新・アンテナ自動制御の導入



● (No.645) 新・アンテナ自動制御の導入 (2009年10月10日)
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《目次》
 PICNIC #0   周波数制御について
 PICNIC #1   秋月に PICNIC 発注
 PICNIC #2   参考URL
 PICNIC #3   PC, PICNIC 間の接続実験
 PICNIC #4   インターフェース製作
 PICNIC #5   アンテナ自動制御!
 Supplement1 磁北と真北
 Supplement2 (新)PICNIC の導入

 
《PICNIC #0》周波数制御について

アンテナ制御用の HDD が壊れたため、今、手動追尾せざるを得ない状況になって
いるのですが、CALSAT32 と連動して動く「SATFREQ_UVJ」という送受信周波数を
算出するソフトを見つけました。手動追尾では充分に役に立つ優れたものです。
当面これで操作をしていきます。今後、WindowsXP 上で KR400, KR500A, G-550
の水平仰角ローテーターも自動制御することを考えていかなければなりません。



SAT周波数早見ソフト,  satfreq_uvj.xls (オリジナル)
Calsat32→DDE→Excel, satsfreq.xls    (改良版)


CALSAT32 で送受信周波数を表示するには次画像の方法もあるのですが、TS-790
に対応しておらず、現状のインターフェースも接続していないところで、便宜上
CALSAT32 - コントロール - トランシーバ - TS2000 を選択すると、PC の CPU
が固まってしまいます。




そこで、上記 SATFREQ_UVJ の登場です。ところで 以前、ここでも話題になった
『HRD, Ham Radio Deluxe』の導入も考えているのですが、HRD によるアンテナ,
周波数制御、および TNCによるパケット処理を複数の PC で行うことはともかく
これを1台の無線機 (TS-790) の数個しかない端子で処理するのは、かなり無理
があります。現在、すでに無線機のコネクタ端子はパケット処理で使い切ってい
て、あとはデータ端子です。HRD については、次の記事が大変参考になります。

http://wakky.asablo.jp/blog/2009/01/03/4040969#c
http://wakky.asablo.jp/blog/2009/01/26/



http://www.ham-radio-deluxe.com/


HRD については、次ページ参照。
http://www.asahi-net.or.jp/~ei7m-wkt/numbr646.htm


Orbitron というソフトも、送受信周波数の表示 およびローテーター・無線機の
制御が効くようです。このソフトを再認識し、今、動かしているところです。


http://astro.ysc.go.jp/orbitron.html


KSAT や NOVA for Windows というソフトも、ドップラー偏移を含む送受信周波数を表示します。

  

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《PICNIC #1》秋月に PICNIC 発注

http://203.183.174.79/catalog/g/gK-00102/   PICNIC Ver.2 キット
http://203.183.174.79/catalog/g/gK-00161/   PICNIC Ver.2 完成品
http://203.183.174.79/catalog/g/gK-00184/   PICNIC 衛星追尾用アンテナローテーター・コントロールボードキット
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-03740/ (新)PICNIC キット


 
《PICNIC #2》参考URL

トライステート社, PICNIC 製造元
http://www.tristate.ne.jp/              公式HP
http://www.tristate.ne.jp/picnic.htm    PICNIC Ver.2
http://www.tristate.ne.jp/tsjob007.htm  電子キット
http://www.tristate.ne.jp/satctrl.htm   自動追尾ボードキット
http://www.tristate.ne.jp/ja8fev/       マニアックなページ
http://www.tristate.ne.jp/new-pic-nic/new-pic-nic.htm  (新)PICNIC について

JR1HUO HP, CALSAT32
http://homepage1.nifty.com/aida/AkiPicNic.htm
http://homepage1.nifty.com/aida/jr1huo_calsat32/CalsatPICNIC.htm
http://homepage1.nifty.com/aida/jr1huo_calsat32/document/CALSAT32_HELP.pdf

JE1CVL HP, おさらい衛星通信教室「自動追尾の巻」G-5500
http://heiseiturezuregusa.blog.ocn.ne.jp/a/2006/12/post_664f.html
http://heiseiturezuregusa.blog.ocn.ne.jp/a/2006/12/lan.html
http://heiseiturezuregusa.blog.ocn.ne.jp/a/2006/12/lan_0bd2.html
http://heiseiturezuregusa.blog.ocn.ne.jp/a/2006/12/post_c4bb.html
http://heiseiturezuregusa.blog.ocn.ne.jp/a/2006/12/post_33fe.html
http://heiseiturezuregusa.blog.ocn.ne.jp/a/2006/12/post_b221.html
http://heiseiturezuregusa.blog.ocn.ne.jp/a/2006/12/post_7128.html

