Цифровой индикатор направления антенны
Цифровой индикатор направления антенны
с выводом информации на компьютер.
Как продолжение темы азимутальных индикаторов предлагается вниманию данная конструкция предназначена для отображения угла поворота антенны на персональном компьютере. Как и в предыдущем индикаторе датчиком является потенциометр. Информация о направлении антенны оцифровывается АЦП микроконтроллера «Microchip» см. Рис. 1, далее передается через последовательный порт контроллера на СОМ порт компьютера, после чего визуализируется маленькой программкой для Windows XP ( скачать ), на экране которой см. Рис. 2 отображается в цифровой форме значение угла поворота антенны, а также в графической форме в виде светящейся розовой точки см. Рис.2. После запуска программы необходимо указать номер СОМ порта, используемого для связи с индикатором через меню «Настройка», см. Рис.3 указывается только номер порта, другие параметры не нужно менять! Для включения коммуникации необходимо клацнуть на надпись в меню «Связь», прием информации индицируется мигающей зеленой точкой в правом нижнем углу . Состояние связи «Включена/отключена» отображается маленькой точкой в левом нижнем углу. Выключить связь с контроллером можно повторным нажатием в меню «Связь». Индикатор выполнен на печатной плате размером 4 8 *46 мм. см. Рис. 4,5,6 Чертеж печатки (зеркалить не нужно) в формате SprintLayout v4.0 здесь. Для подключения к компьютеру возможно применение USB переходник а на СОМ порт!
Правильно собранное и из исправных деталей устройство в наладке не нуждается! Единственное необходимо будет подстроить резистор R3 исходя из условия, что при повороте на 360 градусов на 19 ножке контроллера должна быть половина питающего контроллер напряжения. В зависимости от конкретного экземпляра стабилизатора напряжения DA1 напряжение 5,00 В может быть в действительности 4,90. 5,05 В. Эта подстройка визуально видна на индикаторе в программе.
Демонстрация работы программы можно увидеть после фоток.
За прошивками микроконтроллера или готовыми устройствами обращайтесь к автору по любому адресу, указанному в конце страницы!
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Работа программы индикатора:
При обращении к автору пожалуйста не забывайте в письме указывать соответствующую этой конструкции тему, а лучше гиперссылку на нее (просто скопируйте адрес этой странички с вашего браузера). Для гарантированного получения ответа — указывайте пожалуйста действующие и исправные (не переполненные) почтовые ящики своего Е-маила!
Публикация в периодических изданиях, а также на других сайтах только с письменного разрешения автора!
Цифровой индикатор направления антенны
Для поворота направленных антенн радиолюбители часто применяют самодельные конструкции с использованием промышленных редукторов (например серии МЭО от систем автоматического регулирования) и индикацией с помощью стрелочных приборов или светодиодов. В последнее время также появились конструкции, в которых в качестве индикатора используется цифровой китайский мультиметр, отображающий сопротивление датчика установленного на валу редуктора. Причем датчик выполняют с использованием набора герконов + сопротивления фиксированной величины. Наиболее лучший вариант использования в качестве датчика положения антенны переменного сопротивления, что с успехом используется в «буржуйских» поворотках, а в качестве мультиметра — микроконтроллер.
Предлагаю простую конструкцию цифрового индикатора положения радиолюбительской антенны. Принципиальная схема индикатора изображена на Рис.1. В качестве датчика применен однооборотный переменный резистор R 9 – типа СП5-21а,б. Эти типы проволочных резисторов наиболее подходящие для таких применений, так как они герметичны, работают в широком диапазоне температур и имеют достаточную линейность, при этом номинал резистора можно выбрать любой из имеющихся в наличии у радиолюбителя в диапазоне от сотен ом до десятка ком. Соответственно номиналу R 9 выбирается и резистор R 8 (любой многооборотный, например типа СП5-2), предназначенный для точной настройки диапазона индикации. Причем можно установить диапазон индикации 0…360 градусов, либо 0…450 градусов (зависит от действительного угла поворота антенны). Так как рабочий угол поворота однооборотных резисторов не перекрывает требуемый диапазон, в котором вращается антенна, ось резистора R 9 соединяется с валом редуктора через редуцирующий узел шестерен с замедлением, таким образом, чтоб при максимальном повороте антенны резистор был повернут примерно на 90…95% своего рабочего диапазона.
