專利名稱：數(shù)字式定向天線旋轉(zhuǎn)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于無(wú)線電通信控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種數(shù)字式定向天線旋轉(zhuǎn)控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，在長(zhǎng)距離無(wú)線電通信如業(yè)余無(wú)線電DX通信中常采用定向天線，如多單元YAGI天線。天線的方向控制使用一種稱作旋轉(zhuǎn)器的裝置，這種裝置在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上是個(gè)空白。國(guó)外市場(chǎng)一般都采用模擬控制方式，其裝置分兩部分，放置在工作臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)控制器和安裝在天線鐵塔上的電機(jī)減速機(jī)總成?？刂?、監(jiān)視、驅(qū)動(dòng)部分電路及電源作為一個(gè)整體安裝在機(jī)箱內(nèi)。機(jī)箱前端的面板上設(shè)有開(kāi)關(guān)、按鍵、旋鈕等控制部件和一個(gè)表盤，表盤上有表示方位的刻度和指示方位的機(jī)械式指針。為了能夠正確地指示出天線的方位，這種裝置必須在被控制的電機(jī)減速機(jī)裝置上安裝位置傳感器，并將傳感器信號(hào)反饋回控制器?？刂齐娐犯鶕?jù)檢測(cè)到的傳感器信號(hào)控制指示天線方位的指針。天線位置也只能以模擬指針的形式表示，無(wú)數(shù)字顯示，在使用時(shí)整個(gè)旋轉(zhuǎn)器的監(jiān)視控制機(jī)箱必須放置在工作臺(tái)上，以便監(jiān)視和控制天線旋轉(zhuǎn)。因此，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本比較高，占用空間大。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、制造方便、節(jié)省工作空間、無(wú)需位置檢測(cè)和反饋的運(yùn)行穩(wěn)定可靠的數(shù)字式定向天線旋轉(zhuǎn)控制裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括由微計(jì)算機(jī)和微處理器組成的控制面板、由驅(qū)動(dòng)電路和檢測(cè)電路以及電源構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器、由步進(jìn)電機(jī)、減速機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的執(zhí)行部件，微計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與微處理器連接，微處理器的并行數(shù)據(jù)I/O端口PIO的OUT15、OUT14、OUT13、OUT12分別輸出A、B、C和D相控制脈沖，IN6和IN7分別輸入驅(qū)動(dòng)器工作電壓檢測(cè)信號(hào)，利用OUT0產(chǎn)生一個(gè)脈沖送到入啟動(dòng)，其上升沿將輸入線上的數(shù)據(jù)鎖存在內(nèi)部16位寄存器中，另外還向驅(qū)動(dòng)器提供微計(jì)算機(jī)的正5V電壓和GND，驅(qū)動(dòng)器有5個(gè)輸出端子A、B、C、D和驅(qū)動(dòng)電壓端送出4路驅(qū)動(dòng)脈沖分別接到步進(jìn)電機(jī)的4個(gè)繞組和公共端。
本實(shí)用新型的積極效果是(1)監(jiān)控面板為傳統(tǒng)的刻度、指針、窗口和按鍵形式，但制作在微機(jī)屏幕上，無(wú)機(jī)械加工，制作容易，成本低；(2)利用微機(jī)和微處理器資源進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，硬件電路簡(jiǎn)單；(3)開(kāi)環(huán)控制步進(jìn)電機(jī)，無(wú)需位置檢測(cè)和反饋，控制精度高，運(yùn)行穩(wěn)定；(4)具有工作電壓檢測(cè)報(bào)警功能，增加可靠性；(5)模擬指示加數(shù)字顯示，分辨率高，讀數(shù)方便，鼠標(biāo)操作靈活準(zhǔn)確；
(6)控制顯示與驅(qū)動(dòng)分為兩部分，驅(qū)動(dòng)器可置于任何方便處，節(jié)省工作空間。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的原理框圖；圖3是監(jiān)控面板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是驅(qū)動(dòng)器電路圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型包括由微計(jì)算機(jī)和微處理器組成的控制面板、由驅(qū)動(dòng)電路和檢測(cè)電路以及電源構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器、由步進(jìn)電機(jī)、減速機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的執(zhí)行部件，微計(jì)算機(jī)采用能夠運(yùn)行的WINDOWS98的PC機(jī)，微處理器板為GK-ADSP2111高速處理板，插在PC機(jī)擴(kuò)展槽內(nèi)，通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與PC機(jī)接口，并由PC機(jī)供電，微處理器的并行數(shù)據(jù)I/O端口PIO的OUT15、OUT14、OUT13、OUT12分別輸出A、B、C和D相控制脈沖，IN6和IN7分別輸入驅(qū)動(dòng)器工作電壓檢測(cè)信號(hào)，利用OUT0產(chǎn)生一個(gè)脈沖送到入啟動(dòng)，其上升沿將輸入線上的數(shù)據(jù)鎖存在內(nèi)部16位寄存器中，另外還向驅(qū)動(dòng)器提供微計(jì)算機(jī)的正5V電壓和GND，驅(qū)動(dòng)器有5個(gè)輸出端子A、B、C、D和驅(qū)動(dòng)電壓端送出4路驅(qū)動(dòng)脈沖分別接到步進(jìn)電機(jī)的4個(gè)繞組和公共端。