RU2060531C1

RU2060531C1 - Aerial positioner

Info

Publication number: RU2060531C1
Authority: RU
Inventors: Ф.А. Кашин; А.М. Романов; Г.Л. Тарачков; А.М. Столяров; А.А. Москалев
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Импульс"
Priority date: 1992-07-16
Filing date: 1992-07-16
Publication date: 1996-05-20

Abstract

FIELD: automatic control system. SUBSTANCE: device aerial position computer, manual control unit, indication unit, keays, AND gate, OR gates, terminals, mating units, flip-flop, command former and network voltage level indicator. 0.1 deg precision of aerial direction onto satellite is kept in device at angular range of 180 deg. as well as high noise immunity at failures of network voltage and repeated turnings on and off. EFFECT: improved efficiency of operation. 4 dwg

Description

Изобретение относится к системам управления и может быть использовано в приемных системах спутникового телевидения (СТВ). The invention relates to control systems and can be used in receiving systems of satellite television (STV).

Известны установки СТВ для приема телепередач с искусственных спутников Земли, расположенных на геостационарной орбите. STV installations are known for receiving television broadcasts from artificial Earth satellites located in a geostationary orbit.

Установка содержит антенный позиционер устройство дистанционного управления, которое, воздействуя на приводы, перемещает антенну для приема телепередач с различных спутников. The installation includes an antenna positioner, a remote control device, which, acting on the drives, moves the antenna to receive television programs from various satellites.

Недостатком этих устройств является зависимость от нестабильности сетевого напряжения, точности установки антенн. The disadvantage of these devices is the dependence on the instability of the mains voltage, the accuracy of the installation of antennas.

Наиболее близким по технической сущности является антенный позиционер Antennen-positioner ZAS 13, входящий в автоматическую поворотную систему СТВ фирмы ФРГ Kathrein. Он содержит вычислитель, подключенный своими входной и выходной шинами к блоку кнопок управления и блоку индикации, а также первый и второй ключи и блок согласования. The closest in technical essence is the antenna positioner Antennen-positioner ZAS 13, which is part of the automatic rotary system STV from Germany Kathrein. It contains a calculator connected by its input and output buses to the control button block and display unit, as well as the first and second keys and the matching unit.

Недостатком устройства является невысокая точность управления установкой антенны на спутник вследствие сбоев напряжения питания и при повторном включении его в сеть. The disadvantage of this device is the low accuracy of controlling the installation of the antenna on the satellite due to power failure and when it is reconnected to the network.

В этих случаях при восстановлении напряжения питающей сети или при включении устройства в сеть с его вычислителя подается команда на перевод антенны в положение, соответствующее началу отсчета углов поворота с последующим движением антенны в заданное положение. In these cases, when restoring the voltage of the supply network or when the device is connected to the network from its calculator, a command is sent to translate the antenna to a position corresponding to the reference point of the rotation angles with the subsequent movement of the antenna to a predetermined position.

Автоматическая установка антенны на заданном положении до и после сбоев напряжения питающей сети или выключении-включении устройства в сеть может отличаться на величину до 0,5^о и для точной установки антенны на спутник требуется проведение дополнительного ручного посредством кнопок управления доворота антенны.Automatic installation of the antenna at a predetermined position before and after a power failure or turning the device off and on in the network can vary by up to 0.5 ^° and for precise installation of the antenna on the satellite, an additional manual antenna control is required via the control buttons.

Кроме того, устройство-прототип может управлять антенной для ее перемещения только в диапазоне примерно 90^о, в то время как телевизионные спутники, например, для европейского и азиатского континентов занимают практически весь горизонт, т. е. диапазон до 180^о, что снижает потребительские качества устройства.In addition, the prototype device can control the antenna for its movement only in the range of about 90 ^° , while television satellites, for example, for the European and Asian continents occupy almost the entire horizon, i.e., the range is up to 180 ^° , which reduces consumer device quality.