В основе конструкции используется микроконтроллер PIC 12 F 683 имеющий внутри себя 10 битный аналого-цифровой преобразователь, чего вполне достаточно для оцифровки положения антенны, минимум выводов (8 ножек), малую стоимость (1,5$). Напряжение, снимаемое с движка переменного резистора R 9, оцифровывается с помощью АЦП микроконтроллера и на это значение «накладывается» диапазон индикации по формуле:
X = ( RAW *360)/ MAXRAW , где
Х — направление антенны в градусах,
RAW – оцифрованный код,
MAXRAW – максимальное значение оцифрованного кода при максимуме положения антенны.
Полученное значение отображается на цифровом жидкокристаллическом индикаторе в виде градусов (-360-). Значения на дисплее ЖКИ обновляются с частотой 1 секунда. 10 разрядный индикатор применен как самый дешевый способ отображения информации, и рассчитан на возможное добавление функций индикатора, например – можно ввести память направлений антенны, соответственно и отображение памяти положений, для быстрого поворота антенны на корреспондента.
Питается индикатор от сетевого источника питания, понижающий трансформатор Tr1 — любой малогабаритный, мощностью 3..5 ватт, вторичная обмотка должна иметь 8..12 вольт. Диодный мост – КЦ407А или импортный аналог, также можно заменить четырьмя диодами с прямым током не менее 500мА. Постоянные резисторы типа «МЛТ», мощностью 0,250w — 0,125 w . Конденсаторы С1,С4,С5-С8 керамические, электролиты – любого типа. Дроссель L 1, L 2 – типа ДМ-0,1. Стабилизатор напряжения 5 вольт, типа КРЕН5А или импортный аналог 7805. Светодиод LED 1 служит для индикации включения питания, LED 2 используется в качестве источника питания 1,5в для ЖКИ индикатора, в качестве которого можно применить любой индикатор совместимый с » Holtek» чипсет НТ1613. Обычно такие индикаторы стоят в дешевых китайских телефонах, детских игрушках. Микроконтроллер установлен в пластмассовой панельке.
Конструкция выполнена на печатной плате Рис.2 из стеклотекстолита с размерами 64*36мм. Чертеж печатной платы в формате SprintLayout здесь. Индикатор собран в металлическом корпусе, на передней панели которого выведен ЖКИ, индикатор включения в сеть LED 1. На задней панели располагаются разъемы Х1, Х2, предохранитель F 1, выключатель питания S1.
Собранный из исправных деталей индикатор начинает работать сразу. Налаживание сводится к установке резистором R 8 максимального значения поворота антенны, при реально установленном ее максимуме.
В заключение хотелось бы отметить несколько слов о возможных вариантах исполнения индикатора. Например, при необходимости возможно изменение типа цифрового индикатора, при недостаточном размере можно применить широкую гамму размеров импортных светодиодных семисегментных индикаторов зеленого или красного свечения, соответственно необходимо некоторое изменение конструкции. Также имеются ЖКИ индикаторы с подсветкой на основе чипсета HD 44780.
За прошивками микроконтроллера, готовыми печатными платами, готовыми конструкциями обращайтесь к автору по Е-маил.
При обращении к автору не забывайте в письме указывать соответствующую этой конструкции тему, а лучше гиперссылку на нее. Для гарантированного получения ответа — указывайте пожалуйста действующие и исправные почтовые ящики Е-маила. Если вы не получили ответа в ближайшее время — значит у вас не работает почта !
Публикация в периодических изданиях только с письменного разрешения автора !
Публикация: 26.11.2005
Обновлено: 22.04.2006
Якименко Сергей. UT2HI E-mail: 
или 
Цифровой индикатор направления антенны
Аналого-цифровой индикатор поворота антенны
При постройке и эксплуатации самодельных поворотных устройств для направленных антенн, в качестве датчика индикатора положения по азимуту применяют индукционные сельсины-датчики, герконы либо переменные резисторы, а в качестве индикаторов соответственно приемные сельсины, светодиоды и стрелочные приборы. В предлагаемой статье дано описание простого аналого-цифрового индикатора поворота направленной антенны, сочетающего точное отображение позиционирования антенны на цифровом дисплее с преимуществом аналоговой схемы — наглядную динамику в процессе работы и почти мгновенное определение азимута на стрелочном приборе.
Сельсины-датчики, используемые в антенных поворотных устройствах, как правило, требуют значительных переменных напряжений питания 100. 127 В [1] и защиту от грозовых разрядов, а приемные, кроме того, имеют повышенный акустический уровень шума. Герконовые датчики неудобны, так как для получения на практике приемлемой точности (10-15 о ) их требуется большое количество, что усложняют конструкцию узла датчиков и снижает его надежность.
