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
ООО «КодИнсайд», Разработка компьютерного программного обеспечения, 440000, Пензенская область, г. Пенза, ул. Суворова, строение 66, ИНН 5837040135, ОГРН 1095837000929, ОКВЭД 62.01, права принадлежат компании, право пользование на основе лицензии
