Anténny Rotátor jest od jednostki sterującej oddalony o kilka metrów, często jednak o dziesiątki metrów. Między masztem a pracownią radioamatorską prowadzi kabel, który podczas burzy może przenosić wysokie napięcie lub impulsowe przepięcie indukowane bliskim uderzeniem pioruna. Zagrożony jest przy tym nie tylko sam silnik rotora. Przepięcie może również dostać się do obwodu pomiaru azymutu, a następnie do elektroniki jednostki sterującej. HVROTY jest to moduł ochronny przeznaczony dokładnie do tej części przewodów – chroni przewody silnika oraz przewody czujnika azymutu.
W artykule przeczytasz
Ochrona przewodów między masztem a shackiem
HVROTY jest podłączany do kabla między rotorem umieszczonym na maszcie a jego jednostką sterującą w shacku. Moduł nie działa jako samodzielny system sterowania rotorem. Poszczególne przewody przechodzą przez obwody ochronne i filtracyjne, a po drugiej stronie kontynuują na odpowiednie terminale. Przewód od strony masztu jest podłączany do terminali kierujących do rotora, wewnętrzna strona do jednostki sterującej.
Ochrona ma dwa oddzielne obwody. Pierwszy jest przeznaczony dla przewodów silnika M/R/L, drugi dla trzyprzewodowego przewodu czujnika azymutu POT+, wiper i GND. Oba obwody mają własne tłumienie zakłócających prądów wspólnych i różnicowe filtracje. Maksymalne napięcie robocze modułu wynosi 60 V AC/DC, a maksymalne natężenie 4 A.
Dlaczego długi kabel do rotora to problem
Długi przewód między masztem a biurem stanowi skuteczną drogę, na której może pojawić się znaczna różnica potencjałów podczas burzowej aktywności. Nie musi to być bezpośrednie uderzenie pioruna w antenę. Niebezpieczne napięcie może być indukowane w przewodach przez pole elektromagnetyczne pobliskiego wyładowania. Obwód ochronny musi więc odprowadzić impulsową energię do wspólnego punktu uziemienia i jednocześnie ograniczyć napięcie, które kieruje się do wrażliwej elektroniki.
HVROTY stosuje kombinację odgromników i filtrów w obu chronionych obwodach. Ważne jest jednak poprawne zrozumienie jego przeznaczenia: producent wyraźnie ostrzega, że płyta nie jest przeznaczona do ochrony urządzenia przed bezpośrednim uderzeniem pioruna. W takim przypadku potrzebny jest kompleksowy system uziemienia i połączeń.
Ochrona trzech przewodów M/R/L
Część silnikowa HVROTY jest przeznaczona do standardowego trójprzewodowego podłączenia rotatorów. Każdy z przewodów M/R/L jest najpierw chroniony względem wspólnego punktu uziemienia za pomocą 75 V gazowego odgromnika GDT. Następnie następuje 60 V warystor z poziomem kondensatorowym, trójfazowym tłumikiem wspólnego trybu, kolejnym poziomem warystora i kondensatora oraz różnicowym filtrem LC.
Tego typu połączenie łączy ochronę przed przepięciami z tłumieniem zakłóceń wysokoczęstotliwościowych. GDT jest przeznaczony do odprowadzania impulsowego przepięcia, podczas gdy warystory i filtry dalej ograniczają zakłócenia i pozostałe impulsy w przewodach. Część silnikowa ma również diodową wskazówkę ROT i DIR, która sygnalizuje aktywność przewodu.
Rotory AC i DC
HVROTY uwzględnia dwie standardowe koncepcje napędu. W przypadku rotatora kondensatorowego AC przewody uzwojenia i obwód kondensatora fazowego prowadzą przez moduł. Dla tych systemów dostępny jest złącze J1, przez które można podłączyć kondensator o pojemności 100 µF. Jeśli rotator używa własnego kondensatora lub jest to napęd stałoprądowy, J1 nie jest używane zgodnie z konkretnym połączeniem.