Наиболее простым и надежным устройством индикации положения антенны является применение в нем в качестве датчика угла поворота переменного резистора, а в качестве индикатора обычного стрелочного прибора. Такие аналоговые устройства применяются в промышленных установках [2] и в зарубежных индикаторах поворотных антенн [3].Однако стрелочные приборы имеют ограниченный угол поворота стрелки и в отличии от кругового панорамного индикатора не обеспечивают необходимой точности и удобства в работе.
Электрическая принципиальная схема индикатора приведена на Fig1. Основой схемы является измерительный мост, состоящий из двух плеч одним из которых является переменный резистор R17 (датчик угла поворота, установленный на валу мотора редуктора) и резистор R10, вторым — построечный резистор R6, (балансировка моста) и резистор R7. Образцовое постоянное напряжение для питания моста снимается с отдельного стабилизированного источника, выполненного на интегральном стабилизаторе DA1. Подстроечный резистор R1 необходим для точной установки диапазона измеряемого напряжения, которое соответствует углу поворота антенны 0-360 о .
В диагональ моста включены параллельно два индикатора положения антенны — стрелочный РА1 и цифровой, выполненный на микросхеме ICL7106CPL (DA2) и жидкокристаллическом индикаторе ИЖЦ-4/7 (Н1). Микросхема ICL7106CPL (отечественный аналог — КР572ПВ5) со структурой КМОП является интегральным АЦП, работающая по принципу двойного интегрирования и рассчитана на подключение 3.5 разрядного цифрового жидкокристаллического индикатора. Жидкокристаллический индикатор типа ИЖЦ14-4/7 имеет 4 разряда, из которых в индикаторе используются только 3. Это индикатор имеет большую удобную шкалу с высотой цифр 16 мм и что немаловажно для данного устройства, в нем индицируется знак градусов — «С». Для активации этого знака вывод 25 жидкокристаллического индикатора подключен к 20 выводу микросхемы ICL7106CPL.
Измеряемый сигнал с диагонали моста подается на дифференциальные входы микросхемы DA2 выводы 31 и 30 через делитель R4, R3 и фильтр R2, C1. Коэффициент деления делителя составляет 100:1. Узел питания индикатора имеет два раздельных диодных моста VD1, VD2, нагруженных на стабилизаторы — DA1 (КР142ЕН8А)и VD3 (КС191А) с выходным напряжением 9 В каждый. Первый стабилизатор используется для питания измерительного моста, второй для питания микросхемы DA2 и жидкокристаллического индикатора Н1.Для переключения соответствующих обмоток редуктора МЭО-40 и получение реверса поворота антенны в устройстве установлен тумблер SА2.
В качестве аналогового индикатора в приборе применен стрелочный прибор типа М284К с током полного отклонения 100 мкА. Перед установкой, его необходимо аккуратно разобрать и установить шкалу, эскиз которой приведен на Fig2. Подойдут и другие типы стрелочных приборов с током полного отклонения от 50 до 500 мкА и соответствующими габаритами, но при этом потребуется коррекция градуировки шкалы и подбор резистора R5.
В качестве датчика угла поворота используют переменный резистор типа СП5-21а или СП5-21б. Эти прецизионные проволочные однооборотные резисторы с номинальной мощностью 0,5 Вт, обладают высокой линейностью (не хуже 1 %), герметичны и сохраняют свои параметры в диапазоне температур -60…+125 о С. Это весьма существенно при монтаже его в корпусе редуктора, работающего на открытом воздухе.
При установке однооборотных переменных резисторов датчиков непосредственно на вал редуктора следует иметь в виду, что их рабочие углы могут быть в пределах 270-330 градусов. Поэтому для перекрытия угла поворота антенной в 360 градусов коэффициент редукции от вала редуктора к валу антенны должен быть больше единицы и составлять величину 1,2:1…2:1. Рекомендуемый тип переменного резистора СП5-21б имеет рабочий угол 330± 3 градуса.
Устройство собрано на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. . В корпусе плату крепят с помощью опорных стоек вертикально к передней панели таким образом, чтобы выступающая задняя часть корпуса измерительного прибора (микроамперметра) входила в вырез платы. Жидкокристаллический индикатор Н1 устанавливают с противоположной, от всех остальных элементов, стороны платы.
Наладку устройства начинают с АЦП. Перед этим необходимо с платы снять навесные перемычки JP1 и JP2, а левый (по схеме) вывод резистора R2 соединить с выводами 30, 32, 35 микросхемы DA2. Это исключит попадание на входы микросхемы различных наводок и напряжений, способных вывести микросхему из строя в процессе наладки.
