Mikrovlny a krokový motor

Když jsem dával dohromady transvertor na 76 GHz IV.generace,tak jsem stál před problémem jak přepínat otočný vlnovodný zesilovač.Jako základní možnost bylo ruční přepínání. 

Ruční ovládaní zesilovače

Ovládání zesilovačem servem

Druhá možnost byla ovládání servem. No a na stránkách OK1KKD jsem objevil ovládání krokovým motorem. Požádal jsem autora OK1DGI o dokumentaci. Jedná se ovládání krokového motoru  L298 a řízení naprogramovanou ATTINY 26LS. Tato po přivedení + 12V TX spustí řízení a naprogramované otočení o 180 stupňů.

Schéma

Já mám v zařízení krokový motor Nema 17 42SHD0001-24B , 0,4A , 30 ohm,37 mH,1.8 stupně. Vzhledem k tomu,že jsem doma v PC měnil SW a programátory mi nějak nechtěly spolupracovat, mi s naprogramováním ATTINY pomohl OK1DGI.

Osazovák spoje OK1DGI

Osazená deska v zařízení

Skutečné sestava v transvertoru

https://youtu.be/qNm6v5epM-8

Částečný detail mechaniky

Částečný detail mechaniky 2

 Poznámky Mirka OK1DGI:

Můžeš trochu popsat funkčnost a zkušenosti ?

Řízení funguje tak , že po přivedení napájení se provede kalibrace polohy a uvolnění pohyblivých částí.To proto, aby byla jistá výchozí poloha, ať už byla mechanická poloha před zapnutím jakákoliv. Původně jsem to měl udělané tak. že po zapnutí motorek "couvnul", jel tak dlouho až se opřel o mechanický doraz a tím se dostal do výchozí polohy (to je poloha RX). Jenže časem se ukázalo, že tohle nestačí. Pohyblivé plochy je totiž nutné mít namazané (používám silikonovou vaselinu) a to mazivo, když zařízení nebylo delší dobu používané způsobilo, že to bylo jakoby přilepené. Pokud se zapnulo napájení a zesilovač byl v poloze RX, tak to vlastně už bylo opřené o ten doraz a to couvání nemělo žádný efekt, motorek se ani nehnul. Když se potom přepnulo na TX, tak to chvíli trvalo než se utrhlo to přilepené mazivo, motorek tím velkým mechanickým odporem ztratil několik kroků a nedojelo to až do té správné koncové polohy.

Takže jsem to udělal tak, že po zapnutí motorek nejprve couvne, to kdyby náhodou nebyl v poloze RX, ale bylo to v TX nebo kdekoliv mezi tím. Tedy dojede to k tomu dorazu a několikrát se to pak zahýbe sem-tam, to aby se uvolnilo to slepené mazivo, kdyby to  už od začátku bylo v poloze RX a to couvání by vlastně žádné nenastalo. Po zapnutí se to tedy pokusí couvnout (to buď jde nebo to nejde když už je to opřené o doraz) a pak to zatřepe sem-tam, aby se uvolnilo to přilepení. Takhle to již funguje spolehlivě, v této úpravě nebyl už nikdy žádný problém se správnou polohou.

Úplně na začátku jsem to měl udělané tak, že tam byly koncové snímače polohy a motorek jel tak dlouho, než koncový spinač sepnul. To ale nebylo spolehlivé, nejprve jsem myslel, že stačí odstranit nespolehlivost mikrospínačů, které jsem tam měl , tak jsem tam dal optickou závoru. Ale ani to nebylo dokonalé, sice to bylo lepší než mikrovypinač, ale třeba jednou tam vlezli mravenci, když to leželo na jedné straně (odvodem pro odvod kondenzované vody) a ti vlezli do optiky a dělali tam nepořádek.

Tak jsem nakonec koncové spinače vyhodil úplně a použil ten systém s mechanickým dorazem na jedné straně, zatímco druhá strana je dána počtem kroků. To je velmi spolehlivé, nikdy to neselhalo.

 Video OK1DGI

Jediná podmínka, aby to správně fungovalo , je přesné seřízení toho mechanického dorazu. Jeho poloha musí být tedy nastavitelná, já tam mám seřizovací šroubek.Tímto šroubkem se doraz nastaví tak, aby byl motorek přesně " v kroku" ,to je v té poloze, kde ho drží magnetické pole. Kdyby ten doraz byl seřízen tak, že je motorek trochu mimo ten svůj krok někde v mezipoloze, tak by ta výchozí poloha byla nejistá a opakovatelnost polohy by byla nespolehlivá.

Kontrolu seřízení toho dorazu uděláš tak, že vypneš a zapneš napájení. Motorek dojede k dorazu, nebo když na něm je ,tak to jen zabzučí- a ty zkontroluješ, že po tom zabzučení zůstane pokaždé v přesně stejné poloze a těsně u toho dorazu RXu. Kdyby od toho dorazu zůstala nějaká vůle, nebo kdyby to při každém pokuse bylo jinak, někdy vůle, někdy bez vůle, tak je ten doraz nastavený do mezipolohy mezi kroky a je potřeba to posunout.

Ještě musím zdůraznit, že je potřeba tu konstrukci dorazu mít tuhou a dobře zajištěnou proti uvolnění, protože to "zatřesení" po zapnutí vyvolá mechanické chvění (což je ostatně účel, aby se uvolnilo slepené mazivo) a toto chvění by mohlo rozladit nastavení dorazu.