驅(qū)動(dòng)器中的電源采用帶有正5V和正12V的微機(jī)電源與脈沖放大電路裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。電機(jī)是型號(hào)為90BYG403的永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)，它的繞組是4相，步距角在雙拍控制方式時(shí)是0.9度，減速機(jī)的型號(hào)是WPO40，其減速比是1∶40。
參照?qǐng)D2和圖3，本實(shí)用新型的監(jiān)控功能如下(1)指針模擬監(jiān)視控制面板是用軟件在PC機(jī)屏幕上制作出來(lái)的，面板上的圓形刻度盤1稱為方位刻度，設(shè)有兩種分度，內(nèi)圈是以時(shí)鐘表盤的形式將圓周分為12個(gè)小時(shí)和60分鐘。每分鐘代表6度，每小時(shí)為30度。外圈是按方向分度，最小刻度表示5.625度。圖中的N、S、W和E表示北、南、西和東，NW、SW、NE和SE是西北、西南、東北和東南?？潭缺P中間有兩個(gè)指針，類似鐘表里的時(shí)針和分針。較粗的指針2指示的是天線實(shí)際所指的方向，稱為實(shí)際方位指針，較細(xì)的指針3指示的是天線下次將要旋轉(zhuǎn)到的方向，稱為預(yù)置方位指針。旋轉(zhuǎn)方向順時(shí)針規(guī)定為正，逆時(shí)針規(guī)定為負(fù)。兩個(gè)指針各自可旋轉(zhuǎn)的范圍是正負(fù)270度，也就是說(shuō)天線的旋轉(zhuǎn)不僅可以覆蓋360度，并且有180度重疊。
(2)數(shù)值精確顯示與實(shí)際方位指針和預(yù)置方位指針相對(duì)應(yīng)的有兩個(gè)窗口，位于刻度盤下方右側(cè)的實(shí)際方位窗口5和位于刻度盤下方左側(cè)的預(yù)置方位窗口12，這兩個(gè)窗口顯示的分別是天線實(shí)際所指的方向和預(yù)先設(shè)定的方向，其單位是度，分辨率為1度。顯示窗口中的數(shù)值隨著其對(duì)應(yīng)指針旋轉(zhuǎn)的角度而變化。在這兩個(gè)窗口之間的是速度顯示窗口4，它的數(shù)值表示天線旋轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間，單位是秒，這個(gè)數(shù)值越大說(shuō)明速度越慢，反之，數(shù)值越小速度越快。
(3)速度方位設(shè)定在三個(gè)數(shù)字顯示窗口下邊有兩個(gè)滑塊，點(diǎn)擊、拖動(dòng)或者使用鍵盤的箭頭鍵可以使滑塊左右移動(dòng)或停止在范圍內(nèi)的任何位置。上邊的為速度調(diào)整滑塊9，用來(lái)控制天線旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)滑塊位于最左端時(shí)速度指示窗口中的數(shù)值最小，位于最右端時(shí)數(shù)值最大。拖動(dòng)滑塊，連續(xù)改變定時(shí)值，點(diǎn)擊滑塊左右的空白處變化量是10秒，箭頭鍵控制1秒。下邊的滑塊為方位調(diào)整滑塊8，用以控制天線的指向?；瑝K位于中間位置時(shí)方位是0度，最左端是負(fù)270度，最右端是正270度，當(dāng)改變此滑塊位置時(shí)，預(yù)置方位指針的指向和預(yù)置方位窗口中的數(shù)值同時(shí)隨之變化。拖動(dòng)時(shí)連續(xù)變化，點(diǎn)擊時(shí)變化30度，按箭頭鍵改變1度。
(4)啟動(dòng)停止控制面板右下方有開(kāi)始和停止兩個(gè)按鍵6、7，在正常工作方式下單擊開(kāi)始按鍵6，天線開(kāi)始以設(shè)定的速度旋轉(zhuǎn)直至達(dá)到預(yù)置方位自動(dòng)停止，這時(shí)實(shí)際方位指針與天線同步旋轉(zhuǎn)，向預(yù)置方位指針靠近，直到重合。實(shí)際方位窗口中的數(shù)值也同步地變化直到與預(yù)置方位窗口中的數(shù)值相等。在旋轉(zhuǎn)期間，如果按下停止按鍵7，天線立刻停止轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)際方位指針停止在當(dāng)時(shí)的位置，實(shí)際方位窗口保持在當(dāng)時(shí)的數(shù)值。在停止?fàn)顟B(tài)下按停止按鍵或者在旋轉(zhuǎn)期間按開(kāi)始按鍵不起作用。
(5)電源故障報(bào)警如果驅(qū)動(dòng)器的正5V或正12V任何一個(gè)工作電壓發(fā)生斷電故障，只要按下開(kāi)始按鍵就會(huì)出現(xiàn)電源報(bào)警，并使此操作無(wú)效。如果故障發(fā)生在旋轉(zhuǎn)期間，報(bào)警并停止旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于按下停止按鍵。
