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    伺服天線自動升降裝置的改造與設(shè)計

    2019-01-08 08:37:44劉大成陳立坡陳雄

    劉大成 陳立坡 陳雄

    摘要:針對部分老舊設(shè)備天線伺服系統(tǒng)需要人工手搖方式開展,影響設(shè)備部署時機(jī)和工作效率,提出對其進(jìn)行自動化改造。文中設(shè)計一種天線自動升降系統(tǒng),通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動天線升降,將設(shè)備天線升降系統(tǒng)由人工手搖式升級為電機(jī)自動式,縮短設(shè)備機(jī)動部署時間,提高設(shè)備展開工作效率。

    關(guān)鍵詞:天線系統(tǒng);自動升降;展開時間;電機(jī)驅(qū)動器

    中圖分類號:TN710 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1007-9416(2019)10-0024-01

    0 引言

    當(dāng)前,部分老舊設(shè)備的伺服天線系統(tǒng)仍采用單一的機(jī)械結(jié)構(gòu)單元,沒有自動化控制系統(tǒng)。日常使用時,需要人工搖動搖把兒的方式將天線升起和降下,往往大型天線的升降過程,需要2-3人輪流操作才能將其正常升起,且消耗的時間較長;同時由于天線的機(jī)械結(jié)構(gòu)單元沒有自動限位裝置,天線升降是否到位需要人工目視判斷,既不能完全保障裝備的架設(shè)安全,又進(jìn)一步降低了天線展開效率。因此需要對老舊機(jī)械結(jié)構(gòu)天線進(jìn)行自動化改造,增加伺服電機(jī)、控制器、限位開關(guān)等功能模塊,實(shí)現(xiàn)天線升降的自動化控制。

    1 設(shè)計的基本思路和原則

    天線自動升降系統(tǒng)的設(shè)計制作,要以設(shè)備實(shí)際使用需求出發(fā),既不能破壞天線主體影響天線正常使用,又要滿足使用要求,因此在設(shè)計中應(yīng)始終堅持科學(xué)性、適用性和可行性相統(tǒng)一的原則[1]。

    (1)設(shè)計制作不能影響設(shè)備正常使用。系統(tǒng)的設(shè)計將增強(qiáng)設(shè)備的機(jī)動部署能力、提高設(shè)備的展開效率,這一切的前提都是要保障不能破壞設(shè)備天線本體、不影響設(shè)備正常使用的前提下開展的。因此在設(shè)計時,要盡量不改變設(shè)備天線伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局、不隨意引接設(shè)備線路、不新增安裝孔等,盡量利用設(shè)備原有的接口和安裝孔等開展設(shè)計。

    (2)設(shè)計制作考慮使用環(huán)境要求。系統(tǒng)將安裝固定在設(shè)備天線基座附近,在露天環(huán)境下使用,需要考慮惡劣的存放和使用條件,因此在模塊和元器件選型時,需要考慮其溫濕度指標(biāo),同時對電機(jī)等模塊設(shè)計防雨、防潮、防鹽霧等措施。

    (3)電路板的設(shè)計制作。系統(tǒng)將制作控制電路,在電路板的繪制過程中將嚴(yán)格按照電路板制作規(guī)范進(jìn)行,同時需要分析天線伺服系統(tǒng)原有板卡,避免出現(xiàn)電磁互擾等問題。

    2 設(shè)計重難點(diǎn)分析

    針對設(shè)備的特點(diǎn)和日常使用環(huán)境條件,分析系統(tǒng)在設(shè)計時需要重點(diǎn)考慮以下幾個技術(shù)難點(diǎn):

    (1)傳動軸方面:由于原有設(shè)備傳動軸懸空,沒有可固定電機(jī)的空間位置,因此只能采用附加傳動的方式對傳動軸進(jìn)行驅(qū)動。

    (2)電路設(shè)計方面:因設(shè)備經(jīng)常機(jī)動到海邊、高山等地使用,環(huán)境惡劣、濕度較大,而機(jī)械傳動模塊多為金屬材料,對防銹性能提出了苛刻的要求,因此在設(shè)計時需要特別注意。

