УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ АНТЕННЫ

Заявленная полезная модель относится к системам управления и регулирования и может быть использована для установки антенны средств радиосвязи в заданное положение.
Известно устройство управления приводом антенны (Устройство управления поворотом антенны ж. Радиодело, 2005 г., № 6, с. 54), содержащее переключатели направления перемещения антенны, подключенные к обмоткам электродвигателя, и датчик положения антенны. В качестве датчика положения антенны необходимо использовать сельсин. Угловое положение антенны устанавливается по показанию стрелки, установленной на оси вращения сельсина-приемника.
Недостатками устройства - прототипа являются: сложная конструкция, относительно большие габаритные размеры, масса и стоимость.
Технической задачей изобретения является существенное упрощение конструкции устройства, снижение габаритных размеров и массы, а также снижение затрат на комплектующие элементы и материалы, снижение трудоемкости при изготовлении.
Для решения поставленной задачи предлагается техническое решение, содержащее силовой блок с двумя входами, выход которого предназначен для подключения реверсивного двигателя с антенной на валу, переключатель заданных положений антенны, блок логических элементов, входы которого предназначены для подключения двух групп датчиков положения антенны, блок логических элементов выполнен на четырех элементах И, двух элементов ИЛИ и инвертирующем элементе, первые входы элементов И соединены с контактами переключателя заданных положений антенны, вторые входы первого и второго элементов И предназначены для подключения первой групп датчиков положения антенны, вторые входы третьего и четвертого элементов И предназначены для подключения второй группы датчиков положения антенны, выходы первого 9 и второго элементов И соединены с входами первого элемента ИЛИ, а выходы третьего и четвертого элементов И - с входами второго элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами силового блока, вход инвертирующего элемента соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выход инвертирующего элемента соединен с выходом первого элемента ИЛИ.
На чертеже 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства, на чертеже 2 - вариант схемы устройства при реализации его с помощью транзисторов.
Устройство на чертеже 1 содержит силовой блок 18 с двумя входами 16, 17. выход 19 которого предназначен для подключения реверсивного двигателя с антенной на валу, переключатель 8 заданных положений антенны, блок логических элементов 20, входы 1, 2, 3, 4 которого предназначены для подключения двух групп датчиков положения антенны, блок логический выполнен на четырех элементах И 9…12, двух элементах ИЛИ 13, 15 и инвертирующем элементе 14, первые входы 1…4 элементов И соединены с контактами 5, 6, 7 переключателя 8 заданных положений антенны, вторые входы 1 и 2 первого и второго элементов И предназначены для подключения первой группы датчиков положения антенны, вторые входы 3 и 4 третьего и четвертого элементов И предназначены для подключения второй группы датчиков положения антенны, выходы первого 9 и второго 10 элементов И соединены с входом 13 элемента ИЛИ, а выходы третьего 11 и четвертого 12 элементов И - с входами второго 15 элемента ИЛИ, выходы первого 13 и второго 15 элементов ИЛИ соединены соответственно с первым 16 и вторым 17 входами силового блока, вход инвертирующего элемента 14 соединен с выходом второго 15 элемента ИЛИ, выход инвертирующего элементам соединен с выходом первого 13 элемента ИЛИ.
Устройство работает следующим образом. Переключателем 8 задают требуемое положение антенны, например горизонтальное (переключатель замкнут в положении 5).
На первый вход элемента 12 И подается сигнал логической единицы, на второй вход этого элемента по цепи 4 подается сигнал логической единицы с датчика положения антенны (на схеме не показан). На выходе элемента 15 И формируется сигнал высокого уровня, который через элемент 15 ИЛИ подается на вход 17 силового блока 18. На выходе 19 силового блока 18 появляется напряжение, которое предназначено для подачи на реверсивный двигатель (на схеме не показан).