Предложенный антенный позиционер свободен от недостатков прототипа. Выбранная заданная точность установки антенны на спутник 0,1^о сохраняется как при сбоях сетевого электропитания, так и при повторных включениях. Позиционер с той же точностью управляет установкой антенны на спутники, расположенные в угловом диапазоне до 180^о.The proposed antenna positioner is free from the disadvantages of the prototype. The selected predetermined accuracy of installation of the antenna on the satellite stored as ^about 0.1 when the mains power supply failure, and so upon repeated injections. The positioner with the same accuracy controls the installation of the antenna on satellites located in the angular range up to 180 ^about .

Это достигается тем, что в позиционер введены индикатор сетевого напряжения, первый и второй формирователи команд, первый, второй, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ, третий ключ, дополнительный блок согласования, триггер, вторая входная и одна выходная клеммы. This is achieved by the fact that the line voltage indicator, the first and second command generators, the first, second, third and fourth AND elements, the OR element, the third key, the additional matching unit, the trigger, the second input and one output terminals are introduced into the positioner.

При этом индикатор сетевого напряжения служит для выработки информации об уровне напряжения питающей сети. В случае снижения сетевого напряжения ниже допустимого предела, равно как и в случае его выключения, установленный на выходе индикатора первый формирователь команд выдает команду в вычислитель (ЭВМ) на функционирование без обращения в ОЗУ и на завершение текущих процессов управления до минимально необходимой фазы, т.е. до поступления очередного фронта сигнала с датчика приращений угла поворота, в случае работы двигателя. In this case, the network voltage indicator serves to generate information about the voltage level of the supply network. If the mains voltage drops below the permissible limit, as well as when it is turned off, the first command generator installed at the indicator output issues a command to the computer (computer) to operate without accessing the RAM and to complete the current control processes to the minimum necessary phase, t. e. before the next signal front from the sensor of increments of the angle of rotation, in the case of engine operation.

После этого командой второго формирователя команд, установленного на выходе первого, осуществляется перевод вычислителя положения антенны в режим хранения, а также осуществляется через первый и второй элементы И блокировка управления двигателями. After that, the command of the second command former installed at the output of the first translates the antenna position calculator into storage mode, and also carries out the engine control blocking through the first and second elements AND.

Такое состояние поддерживается до достижения сетевым напряжением нормального уровня, управление возобновляется от этого же положения, т.е. без возврата к началу отсчета угла поворота, как в прототипе. Кроме того, дополнительно введенные элементы И, ИЛИ, ключ, триггер и блок согласования позволяют расширить диапазон управления антенной до 180^о.This state is maintained until the mains voltage reaches a normal level, control resumes from the same position, i.e. without returning to the reference point of the rotation angle, as in the prototype. In addition, the additionally introduced AND, OR, key, trigger and matching unit allow you to expand the antenna control range up to 180 ^about .

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 электрические принципиальные схемы малоинерционного блока питания и формирователей команд; на фиг. 3 схема алгоритма подпрограммы работы вычислителя; на фиг.4 схема алгоритма программы работы вычислителя антенного позиционера. Figure 1 shows the structural diagram of the device; figure 2 electrical schematic diagrams of a low-inertia power supply and command shapers; in FIG. 3 diagram of the algorithm of the subroutine of the calculator; figure 4 diagram of the algorithm of the program calculator antenna positioner.

Антенный позиционер содержит вычислитель 1 положения антенны, включающий в себя микроЭВМ 2, ОЗУ 3, регистр 4 адреса и ПЗУ 5, а также блок 6 ручного управления и блок 7 индикации. The antenna positioner comprises an antenna position calculator 1, including a microcomputer 2, RAM 3, address register 4 and ROM 5, as well as a manual control unit 6 and an indication unit 7.

Выход первого ключа 8 соединен с первой клеммой 9 обмоток питания двигателей, входы первого и второго ключей 8, 10 соединены с шиной источника питания, а управляющие входы ключей 8, 10 через соответствующие элементы И 11, 12 подключены к первому и второму выходам вычислителя положения антенны, вторые входы элементов И 11, 12 соединены с выходом формирователя 13 команд. The output of the first key 8 is connected to the first terminal 9 of the motor power windings, the inputs of the first and second keys 8, 10 are connected to the power supply bus, and the control inputs of the keys 8, 10 are connected to the first and second outputs of the antenna position calculator through the corresponding elements 11, 12 , the second inputs of the elements And 11, 12 are connected to the output of the shaper 13 teams.