    (3)扭矩等參數(shù)計算:因設(shè)備天線主體較重,特別是在天線升起階段啟動扭矩很大,因此需要大的電機(jī)功率,大功率的電機(jī)體積相應(yīng)也大,但現(xiàn)場可以放置電機(jī)的空間有限,需要兼顧考慮。

    (4)模塊的安裝固定:設(shè)備底座為鑄鋁件,焊接性能較差,且現(xiàn)場沒有可以方便固定電機(jī)的連接孔,因此需要在不破壞設(shè)備主體的基礎(chǔ)上實(shí)際勘測并量身定做固定架。

    (5)防水性能;設(shè)備工作在露天環(huán)境,并且升降系統(tǒng)部分模塊暴露在空氣中,因此需要考慮防雨水等功能,對電氣接頭提出了很高的要求,且線路的走線布置需要特殊考慮。

    (6)供電方面:升降系統(tǒng)需要外接電源供電,考慮到設(shè)備本身發(fā)電裝置的負(fù)荷能力,因此需要盡量選用小功率電機(jī),避免影響設(shè)備的其他重要電氣部件的正常工作。

    基于以上技術(shù)難點(diǎn)分析,對重點(diǎn)模塊進(jìn)行選型和處理:動力單元選擇單相交流電機(jī),減速器采用一體化的設(shè)計以減少空間上的占用;在傳動方式上采用同步帶傳送;電氣接頭一律采用防水接口,控制箱也采用全封閉式防水設(shè)計;根據(jù)設(shè)備具體外形尺寸定制電機(jī)安裝架。

    3 系統(tǒng)總體設(shè)計

    系統(tǒng)主要包括控制器分系統(tǒng)、動力分系統(tǒng)、傳動分系統(tǒng)和供電分系統(tǒng),組成原理如圖1所示[2]。

    控制器發(fā)送上升和下降指令至控制箱,控制箱發(fā)送控制指令至電機(jī)驅(qū)動器,帶動電機(jī)工作,電機(jī)與減速器連接,通過傳送帶、連接軸與天線升降傳動軸連接,控制天線升降??刂破骶邆浼蓖9δ埽梢噪S時控制電機(jī)停止工作,天線主體安裝限位開關(guān),與控制箱連接,當(dāng)天線上升至指定位置或下降到指定位置后限位開關(guān)工作,發(fā)送指令停止電機(jī)工作。

    控制分系統(tǒng)主要包括控制箱和控制器,為防止控制系統(tǒng)受到氣候影響,將控制箱安裝在天線底座內(nèi)部,不受降雨等惡劣天氣影響;控制器為分體式設(shè)計,可單獨(dú)拆卸。控制分系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的控制能力,同時具備保護(hù)功能。動力分系統(tǒng)主要包括電機(jī)驅(qū)動器、電機(jī)和減速器,提供天線升降的動力。傳動分系統(tǒng)包括傳動帶和連軸器,實(shí)現(xiàn)電機(jī)與天線轉(zhuǎn)動軸的力量傳輸。供電分系統(tǒng)采用單相220V交流供電,再由開關(guān)電源提供24V直流電以供控制電路使用。電路設(shè)計上采用高低壓分離式設(shè)計,即分為電機(jī)電路和控制電路兩部分。將兩者分離既可以保證電機(jī)有較高的工作電壓,又可以保證控制電壓在人體安全電壓范圍內(nèi),增加系統(tǒng)的安全性[3]。

    4 結(jié)語

    本文根據(jù)老舊裝備機(jī)械天線在升降使用中存在的現(xiàn)實(shí)問題,提出了一種可靠的改進(jìn)方式,實(shí)現(xiàn)了天線升降由人工手搖式向電氣控制式的改造,解決了老舊設(shè)備天線展開需要保障人員多、時間長等問題,同時本次對天線的改造方法可以應(yīng)用于其他領(lǐng)域,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

    參考文獻(xiàn)

    [1] 陳常明,丁飛,江偉.某車載雷達(dá)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計[J].機(jī)械與電子,2018,36(9):58-61.

    [2] 李波,李志有,曲穎.某雷達(dá)天線升降調(diào)平機(jī)構(gòu)設(shè)計[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2014(2):70-71.

    [3] 顏劍.某型號天線升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2017(2):159.

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