Описание конструкции и работы системы ориентации антенн

В данном описании изложены некоторые из обширных возможностей этого поворотного устройства.

 

Устройство

 

Азимутально-угломестная поворотная система состоит из наружного поворотного устройства и внутреннего блока управления. Какие либо дополнительные детали между "адаптером для мачты" и "тарелкой" не требуются.

Внешнее поворотное устройство автоматически, под управлением микропроцессора, направляет параболическую антенну на 154/325 заранее запрограммированных орбитальных позиций. Для этого, в литом из алюминиевого сплава корпусе поворотного устройства внешнего исполнения расположено 2 отдельных электродвигателя на
24 В. С помощью соответствующих редукторов, они с высокой точностью и повторяемостью позиций направляют параболическую антенну с шагом 0,2° в желаемом направлении, т.е. как по азимуту, так и по возвышению.
Благодаря наличию двух совершенно независимых двигателей привода, отпадает какая-либо необходимость в юстировке крепления антенны и тем самым требовавшиеся ранее очень точные и потому очень длительные настройки склонения, возвышения, направления на север и т.д. Кроме того, это решает и проблематику некоторых полярных подвесок спутниковых антенн, которые не могут справиться с крайними направлениями на восток и запад. Все подстройки выполняются удобно из кресла в комнате.

Описываемая азимутально-угломестная поворотная система вращает антенну по азимуту в диапазоне углов 180°, который превышает практический и теоретический диапазон углов видимости орбитальной траектории спутников. По возвышению система создает окно углов возвышения в 40°. При этом пользователь сам решает, где будет использоваться этот диапазон: либо для углов возвышения от 0 до 40° (здесь в Европе), либо в диапазоне от 50 до 90° (вблизи экватора). Само собой разумеется, что эта система работает очень тихо и, в отличие от некоторых воющих актуаторных двигателей, может использоваться и ночью, без опасности разбудить соседей.
Единственной настройкой внешней части поворотного устройства остается приблизительная ориентация ее относительно оси север-юг. Приблизительная потому, что все необходимые поправки можно затем внести через внутренний блок управления.
 

Подготовка к работе

 

Тем самым мы подошли к блоку управления. Этот прибор, который следует рассматривать как коммутационно-вычислительный центр, представляет собой сердце системы. Он состоит из быстродействующего 16-разрядного микроконтроллера и предоставляет продвинутому пользователю огромные возможности программирования. Даже уже монтажник извещается о неправильно подключенных или отсутствующих соединениях. Этот блок управления содержит, например, электронную защиту от блокирования и перегрузки, средства для контроля направления движения и для отображения информации открытым текстом.

Рассмотрим те моменты, которые в первую очередь интересуют оператора и пользователя этой системы. Сюда относится, например, память для позиций спутников, которая в последней версии содержит 325 геостационарных спутников (это все важнейшие спутники по всему глобусу.) с их наименованиями и дальнейшими данными, а также с возможностью запрограммировать самостоятельно вплоть до 400 спутников.

Теперь, для того чтобы из сохраненных в памяти данных о спутниках просто и без проблем получить прием сигнала от них, достаточно одного-единственного ввода в компьютер, т.е. последнего неизвестного, которое компьютер не может знать: местоположения антенны. После ввода с помощью клавиатуры этих значений в процессор, он в кратчайшее время вычисляет необходимые углы азимута и возвышения для места установки системы на все позиции спутников на геостационарной орбите.

После выполнения этой процедуры вычислений, вы выбираете любой хорошо принимаемый спутник, настраиваете свой спутниковый тюнер на соответствующую программу и – скорее всего – ничего не увидите на своем телевизоре. Из-за погрешностей монтажа чаще всего антенна будет смотреть мимо спутника. Но для этого поворотного устройства это не проблема: простым нажатием кнопки вы запускаете режим "супер-поиска". Теперь поворотное устройство, исходя из вычисленных углов азимута и возвышения, вращая антенну по все расширяющейся спирали, будет прощупывать небо. С помощью этой кнопки, такое поисковое движение можно как приостановить, так и запустить вновь. Когда вы нашли "правильный" спутник, можно, при необходимости, запустить дополнительное автонаведение или же с помощью клавиш Вверх/Вниз/Восток/Запад вручную подстроиться на оптимальное направление приема. И все это делается удобно, сидя в кресле.

Эта корректировка заставляет блок управления по найденному теперь точному направлению на один спутник и ранее введенному местоположению антенны вычислить точные направления на все другие спутники. Сразу после этого вы можете выбрать любой иной спутник и поворотное устройство найдет его с хорошей точностью. Если к тому же вы подали на блок управления поворотным устройством сигнал напряженности поля AGC со своего спутникового тюнера и согласовали его по уровню, то эта функция выполняет наводку на каждый из выбранных спутников с таким качеством по обеим осям, которого нельзя достичь вручную. Все спутники или каждый по отдельности вы можете с помощью функции "Автонаведение" еще раз откорректировать и сохранить полученные поправки.

 

Работа

 

Итак, монтаж выполняется просто и удобно. Но как выглядит ежедневная работа? С помощью клавиш на лицевой панели блока управления можно выбирать любой из спутников. Альтернативно, для  выбора спутника можно ввести через клавиатуру его номер. Однако, более удобно выбирать спутники через пульт дистанционного управления своего спутникового тюнера: для этого те 4 провода, которые обычно идут от тюнера на линейный привод (актуатор) вашей антенны на крыше, достаточно соединить с блоком управления приводом и после этого работать как и раньше. Это позволяет объединить комфорт дистанционного управления антенной на полярной подвеске с высочайшей точностью азимутально-угломестного поворотного устройства.