Pojistky pro naprogramování ATTINY 26LS

Funkci toho motorku je dobré odzkoušet na samotném motorku, jen s pomocí nějakého ukazatele a jedné zarážky.Na tom je dobře vidět jestli to řádně funguje. Když to potom namontuješ do soustavy toho přepinače a budou nějaké problémy s některou z koncových poloh, tak to znamená,že se zesilovač někde zadrhává, něco se příčí, prostě někde tam vzniká brzdná síla, kterou motorek nepřemůže a proto ztrácí kroky. Tento zesilovač se musí otáčet zcela hladce a plynule.

Musím upozornit na to, že celý přepinač musí být vyroben strojařsky dostatečně přesně, aby se zesilovač otáčel lehce, aby nikde neváznul.

Motor má točivý moment tak akorát a pokud by to někde vázlo, mohl by ztrácet kroky. S tím souvisí i materiál té desky, po které ten zesilovač klouže. Původně jsem ji měl z hliníkové slitiny (zesilovač je také v hliníhové slitině) Jenomže ať jsem to mazal jak chtěl, hliník na hliníku se po čase začal zadírat, až to vázlo tak, že to přestal motor zvládat. A ještě horší to bylo při mrazech, to se to netočilo skoro vůbec.

Řešením se ukázala být deska z bronzu. Ten odřený zesilovač jsem vyleštil do leskla a takto lesklý hliník klouže po bronzu dokonale a hladce, při mrazech i za horka, nic se nezadírá. Samozřejmostí je ovšem dokonalá rovina jak toho zesilovače, tak té bronzové desky.

Takže s hliníkem to ani nezkoušej, je to jen ztráta času.

Mechanika krokového motorku OK1DGI

Ten zesilovač je pružinou přitlačovaný k té desce, aby přiléhal stálým tlakem a s motorkem je spojený spojkou, která přenáší jen točivý moment, ale umožňuje vyrovnat nesouosost osy motorku a osy čepu zesilovače. Taková spojka je nezbytná, bez ní se to nedařilo uspokojivě seřídit.

Naopak s ní je vše jednodušší a nejsou žádné potíže při sestavení.

Ovládání se děje pomocí signálu + TX. Když je toto napětí nulové,je nastavena poloha RX, když se přivede + 12 V,nastaví se poloha TX.

Mechanika KM z boku

 Mirku, co když motorek vyjede více než 180 stupňů?

Pokud jde o to chování při  vychýlení o víc než 180 stupňů, že to pak nenajede do počátku, tak to je dané mou situací, kdy je mechanicky zajištěno, že se zesilovač nemůže otočit víc než o 180 st., mám tam totiž i druhý doraz, je kousek za polohou TX, zesilovač se o něj nikdy neopře. Ten doraz tam je  pro bezpečnost, aby se neukroutil přívod napájení pro zesilovač, kdyby se to otočilo "za roh". S tím dorazem se to o víc než 180 st. nikdy pootočit nemůže a tak ani není potřeba řešit tu výchozí polohu pro tento případ.

V praxi se tedy nemůže zesilovač nacházet v jiné poloze než v mezích 0 až 180 st.

V mezipoloze to může zůstat jen v v případě, kdyby se zrovna, když se to přetáčí, ztratilo napájecí napětí. No, stát se to může, ale ve skutečnosti se mi to ještě nestalo.

Pokud jde o proud, tak je to dělané tak, že když je to v klidové poloze , tak se sníží proud na minimum, to proto, aby to nezvětšovalo odběr, když se to napájí z akumulátoru. Při vysílání to je jedno, protože se vysílá jen krátce, kdežto v poloze RX to je většinu doby.

Praxe ukazuje, že není nutné mít motor v klidu bržděný, zesilovač se ani nehne, to jsem ověřil pokusy, kdy jsem s tím různě klepal a natřásal.

Mechanika pohled  čelní

Mirku co dělat , nějak mi to kmitá ?

 Závada je v napájecím napětí. Na to napájení dávej pozor, zdroj musí být stabilní a bez rušení, procesor je schopen reagovat na pulzy trvající i jen několik mikrosekund.

Takže žádné impulzy tam nikde nesmí pronikat a samozřejmě to platí i o pronikání VF.

Když jsem to měl odkryté a vedle se zavysílalo s výkonem 600W (na 432), tak to taky začalo šílet. Snadno jsem tomu zamezil přidáním blokovacích kondů. Tohle je ale samozřejmá věc, u digitální techniky, to nemusím rozvádět. Já ten řídící obvod mám ve stínění, tak ani v nejsilnějším VF poli s tím problém není.

 Co neoznačené součástky na schématu ? 
 Ty diody jsou 1N4007, může tam být jakýkoli podobný typ se závěrným napětím aspoň 150V.    R1, R2=68Ohmu 1W. Velikostí R1 a R2 se nastavuje proud krokovým motorem v klidu. Pokud se motor netočí, nemusel by jím procházet žádný proud,

v našem případě tam ale nějaký proud teče, aby motor působil jako brzda a dokonale fixoval polohu rotoru. Pokud by motor v klidu moc hřál,

je potřeba R1 a R2 zvětšit.  R6=15k

Krokový motorek pochází z nějaké staré 5 1/4" disketové mechaniky. Jeho typ je uvedený ve schematu.

http://fotoalba.cz/alba/OK1EM/2738277  

Hex kody pro Attina 26LS jsou uveřejněna zde:
http://www.ok1vm.cz/projekty/SHFprepinac.htm