In questo articolo (scritto successivamente e dopo circa un anno dal restauro del disco primo fuoco da tre metri), desideriamo presentarvi la realizzazione costruttiva del sistema, che oggi (a fine anno 2025) sostiene e movimenta la nostra parabola; sistema che inizia piano piano ad essere sempre più vicino ad affrontare le nuove sperimentazioni di ricezione radio, per il tracciamento dei satelliti e delle varie radiosorgenti.
Ci auguriamo che questo articolo sulla progettazione meccanica del sistema di puntamento, possa esservi utile a riassumere il nostro progetto e le fasi costruttive dell’intero sistema da noi progettato e realizzato. Le fasi di costruzione elencate in questo articolo sono state messe in atto all’inizio dell’anno 2025, presso l’abitazione di Roberto IV3CYF.
PUNTO DELLA SITUAZIONE (ottobre 2024)
Nell’ultimo articolo riguardante il disco da 3 metri, disponibile cliccando questo link, vi abbiamo presentato in maniera dettagliata le fasi di realizzazione del sostegno meccanico che ad oggi sorregge la nostra parabola. Nella seguente immagine potete ammirare il disco da tre metri, una volta completato il fissaggio sul tripode di sostegno.
È stata veramente una grande soddisfazione!
INTRODUZIONE AL SISTEMA DI PUNTAMENTO DA NOI PROGETTATO
Una volta terminato il fissaggio del disco sul tripode, abbiamo iniziato quasi nell’immediatezza a pensare alla progettazione di un sistema di movimentazione che fosse in grado di sostenere il peso di circa 100 kg; questo con il fine di riuscire a movimentare correttamente il disco (con l’aggiunta dei supporti per i futuri feeds, tutte le antenne e le varie strumentazioni radio da implementare), consentendo agevolmente il movimento meccanico e motorizzato del sistema in azimut ed elevazione.
Abbiamo pianificato e progettato questo tipo di sistema pensando ai futuri scopi di impiego del disco, selezionando del materiale elettromeccanico compatibile e di facile reperibilità.
IL PROGETTO MECCANICO
Per la realizzazione del carrello abbiamo inizialmente analizzato i materiali da reperire e le fasi di costruzione, pensando di sfruttare la ralla originale fornita assieme alla parabola (già implementata in precedenza nel sostegno meccanico carrellato). Da qui abbiamo proseguito con la progettazione e la costruzione di un sistema elettromeccanico che potesse adattarsi alla ralla esistente.
Una volta predisposta e studiata la ralla di sostegno originale della parabola, abbiamo reso rotativo questo componente accoppiando un moto riduttore al boom (saldato in precedenza) predisponendo invece un pistone elettrico per il movimento in elevazione. Questo sistema permette la rotazione e l’elevazione dell’intero dispositivo in maniera molto semplice, distribuendo uniformemente il carico superiore.
Lo scopo del progetto è stato da sempre quello di garantire un movimento azimutale e zenitale da automatizzare e remotizzare, predisponendo in questa fase anche dei sensori encoder e altri materiali elettromeccanici.
Nei seguenti paragrafi, vi illustriamo con una serie di immagini e testi, una sintesi di quelle che sono state le fasi di costruzione e di montaggio del sistema.
IL MOVIMENTO AZIMUTALE
Come primo passo per allestire il sistema azimutale, abbiamo predisposto sul tripode una base solida e una gabbia atta a contenere appositamente un rotore e il sistema di rilevamento della posizione; senza dimenticare l’inserimento delle componenti meccaniche necessarie all’accoppiamento meccanico con il disco.
Per prima cosa, ci siamo procurati una solida lastra metallica, in modo da poter fissare il rotore alla corretta altezza sul supporto meccanico. Abbiamo quindi squadrato una lastra metallica grezza, che poi è stata fissata e saldata alla struttura portante come illustrato nelle seguenti immagini.
Per la reperibilità della base metallica di sostegno, ringraziamo Andrea Vianello, amico di Roberto IV3CYF che ha provveduto a fornirci i materiali di partenza.
REALIZZAZIONE DELLA BASE D’APPOGGIO PER IL ROTORE AZIMUTALE
Predisposizione dei fori di fissaggio del rotore e delle staffe angolari da ancorare al sostegno meccanico.
