04. サテライト自動追尾  USB接続内蔵方式(YAESU  G-450A用) G-1000DXAを追加  2011/12/16      
    G-1000DXA+G-550用を追加しました(2013/9/27)
 

旧ホームページから移植したので、不具合、文字抜け等が有りましたらご連絡ください       

 33.  G-5500仰角,方位をCALSAT32でコントロールするUSB-FSIOインターフェースユニットを作る  はこちら。

 

 

Km2 Net社 U S B - F S I O(KIT)キットを使ってサテライトの自動追尾をするインターフェースを作り、運用しています。
CALSAT32を駆動中にアンテナコントロールが時々停止します。その時はCALSAT32を再立ち上げしてください。
ローテータの回転が速いと停止しないで、行ったり来たりします。回転速度を低くしてください。

(CALSAT32がバージンアップされ、暴走が解消されました。Vr 1.5.3  2014/1/3)


               ヤエス G-5500 ローテータ用 
 

      USBコネクター(パソコンへ)

       上写真の基板と基板上の部品はKITに付属しています。

 

U S B - F S I O(KIT)を組み立てたもの

キットにはトランジスタ等は付属していません。 

                      購入先:km2 Net社 (2,600円)   価格は変動します。問い合わせてください。

               抵抗器は2.2kΩ(2200Ω)です。

 

 

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 G-1000DXA+G-550 用です。 Wave日記 2013/8/3~2013/8/8にも記述しています。(下図入替2013/10/1) 

         ↑↑Ab接点ショートした 2018/5/19               ↑↑強制切断回路(無くても良い)

                          (フリップモード動作追加)                                                                                                  
強制切切断回路は無くても良い                  強制切切断回路で、360°/90°以上になったらUSB-FSIOの電源を切る。
2014/1/3にCALSAT32は暴走しないように修正された。    4011Bを4093Bにした方が動作電圧(360°/90°)が安定する。

 

以下は、G-450A用です。 リモート端子の無いローテータの場合
1.系統図
               図1

 
リレーのON/OFFが解るLEDを付けて完成
①YAESU G-450Aローテーターには、
外部からコントロールするインターフェースが有りません。(リモート端子無し)
②ここでは、パソコン(
CALSAT32対応)からKm2 Net社 U S B - F S I Oキットを使いコントロールする部分をG-450Aコント
ローラーに内蔵する改造をしました。
③パソコンとの接続はUSBケーブルだけです。
④内蔵するインターフェース部分の電源もUSBから供給します。
⑤ローターはUSBを接続しなくてもコントローラーの手動スイッチで動かせます。
⑥自動コントロールでも、連続して動かしてもコントローラーの指針はスムースに追従します。
⑥Km2 Net社 のホームページからU S B - F S I Oキットを購入します。(\2,500.-//2011/12/10)
⑦PICマイコンはファームウェア(PICマイコンのソフト)は書き込み済みです。
2.全体接続図
  図2 (2012/03/04  図面入れ替え、仰角ローテーターを使わない場合は右下USB-FSIOの仰角入力(1)
端子とGNDに10kΩ追加)


以下のようにコントローラーの改造が必要です。(メーカー保証が無くなりますので自己責任でお願いします)
①LEFT/RIGHTスイッチ、コネクター②方位等の点線の線や点線枠の外の部分は、コントローラー内の元の配線です。
②リレーの接点配列は型番によって違うので確認してください。 LEDを付ける場合は、リレーコイルと並列に680Ωを付けて繋いでください。
a=メーク接点(非通電開)
b=ブレーク接点(非通電閉
c=コモン

③リレーはオムロン G2R-2 DC5V です。
仰角ローテーターを使わない場合に、仰角信号入力端子とGND間に10kΩを入れて、ノイズによる不安定動作を防止した。
2012/3/4


3.DCアンプの実装
 CALSAT32では、ローテーターの指針電圧を読み取り、衛星の方向と比較して追従しています。 2012/1/22
 そして、ローテーターの電圧が0~5V以下(方位0°~360°) のDC電圧が必要となっています。
 G-450Aのローテーターは最大電圧(360°)が1.2V程度なので、最大電圧を4V近くします。
 そのために、DCアンプで0~1.2Vを0~4V以上5V以下にします。
 CALSAT32の初期版では、最大電圧が4V以上5V以下となっていましたが、今は制限が無くて最大電圧が1.2Vでも良く、DCアンプが不要かも

   知れません。
                   図3
















①DCアンプの倍率は、(22+10+1)/(10+1)= 3倍
となります。
②抵抗値を実測して、3倍以上にならないよう
抵抗値を選んでください。(2.90~3.00の範囲)


①Vcc=5Vを加えて、右表のように、OUT/INが
2.9~3倍になっていればOKです。
②飽和電圧は、3.8Vぐらいだと思います。(電源が5V)