Двигатель поворачивает антенну в заданном направлении. При достижении антенны заданного положения срабатывает датчик и на вход 4 поступает сигнал логического нуля. На выходах элементов 12 И, 15 ИЛИ и на входе 17 сигналы изменяют состояние с единицы на нуль. Напряжение на выходе силового блока тоже становится равным нулю и вращение двигателя прекращается.
Антенна установлена в заданное положение (горизонтальное).
Для перевода антенны из горизонтального положения в вертикальное необходимо обеспечить изменение направления вращения двигателя (реверс). Переключатель устанавливают в положение 6 (вертикальное) и работа устройства происходит по раннее описанному алгоритму только вместо элементов 12 И, 15 ИЛИ, работают элементы 10 И 13 ИЛИ. При этом сигнал высокого уровня подается на вход 16 и силовой блок 18 изменяет знак напряжения на выходе 19, обеспечивая изменение направления вращения вала антенны. Остановка перемещения антенны в вертикальном положении происходит при поступлении на вход 2 сигнала логического нуля с соответствующего датчика.
С помощью предложенного устройства можно обеспечить установку антенны в нескольких положениях. На практике часто бывает достаточно три положения: горизонтальное, вертикальное и наклонное (например, под углом 45°). Наклонное положение антенны обеспечивает установка переключателя 8 в положение 7. Как видно на чертеже 1 в работу вступают элементы 9 И и 13 ИЛИ. Антенна движется в том же направлении, что и в предыдущем случае, так как сигнал высокого уровня поступает также на вход 16 силового блока 18. Остановку антенны в заданном положении обеспечивает сигнал логического нуля на входе 1.
Для возвращения антенны снова в вертикальное положение необходимо переключатель 8 установить в положение 6. При этом сигналы логической единицы поступают на входы элементов 11 И, 15 ИЛИ и вход 17 силового блока 18. На выходе 19 силового блока 18 изменяется полярность напряжения, поступающего на двигатель, и движение антенны происходит «назад» в вертикальное положение. Сигнал логического нуля, поступающий на вход 3 с соответствующего датчика положения антенны, останавливает ее в заданном положении.
Для исключения подачи сигналов высокого уровня одновременно на входы 16 и 17 силового блока 18 в вертикальном положении антенны, в устройство введен инвертирующий элемент 14, который всегда обеспечивает инверсный сигнал на входе 16, по отношению к сигналу 17.
Решение задачи существенного упрощения устройства управления приводом антенны достигают за счет оптимизации логических функций, обеспечивающих работу с простейшими датчиками положения вала антенны.
Предложенный алгоритм управления приводом антенны позволяет в качестве датчиков положения использовать концевые выключатели (контактные или бесконтактные). В качестве бесконтактных датчиков можно использовать, например, оптронную пару: светодиод-фотодиод.
Предложенный алгоритм управления наиболее просто и с наименьшими затратами реализуется путем использования простейших усилительных элементов - транзисторов. Дополнительного снижения затрат на комплектующие элементы достигают за счет исключения стабилизатора напряжения, необходимого при реализации блока логических элементов на цифровых микросхемах.
На чертеже 2 приведен пример такой реализации предложенного устройства. С помощью транзисторов 24, 31 реализуются логические элементы 9, 10, а с помощью транзисторов 27, 37 - логические элементы 11, 12. Двумя входами каждого из элементов 24, 27, 31 и 37 являются: эмиттер и база, а выходами - коллектор.
Логические элементы 13, 15 ИЛИ реализованы соответственно коллекторами транзисторов 24, 31, и 27, 37 (монтажные ИЛИ). Инвертирующий элемент может быть реализован с помощью транзистора 35. Силовой блок также может быть реализован на транзисторах 41…46.
В качестве датчиков положения вала антенны в примере реализации показаны микропереключатели 21, 25, 33, 38. Двигатель 47, на валу которого установлена антенна, на чертеже 2 показан как двигатель постоянного тока. Требуемое положение антенны устанавливается путем замыкания соответствующих контактов 23, 29, 36 переключателя 49.