Immagine della lastra ancorata e fissata al supporto tramite degli angolari saldati.
Aggiunta di tre barre laterali, ancorate alla lastra metallica, per conferire maggiore solidità al sistema, evitando problematiche e deformazioni.
Particolare meccanico della staffa di fissaggio al tripode e della bulloneria utilizzata per accoppiare la base.
Per la movimentazione azimutale, dopo esserci confrontati con vari radioamatori possessori di sistemi similari, abbiamo optato per la scelta di utilizzare un riduttore meccanico che ci garantisse una movimentazione efficiente, considerando la grande massa in gioco. Nelle seguenti fasi, vi illustriamo le lavorazioni e le configurazioni effettuate sul riduttore e sul sostegno del disco per garantire un risultato ottimale.
REALIZZAZIONE DELL’ACCOPPIAMENTO DELL’ENCODER SUL RIDUTTORE
Come prima configurazione di siamo concentrati sull’allestimento del riduttore Bonfiglioli da noi selezionato, predisponendo sull’uscita secondaria dell’albero lento una flangia, con lo scopo di accoppiare in tale posizione l’encoder azimutale. Di seguito, tramite alcune immagini, vi illustriamo le configurazioni effettuate.
Particolare della flangia di accoppiamento che ha il compito di fissare l’encoder azimutale.
Particolare dell’albero di giunzione (realizzato con un cilindro di metallo), atto a collegare l’uscita lenta secondaria del riduttore all’encoder azimutale.
Particolare interno dell’encoder azimutale, con la predisposizione del cablaggio e di un condensatore per evitare i rientri di radiofrequenza.
Dettaglio del fissaggio inferiore dell’encoder e del sistema di azzeramento sotto alla base azimutale.
FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA:
Il componente da noi realizzato consente la taratura di precisione dell’encoder interno, nella posizione degli 0°Nord, per consentire in seguito il preciso rilevamento della posizione azimutale del disco. Il componente può essere tarato con semplicità svitando il dado collocato nella parte più bassa del componente; una volta svitato il dado occorrerà posizionare l’encoder con l’ausilio di una bussola e serrare nuovamente il sistema a termine della taratura.
Immagine del componente di azzeramento autocostruito, contente l’encoder di posizione.
REALIZZAZIONE DELL’ACCOPPIAMENTO DEL MOTORE DC SUL RIDUTTORE
Per garantire la movimentazione corretta e sicura del disco in azimut, abbiamo studiato un sistema adatto per l’accoppiamento del riduttore alla base rotativa precedentemente nominata. Di seguito, vi illustriamo tramite alcune immagini le fasi di costruzione dell’accoppiamento meccanico, riportandovi inoltre alcuni dettagli sulle rifiniture effettuate alla gabbia azimutale.
Dettaglio dell’accoppiamento meccanico dell’albero veloce del riduttore ad un motore elettrico in tensione continua. L’accoppiamento è stato effettuato creando delle flange su misura ed utilizzando un giunto parastrappi adatto.
Il sistema composto da motore e riduttore è stato accoppiato in seguito al disco saldando un mast metallico dritto all’albero lento del riduttore.
Realizzazione di tre paratie removibili manualmente per garantire la chiusura del sistema di movimentazione azimutale. Per la reperibilità delle paratie metalliche, ringraziamo ancora Andrea Vianello, amico di Roberto IV3CYF che ha provveduto a fornirci i materiali di partenza.
Alcune immagini delle paratie ultimate dopo aver eseguito le varie lavorazioni di formatura, verniciatura e fissaggio.
IL MOVIMENTO ZENITALE
Per garantire una movimentazione corretta e sicura del disco da 3 metri, abbiamo inoltre costruito un sistema solido che fosse in grado di movimentare il disco in elevazione, consentendo il necessario puntamento di eventuali satelliti, astri ed altre radiosorgenti. Per effettuare l’elevazione del disco, abbiamo scelto di utilizzare un pistone elettrico in corrente continua ben proporzionato, che consente di sollevare la grande massa del disco. Ringraziamo Denis Querin dell’ex ditta “Denis by Sat” di Casarsa (PN), per averci fornito questo articolo, in grado di sollevare ben 1500 libbre (circa 700 kg) GRAZIE!