JA6PL HP, KR-400 KR-500B RC5A-3 G-2300DXA
http://www1.bbiq.jp/ja6pl/cubesat03.html

JN2AMD HP, 各種インターフェースの製作
http://bcaweb.bai.ne.jp/jn2amd/

JA1CPA HP, G-450
http://www.ne.jp/asahi/ja1cpa/ja1cpa/nhp0812100/kousakiki1/newpage10.htm#サテライトの自動追尾

信州大学大学院, IT技術演習
http://ysserve.wakasato.jp/sugsi/Lecture/picnic/

JE9PEL/1 HP, 新PICNIC について
http://www.asahi-net.or.jp/~ei7m-wkt/numbr752.htm


ところで今、次のようなことを考えています。(by JE9PEL/1)

                                              CX500−KR400  (水平)
             LAN            RS232C         /
    PC     ======= PICNIC ========== CS232
(CALSAT32)  クロス          クロス         \
                          9♂   25♂          CX500−KR500A (仰角)


この CS232, CX500 は 本来、PC とコントローラの間に入れる専用のアダプター
です。今までこれでアンテナの自動制御ができていました。事情があって、この
自動制御を CALSAT32 + PICNIC で行うことにしたのですが、問題は『PICNIC の
RS232C端子から CS232 に水平仰角信号の入出力ができるかどうか』 ということ
です。

PICNIC の RS232C端子が、単に PC と PICNIC の間の通信用の用途だけのもので
あるならば、この CS232, CX500 を取り払って、秋月「PICNIC用衛星追尾用アン
テナローテーター・コントロールボードキット」を追加する必要があります。

※今、現品が到着し、さっそく取説書を読んでみました。
 PICNIC の RS232C には、PC と接続する場合はストレートケーブル、その他の
 周辺機器とはクロスケーブルで接続すると書いてあります。しかし、回路図を
 見ると水平仰角入出力信号は出ていないようです。やはり「PICNIC衛星追尾用
 アンテナローテーター・コントロールボードキット」は必須のようです。
 (この件、PICNIC #4 インターフェース製作 参照)

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《PICNIC #3》 PC, PICNIC 間の接続実験

1.PC の設定

 (1) スタート - コントロールパネル - ネットワーク接続 - ローカルエリア接続
      - プロパティ - インターネットプロトコル(TCP/IP) - プロパティ
      - 最初、「IPアドレスを自動的に取得する」にチェックが入っているので、
        これを「次の IP アドレスを使う」にチェックし直し、次を入力する。
        (インターネット接続に戻したい時は、チェックを元に戻す。)

 (2) IPアドレス       192.168.0.1
     サブネットマスク    255.255.255.0
     デフォルトゲートウェイ (空欄)

     (補足 by 7L2CAM)

     PIC-NIC の件ですが,「非常にやっかい」です.
     PIC-NIC 自体が,固有の IP アドレスを持ちますので,
     その中のローカル・アドレスにしないと,いけません.

     私は 職場・家とも PIC-NIC での制御をしていますが,
     IP をどう振るかに戸惑っています. 

     CALSAT32 で最新軌道要素を持ってきても,PIC-NIC に
     接続されたマシーンでは,不具合を起こします. 

     家では勝手に無線LANで割り付けられますが,職場だと
     「管理者」に PIC-NIC の IP を付けて良いかどうか,
     問い合わせなくてはなりません.
                           Tnx.> 7L2CAM

2.PICNIC 基板の通電

 (1) PICNIC と PC を LANクロスケーブルで直結
    (HUB 経由の場合は双方ストレートケーブル)
 (2) 電源ON
 (3) 緑LED が点灯する
    (黄LED は LAN からのデータ受信で時々点滅する)

 


3.ping による PC, PICNIC 間の通信

 (1) スタート - すべてのプログラム - アクセサリ - コマンドプロンプト
 (2) PICNIC の IPアドレス 192.168.0.200 に、ping を通す。

     C:\・・・>ping 192.168.0.200

 (3) 次のような表示が出れば、接続動作確認完了。

 


