Come alzare le antenne in elevazione, o un rotatore di elevazione per poche corone

L'autore di questo progetto di grande successo è Mak, SV1BSX (https://www.qsl.net/sv1bsx/).

A proposito di attuatori

Dietro questa parola non molto comune si nasconde un dispositivo che probabilmente tutti hanno visto. Viene utilizzato per le riprese delle parabole della TV satellitare. Si tratta di una mano (in inglese viene solitamente chiamata anche braccio - mano), cioè un dispositivo economico ma robusto e potente destinato al controllo di sistemi di antenne. Nelle righe seguenti approfondiremo i segreti degli attuatori.

Sul mercato gli attuatori vengono sostituiti dai più moderni sistemi DiSEq dotati di ricevitori digitali. Nei saldi è possibile acquistare un attuatore solido a un prezzo conveniente (ca. 1000,-SKK). La tensione di alimentazione varia, per noi sono più adatti attuatori con tensione di alimentazione di 12V, in alternativa 18V (il motore avrà giri più bassi, impegno più debole a 13,8V). Un parametro importante è la corsa dell'attuatore espressa in pollici. È la lunghezza massima di estensione del braccio. Gli attuatori comunemente venduti vanno da otto a trentasei pollici (20-92 cm). L'immagine n. 2 mostra un rotatore da 12 pollici con le dimensioni, l'immagine n. 3 mostra la funzione.

Come funziona?

Come già accennato, l'attuatore è costituito da un motore DC, ingranaggi e un ingranaggio elicoidale che converte il movimento circolare in moto rettilineo. Pertanto, quando si applica tensione all'attuatore, il braccio inizierà ad estendersi e quindi a ritrarsi quando la polarità viene invertita.

I motori necessitano di una tensione compresa tra 12 e 36 V. Ho usato il modello 36V. A una tensione più elevata, la corrente è molto inferiore (dettagli nella sezione sull'alimentazione). Tuttavia, anche il motore gira a 12 V, ma molto più lentamente. È adatto per piccole correzioni, soprattutto per i satelliti in orbite più alte e angoli di radiazione dell'antenna più stretti. In pratica si è rivelata utile una tensione compresa tra 12 e 24V, a 36V la velocità è già troppo elevata.

Alimentazione elettrica

Come già accennato, la tensione nominale degli attuatori varia da 12 a 36V. Se disponi di un attuatore da 12 V, puoi anche utilizzare una sorgente da 13,8 V da cui alimentare il ricetrasmettitore.

Nel momento in cui l'attuatore si avvia, il picco di corrente è piuttosto elevato. La corrente di avviamento è talvolta fino a 5-10 volte superiore a quella nominale! Evitare questi picchi è semplice: collegando la lampadina all'alimentatore. Questo crea il circuito "soft-start" più semplice. A questo scopo sono adatte le lampadine per auto superiori a 5 W. È necessario sceglierne una adatta procedendo per tentativi ed errori secondo la seguente procedura: innanzitutto collegare una lampadina da 5 W e accendere la corrente. Se la lampadina continua a brillare dopo l'avvio, ne servirà una più potente. È ideale quando la lampadina lampeggia all'avvio e poi non si accende o lampeggia solo. Per l'attuatore a dodici volt sono adatte lampadine da 6 a 12 V, per l'attuatore a 24 volt sono adatte lampadine da 12 a 24 V.

S1 è un doppio interruttore ON-OFF-ON. Nella posizione centrale, è in posizione OFF. I contatti finali vengono utilizzati come SU e GIÙ. Portando S1 in posizione SU, al motore viene fornita una tensione di una polarità, in posizione GIÙ la tensione è opposta. Pertanto, il braccio dell'attuatore si estende o si ritrae.