 
  4.USB-FSIOキットの実装
 

左:図2右下点線部分(USB-FSIO)
上写真:USB-FSIOキットを半田付けしたもの   上写真:周辺部品(キットに含まず)を含めて半田付けしたもの
①全体接続図の右下(USB-FSIO)---部分内のキットに含まれていない抵抗(2.2kΩ)、コンデンサー(0.1μ)、トランジスタ(2SC2120)

を基板に半田付けします。


5.コントローラーの改造

①USB-FSIO/DCアンプを、左写真の

ように取り付けます。
②LEFT/RIGHTスイッチに、キ(黄色線)、ミ(緑線)、アカ(赤線)を

リレーに半田付けします。
③USB-FSIO基板から、+5V/GNDを

DCアンプ、リレーコイル(+5V)等

に接続します。
④リレーの接点配列は型番によって

違うので確認してください。
a=メーク接点(非通電開)
b=ブレーク接点(非通電閉
c=コモン
下写真は、方位角電圧の取出し方法で、ローターに行く裏面コネクター②からプリント基板(コネクター真中)
①に行っている、シロ線の中間から分岐しDCアンプの入力に繋ぎます。

 

①リレーはボンドで軽く止めます。(上写真)
②GNDは、USBのGNDとコントローラーのGND(シャーシーに黒線が2本接続されている。左上写真、左上部)と一緒に繋ぎましたが、特に問題は無いようです。 

6.動作確認
☆最初は、PICマイコンを付けずに行います。
①コントローラーとローターを接続します。
②USBケーブルをコントローラーに繋ぎ、パソコンを立ち上げてCALSAT32を動作状態にします。
(USBケーブルは3mを使っています。出来るだけ太く短いのが良い)
③コントローラーの電源を入れます。
④コントローラーのLEFT/RIGHTスイッチを押して、ローターが左/右回転し、指針も左/右回転することを確認します。(ローターを上から見て)
⑤PICマイコンソケットの20番(+5V)と22番を1kΩで繋ぐとローターが左回転し、指針も左回転することを確認します。
⑥20番(+5V)と21番を1kΩで繋ぐとローターが右回転し、指針も右回転することを確認します。 

☆最終確認
①コントローラーの電源を一端切り、
USBケーブルも抜きます
②PICマイコンをソケットに差し込みます。
方向に注意。静電気に注意。(湿度は40%以上にすると安心)
③USBケーブルをコントローラーに繋ぎ、パソコンを立ち上げてCALSAT32を動作状態にします。
④コントローラーの電源を入れます。
⑤コントローラーのLEFT/RIGHTスイッチを押して、ローターが左/右回転し、指針も左/右回転することを確認します。(ローターを上から見て)

7.パソコンのCALSAT32の設定

①パソコンのCALSAT32を立ち上げます。
②メイン画面の「コントロール」「アンテナ」

「コントロールパネルの設定と変更」をクリック

して開きます。(写真左)
③この画面の左上のUSB-FSIOの○に
を入れます。
④コントローラのLEFTスイッチを押して、ローターを0°にします。
⑤画面の「A/D変換開始」をクリックします。
⑥1~2秒経過すると、画面右上の「A/Dコンバータの入力レベル設定」の右側の「入力(V)」に0.065等の数字が出ます。


(0°の時のA/Dコンバーターの電圧(V)です)
⑦この0°の電圧値をメモします。
⑧コントローラのRIGHTスイッチを押して、ローターを90°にします。
画面の「A/D変換開始」をクリックします。
1~2秒経過すると、画面右上の「A/Dコンバータの入力レベル設定」の右側の「入力(V)」に1.053等の数字が出ます。(90°の時の
A/Dコンバーターの電圧(V)です)

⑪この180°、同様にして 270°、360°の電圧値をメモします。
⑫なお、「A/D変換開始」を押したときに、「A/Dコンバータの入力レベル設定」の右側の「入力(V)」に非常に大きな(21.5とか)数字が出ることが有ります。
 その時は、CALSAT32を再立ち上げしてください。


写真左
①CALSAT32のフォルダを開きます。
②写真左のように展開され、Az-V.txtをダブルクリックします。














①写真左のようにAz-V.txtが開きます。
②0,の隣にメモした数字を入力します。(例)0,0.068
③90/180270/360の隣にメモした数字を入力します。
④「ファイル(F)」から「上書き保存(S)」します。
⑥開いたファイルを全て閉じます。
注)0,10,20,30・・・の全て入力すれば、より正確になる。






















 
上写真:ローテーターの方位角電圧特性(方位角(°)に対する出力電圧(V))
       180°付近では、直線に比べて20°ぐらいの誤差がある

  

び「コントロールパネルの設定と変更」画面にします。
①写真左の右上の「A/Dコンバータの入力レベル設定」の「変換」に
チェックを入れます。
②これで、「方位軸」の0度、360度のマスに、先ほどAz-V.txtファイル
に書き込んだ数字が表示されます。
③右下の「適用」をクリックします。
以上で設定は終わりです。

後は、通常の使用状態にして使います。

 