4.http プロトコルによる PC, PICNIC 間の通信

 (1) web ブラウザ (インターネットエクスプローラ) を立ち上げる。
 (2) アドレス欄に、次を入力する。

     http://192.168.0.200/

 (3) 次の表示が出れば、PICNIC 内容確認完了。

 

  ※(補足)
    自局では最初、画面に次の表示が出て先に進めませんでした。
    
    「要求された Web ページは、オフラインでは接続できません。」
    
    そこで、IE - ツール - インターネットオプション - 接続 とすると
    最初、「通常の接続でダイヤルする」にチェックが入っていたので、
    「ダイヤルしない」にチェックし直したところ、画面に上記内容確認が
    表示されました。それでも H/L ボタンを押すと、「要求された・・・」
    の表示が相変わらず出ます。これ以上先に進めなかったので、ここは
    これで良しとしました。
    (インターネット接続に戻したい時は、チェックを元に戻す。)


5.CALSAT32 からの制御確認

 (1) CALSAT32 を立ち上げ、適当な衛星を選択する。
 (2) 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、次の表示が現れることを確認する。

 


 (3) コントロール - アンテナ - 「コントロールパネルを開く」
     の中の紫色の矢印は、次の LED に対応していました。
     この矢印は、カーソルキーからも制御できます。

     LED4  LED5  LED6  LED7
      →    ←    ↑    ↓
     (右)  (左)  (上)  (下)

  

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《PICNIC #4》 インターフェース製作

当初、次のように考えていました。

                                              CX500−KR400  (水平)
             LAN            RS232C         /
    PC     ======= PICNIC ========== CS232
(CALSAT32)  クロス          クロス         \
                          9♂   25♂          CX500−KR500A (仰角)


RS232C の部分を実験してみて、PICNIC から RS232C 経由では、KR400, KR500A
を制御できないことがわかりました。さらに PICNIC, CS232, CX500 の回路図を
じーっと眺めていて、やはり、「★ PICNIC用 衛星追尾用アンテナローテーター
コントロールボードキット」を使うことで、アンテナ自動制御が実現することに
気付きました。概念としては次のとおりです。

                                                       CX500−KR400  (水平)
             LAN          ★キット                  /
    PC     ======= PICNIC ======== インターフェース
(CALSAT32)  クロス                                  \
                                                       CX500−KR500A (仰角)


つまり、RS232C と CS232 は取り払い、その代わりに★キットの CNT2 コネクタ
と 2台のアダプタ CX500 のコントロール端子を結ぶインターフェースを製作す
ればよい ということです。このコントロール端子は次の5ピンからなります。

  AZ(水平)用 CX500      EL(仰角)用 CX500    備考

 @茶 RIGHT回転制御端子   @茶 UP回転制御端子   アースと接続
 A赤 LEFT回転制御端子   A赤 DOWN回転制御端子  アースと接続
 B黄 未使用        B黄 未使用
 C緑 角度検出端子     C緑 角度検出端子    0〜5[V]
 D青 アース端子      D青 アース端子

PICNIC の CNT2 コネクタは次の7ピンからなります。

 @H.IN
 AV.IN
 BGND
 CR.OUT
 DL.OUT
 EU.OUT
 FD.OUT

従って、PICNIC CNT2 と 2台の CX500 を結ぶ二股の接続ケーブルを、最終的に
次のように製作すればよいことになります。

 PICNIC CNT2      CX500 AZ     CX500 EL

 @H.IN --------- C緑
 AV.IN ---------------------- C緑
 BGND ---------- D青 ------- D青
 CR.OUT -------- @茶
 DL.OUT -------- A赤
 EU.OUT --------------------- @茶
 FD.OUT --------------------- A赤

 Interface Cable                  Control Board
   

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《PICNIC #5》 アンテナ自動制御!

なんとか、CALSAT32 - PICNIC - ROTATOR の ↑ ↓ → ← 上下右左のラインが
通るようになりました。自動制御の動作も一応していますが、水平ローテーター
が 北(0度) を向いている時に、CALSAT32 の方位軸が何故か 180.0度と表示され
てローテーターが全然違う方向を向いています。電圧の読み取り異常なのか、あ
るいは CALSAT32 の設定不足なのかよくわからないので、もう一度次を熟読して
原因を追究していきたいと思います。
http://homepage1.nifty.com/aida/jr1huo_calsat32/document/CALSAT32_HELP.pdf

 


