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Antennen Rotor

Hallo. Ich bin (auch noch) Amateurfunker.
Da braucht es Antennen. Und Antennen gibt es solche die eine Vorzugsrichtung für den Empfang und die Abstarahlung haben.
Ergo, man muss die Antenne drehen können.
Solche Antennen sitzen fix meist auf mindestens 10m Höhe auf Masten (Schiebe / Gittermasten).
Der Rotor muss die Antenne von 0-360° und zurück drehen können.
Die auf dem Markt befindlichen Rotoren sind schwer und für schwere Antennen (auch mit grosser Windlast) konzipiert.

Ich habe eine HEX-Beam Antenne die ist nur ca 6 kg und hat eine kleine, homogene (dh von allen Seiten gleiche)  Windangriffsfläche (0.25m2).
Die mechanische Konstruktion ist fast beendet. Sie besteht aus 2 U-Alus oben und unten. Verbunden mit einem verschweissten Alu Rohr das auf den Mast aufgesteckt wird. In 2 Kugellagern gelagert ist ein weiteres Alu-Rohr drehbar in den 2 U's. Da wird die Antenne von oben eingebracht.
Dieses drehbare Rohr hat ein Pulley (aus Delrin) zum Antrieb. Eine Scheibe (auch aus Delrin) enthält 36 Reed Konakte und ist mit dem fixen Teil (den 2 U's und dem fixen Rohr) verbunden. Das ist die Positionsanzeige. Diese zeigt dann in einer Auflösung von 10° (absolut genügend genau) die Azimutale Ausrichtung an.
Ein am drehbaren Pulley angebrachter Magnet schliesst dann je nach Position einen der Reed Kontakte was eine Spannungsänderung zur Folge hat die vom Funduino ausgewertet, umgerchnet und als Grad angezeigt wird.

In das Antriebspulley ist ein Zahnriemen eingeklebt (damit das nicht rutscht) und wird mittels Zahnriemen von einem Stepper NEMA 17 in einer Übersetzung von 4:1 angetrieben.

Gesteuert wird das ganze mit einem Funduino Nano. Die ist im Bedienteil am Boden (resp im Shack)
Als Leitungen gehen zum Rotor rauf:
1. 5*0.75mm2 (abgeschirmt) für die Positionsmeldung und die Pulse für den Stepper Driver
2. 2*2.5*mm2 (abgeschirmt) mit 12V für den Stepper

Die Steuerung ist noch nicht ganz soweit. Angedacht sind für jede Drehrichtung 2 Taster die bei Druck 10° oder 45° drehen lassen (das effektive richtige Ergebnis sieht man dann an der Positionsanzeige im LCD). Ps nur die Steps zählen ist auf die Dauer ungenau...der Stepper kann überschnappen etc

Hier der Link zu meinem Blog wo dieses (und andere) Projekte beschrieben und bebildert sind.
http://www.hb9fih.org/?p=p_613&sName=2019..-leichter-antennen-rotor-f%FCr-hex-beam

Any aufbauende Kommentare sind willkommen
GL Erich

 

 

Schickes Projekt! Ich mag ja Dinge, die sich bewegen 🙂

Spannend, dass 10 Grad ausreichen! Beim Satellitenfernsehen und beim Richtfunk sind das Welten. Oder optimiert Deine Steuerung sich anschliessend selbst? D. h. Du sorgst fuer den ersten Empfang und dann dreht die Antenne automatisch immer ein wenig hin und her und guckt, in welche Richtung es besser wird?

Wuerde Deine Hardware auch eine ca. 30 cm grosse Planarantenne bewegen koennen? Die haette dann allerdings sehr unterschiedliche Windlasten je nach Richtung? Ich haette da eine Anwendung... 😉

Hast Du mal ueberlegt, die Richtung nicht ueber Taster, sondern ueber einen Poti zu bestimmen? So, dass man sie absolut eingeben kann? Poti oben = Nord?

Fragen ueber Fragen, aber ist ja auch ein spannendes Projekt 😉 (auch wenn es sicherlich fertige Loesungen zu kaufen gibt)

Viele Gruesse,

a8

 

Danke sehr für die Antwort.

Zu den Fragen (gescheite Fragen werden sehr gerne beantwortet  🙂 ):
10° - Ja bei Kurzwelle ist das nicht so tragisch weil der azimutale Öffnungswinkel der Beam Antennen so bei 20° liegen (bei der meinigen jedenfalls).
Optimieren - Zuerst stelle ich die Richtung so per Augenmass (man bekommt von den AFU Programmen auch Vorgaben dazu - und könnte das automatisch machen..muss das sein?) ein.
Je nach Ionosphäre (die ist nicht einfach wie eine Kugel um die Erde) kann man dann korrigieren.
Planarantenne - dh eine kleine Schüssel oder eben flach (zB Wlan) - ja denke das geht. Werde dann sehen wie stark der NEMA 17 hält.
Poti Steuerung - für 360° etwas schwierig weil es keine 360° Poti gibt (normale haben 270°). Man müsste mal sehen ob man ein lineares Mehrgang Poti so ändern könnte. Für den Positionsbestimmer als auch für die Einstellung, dann geht das.