(6)調(diào)整維護(hù)狀態(tài)面板下面左側(cè)設(shè)有確定工作模式的正常方式按鈕11和調(diào)整方式按鈕10。除了安裝和維護(hù)天線或機(jī)械旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)外，一般情況下都按下正常方式按鈕，使用正常工作方式。如果由于某種原因，使天線的真實(shí)方向與實(shí)際方位指針的方向不一致，可以通過(guò)調(diào)整實(shí)際方位指針而不旋轉(zhuǎn)天線的方法解決問(wèn)題。必要時(shí)可按下調(diào)整方式按鈕，這時(shí)屏幕上出現(xiàn)警告信息，根據(jù)需要選擇工作方式。改變滑塊的位置，隨之同時(shí)變化的是實(shí)際方位指針和實(shí)際方位窗口中的數(shù)值，天線并不旋轉(zhuǎn)。調(diào)整完畢按正常方式按鈕，裝置轉(zhuǎn)變回正常工作方式。
參照?qǐng)D4，本裝置的驅(qū)動(dòng)電路由脈沖放大電路、檢測(cè)電路和工作電源組成，四路脈沖放大電路的每一部分電路是相同的，所以只拿A相脈沖為例加以說(shuō)明。微處理器來(lái)的脈沖信號(hào)，低電平有效，先經(jīng)過(guò)一個(gè)反相器U1D，再到光電耦合器U7，然后經(jīng)過(guò)二極管D4、放大器Q8、跟隨器Q7，再經(jīng)過(guò)電阻R29送給末級(jí)驅(qū)動(dòng)三極管Q12的基極。放大后的驅(qū)動(dòng)脈沖再經(jīng)過(guò)電阻R28送到步進(jìn)電機(jī)A相繞組。所有三極管工作在飽和或截止的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。二極管D4的作用是防止三極管Q8誤觸發(fā)，D8為續(xù)流作用保護(hù)驅(qū)動(dòng)管Q12。光電耦合器U7將驅(qū)動(dòng)電路的電源和信號(hào)與微處理器的電源和信號(hào)徹底隔離。檢測(cè)電路有兩個(gè)，分別檢測(cè)正5V和正12V電壓，結(jié)構(gòu)相似，以5V為例說(shuō)明，正5V電壓經(jīng)過(guò)限流電阻R5到達(dá)光電耦合器U2，輸出檢測(cè)信號(hào)IN6，電壓正常時(shí)高電平，無(wú)電壓時(shí)低電平，R1和R2起分壓作用。正12V工作電壓并接一個(gè)30V量程的電壓表，串接一個(gè)10A量程的電流表以便監(jiān)視，正5V電壓用一個(gè)6V燈泡監(jiān)視。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式定向天線旋轉(zhuǎn)控制裝置，其特征在于它包括由微計(jì)算機(jī)和微處理器組成的控制面板、由驅(qū)動(dòng)電路和檢測(cè)電路以及電源構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器、由步進(jìn)電機(jī)、減速機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的執(zhí)行部件，微計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與微處理器連接，微處理器的并行數(shù)據(jù)I/O端口PIO的OUT15、OUT14、OUT13、OUT12分別輸出A、B、C和D相控制脈沖，IN6和IN7分別輸入驅(qū)動(dòng)器工作電壓檢測(cè)信號(hào)，利用OUT0產(chǎn)生一個(gè)脈沖送到入啟動(dòng)，其上升沿將輸入線上的數(shù)據(jù)鎖存在內(nèi)部16位寄存器中，另外還向驅(qū)動(dòng)器提供微計(jì)算機(jī)的正5V電壓和GND，驅(qū)動(dòng)器有5個(gè)輸出端子A、B、C、D和驅(qū)動(dòng)電壓端送出4路驅(qū)動(dòng)脈沖分別接到步進(jìn)電機(jī)的4個(gè)繞組和公共端。
專利摘要一種數(shù)字式定向天線旋轉(zhuǎn)控制裝置，屬于無(wú)線電通信控制技術(shù)領(lǐng)域，其特點(diǎn)是它包括由微計(jì)算機(jī)和微處理器組成的控制面板、由驅(qū)動(dòng)電路和檢測(cè)電路以及電源構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器、由步進(jìn)電機(jī)、減速機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的執(zhí)行部件，微計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與微處理器連接，微處理器的并行數(shù)據(jù)I/O端口利用它的40腳插座構(gòu)成與驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)通路，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、制造方便、節(jié)省工作空間、無(wú)需位置檢測(cè)和反饋的運(yùn)行穩(wěn)定可靠的數(shù)字式定向天線旋轉(zhuǎn)控制裝置。
文檔編號(hào)H04B7/00GK2531580SQ02211049
公開(kāi)日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2002年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月3日
發(fā)明者張金毅, 張曉光 申請(qǐng)人:張金毅