CALSAT32 では、方位角(水平)ローテーター を左に回し切った位置、および仰角
ローテーターを 水平にした位置をそれぞれ 回転起点(0度) と呼び、さらに水平
ローテーターを上から見て右に 360度回転した位置、および仰角ローテーターを
天頂の 90度を越えてさらに 90度回転(つまり 180度回転) した位置を それぞれ
回転終点(360度と180度) と呼んでいます。

KENPRO の方位角ローテーターKR-400 のコントローラーは、表示窓の中心を北と
し、左に回し切った位置が南 (左へ西から南)、そして 右に回し切った位置も南
(右へ東から南) としています。CALSAT32 の「コントロールパネルの設定と変更」
(CALSAT32 - 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) の
画面中央下にある「A/D 変換開始」ボタンをクリックすると、その時のアンテナ
の方位角,仰角を示している電圧値が、画面右上の「入力(V)」欄に自動的に取り
込まれます。

この方法で、方位角および仰角ローテーターのそれぞれの回転起点・回転終点で
それぞれの電圧値を計り、画面の4つのボタン(方位軸 [0度],[360度]、仰角軸
[0度],[180度]) を押すと、それぞれの電圧値が ボタンの下の欄に自動的に取り
込まれます。 そして、画面左側の「方位軸の回転起点設定 N, E, S, W」のうち
 S にチェックを入れ、最後に「保存」ボタンを押します。その時の様子が 次図
です。自局では、方位軸:0度 0.005(V)、360度 4.434(V) でした。

 


さらに方位角の実験のため仰角コネクタははずしていますが、ここで改めてコン
トロールパネルを開くと、次図のようにアンテナが 北(0度, 2.217[V])を向いて
いるにもかかわらず方位軸が180度と表示されています。試しに「回転起点設定」
で N にチェックを入れても表示に変化がありませんでした。何かおかしいです。
ここがどうも納得のいかないところで、まだ何か設定の不備があるようです。

 


KR-400 の表示窓はこのようになっています。
つまり窓の中心を北(0度 および 360度) として、左側に 西(270度)、南(180度)
そして右側に 東(90度)、南(180度) です。

 


CALSAT32 の PDF解説書をよく読むと、「北を方位角 0度として東回りに 360度」
という言葉があり、表示窓が 一周360度のローテーターをイメージしているので
はないかと思うのです? さらに、「ローテーターを左に回し切った位置を回転
起点(0度) とする」とあります。つまり、一周360度の場合の 北(0度) ですね。

ところで 昨日の実験の続きですが、CALSAT32 のコントロールパネル画面の中の
プリセットボタンの1番は「Az 0度、EL 0度」に設定されています。このボタン
を押すと、KR-400 のコントローラーは自動的に 北(0度, 2.217[V]) まで動いて
止まります。つまり、北(0度)を認識しています。でも コントロールパネル画面
の方位軸は 180度 と表示されています。これは矛盾しています。 実際の衛星に
対する実験でも今のところうまくいっていません。 KR-400 で運用されている局
もあるかと思うのですが、何だかよくわからなくなってきました.....

KR-400 の仕様は次のとおりです。電圧値は、おおよその数値で表しています。
CALSAT32 で KR-400 を制御するのは、どうも無理のような気もしてきました。




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発想の転換

1. 物理的にアンテナの向きを 180度反対に設置し直す。
2. KR-400 のコントローラーの表示窓を書き直す。





これでうまくいきそうな気がします。> Tnx. JE1CVL

下図は、水平ローテーターのマストを物理的に S←→N 逆に設置し直して、
さらにコントローラーの表示窓を 左から 0°→90°→180°→270°→360°
と、ちょっと見にくいですが窓の上から直接書き直したところの写真です。
コントローラー KR-400 が解体し難かったので、こうしました。(黒ペン)
これで CALSAT32 が北起点で快調に運用できるようになりました。

 


※もう一つ、実はもっと大きな問題があるのです。

 仰角ローテーターのアンテナ位置を示すアナログ値が 0[V] の
 ままなのです。手動では ↑,↓ ボタンで制御ができています。
 これは何年も前からの現象で、これが解決しないと自動制御は
 できません。コントローラーやアダプターをスペアに交換して
 も症状は同じなので、原因はローテーターにあるのではないか
 と思われるのですが、原因を特定するまでには至っていません。


仰角問題

「PICNIC が仰角ローテーターの角度電圧を認知していない」 のが現在の状態です。
本日は JE1CVL, JA6PL各局の助言をもとに、仰角ローテーターの回路図をじっと
眺めてみました。意外とシンプルな作りなのですね。G-550 は、KR-500A と全く
同じ作りです。回路図の中の 特に赤丸に注目です。G-550 の端子番号を @〜E
として、

 @−B間 電源スイッチON
 A−B間 角度電圧値検出
 C−E間 DownスイッチON
 D−E間 UPスイッチON  と解釈できます。

この「A−B間 角度電圧値検出」がポイントで、G-550_A端子を PICNIC_CNT2
の AV.IN_端子に直結すればよいようです。

 


仰角問題解決!