На этом комфорт не заканчивается, он еще только начинается. Это касается, например, ввода новой позиции в память для положения спутника на орбите. Для этого вы попадаете в подпрограмму. Компьютер спрашивает вас, куда вы желаете записать данные. После выбора желаемой ячейки памяти достаточно ввести долготу местоположения спутника на орбите и вам уже обеспечен отличный прием этого спутника. Этот компьютер, благодаря своему устройству с расчетом на будущее, может выполнять необходимые вычисления для всех местоположений, независимо от того, расположены ли они западнее или восточнее Гринвича, севернее или южнее экватора. При этом всегда обеспечивается одна и та же высокая точность. Благодаря этому, ваш позиционирующий компьютер может для каждой точки приема по всему миру вычислить, под какими углами там будут приниматься отдельные спутники. Более того, он сообщает вам находятся ли вообще эти спутники в зоне видимости или они уже за горизонтом.

С целью экономии топлива допускают "наклон" старых спутников в довольно больших масштабах. Более 50 % всех спутников уже находятся на "наклонных орбитах". И эта доля будет все дальше расти. Поэтому, в случае крупных антенн с малыми углами раскрытия диаграммы направленности, постоянный прием не всегда возможен. Одним из больших достижений данной позиционирующей системы является "слежение" за такими спутниками: еще до того, как телезритель обнаружит какую-либо потерю качества изображения, антенна подстраивается автоматически, точно и быстро. Для такого "слежения" все чаще предлагаются спутниковые тюнеры со встроенной системой двухкоординатного управления. Наша система с большим запасом превосходит эти методы.

Качество упомянутого выше слежения столь высоко, что это поворотное устройство все чаще применяется на крупных кораблях для того, чтобы в гавани, у пристани или стоя с брошенным якорем на рейде поддерживать ориентацию антенны на спутник с качающегося и дрейфующего корабля.

Одной из выдающихся характеристик данной системы является способность противостояния большим ветровым нагрузкам. Это обеспеченог с помощью расчетов прочности методом конечных элементов. Они наглядно показывают высокую жесткость и прочность алюминиевого корпуса поворотного устройства. Но как он устроен внутри? Приводим для любителей техники информацию о внутренностях поворотного устройства.

 

Особенности конструкции

 

  • Все используемые зубчатые колеса выполнены из стали, а не из пластмассы.
  • Все зубчатые колеса выполнены фрезерованием, а не штамповкой.
  • Важнейшие зубчатые колеса подвергнуты дополнительному  упрочнению напылением.
  • Одно лишь зубчатое колесо для оси азимута весит 2 кг. Оно снабжено зубьями с модулем 4.
  • Используемые подшипники:
    2 шт. шариковых подшипников Ø 110
    x Ø 70 x 20 мм
    4 шт. роликовых подшипников Ø 55
    x Ø 30 x 18 мм.
  • Все детали привода рассчитаны на длительный срок службы и высокую точность.
  • Все детали имеют – в том числе и внутри корпуса – высокую степень защиты от коррозии.
  • В качестве датчиков обратной связи для электродвигателей используются не механические переключатели или же магнитные герметичные контакты, а только бесконтактные датчики на основе эффекта Холла.
  • Все сигналы обратной связи от поворотного устройства подаются через кабели на блок управления не с обычными TTL-уровнями 5 В, а с повышенными помехоустойчивыми уровнями 24 В.
  • Для защиты от перенапряжений и защиты от нарушений фазирования сети, в системе позиционирования спутниковых антенн используются 10 грозовых разрядников. (Как правило, в обычном актуаторе их нет вовсе.)

Полшипники изубчатые колеса

 

 Еще ряд других "приятных мелочей":

  • ЖКИ-индикатор (1 строка / 40 символов)

  • отображение углов азимута и возвышения в реальном формате

  • электронная компенсация люфта в редукторе

  • компенсация выбега электродвигателя

  • задаваемые поля допусков для позиционирования

  • задание фаз движения на малом ходу

  • задание величины мелкого шага

  • задание времени паузы перед выполнением нового позиционирования

  • автотестирование системы

  • пароли для доступа к системе

  • и многое другое.

 

Дальнейшие подробности приведены в инструкции по монтажу и эксплуатации, которая прилагается к каждой азимутально-угломестной позиционирующей системе.

Особый интерес представляют собой расширенные варианты исполнения:

  • диапазон углов поворота nх360° (бесконечность.)

  • диапазон углов возвышения 90° (от горизонта в зенит)

  • интерфейс передачи данных (RS 232 C) для подключения ПК, модема или принтера

  • полупроводниковые реле

  • GPS-интерфейс (NMEA183)

  • программа для устранения проблемы "Солнце-спутник-антенна на одной линии"

  • настраиваемое управление скоростью (СЕРВО)

  • профессиональный вариант исполнения для стойки 19 дюймов.

 

Дальнейшие опции находятся в стадии подготовки.

 

 

Дополнительно:

 

Технические характеристики

Опции наращивания

 

Главная по системе ориентации


© Селтек 1999-2009: Контроль и измерения, приборы и датчики

Украина, Киев 04212, а/я №45, телефон / факс: +380 44 468-7369