Immagine n. 6 mostra il controllo esteso del rotatore, consentendo sia il controllo manuale che quello remoto. Controlliamo manualmente l'attuatore con i pulsanti B1 e B2. Il controllo remoto viene implementato mettendo a terra il punto A o B, ad esempio attraverso il transistor di uscita di un circuito elettronico (ad esempio FodTrack, ecc.). In questo modo l'attuatore può essere controllato dal computer, sia su comando dell'operatore, sia automaticamente dal programma di previsione.

Ad esempio, se il punto A è messo a terra, il relè RL1 si eccita, il motore viene eccitato, il braccio si estende e l'elevazione aumenta. Mettendo a terra il punto B, la trama è invertita.

I diodi D sono qualsiasi silicio o diodi come 1N4003, 1N4004, ecc.

Il circuito sembra complicato, ma è solo perché è "infallibile". Significa che se il relè RL1 è acceso, il relè RL2 non può essere acceso e viceversa. Allo stesso modo, se per qualsiasi motivo vengono premuti contemporaneamente i pulsanti B1 e B2, verrà acceso un solo relè. Altrimenti potresti cortocircuitare la fonte!

L'opzione di controllo remoto è utile se si controlla l'attuatore da un computer. Ad esempio, con l'interfaccia Fodtrack e questo circuito relè è possibile controllare qualsiasi attuatore (pin Fodtrack n. 3 su A, pin 5 su B). La tensione di alimentazione del relè indicata di 5 V è solo un esempio. Lo scegliamo in base alla tipologia di relè utilizzati. Soprattutto, tieni presente che puoi adattare e modificare il circuito in base alle tue esigenze.

Usare una lampadina come circuito di "avvio graduale" è semplice ed efficace. Ma se desideri utilizzare un metodo più sofisticato o il tuo attuatore non dispone di una tensione di alimentazione di 12 V, è necessario realizzare un'alimentazione indipendente.

L'LM317T ha un grande vantaggio come alimentatore per questo scopo perché include un limitatore di corrente. Quindi la corrente di uscita massima è 1,5 A e il circuito della lampadina non è necessario. Inoltre il trimmer P1 può essere utilizzato per impostare la tensione di uscita adeguata all'attuatore da 12 a 36V.

LM317T è un semplice stabilizzatore a tre pin con corrente di uscita fino a 1,5 A e tensione di uscita compresa tra 1,2 e 37 V. Include un limitatore di corrente e un fusibile termico. La tensione di ingresso deve essere almeno da 3 a 4 V superiore alla tensione di uscita, ma non deve superare i 40 V. La tensione in uscita è determinata dal divisore R1, R2 (nello schema di Fig.7, R2 = R+P1). Per una tensione di uscita compresa tra 8 e 13,8 V, R è 1k2, P1 è 1k, per una tensione di uscita compresa tra 11,5 e 24 V, R è 1k8 e P è 2k2

I valori dei resistori nel partitore possono essere calcolati secondo la formula:
Vout = 1,25 * ( 1 + R2 / R1 )

Poiché come R2 viene utilizzata una combinazione di trimmer P1 e resistenza fissa R, il divisore è parzialmente variabile e consente quindi di variare la tensione di uscita. È importante ricordare che, anche a pieno consumo, la tensione in ingresso allo stabilizzatore non scende sotto i 3 V, preferibilmente 4 V, rispetto alla tensione in uscita. Per questo motivo è necessario dimensionare il trasformatore.

Il collegamento è prolungato da circuiti che sopprimono i fenomeni transitori che si verificano sul carico induttivo, come certamente lo è il motore dell'attuatore. Inoltre, dalla sorgente partono cavi relativamente lunghi, che si manifestano anche come induttanza. Affinché l'LM317 funzioni in modo affidabile, è necessario aggiungere un diodo Zener, un condensatore di blocco C3 e una sfera di ferrite.

La tensione zener del diodo deve essere da 4 a 5 V superiore alla tensione di uscita massima della sorgente. Ad esempio, se la tensione di uscita della sorgente è 12 V, allora DZ dovrebbe essere a 16 V/1 W.