Выходы третьего ключа 14 соединены с соответствующими вторыми клеммами 15, 16 обмоток питания двигателей, входы подключены к выходу второго ключа 10, а управляющий вход соединен с выходом триггера 17, первая и вторая входные клеммы 18, 19 соответственно через блок 20 согласования и дополнительный блок 21 согласования соединены с входами элементов И 22, 23 соответственно, другие входы которых подключены к соответствующим выходам триггера 17, причем входы элемента И 23 и ключа 14 объединены, а выходы элементов И 22, 23 соединены с входами элемента ИЛИ 24, выход индикатора уровня сетевого напряжения 25 соединен с первым формирователем 26 команд. The outputs of the third key 14 are connected to the corresponding second terminals 15, 16 of the motor power windings, the inputs are connected to the output of the second key 10, and the control input is connected to the output of the trigger 17, the first and second input terminals 18, 19, respectively, through the matching unit 20 and additional block 21 coordination are connected to the inputs of the elements And 22, 23, respectively, other inputs of which are connected to the corresponding outputs of the trigger 17, and the inputs of the element And 23 and the key 14 are combined, and the outputs of the elements And 22, 23 are connected to the inputs of the element OR 24, the output the mains voltage level indicator 25 is connected to a first command generator 26.

В антенном позиционере ключи 8, 10, 14 выполнены на реле РЭС-9. In the antenna positioner, keys 8, 10, 14 are made on the relay RES-9.

Элементы И 11, 12, 22, 23, элемент ИЛИ 24, триггер 17, блоки 20, 21 согласования выполнены на микросхемах серии 564. В частности, триггер 17 на микросхеме 564 ТМ2, а блоки 20, 21 согласования на 564 ПУ4. Elements 11, 12, 22, 23, OR element 24, trigger 17, matching units 20, 21 are made on 564 series microcircuits. In particular, trigger 17 on 564 TM2 microcircuit, and matching units 20, 21 on 564 PU4.

На фиг.2 приведены электрические принципиальные схемы индикатора уровня сетевого напряжения, первого и второго формирователей 13, 26 команд. Figure 2 shows the electrical schematic diagrams of the indicator of the voltage level of the network, the first and second shapers 13, 26 teams.

Антенный позиционер работает следующим образом (см. фиг.2). The antenna positioner works as follows (see figure 2).

Исходя из требуемой точности установки антенны на спутник (0,1^о), весь угловой диапазон управления ( ≈ 180^о) условно разбит примерно на 2000 угловых приращений, эти числа являются угловыми координатами антенны.Based on the required accuracy of antenna installation on the satellite (0.1 ^° ), the entire angular control range (≈ 180 ^° ) is conditionally divided into approximately 2000 angular increments, these numbers are the angular coordinates of the antenna.

При этом для поворота антенны от нулевого до 1000-го углового приращения сигнал управления подается на клеммы 9, 15 обмоток питания первого двигателя, а свыше 1000 на клеммы 9, 16 обмоток питания второго двигателя. Moreover, to rotate the antenna from zero to the 1000th angular increment, the control signal is supplied to the terminals 9, 15 of the power windings of the first motor, and more than 1000 to the terminals 9, 16 of the power windings of the second motor.

Соответственно при управлении первым двигателем на третий вход вычислителя через элемент ИЛИ 24 поступают импульсы с датчика приращений угла поворота от первой входной клеммы 18, а при управлении вторым двигателем импульсы с датчика поступают от второй входной клеммы 19 (датчики не входят в состав позиционера и на фиг.1 не показаны). Accordingly, when controlling the first engine, pulses from the sensor of increments of the angle of rotation from the first input terminal 18 are received to the third input of the calculator through the OR 24 element, and when controlling the second engine, pulses from the sensor are supplied from the second input terminal 19 (the sensors are not part of the positioner and in FIG. .1 not shown).

Указанные подключения для работы первого или второго двигателей производятся по командам через триггер 17 посредством элементов И 22, 23, а также ключа 14. The indicated connections for the operation of the first or second engines are made by commands through the trigger 17 by means of the elements And 22, 23, as well as the key 14.