Ich habe noch ein zweites Projekt im Köcher. Azimut und Elevation steuerbar - automatisch um Satelliten zu verfolgen die auf einer Umlaufbahn sind. Dh die tauchen nach einer gweissen Zeit am Horizont auf, machen einen Überflug und tauchen auf der anderen Seite des Horizonts wieder ab. Das Ganze immer verschoben, dh der ist nie am selben Ort. Das kann man mit der Amateurfunk Software steuern, damit man mit dem Satelliten kommunizieren kann.

Ja gut fertige Lösungen, das gibt es......da hat einfach ein (oder mehrere) andere etwas Hirn verbraten. Ich meine das macht es doch spannend selbst was zu erreichen. (ich habe früher paar Jahre in einer Elektronik Entwicklungsabteilung gearbeitet - heute ist alles viel einfacher geworden, nur wird es manchmal kompliziert gemach...hihi). Bin zwar in Rente (morgen werde ich 71 Turns haben) aber ich programmiere immer noch was in Delphi Windows Anwendungen. Und nun halt auch mit Arduino. Habe nur die Syntax noch nicht alles im Kopf.

Eben habe ich den NEMA endlich zum Laufen gebracht, der erst verwendete EasyDriver scheint fehlerhaft zu sein.
Am Freitag bekomme ich die Delrin-Scheibe mit den 36 Löchern in die ich dann die Reed Kontakte einbaue (sobald die hier eintreffen), dann gehts richtig los.
So zur Info: der Dreher (dh mech.Werkstätte) hier auf Lesvos ist echt gut, präzise und er versteht was man will. Nur hat er auch sehr grosse Probleme mit dem Nachwuchs. Wenn er einen Jungen hat (der könnte seinen Betrieb in Nchfolge übernehmen), dann arbeitet er so lange bis er paar EURONEN im Sack hat und dann verschwindet er wieder. Dasselbe hüben und drüben, auch ein Elektrowickler in Ayvalik (Türkei) hat genau dasselbe Problem.

TNX 73 (heisst im Amateurfunk Danke und viele Grüsse)
Erich

Hallo Erich,

schoen zu lesen, dass es noch Delphi Entwickler gibt 🙂 Ich habe auch noch eine virtuelle Maschine mit XP und Delphi 5 (oder war es 4) 😉

das mit den fertigen Loesungen war kein Vorwurf! Es gibt fuer fast alles eine fertige Loesung, aber selber machen ist halt immer wieder schoener und befriedigender als etwas zu kaufen (wenn es denn funktioniert). Deswegen repariere ich auch viel lieber alte Geraete, als etwas neu zu kaufen. Fuer die Geraete damals war geplante Obsoleszenz noch ein Fremdwort. Sie waren fuer die Ewigkeit gebaut und wenn doch mal etwas kaputt geht, kann man es reparieren...

Mit kaputter Hardware zu experimentieren ist immer wieder doof... besonders, wenn man etwas zum ersten Mal macht und daher nicht weiss, wie viele Dinge funktionieren/ angeschlossen werden... und daher den Fehler bei sich sucht.

waere das nicht ein brauchbarer Poti?

https://www.reichelt.de/drehpotentiometer-1-kohm-linear-6-35-mm-bi-6187r1kl-p232760.html?&trstct=pos_0

(ist aber kein Schnaeppchen...) Wenn Du eh ein Display hast, kannst Du natuerlich auch einen Touchscreen nutzen 🙂

dann hast Du alle Moeglichkeiten und kannst z. B. Sendestationen definieren und die auswaehlen (sorry, es geht schon wieder mit mir durch :-)))

 

Supi supi - das Poti ist genau richtig. Muss kein Schnäppchen sein - es muss gut sein. Auch die Toleranz ist ok. Ich werde solche bei meiner nächsten Reichelt Bestellung mitbestellen und dann "paaren" dh auf einigermassen gleiche Linearität prüfen. Dann mache ich ggf das Satelliten Projekt mit diesen.
Frage mich warum ich das nicht gefunden habe...nun denn.
Ich habe das wegen Fertiges kaufen absolut nicht als Vorwurf aufgefasst - man kann was, aber muss nicht alles selber machen.

Nun die Sendestation definieren geht sicherlich nicht, es gibt auch portable Station und mobile auf dem Land und auf See. Da genügt wenn ich weiss der ist in Nord-Japan oder mitten im Atlantik.
Die KW-Antenne hat tatsächlich im besten Bereich 25° Öffnung - akzeptabel geht das bis 30°. (schade geht das nicht so einfach mit Bildern hier einfügen)

Nun Touch Screen (wieder neue Baustelle)...könnte man. Habe auch Funkeräte (Yaesu FT-991A) mit Touchscreen - ist aber mehr lästig als hilfreich während der "Arbeit"- es braucht wirklich noch richtige Knöpfe zum drehen. Da sieht man was man eingestellt hat und ist schnell am zurückdrehen wenn was aus dem Ruder läuft.