Il collegamento ha un'altra via d'uscita: se si utilizza un potenziometro come P1, è possibile ridurre la tensione in qualsiasi momento e ottenere così un movimento più lento delle antenne e correggere con precisione piccole deviazioni nell'elevazione.

Finecorsa (superiore e inferiore)

Gli attuatori hanno due finecorsa regolabili all'interno del riduttore. Possono essere utilizzati per impostare le fermate inferiore (a 0°) e superiore (a 90°). È importante anche dal punto di vista della protezione dell'attuatore stesso, che potrebbe danneggiarsi in caso di sporgenza e carico eccessivo.

Impostando correttamente i finecorsa, l'intero sistema sarà sollevato in sicurezza nell'intervallo da 0 a 90 gradi. Ad esempio, se l'attuatore raggiunge l'interruttore superiore o inferiore, interrompe l'alimentazione al motore. Risponderà solo alla tensione della polarità opposta, il che significa movimento sicuro.

Alla pagina http://www.qsl.net/sv1bsx/actuator_lnk.html ci sono informazioni dettagliate del produttore SATENG. Ho ricevuto un'e-mail da un radioamatore il cui attuatore non disponeva di finecorsa. Non ho idea di come ciò sia possibile, ma è impensabile che il produttore non abbia incorporato queste parti nell'attuatore. Quindi ci saranno sicuramente, ma non sono regolabili.

Tieni presente che l'intervallo di elevazione dell'attuatore va da 0 a 90 gradi, mentre i rotatori di elevazione originali consentono anche di capovolgere il rotatore, ovvero un'elevazione nell'intervallo da 0 a 180 gradi (modalità capovolgi).

Takže, ak je oblet satelitu nadhlavníkový, aktuátorový systém neumožňuje sledovať jeho pohyb bez prerušenia. Antény Da AOS (objavenia satelitu nad obzorom) zdvíhame až po 90 stupňov, potom azimutálnym rotátorom otočíme antény o 180 stupňov a sklápame ich až po LOS (strata satelitu za obzorom). V praxi je však nadhlavníkových obletov relatívne málo. Vhodným riešením sa dá dosiahnuť rozsah elevácie až do 135 stupňov. Ba teoreticky je možné pomocou piestu (na podobný spôsob ako v motore auta) dosiahnuť aj plnú eleváciu Toto však nemá v praxi veľký význam…. , keďže nadhlavníkových obletov je len 1 až 2% a antény majú dostatočnú šírku vyžarovacích lalokov.

Il metodo per sottrarre la dimensione dell'elevazione

Le centraline per ricevitori TV satellitari utilizzano la lettura ad impulsi della grandezza dell'estensione dell'attuatore. Di solito sono 48 impulsi per 1 pollice (2,54 cm). I circuiti nel ricevitore lo convertiranno in gradi che verranno visualizzati sul display.

Per l'uso radioamatoriale, questo metodo comporta complicazioni significative. La maggior parte delle interfacce di localizzazione satellitare che consentono di controllare il rotatore dispongono di un ingresso di tensione per rilevare la quantità di elevazione. Quindi questo problema deve essere risolto. Come prima opzione si suggerisce di realizzare un sistema simile a quello del ricevitore satellitare, ad esempio con un PIC e una bilancia digitale. Tuttavia, ciò richiede la conoscenza di questi circuiti e non tutti la possiedono.

Ma esiste un altro semplice aiuto: un potenziometro collegato meccanicamente all'attuatore. È possibile farlo in diversi modi. Uno di questi è trasferire la coppia attraverso la puleggia all'asse del potenziometro. La seconda opzione è utilizzare un semplice sistema a leva. Le ispirazioni su come farlo sono nelle immagini. Tuttavia, PA4FP ha inventato un brevetto molto interessante. Ha costruito un potenziometro multigiro direttamente nella scatola dell'attuatore e lo ha collegato all'ingranaggio del motore con una ruota dentata di un giocattolo per bambini.

