ПАК для управления поворотом АФУ через веб-интерфейс
Разработка программно-аппаратного комплекса для управления антенно-фидерным устройством в радиоспорте на коротких волнах.
Разработка программно-аппаратного комплекса для управления антенно-фидерным устройством в радиоспорте на коротких волнах.
Антенно-фидерное устройство (Антенна) заказчика высотой 61 метр используется для любительской радиосвязи на коротких волнах (далее — КВ) одновременно несколькими операторами. Антенна имеет выраженную диаграмму направленности в горизонтальной плоскости и требует управления по азимуту. Требовалось предоставить возможность операторам управлять поворотом по азимуту и наблюдать текущее значение азимута. Поскольку в соревнованиях на КВ результат определяют секунды и доли секунд, управление антенной не должно отвлекать операторов от эфира, быть простым и наглядным.
Антенно-фидерное устройство (АФУ) — это совокупность антенны и фидерного тракта, которая входит как составная часть в радиоэлектронное изделие, образец или комплекс.
Азимут — это угол между направлением на корреспондента и направлением на Северный полюс.
Необходимо предоставить каждому оператору возможность назначать азимут основного лепестка диаграммы направленности данного АФУ со своего рабочего места через веб-интерфейс. Управление должно работать по принципу «нажал и забыл». После подачи команды, АФУ должно повернуться на встать на нужный угол. Учитывая массу устройства, превышающую 3,5 тонны и управление с помощью мотор-редуктора с планетарным механизмом, необходимо предусмотреть возможность настройки скорости вращения для осуществления бесперебойного и плавного поворота АФУ.
Успех в соревнованиях по радиосвязи на КВ зависит не только от мастерства спортсмена, но и от качества используемого оборудования, которое формируется спортсменом самостоятельно.
В качестве прототипа решаемой задачи заказчик предложил использовать компьютерную программу, с помощью которой один оператор мог со своего компьютера управлять Антенной, подключенной к данному компьютеру по протоколу ModBus двумя линиями RS485. Одна линия возвращала в компьютер состояние текущего угла, а по второй линии управлялся частотный преобразователь электропривода.
При таком подходе не представлялось возможным управлять данной антенной с другого компьютера другому оператору. В предыдущем решении не был реализован веб-интерфейс, и управление происходило только с одного фиксированного рабочего места, на которое сигналы обратной связи поступали по проводам.
Потребовалось новое решение с возможностью удаленного управления и получения данных о состоянии антенны по локальной сети.
Обеспечить управление поворотом антенно-фидерного устройства с возможностью настройки угла поворота азимута через веб-приложение с привычным для заказчика интерфейсом.
Январь 2024 — Май 2024
Рассмотрим составляющие механизма, находящийся у основания антенны, и принцип из взаимодействия в результате работы специалистов CodeInside.
Фото 1: антенна для соревнований по радиоспорту
В поворотном механизме есть перфорированный диск с нанесенным на него «Кодом Грея», который считывается элементами датчика угла.
Фото 2: перфорированный диск с «Кодом Грея», позволяющим определить текущий угол поворота антенны
Фото 3: двигатель, поворачивающий антенну
Управление и настройка механизма поворота получилось осуществить через подключение к двигателю преобразователя частот IDS-Drive, команды которому передает микропроцессор ESP-32, исполняющий разработанную программу.
Фото 4: микропроцессор ESP-32 на тестовом стенде
Фото 5: преобразователь частоты IDS-Drive
Возможность удаленного управления обеспечивается подключением микропроцессора к сети через Ethernet-кабель. Это позволяет администратору с ПК, подключенного к той же сети, управлять частотой запуска двигателя и регулировать скорость вращения антенны.
Аппаратура для управления была собрана в корпус и вместе с датчиком угла поворота установлена на перфорированный диск с «Кодом Грея».
Фото 6: корпус аппаратуры управления
Удаленное управление поворотным механизмом осуществляется через веб-интерфейс, который был разработан также в рамках проекта.
Рисунок 1: страница управления поворотом антенны
Принцип передачи данных отображен на рисунке 2.
Рисунок 2: принципиальная схема ПАКа
Фото 7. Аппаратная платформа для удаленного управления поворотом механического антенно-фидерного устройства
Разработка и настройка ПАКа проводилась в четыре этапа.
1 этап: построение логики взаимодействия микропроцессора ESP-32 с частотным преобразователем IDS-Drive.
Важным элементом реализации логики взаимодействия микропроцессора с частотным преобразователем стала организация канала связи между ними. Поскольку микропроцессор (см. фото 5) передает команды в формате UART, а частотный преобразователь принимает данные в формате RS-485, был использован преобразователь HW-097, который позволяет преобразовать один формат в другой. После этого была реализована логика передачи команд от микропроцессора к частотному преобразователю для выполнения нужных операций.
2 этап: получение текущего угла поворота антенны. Как было описано ранее, угол поворота антенны считывается с перфорированного диска в формате «кода Грея», который установлен на самой антенне (см. фото 2). После считывания этот код преобразуется в двоичный формат, а затем конвертируется в угловую величину, что позволяет получить точное значение угла поворота.
3 этап: реализация логики управления поворотом антенны, подбор и сохранение оптимальных настроек.
В ходе разработки и тестирования ПАКа были учтены особенности работы механизма АФУ:
В настройки ПАКа были добавлены ряд параметров: максимально разрешенная частота для достижения необходимой скорости поворота, сетевые параметры (например, настройка IP-адреса), и другие настройки. Все параметры сохраняются в памяти ПАКа, и при необходимости можно сбросить настройки до исходного состояния с помощью кнопки на микропроцессоре ESP-32.
4 этап: создание веб-страниц для управления поворотным механизмом.
По запросу заказчика разработаны две веб-страницы:
Одним из главных преимуществ созданного ПАКа является возможность удаленного управления и мониторинга состояния механизма через локальную сеть с высокой скоростью передачи данных и сохранением информации о максимальной частоте.
Интеграция веб-страницы с устройством обеспечивает бесперебойную передачу данных в режиме real-time: пользователь может в реальном времени отслеживать текущий угол поворота антенны, а также задавать необходимые параметры для изменения направления.
Кроме того, ПАК способен обрабатывать состояние поворотного механизма и отображать до 10 различных типов ошибок на экране. Например, могут быть выявлены такие ошибки, как перегрев, перенапряжение или перегрузка двигателя. Устранение этих ошибок осуществляется в соответствии с документацией по частотному преобразователю IDS-Drive, что позволяет оперативно реагировать на возникающие неисправности и предотвращать их развитие.
Таким образом, был создан программно-аппаратный комплекс, который полностью соответствует поставленным задачам.
Свяжитесь с нами по почте request@codeinside.ru и мы поможем вам реализовать проект. Ознакомиться с другими выполненными проектами по ссылке.
Оценка рабочих процессов заказчика и составление экспертного заключения.
Создаем рабочие модели или прототипы умных устройств для вашего бизнеса
Кроссплатформенная и нативная разработка под Android и iOS
Разработка веб-сервисов на заказ. Выбираем технологии и инструменты для эффективного решения конкретных задач заказчика.
Заполните форму,
и мы свяжемся с вами
в ближайшее время