さらに詳細な説明は、CALSAT32のマニュアルを見てください。

8.通常の使い方 2012/10/22追加
1.前提として、ローテーターの電源をONしたときは、ローターとコントローラーの指針が一致している。
2.CALSAT32の画面を出す。
3.サテライトが視界(丸円)の中に入ってきたら。(その少し前からでもOK)
4.コントローラーのマニュアルスイッチでローターを回してサテライトの位置まで持って行く。
5.コントローラーの指針とサテライトの位置がほぼ一致したら、CALSAT32の「自動」を押す。
6.後は追尾すると思います。


暴走を止める方法は
1.USBケーブルを抜くか、ローテーターの電源スイッチをOFFする。
2.CALSAT32の「自動制御停止」をクリックして、回転方向と逆の←矢印をクリックする。
3.上の2.をしないとパソコンの電源を切るまで回転します。そのためにも回転方向を
示すLEDは必要です。


☆余 談 (約2週間ぐらいで作ったので、まだ改善の余地が有るかも知れません)
①これは、PICNICと違ってTCP IP等の設定は不要でLANとの競合も無いので使いやすいと思います。
②パソコンのIP設定のために、Webはオフラインで使っていましたが、このUSB接続はLANと違って、Webの接続も自由です。
③従来使っていたPICNICキットは秋月から購入しましたが、現在は扱っていないようですが?
(PICNIC2は売っています)。この
USB-FSIOも秋月では扱
っていないかも?。                                               
2012/3/28
④このUSB-FSIOは、今回新たに購入しましたが、送料込みで2,500円でした。
(2011/12/10)  PICNICの1/3ぐらいの価格でした。
簡単で安い!!
時々、CALSAT32がハングアップして、動かなかったり、ローターが回転したままになることがあります。
 
その時は、USBケーブルを一端抜いて、CALSAT32を再立ち上げします。
(まだ設定していない部分があるためか??)
G-450A以外で外部コントロールの無いローテーターの場合は、コントローラの回転スイッチとリレーの配線を同じにすれは良いと思います。
 このスイッチとリレーの部分が最も悩んだところです。
 
注)LANインターフェース(PICNIC)もコントローラーの回転スイッチとリレーの配線を図2(2.全体接続図)のようにするとコントローラーの指針が遅れることは無いと思います。2011/12/17
コントローラの180°付近の指針誤差について、G-1000DXAは方位角0度~360度まで、電圧変化は直線的になっていますが、ここで使っているG-450Aは曲線になっていて、0度と360度の2点で合わせると180度では約20度くらい違ってきます。今回のCALSAT32(Vr 1.5.2)では、この曲線に合わせた設定が出来るようになっています。

⑧以前のバージョンでは、この機能が無かったのでDCアンプの特性をダオードの検波特性を使って補正し、さらにその特性が変化しないように温度調整をして使っていました。詳細は、サテライト自動追尾 LANインターフェース、記載しています。
(アナログ屋のやり方ですhihi)
⑨パソコンのUSBポートから取り出せる電流は、100~150~250mAでポート全体で500mAとなっているようです。 
2011/12/17
 このインターフェースは、PICマイコンが約40mA、DCアンプが0.6mA、リレーが1個ONすると約110mA、LEDが1個で3mA、合計153.6mAです。
 ポートによっては、少し規格オーバーかも知れません。 

    ☆★★ サテライトを追尾しながら約±15°を行ったり来たりする現象について(フラミンゴ現象?)★★☆
1.サテライトが方位角約200~360°
にあって、北上または南下している時に、アンテナが約30°以上離れたところから追尾させようとすると、アンテナがサテライトに追いついてから、
約±15°を行ったり来たりする場合があります。
2.マニュアルでは、「自動制御の速度調整」「スライダーの倍率の設定」等を調整することになっていますが、なかなかうまく調整できません。
3.この現象を解決するには、サテライトの位置±2°ぐらいに(アンテナコントロール「方位軸」の数字)アンテナをマニュアルで合わせてから「自動N」を押せば、後は自動追尾します。
4.パソコンを少し性能の良い物で試しましたが、少し改善した感じがしますが完全に解消していません。2011/12/26
5.サテライトを追尾させようとして、「自動N」を押してリレーが働くまでに1~2秒かかります。
を押したときは時間遅れはありません。2011/12/26
通常の追尾時間は1秒以下で ON/OFF します。リレーが長時間(2~3秒以上)自動でONするとOFFするのが遅れる感じです。そのためにフラミンゴするのかな?。

☆「アンテナコントロールパネル」の「3」を押すと連続して右回転しますが、360°で停止しない場合があります。左矢を押すと止まります。
また、時にはコントロール不能になって暴走する時が有ります。その時はUSBケーブルをパソコンから抜けば回転は止まります。

☆CALSATの設定がしてあれば、USBコネクターを差し替えるだけで、別のPCで直ちに快適に動きます。(TCP IPなどの設定が無い)

             全て自己責任でお願いします。製作して不明なところが有ればトップページから気軽にメールをください。
                 この改造をすると、もちろんメーカー保証は無くなります!。 


                                                                  

 
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                     おわり