In Fig. 9 è mostrato un semplice collegamento che permette di leggere la quota direttamente in gradi sulla scala del misuratore. Se è ben calibrato, la precisione è di 1 grado. Le parti esterne alla baracca sono disegnate con linee rosse nel diagramma. Come cavi per il potenziometro è sufficiente un normale filo doppio (2 x 0,5 mm).

P1 ha 5k, anche il trimero P2 ha 5k. Il trimmer P3 ha 10k, tutte le forme d'onda sono lineari. È preferibile che P2 e P3 siano di tipo multigiro, quindi è più semplice calibrare il sistema. Una regolazione precisa richiede pazienza. Sarà sufficiente qualsiasi misuratore da 0,1 a 1 mA.
L'impostazione avviene in questo modo:
a) impostare P2 e P3 a circa 1/3 della distanza dalla zona messa a terra
b) sollevare le antenne alla massima elevazione (90°) e impostare la deflessione massima sul dispositivo di misurazione con P2
c) abbassare le antenne (0°) e impostare la deflessione minima sul dispositivo di misurazione con P3
I passaggi B e C devono essere ripetuti più volte fino a raggiungere la precisione richiesta (gli elementi interagiscono).

Vedere il seguente collegamento per un sistema di lettura dell'elevazione migliorato: https://www.QSL.net/sv1bsx/actuator/elev_reader.html

Parti meccaniche

Per molti radioamatori, la meccanica è l'area più difficile dell'hobby. A qualcuno non piacciono, qualcuno non ha gli strumenti necessari per realizzare o modificare parti metalliche. In questa sezione troverai diversi modi per realizzare la parte meccanica del sistema di elevazione senza la necessità di disporre di strumenti non convenzionali: bastano trapano, cacciavite e pinze.

La prima soluzione è nella foto sopra. Tutto quello che devi fare è piegare le quattro piastre a forma di L, praticare alcuni fori per le viti e piegare un paio di pezzi a forma di U. Puoi acquistare il materiale in un negozio di ferramenta per poche centinaia.

In questa versione l'esecutore del movimento circolare è la barra orizzontale che forma il sipario. Agendo sulla cerniera, il movimento rettilineo dell'attuatore si trasforma in circolare. La costruzione deve essere assolutamente massiccia, altrimenti si verificherà la distruzione a causa dell'azione di varie forze. Tutto il sistema d'antenna agisce sulla tenda, che deve resistere anche al vento più forte. Il vantaggio è se le antenne sono piccole e leggere.

Le seguenti immagini mostrano come convertire il movimento rettilineo in circolare:

…. e le immagini sottostanti catturano il prototipo del sistema di elevazione con attuatore

Un'altra soluzione è catturata nella foto qui sotto. Con due tubi coassiali, il GM4JJJ è riuscito a creare una struttura molto resistente. Il tubo esterno è fissato alla piastra metallica con ganci a forma di U. Il tubo interno ha un diametro tale che si inserisce perfettamente nel tubo esterno e può essere ruotato senza sfregamenti. Se è sufficientemente lungo, l'intero accessorio è molto stabile ed è adatto anche per sistemi di antenne più grandi, ad es. per l'EME.

L'ultima immagine mostra un semplice rotatore SV1EPE fatto in casa utilizzando ingranaggi tergicristallo. Il rapporto di trasmissione è 360:1, il che significa che anche un piccolo motore può far girare l'albero senza problemi. L'accoppiamento tra il motore e il cambio è costituito da un tubo da giardino!

Bene, sarebbe così. Se ti viene in mente qualcos'altro, o se hai commenti e miglioramenti alla soluzione data, non esitare a scrivermi a sv1bsx@yahoo.gr. Voglio anche ringraziare in particolare mia nipote Katerina Matiatos, che mi ha aiutato a completare questa descrizione.

Papavero, SV1BSX https://www.QSL.net/sv1bsx/