Напряжение питания от ключа 10 через ключ 14 подается только на одну из клемм 15, 16 обмоток питания двигателей, а на вторую клемму 9 питание подается от ключа 8. Клемма 9 общая для двигателей. Выбор двигателя производится посредством ключа 14, а посредством ключей 8, 10 выбирается полярность питающего напряжения в зависимости от требуемого направления поворота антенны. The supply voltage from the key 10 through the key 14 is supplied only to one of the terminals 15, 16 of the motor power windings, and the second terminal 9 is supplied with power from the key 8. Terminal 9 is common for motors. The engine is selected using the key 14, and using the keys 8, 10, the polarity of the supply voltage is selected depending on the desired direction of rotation of the antenna.

Блоки 20, 21 согласования служат для приведения в соответствие сигналов, поступающих на входные клеммы 18, 19 с характеристиками приемных трактов по амплитуде и крутизне фронтов. Blocks 20, 21 matching are used to align the signals received at the input terminals 18, 19 with the characteristics of the receiving paths in terms of amplitude and steepness of the edges.

Задача исключения снижения точности установки антенны в случаях сбоев сетевого напряжения или выключения позиционера решается при помощи введенных индикатора уровня сетевого напряжения 25 и двух формирователей 26, 13 команд. The task of eliminating a decrease in the antenna installation accuracy in cases of power failure or turning off the positioner is solved using the entered network voltage level indicator 25 and two shapers 26, 13 teams.

Снижение питающих напряжений ниже допустимого уровня по техническим условиям для микроЭВМ 2 и ОЗУ 3 может приводить к появлению ложных команд управления и неверной записи информации в ОЗУ 3. Reducing the supply voltage below the permissible level according to the technical conditions for the microcomputer 2 and RAM 3 can lead to the appearance of false control commands and incorrect recording of information in RAM 3.

Поэтому при снижении выходного напряжения малоинерционного блока 25 питания микроЭВМ 2 по команде с первого формирователя 26 команд переходит на режим работы без обращения в ОЗУ 3 и на алгоритм укороченного по времени управления двигателями, которое определяется приемом фронта первого импульса, пришедшего с датчика приращения угла поворота. По поступлению этого импульса в ОЗУ 3 вычислителя 1 положения антенны обновляется текущее угловое положение антенны, производится выключение двигателя, после чего второй формирователь 13 команд своей командой, задержанной примерно на 200 мс относительно команды с первого формирователя 26, производит перевод ОЗУ 3 в режим хранения, запрещает включение двигателей посредством элементов И 11, 12, а также подготавливает микроЭВМ 2 таким образом, чтобы при достижении сетевым напряжением нормального уровня и смены полярности команды второго формирователя 13 микроЭВМ 2 начала работу с исходного адреса. Therefore, when the output voltage of the low-inertia power supply unit 25 of the microcomputer 2 is reduced, upon the command from the first command shaper 26, it switches to the operating mode without accessing RAM 3 and to the algorithm for shortened motor control time, which is determined by the reception of the front of the first pulse received from the rotation angle increment sensor. Upon receipt of this pulse in RAM 3 of the antenna position calculator 1, the current angular position of the antenna is updated, the engine is turned off, after which the second command shaper 13, with its command delayed for about 200 ms relative to the command from the first shaper 26, transfers the RAM 3 to storage mode, prohibits the inclusion of engines by means of elements 11, 12, and also prepares the microcomputer 2 so that when the mains voltage reaches a normal level and the polarity changes, the second STUDIO 13 microcomputer 2 starts operation from the initial address.

За указанные 200 мс, необходимые для выполнения перечисленных операций, основной блок питания (на фиг. 1 не показан) позиционера сохраняет номинальные выходные напряжения, что обеспечивает полное без сбоев завершение управления. For the specified 200 ms necessary to perform the above operations, the main power supply unit (not shown in Fig. 1) of the positioner saves the rated output voltage, which ensures complete control without fail.

Возврат сетевого напряжения к нормальному уровню снимает команду первого формирователя 26 и блокировки, введенные вторым формирователем 13 команд. Returning the mains voltage to a normal level removes the command of the first driver 26 and the locks entered by the second driver 13 teams.