W przypadku silnika DC z podwójnym przewodem silnik jest podłączany do dwóch z trzech wyjść silnika, a zmiana kierunku pozostaje zadaniem przekaźnika w jednostce sterującej. Podręcznik wskazuje, że wbudowany kondensator można w tym przypadku również wykorzystać jako dodatkowy filtr i do zapewnienia płynniejszego działania silnika.
Ochrona czujnika azymutu
Druga część HVROTY chroni przewód czujnika azymutu. W przypadku klasycznego czujnika potencjometrycznego mamy trzy przewody – zasilanie potencjometru, suwak i ziemię. Tutaj również stosuje się 75 V GDT, po którym następuje stopień varystora 26 V, własna trójfazowa tłumika wspólnego trybu i różnicowy filtr LC.
Za filtrem znajdują się bezpieczniki zwrotne o wartości 100 mA i dwukierunkowy stopień ochrony. Napięcie ochrony potencjometru można ustawić zworką na 6 V lub 15 V w zależności od napięcia zasilania używanego przez jednostkę sterującą. W przypadku otwartej konfiguracji w danych technicznych podana jest wartość 26 V. Stan przewodu sygnalizuje dioda LED RUNNING.
HVROTY działa również z czujnikiem impulsowym
Obwód ochronny czujnika nie jest ograniczony tylko do analogowego potencjometru. Producent podaje laboratoryjne potwierdzenie z prostokątnym sygnałem o częstotliwości 500 Hz, który przeszedł przez wejście i wyjście bez problemów. Moduł można zatem również używać z czujnikiem azymutu impulsowym. Dane techniczne podają również przepustowość dla prostokątnego sygnału powyżej 500 Hz.
Filtry wspólnego trybu i różnicowe
Trójfazowy tłumik wspólnego trybu ma w HVROTY znaczenie głównie z punktu widzenia tłumienia RFI. Wszystkie trzy przewody odpowiedniego obwodu przechodzą przez wspólny tłumik, dzięki czemu urządzenie może tłumić zgodne zakłócenia wysokiej częstotliwości, nie zakłócając samej funkcji przewodów.
Za tłumikiem wspólnego trybu następuje różnicowy filtr LC. Działa on z zakłóceniami różnicowymi między poszczególnymi przewodami. Połączenie obu zasad jest zatem różne od prostego odgromnika: HVROTY jednocześnie rozwiązuje impulsy napięcia, zakłócenia wspólnego trybu oraz zakłócenia różnicowe na długim przewodzie.
Uziemienie jest częścią ochrony
Na płycie znajduje się jedyny wspólny zacisk uziemiający oznaczony „GROUND ME!“. Łączy on obwody ochronne części silnikowej i czujnikowej z wspólnym potencjałem ziemi. Podręcznik wymaga podłączenia do wysokiej jakości punktu uziemiającego i zaleca użycie jak najkrótszego i jak najgrubszego praktycznego przewodu.
To połączenie jest kluczowe w przypadku ochrony przed przepięciami. Element ochronny może odprowadzić energię tylko wtedy, gdy ma dostęp do odpowiedniej drogi do ziemi. HVROTY nie można zatem rozumieć jako zastępstwo właściwego uziemienia masztu, ochrony przewodów zasilających i całego systemu połączeń.
Montaż i dane techniczne
HVROTY jest dostarczana jako zmontowana i przetestowana płyta. Producent podaje maksymalne napięcie robocze 60 V AC/DC, maksymalne natężenie 4 A, 75 V GDT, 60 V i 26 V poziomy warystora, 100 µF opcjonalny kondensator części silnikowej oraz 100 mA bezpieczniki zwrotne w obwodzie czujnika. Zawiera diody LED, uchwyty na szynę DIN i dwa uchwyty DIN w opakowaniu. Podręcznik podaje wymiary płyty 150 × 70 mm.
HVROTY stanowi ciągły element ochronny między masztem a jednostką sterującą. Jego koncepcja łączy odgromniki, warystory, tłumiki wspólnego trybu oraz różnicowe filtry LC dla prowadzenia silnika i czujników. Dla instalacji radioamatorskiej równie ważne jest samo podłączenie modułu, jak i dobre uziemienie oraz ogólne rozwiązanie ochrony stacji przed skutkami burzowej działalności.