Silová část rotátoru řízeného mikropočítačem

Nebudu se zde pouštět do obvodů inteligentního ovládání a indikace takového rotátoru, protože to nechám těm, kteří tomu rozumí a soustředil bych se na výkonový interface mezi řídící jednotkou a motorem takového rotátoru. Proč? Jednoduše proto, že práce s mikročipáky se postupně odděluje od obyčejné "radioamatérštiny" a autoři SW řešení mají často potíž s tím analogovým světem, který naše, již poněkud postarší generace ještě docela obstojně zvládá. Dovolte tedy jeden článeček na toto technologicky již poněkud "obsolete" řešení.

Nejprve vymezení zadání kladené na "interface unit" mezi inteligentní řídící jednotkou a rotátorem s motorem a mechanickými díly:

  • Otáčení v úhlu nejméně 380° a to včetně indikace směru
  • možnost ovládání stejnosměrného motoru do výkonu 300W, proudu 15A a napětí 36V
  • zajištění ochrany před náhodným sepnutím obou směrů otáčení najednou při neopatrné manipulaci
  • polovodičové spínání pro dosažení vysoké spolehlivosti a vyloučení poruch silně zatěžovaných relé (zejména vyloučení "lepení" kontaktů)
  • programově nastavitelné koncové dorazy, aby nebylo nutné mechanicky nastavovat směr rotátoru při stavení antény
  • vícerychlostní otáčení, aby bylo možné směrovat i mikrovlnné antény
  • H/L vysokoimpedanční vstupy pro povely:
    - toč vpravo
    - toč vlevo
    - toč rychle
    - end stop vpravo
    - end stop vlevo
  • zajištění stabilizovaného napájení pro jednotku CPU
  • zajištění povelu "ulož data" pro CPU v případě výpadku napájení
  • odolnost proti silnému VF elektromagnetickému poli běžných VKV pásem.
  • dobrá opakovatelnost konstrukce v podmínkách běžné radioamatérské dílny

Na základě tohoto zadání vzniknul už asi před 8 lety ovladač silové části rotátoru, který jsme již několikrát použili v různých ovladačích. Protože za tu dobu nedošlo k žádné poruše tohoto obvodu, usoudil jsem, že toto řešení nabídnu ostatním radioamatérským konstruktérům, abych jim ušetřil čas, který mohou věnovat něčemu obvodově zajímavějšímu.  Schema tohoto obvodu je zde:

Komentář k obvodovému řešení:  zatímco v amatérských řešeních se pro ovládání stejnosměrného motoru často používají výkonová relé, zde jsou použity výkonové FETy. To vylučuje "lepení kontaktů" relé při zatížení velkým stejnosměrným proudem a výrazně to zvyšuje provozní spolehlivost rotátoru. Protože tyto FETy mají velmi malý odpor v sepnutém stavu (narozdíl od bipolárních tranzistorů), není nutné je chladit a navíc je jejich max. provozní kmitočet dostatečně nízký, aby se vyloučil vliv silného elmag pole blízko antény. Nicméně zařízení přece jen používá dvou malých (spíše jen "signálových") relátek k tomu, aby jejich přepínací kontakty zabezpečily ochranu před neopatrným, nebo poruchovým sepnutím obou směrů otáčení současně (například při bootování řídícího počítače). Tento silový obvod je napájen z transformátoru se dvěma sekundárními vinutími pro zabezpečení dvou různých rychlostí otáčení. Signál o výpadku napájení je získán v obvodu, kde jsou jako omezovací zenerovy diody použity dvě seriově řazené LED (modrá a zelená). Jedna z těchto LED se dá použít i jako kontrolka napájení na předním panelu.Při výpadku napájení dostane CPU signál "L" a než poklesne náboj v elektrolytickém kondenzátoru Cx, uloží si do paměti aktuální data. Vše ostatní je běžná obvodová rutina a funkce obvodů je zřejmá.

V případě, že by chtěl někdo tento obvod použít jako výkonový interface k ovladači EME antény podle OE5JFL, může spínat přímo signálová relé z výstupu spínače OE5JFL s obvody L6203. K tomuto účelu stačí doplnit několik diod. V případě, že máme u rotátoru, řízeného ovladačem OE5JFL  opravdu velký motor s velkým záběrovým proudem a pouze jednu napěťovou úroveň zdroje, je možno zapojit dodatečné diody (ve schematu kresleny tečkovaně) které zajistí "rozjezd" velkého motoru přes výkonový odpor a teprve po několika desetinách vteřiny připojí motor na plné napětí zdroje. Hodnoty těchto výkonových omezovacích rezistorů si zvolte sami podle toho, jak výkonný máte motor rotátoru, napájecí napětí a odpor vodičů mezi ovládací jednotkou a rotátorem.

Plošný spoj obvodu je jednostranný a jeho výrobu je možné si objednat například zde.

Hodně zdaru při vaší kontruktérské práci!
73 de OK1VPZ

                          

kliknutím je možné obrázky zvětšit.