Ich habe hier 2 NEMA 17, einer für den Rotor, der zweite für den Antrieb zur Kapazitätsänderung an einem Hochspannungs Kondensator (noch ein Antennen Projekt) - da warte ich auf die flex Kupplungen (wie für die 3D Printer) damit ich den NEMA mit der Drehhung der Achse des Kondensators verbinden kann. Das ist für eine Magnet Loop Antenne.

Ja ich habe Delphi 10.1 Berlin auf einem Windows 10 - auch in Remote Zugriff. So kann ich von überall auf der Welt programmieren.

Hatte eine Branchensoftware für Innenausstatter in der Schweiz gemacht (bis 2000 Clipper unter DOS dann Delphi Windows), das haben nun meine Nachfolger übernommen.
Mit meinem Freund mache ich eine Kassasoftware für Friseure. Dh Er (ist Friseurmeister und hat eine Frisörschule) sagt was zu machen ist, macht Marketing und Verkauf sowie Service. Ich entwickle per Remote Desktop aus der Ferne weil ich ja "weg" bin. Siehe mein Blog (www.hb9fih.org)

TNX 73 de Erich

Hallo, während des Schlafs auf den heutigen (Geburts) Tag habe ich "nachgedacht"...hihi
Bin manchmal erwacht, das Schiff hat geschaukelt weil Böen von gegen 30kt waren.

Die "tot" Position (kann nicht rundum drehen sonst wird das Coax-Kabel zur Antenne aufgewickelt - also 0-350 und zurück)
bestimme ich bei 180°, denn im Süden ist kaum was (dort wo ich mich aufhalte, dh meist im Süden). So kann ich den meistens benutzten Bereich von WEST-NORD-OST. Könnte man aber einstellbar machen zB mit einem 2.Encoder, wobei Grundinizialisierung werde ich auf 180° machen.
Bei der Aufstellung der Antenne muss diese selbstverständlich ausgerichtet werden.

Angesichts der Tatsache dass man die Hardware simpel halten soll habe ich eine ein-Knopf Bedienung ausgedacht.
(ich wollte mal mit dem HMC5883L ein Gyrosensor, die Aurichtung bestimmen, ist aber viel zu ungenau wegen möglich Magnetfeldern)
Frage: gibt es einen elektronischen Kompass-Sensor, der "anständig" funktioniert ?

Steuerung wie folgt:
1 SPEED Poti 10k für die Geschwindigkeitseinstellung (ist noch zu bestimmen je nach Drehlast)
1 SOLL Rotary Encoder für die Vorwahl der Position, 0-350° wählbar, der Druck BUTTON für den Start der Bewegung
1 DISP I2C LCD
1 ONOFF Ein/Aus Schalter
1 IST Positionsmeldung Auflösung 10° mit Reed und Widerstandsreihe

Funktionsablauf (mal so grob):
IST Position lesen
SOLL Position lesen
SPEED Einstellung lesen
Vergleichen, rechnen, Schritte, Drehrichtung bestimmen, SPEED definieren - als WERTE einstellen
BUTTON startet mit WERTE, DISP zeigt wenn der Motor läuft BUSY
neu lesen der IST / SOLL Werte
DISP anzeigen IST / SOLL / SPEED

Wenn der NEMA mit 5 V betrieben wird, vermute ich dass dies genügend blockiert ist wenn er steht (von Hand gefühlt). Dh wenn die Drehbwegung beendet ist dann wird er unter Strom gehalten, zur Blockierung (bei 5 V sind das +/- 160mA).

73 de Erich

UpDate per 21.8.2019
Habe heute morgen die Encoder Lesung mittels Interrupts geschrieben. Nun läuft das sauber ohne zu überhüpfen.
Nun kann man vorwählen wieviel Grd gedreht werden sollen und mit dem Druck auf den Button startet dies.

Dazu ein Poti für die Geschwindigkeitseinstellung.
Die Positionsmeldung habe ich mal simuliert mit einem Poti.
Das ganze auf einem 16/2 er LCD zur Info angezeigt.

Soweit ok, nun warte ich auf die Einlieferung der Reed Kontakte und Magnet sowie (am Freitag) die Positionsscheibe vom Dreher.
Dann kann ich dies mechanisch montieren und siga siga (langsam langsam) mich zur Fertigstellung rantasten.

Ich meine ich mache die Positionsmeldung total unabhängig von der Vorwahl der Drehung (also nicht automatisch).
Man kann dann selbst entscheiden will ich oder will ich noch bevor man eine zu lange dauernde Drehung auslöst.
Das Arbeiten mit dem wird es dann zeigen was gut ist. Wenn der Stepper aktiv gehalten wird, dann bremst er, ok, aber er nimmt ca 200mA auf, das lässt den Chip warm werden. Dazu ist die automatisch Auslösung ggf störanfälliger, sollten Induktionen beim Senden einstreuen.

73 Erich