Сначала настраивают встроенный в микросхему тактовый генератор, частота которого задается элементами R14,R15 и C12. Для его настройки к выводу 38 микросхемы DA2 подключают к высокоомный вход частотомера, а его корпусной провод к выводу 1 микросхемы (или к плюсовой шине питания). Вращая ротор подстроечного резистора R14, устанавливают частоту генератора равную 50 кГц, при которой происходит максимальное подавление сетевой помехи 50 Гц и ее гармоник. При необходимости частоту генератора можно установить равной 40 кГц (уменьшив номинал резистора R15), при которой будут одновременно подавляться гармоники сети 60 Гц, а также частоты 400 и 440 Гц.
Калибровку измерительного канала микросхемы производят путем подачи на выводы 30, 31 микросхемы DA2 (при снятых перемычках JP1 и JP2) постоянного напряжения 100 мВ, контролируемого точным милливольтметром. Вращением ротора подстроечного резистора R9 добиваются, чтобы на экране ЖКИ Н1 индицировалась цифра “100”.
При установке резисторов R4, R3 с допуском 0,1 %, входной делитель наладки не требует. После отладки АЦП схему устройства приводят в исходный вид и переходят к сопряжению блока индикатора с поворотным устройством.
На вал редуктора поворотного устройства устанавливают датчик — переменный резистор R17 с таким расчетом, чтобы при положении антенны на 180 градусов движок резистора датчика находился в среднем положении, что будет соответствовать середине его рабочей зоны. В авторском варианте описываемый индикатор использован совместно с редуктором типа МЭО-40, предназначенного для работы в системах автоматического регулирования. С целью увеличения скорости вращения антенны (полный оборот вала редуктора 63 секунды) и уменьшения силовой нагрузки на выходной вал редуктора последний связан с осью антенны шестереночной передачей 1.5:1.
После этого устанавливают вал антенны в положение 0 градусов и с помощью подстроечного резистора R6 балансируют мост до получения нулевых показаний цифрового дисплея и стрелочного прибора одновременно. Затем переводят вал антенны в положение 360 градусов и подстроечным резистором R1 устанавливают на цифровом дисплее значение 360 градусов. Стрелочный прибор с помощью подстроечного резистора R8 устанавливают на последнюю риску шкалы, также соответствующую 360 градусам.В заключении проверяют точность индикации при полных поворотах вала антенны и, в случае необходимости, производят подстройку.
Во входном делителе R1, R4, чтобы исключить подбор, рекомендую применить резисторы типа С2-29в с мощностью рассеяния 0,125 Вт, имеющие допуск 0,1 %. При использовании других типов резисторов, их перед установкой следует подобрать. Все остальные постоянные резисторы применены типа С2-23, С2-33 или аналогичные с мощностью 0,125 Вт. Их монтаж для компактности проводится в вертикальном положении. Конденсатор С9 должен иметь диэлектрик с малыми потерями, например К10-43а с десятипроцентным допуском Такой же допуск должны иметь конденсаторы С5, С8 и С12. Все электролитические конденсаторы С50-35 или аналогичные импортные. Подстроечные резисторы R1, R6, R8 — многооборотные типа СП5-2, а подстроечные резисторы R9, R14, типа СП3-19а.Диодный мост КЦ407А можно заменить четырьмя диодами КД510А.
Для лучшей помехозащищенности измерительного канала индикатора провода, соединяющие датчик резистор R17 с индикаторным блоком должны быть экранированы, а минусовой провод стабилизатора VD3 должен быть подключен к корпусу индикатора в ближайшей точке. В качестве силового трансформатора использован трансформатор типа ТПП215-220-50 с мощностью 3.25вт. Вместо него может применен любой другой тип с мощностью от 3 Вт и выше, имеющий две отдельные вторичные обмотки с напряжением 12-18 В.
Индикатор заключен в металлический корпус с размерами 150х110х130 мм на задней панели которого установлены разъем Х1 для подключения кабеля датчика и мотора редуктора, сетевые предохранители (FU1-FU3) и тумблер включения (SА1)
1. Савинов С. Коротко о сельсинах — «Радио», № 10, 2003 г., с. 65-66 2. Механизмы исполнительные электрические однооборотные МЭО. Паспорт. 1988 г. 3. Антенно-поворотное устройство G-5400В — YAESU. Описание 2003 г. 4. Хмарцев В. С. Аналого-цифровой индикатор направления антенны. Радио №11, стр. 63,64,65.