В вычислитель положения антенны 1 (в его ПЗУ 5) введена программа, по которой работает позиционер. Вся программа занимает объем около 2000 байт и имеет в своем составе около 60 подпрограмм. A program has been introduced into the antenna position calculator 1 (in its ROM 5), according to which the positioner works. The entire program occupies about 2000 bytes and has about 60 subprograms.

МикроЭВМ 2 начинает работу по программе при включении позиционера в сеть. После этого производится анализ, какие были нажаты кнопки управления в блоке 6, чтобы выйти на выполнение подпрограммы, соответствующей нажатым кнопкам управления. Microcomputer 2 starts work according to the program when the positioner is connected to the network. After that, the analysis is carried out which control buttons were pressed in block 6 in order to enter the execution of the subprogram corresponding to the pressed control buttons.

В качестве примера на фиг.4 приведена схема алгоритма подпрограммы работы вычислителя 1 положения антенны при ручном однократном нажатии на блоке 6 кнопки управления поворотом антенны на восток, а на фиг.4 представлена схема алгоритма программы работы вычислителя положения системы 1 позиционера. As an example, Fig. 4 shows a diagram of the algorithm of the subroutine of operation of the antenna position calculator 1 by manually pressing the east rotation control button 6 on the block 6, and Fig. 4 shows a diagram of the algorithm of the position calculator program of the positioner system 1.

Алгоритм предусматривает после включения позиционера в сеть непрерывный последовательный опрос наличия команд "Да" или "Нет" с шести кнопок, входящих в состав блока 6 ручного управления. Кнопки имеют следующие обозначения: "Запад" "Зап", "Выбор" "Выб", "Восток" "Вост", "Ключ", "Настройка" "Настр", "Память" "Пам". After the positioner is connected to the network, the algorithm provides for a continuous sequential interrogation of the presence of “Yes” or “No” commands from the six buttons that make up the manual control unit 6. The buttons have the following designations: "West", "Zap", "Choice", "Vyb", "East", "Vost", "Key", "Setting", "Setup", "Memory", "Memory".

Логическое сравнение, обозначенное на фиг.5 как "ФК1" 0, является анализом наличия команды с первого формирователя 26 команд. Ответ "Да" переводит микроЭВМ 2 на подпрограмму режима работы в условиях сбоев сетевого напряжения и включения-выключения позиционера в сеть. The logical comparison, designated in FIG. 5 as “FC1” 0, is an analysis of the presence of a command from the first command shaper 26. The answer "Yes" transfers the microcomputer 2 to a subroutine of the operating mode in the event of a power failure and on / off positioner in the network.

Как видно из схемы, нажатие кнопок управления может происходить в комбинации друг с другом. Позиционер функционирует в двух режимах: в рабочем режиме, когда действия происходят непосредственно после нажатия кнопки "Выбор", и в режиме настройки, когда действия происходят после нажатия кнопки "Настройка", при этом переход обратно в рабочий режим осуществляется повторным нажатием кнопки "Настройка". As can be seen from the diagram, pressing the control buttons can occur in combination with each other. The positioner operates in two modes: in the operating mode, when the actions occur immediately after pressing the "Select" button, and in the setting mode, when the actions occur after pressing the "Setup" button, and the switch back to the operating mode is carried out by pressing the "Setup" button again .

Подпрограммы различных действий, обозначенных Д1-Д15, имеют следующее содержание:
Д1 уменьшение номера телепрограммы;
Д2 увеличение номера телепрограммы;
Д3 автоматическая установка на затребованный спутник по номеру программы;
Д4 установка режима позиционера: работа или настройка.Subprograms of various actions indicated by D1-D15 have the following contents:
D1 decrease in the number of the television program;
D2 increase the number of television programs;
D3 automatic installation on the requested satellite by program number;
D4 setting the positioner mode: operation or adjustment.

