Antennenrotor

Der Rotor ist zum Verstellen einer Antenne in zwei Achsen in horizontaler Montierung gebaut. Das heißt mit einer Achse wird die Antenne parallel zum Horizont gedreht, die Azimutachse. In der anderen wird die Antenne senkrecht zum Horizont gedreht, die Elevationsachse. Die in der Astrofotografie bevorzugte polare Montierung ist mit großen, schweren Antenne technisch viel aufwändiger. Zudem wird die bei der polaren Montierung einfache Nachführung in der Stundenachse in der Radioastronomie kaum verwendet. Es wird meist nur in einer Achse gescannt. Der Scan in der zweiten Achse erfolgt durch die Erdrotation.

Die Grundstruktur des Rotors besteht aus stabilen Aluwinkeln vom Baumarkt. Der Rotorturm ist auf einer runden Aluplatte aufgebaut. Diese Aluplatte wiederum ist auf einer weiteren Platte drehbar gelagert. Diese Lagerung besteht aus einem Eigenbaukugellager, da kommerzielle Lager dieser Größe mit einigen Hundert Euro sehr teuer sind. Zur lateralen Fixierung dient ein kleines Lager in der Drehachse. Der Antrieb der Azimutachse erfolgt durch einen Getriebemotor mittels Zahnriemen.

	Die Elevationsachse ist ein einfaches Gleitlager. Hier erfolgt der Antrieb durch einen Getriebemotor über einen selbstsperrenden Spindeltrieb. Die Spindel besteht aus einer M10 Gewindestange.
Der Drehwinkel beider Achsen wird mittels 360° Potentiometer gemessen. Zur Steuerung der Antriebsmotoren dient ein Brückentreiber L298 der von PWM Ausgängen des Arduinos auf dem Kontrollboard angesteuert werden. Beiden Achsen haben je zwei Endschalter die im Falle eines Programm-Absturzes ein Überdrehen sicher verhindern. Durch Überbrückung der Schalter mit Dioden wird erreicht das der Antrieb wieder aus der Endstellung laufen kann.

Der Drehbereich der Azimutachse von Endschalter zu Endschalter beträgt 203°. Die Elevationsachse kann von -2° bis 76° verstellt werden. Die Verfahrung des Bereichs in der Azimutachse beträgt 8 Sekunden. Wesentlich länger, wegen der hohen Untersetzung des Spindelantriebs dauert das bei der Elevationsachse, nämlich 2 Minuten 30 Sekunden. Hier wäre ein schnellerer Motor von Vorteil, der aber momentan in der Bastelkiste nicht zu finden ist.

Das Netzteil für den Rotor ist als Einschubkarte für >Überrahmen< aufgebaut und stellt eine Spannung von ca. 20V für die Motoren bereit. Zusätzlich ist eine Schaltung eingebaut die manuelles Verfahren des Rotors unabhängig vom Arduino gestattet.

Für die ersten Tests wurde der Rotor mit Antenne auf ein stabiles Kamerastativ geschraubt und auf dem Balkon aufgestellt. Die grobe Richtung wurde mit
>Google-Maps< und den Lüftungsrohren auf den umliegenden Hausdächern bestimmt.

Neuer Rotor:
Obwohl der oben beschriebene Rotor gut arbeitet hat er doch zwei Nachteile. Zum Einen reicht der Bereich der Elevationsverstellung nur bis etwa 76°. Der zweite Nachteil ist der offene Aufbau, der verbietet dass der Rotor für längere Zeit auf dem Dach stehen bleibt ohne zu korrodieren. Leider sind in München längere Wetterperioden ohne Regen sehr selten.
Der Autor hatte nun das große Glück eine steuerbare Halterung für eine Überwachungskamera zu bekommen. Diese Halterung ist sehr stabil und witterungsgeschützt aufgebaut und kann ohne Problem auch eine schwere Antenne (mit Balancegewicht) tragen und bewegen. Die Verstellung der beiden Achsen erfolgt durch 50Hz Synchronmotore und ist im Prinzip im Winkel unbegrenzt.
Leider war der Motor der Azimutachse defekt. Er wurde aus gebaut und durch einen passenden DC-Motor ersetzt. Nach dem das Gerät schon mal zerlegt war wurden beide Achsen noch mit Winkelencodern versehen und eine Arduinoschaltung zum Steuern der Motoren und Auslesen der Achsenwinkel eingebaut. Die Fernsteuerung des Rotor erfolgt über eine RS-232 Schnittstelle. Das rechte Bild zeigt den Rotor nach dem Umbau

Allerdings zeigte sich dass die verwendeten Encoder eine große Hysterese aufweisen. Für die Elevationsachse wurde deshalb ein Beschleunigungssensor vom Typ MPU-6050 eingebaut. Die Platine mit dem IC ist direkt auf die Elevationsachse geschraubt (rechtes Bild). Die gemessene Y-Komponente der Erdbeschleunigung entspricht dann dem Elevationswinkel. Zur Messung des Azimuthwinkels wurde ein genaues 360° Potentiometer eingebaut

Der auf dem Dach montierte Rotor mit der 1420 MHz Antenne.