Дизайн HW решения версии 1.0

Я установил следующие основные требования для нового блока управления:

• Управляйте азимутом и двигателем высоты одновременно
• Возможность расширения для управления другими элементами, такими как двигатель для настройки перекоса LNB
• Разместите блок управления в непосредственной близости от ротатора, управляйте всем через Ethernet, либо по кабелю, либо через Wi-Fi.
• Не вмешивайтесь в электронику двигателей. В случае сбоя может использоваться оригинальное устройство.

Исходя из этих первоначальных соображений, было ясно, что выбор будет моим любимым Raspberry Pi 3. Универсальный компьютер позволяет создавать любое программное обеспечение и, следовательно, любые будущие расширения. Разъем GPIO, в свою очередь, предлагает простой интерфейс для управления оборудованием ротатора. Компьютер небольшой и может быть помещен в водонепроницаемый бокс на мачте. В эту коробку нужно будет ввести только напряжение питания 240 В, поэтому для связи по Wi-Fi не требуется дополнительный кабель. Если мы предпочитаем выбирать кабельную связь, у нас есть доступное соединение Ethernet на расстоянии до 85 м в соответствии со стандартом. И нам не нужно резко устранять помехи кабелей, соединяющих ротатор и компьютер, расположенный в его непосредственной близости (до 2 м).

Рис. 1 - Компьютер Raspberry Pi

Я немного обеспокоен, можно ли использовать такой универсальный компьютер для управления оборудованием в режиме реального времени. Специализированная операционная система реального времени (например FreeRTOS) к сожалению, будет подавлять главное преимущество Raspbera Pi, то есть его универсальность. Но производительность компьютера относительно высока, поэтому можно предположить, что обычной Linux Raspbian будет достаточно для достаточно быстрого отклика управляющей программы.

Вторым строительным блоком будет источник питания 24 В. В настоящее время уже можно купить модуль достаточно небольшого, но в то же время мощного импульсного источника питания. Я наконец выбрал тип MEAN WELL LRS-75-24. Его размеры 99х97х30мм. Он способен выдавать мощность до 75 Вт, что почти вдвое увеличивает потребность в одновременной работе обоих двигателей. И он имеет внутреннюю защиту от перегрузки, перенапряжения в сети и перегрева.

Рис. 2 - Модуль импульсного питания MEAN WELL LRS-75-24

Также необходимо решить, как напряжение 24 В будет подключено к двигателям. Электронные бесконтактные компоненты теперь доступны, но в итоге я выбрал классические реле. Причиной является гальваническое отделение части 24 В от компьютера Raspberry Pi и тот факт, что они не нуждаются в охлаждении независимо от коммутируемой мощности. Это может быть преимуществом летом. Наконец, я выбрал тип OMRON G2R-1-DC24 для включения / выключения двигателей и OMRON G2R-2-DC24 для изменения направления вращения. Контакты способны коммутировать токи до 5 А, а управляющее напряжение для катушки 24 В может быть взято из источника для двигателей.

Осталось выяснить, как будут преобразованы входные / выходные сигналы между логикой 24 В двигателей и логикой 3,3 В Raspberry Pi. Чтобы последовательно гальванически отделить компьютер от окружающего оборудования, будут использоваться оптопары. Я выбрал TLP627-4 для переключения обмотки реле, а для входов в Raspberry Pi это будет COSMO PC844. Это определяет грубые очертания прототипа.