Д5 контроль числа нажатий кнопки "Выбор";
Д6 занесение в память обозначения спутника;
Д7 занесение в память номера телепрограммы и соответствующего ему направления на спутник;
Д8 обнуление памяти вычислителя;
Д9 установка заданного электронного предела перемещения антенны;
Д10 установка восточного электронного предела перемещения антенны;
Д11 ручное управление движением антенны на запад;
Д12 ручное управление движением на восток;
Д13 движение антенны на запад за электронный предел;
Д14 движение антенны на восток на электронный предел;
Д15 установка полного диапазона управления антенной.D5 control the number of times the "Select" button is pressed;
D6 memorization of the satellite designation;
D7 memorization of the number of the television program and the corresponding direction to the satellite;
D8 resetting the memory of the computer;
D9 setting a predetermined electronic limit of movement of the antenna;
D10 installation of the eastern electronic limit of movement of the antenna;
D11 manual control of the antenna movement to the west;
D12 manual control of the movement to the east;
D13 antenna movement west beyond the electronic limit;
D14 eastward movement of the antenna to the electronic limit;
D15 installation of the full range of antenna control.

Каждое действие отображается на блоке 7 индикации. Each action is displayed on the display unit 7.

Подпрограммы действий Д1-Д15 являются основными, а по сути практически любая операция, например определение факта наличия команды с кнопки управления и пр. также является подпрограммой. The action subprograms D1-D15 are basic, but in fact almost any operation, for example, determining the fact of the presence of a command from the control button, etc., is also a subprogram.

Высокая точность 0,1^о установки антенны на спутник, которая сохраняется в позиционере при "сбоях" сетевого напряжения и его повторных выключениях-включениях, является существенным преимуществом по отношению к устройству-прототипу, так как обеспечивает автоматическую установку на спутники антенн большого (2-3 м) диаметра, имеющих ширину диаграммы направленности порядка 0,5^о, необходимую для обеспечения высокого качества приема телепрограмм со спутников, находящихся во всем (до 180^о) угловом диапазоне.The high accuracy of 0.1 ^{about the} installation of the antenna on the satellite, which is stored in the positioner during a "failure" of the mains voltage and its repeated switching off and on, is a significant advantage in relation to the prototype device, since it provides the automatic installation of large (2- 3m) diameter, having a width direction of the order of ^about 0.5 diagrams necessary to ensure high quality television reception from satellites in all ^(about 180) angular range.

Устройство-прототип при установке антенны в автоматическом режиме с ошибкой порядка 0,5^о позволяет качественный прием только на антенны диаметром порядка 1 м, имеющих ширину диаграммы направленности в единицы градусов со спутников, расположенных в узком угловом диапазоне, как правило, над потребителем.Prototype device when installing the antenna in the automatic mode with the error of the order ^of 0.5 allows only reception quality at the antenna of the order of 1 m in diameter, having a width a directivity diagram in units of degrees from satellites located in a narrow angular range, usually over the consumer.

Claims

An antenna positioner comprising an antenna position calculator, a manual control unit, the output groups of which are connected to the input bus of the antenna position calculator, an indication unit, a group of inputs connected to the output bus of the antenna position calculator, the first and second keys, the information inputs of which are connected to the power supply bus, and the first matching unit, the input of which is connected to the first input of the antenna positioner, and the output of the first key is connected to the common terminal of the motor power windings, characterized in that о the third key, the second matching unit, the first fourth AND element, the OR element, the trigger, the first and second command generators and the network voltage level indicator, the first and second outputs of the antenna position calculator are connected to the first inputs of the first and second AND elements, respectively, whose outputs connected to the control inputs of the first and second keys, respectively, the output of the second key is connected to the information input of the third key, the first and second outputs of which are connected to the second terminals of the power windings of the second and second engines, the output of the first matching unit is connected to the first input of the third AND element, the second input of which is connected to the first output of the trigger, the second output of which is connected to the first input of the fourth And element and to the control input of the third key, and the trigger input is connected to the third output the antenna position calculator, and the output of the network voltage level indicator through the first command generator is connected to the first control input of the antenna position calculator and the input of the second command generator, you the path of which is connected to the second control input of the antenna position calculator and the second inputs of the first and second AND elements, the second input of the antenna positioner is the input of the second matching unit, the output of which is connected to the second input of the fourth AND element, the output of which is connected to the first input of the OR element, the second input which is connected to the output of the third AND element, and the output is connected to the information input of the antenna position calculator.