableiter: HVROTY behandelt gleichzeitig Impulsüberspannungen, Common-Mode-Störungen und differentielle Störungen auf langen Leitungen.
Erdung ist Teil des Schutzes
Auf der Platine befindet sich eine einzige gemeinsame Erdungsklemme mit der Bezeichnung „GROUND ME!“. Diese verbindet die Schutzschaltungen des Motor- und Sensorbereichs mit einem gemeinsamen Erdpotential. Das Handbuch fordert eine Verbindung zu einem hochwertigen Erdungspunkt und empfiehlt, einen möglichst kurzen und möglichst dicken praktischen Draht zu verwenden.
Genau diese Verbindung ist für den Überspannungsschutz entscheidend. Das Schutzelement kann Energie nur dann ableiten, wenn es einen geeigneten Weg zur Erde hat. HVROTY kann daher nicht als Ersatz für eine ordnungsgemäße Erdung des Mastes, den Schutz der Versorgungsleitungen und das Gesamtsystem der Verbindung betrachtet werden.
Montage und technische Daten
HVROTY wird als montierte und getestete Platine geliefert. Der Hersteller gibt eine maximale Betriebsspannung von 60 V AC/DC, einen maximalen Strom von 4 A, 75 V GDT, 60 V und 26 V Varistorstufen, 100 µF wahlweise Motorteilkondensator und 100 mA Rückschlag-Sicherungen im Sensorsystem an. Es sind LED-Anzeigen, DIN-Schienenhalter und zwei DIN-Halter im Lieferumfang enthalten. Das Handbuch gibt die Abmessungen der Platine mit 150 × 70 mm an.
HVROTY stellt auch ein kontinuierliches Schutzglied zwischen dem Mast und der Steuereinheit dar. Sein Konzept kombiniert Überspannungsableiter, Varistoren, Common-Mode-Drosseln und differentielle LC-Filter für Motor- und Sensorleitungen. Für die Amateurfunkinstallation ist sowohl die Verdrahtung des Moduls als auch eine qualitativ hochwertige Erdung und eine umfassende Lösung zum Schutz der Station vor den Auswirkungen von Gewitteraktivitäten ebenso wichtig.