久しぶりの感動です! 水平ローテーターの S-N 付け替え、仰角ローテーターの
角度電圧端子の発見により、アンテナ自動制御が完成しました。自分ひとりでは
解決していませんでした。JE1CVL, JA6PL 各局、および CALSAT32 を開発された
JR1HUO 局、トライステート社の関係の方々皆様のお陰です。左図は 水平仰角が
正常に指示されている様子の図、右図は悪戦苦闘したインターフェースの手書き
の図です。さーて、次は周波数自動制御をなんとかしよう。

   


《参考》 G-5500

某局より、水平仰角ローテーター G-5500(バーテックススタンダード) の回路図
を送っていただきました。これは、自局の仰角 G-550(YAESUバーテックススタン
ダード)と 水平 KR-400(KENPRO) を合体させたような製品です。回路図も仕様も
ほとんど同じです。コントローラー端子間電圧も全く同じ仕様でした。

 @−B間 電源スイッチON,  AZ DC約6V
 @−B間 電源スイッチON,  EL DC約6V
 A−B間 角度電圧値検出,  AZ
 A−B間 角度電圧値検出,  EL
 C−E間 LEFTスイッチON,  AC約30V
 D−E間 RIGHTスイッチON, AC約30V
 C−E間 DOWNスイッチON,  AC約30V
 D−E間 UPスイッチON,    AC約30V

ただ、この G-5500 は最初からコンピュータを使って外部コントロールすること
を想定しており、「エクスターナルコントロール端子8PIN」 が用意されています。
その仕様は次のとおりです。

 @ 0〜180°を 2.0V〜4.5V の電圧値に変換(出力インピーダンス 10kΩ)
 A 端子番号Gと接続すると、RIGHT回転
 B 端子番号Gと接続すると、UP回転
 C 端子番号Gと接続すると、LEFT回転
 D 端子番号Gと接続すると、DOWN回転
 E 0〜450°を 2.0V〜4.5V の電圧値に変換(出力インピーダンス 10kΩ)
 F 出力電流によって出力電圧が変動(200mAの時、約6V)
 G アース

この「エクスターナルコントロール端子8PIN」@〜Gを、PICNIC CNT2 @〜Fと
次のように結線します。

 PICNIC CNT2       G-5500
 @ H.IN --------- E 水平角度電圧値
 A V.IN --------- @ 垂直角度電圧値
 B GND ---------- G アース
 C R.OUT -------- A RIGHT
 D L.OUT -------- C LEFT
 E U.OUT -------- B UP
 F D.OUT -------- D DOWN

http://www.radiomanual.info/schemi/ACC_rotator/z_ACC_rotator.php


この項(No.645)は、(旧)PICNIC についての記事です。現在、(旧)PICNIC の頒布
は終了し、(新)PICNIC に移行しています。詳細はさらに次項をご参照ください。
http://www.asahi-net.or.jp/~ei7m-wkt/numbr752.htm

 
《補足1》 磁北と真北

ローテーターを設置する際は一般的に「北」を基点(起点)にとりますが、地図上
の北極点の方向の「真北」と、コンパスの針が指すN極の「磁北」とは偏差があ
り、日本の場合は「磁北」は西に傾いています。横浜では約7度です。道路地図
などを眺めるような時はあまり意識する必要はないのですが、地形図やコンパス
を頼りに登山をする時には遭難にも関わる重要なことです。そこで、あらかじめ
地形図に磁北線を何本も引いておいたりします。アンテナを設置する際も注意を
する必要があります。ビームの鋭い指向性アンテナを、磁石を使って「真北」を
決める際、この偏差を考慮しなければなりません。

                      登山用磁石
  

国土地理院
  http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/
  http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/magnet/declination.html
  http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/geomag/images/menu_04/henkakuitiran2000.jpg


 
《補足2》 (新)PICNIC の導入
  http://www.asahi-net.or.jp/~ei7m-wkt/numbr752.htm


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