Di seguito, vi illustriamo tramite delle immagini, il processo di realizzazione.
REALIZZAZIONE DELLA SISTEMA DI ELEVAZIONE DEL DISCO
Per prima cosa, abbiamo adattato la meccanica della ralla rotativa, in modo tale da utilizzarla come supporto per il pistone di movimentazione zenitale. Per la realizzazione di questo sistema di fissaggio, sono state saldate delle prolunghe metalliche, realizzate con delle solide barre, al fine di sostenere il pistone tramite questa forcella, garantendo il movimento di “leva” che consentirà di innalzare la parabola.
Dettagli delle lavorazioni meccaniche e delle saldature della forcella meccanica che sostiene il pistone.
Per garantire il fissaggio dell’attuatore alla parabola da sollevare, abbiamo inoltre predisposto e saldato a misura una seconda forcella metallica, per inserire la flangia dell’attuatore, consentendo il sollevamento.
Dettaglio del dado di fissaggio che connette saldamente la forcella della parabola alla flangia del pistone elettrico.
Dettagli di fissaggio del pistone elettrico alla ralla rotante utilizzando un apposito collare in ottone.
REALIZZAZIONE DELL’ACCOPPIAMENTO DELL’ENCODER ZENITALE AL DISCO
Per la realizzazione del sistema che ha lo scopo di monitorare la posizione di elevazione del disco, abbiamo adottato un encoder uguale a quello utilizzato per il sistema di azimut. La strategia che abbiamo adottato per monitorare l’angolo di elevazione, consiste nell’aver posizionato l’encoder in un punto di rotazione specifico della parabola (localizzato sulla forcella che sostiene il disco e che consente il movimento angolare). Nelle seguenti immagini, potete osservare il punto di posizionamento e fissaggio dell’encoder, analizzando le scelte meccaniche da noi effettuate.
Dettaglio della flangia di accoppiamento che consente la rotazione del disco. La flangia è stata saldata direttamente sul telaio della parabola.
Accoppiamento meccanico della scatola contente l’encoder alla flangia collocata sul telaio della parabola.
Staffa di bloccaggio del contenitore dell’encoder fissato alla forcella rotante. La staffa permette la sola rotazione dell’albero dell’encoder, ruotato dalla flangia connessa al disco.
Dettaglio di realizzazione della scatola contente l’encoder di elevazione.
Sistema di cablaggio utilizzando dei tubi metallici flessibili. All’interno dei tubi, sono stati predisposti i cavi elettrici per la connessione dell’encoder e del pistone di elevazione.
Piastra metallica di raccordo atta a convogliare i cavi dell’encoder e del pistone verso il quadro elettrico posto alla base della struttura.
APPROFONDIMENTO SUGLI ENCODER
Per il monitoraggio della posizione del disco (sia in azimut che in elevazione), abbiamo adottato dei validi encoder ed effetto hall. Questi encoder di provenienza cinese, sono stati scelti per questo progetto a seguito di varie sperimentazioni, che con il tempo hanno confermato la loro e qualità costruttiva e precisione nel rilevamento. Sono dei sensori che hanno coinvolto iv3radiolab nella sperimentazione assieme a vari radioamatori, tra cui Pierluigi Poggi IW4BLG. Nella seguente immagine, potete visualizzare l’encoder da noi adottato. Si tratta di un prodotto facilmente reperibile on-line, cercando “encoder ad effetto hall“.
FUNZIONAMENTO DELL’ENCODER:
L’encoder in analisi, dispone di tre pin (VCC, GND, OUT). Alimentato a 5 V (tra VCC e GND – con polo positivo su VCC), rileva la rotazione interna dell’albero tramite un sensore magnetico posto all’interno. Quando l’albero ruota, il campo magnetico varia e l’uscita OUT genera una tensione che varia in maniera molto precisa tra 0 e 5 V, in maniera periodica e infinita.
Ogni minima variazione di tensione corrisponde ad un piccolo spostamento dell’albero: monitorando queste variazioni è possibile ricavare la posizione relativa con una precisione al decimo di grado rispetto a un punto di riferimento iniziale. L’encoder non perde la posizione una volta rimossa la tensione, poiché l’albero può ruotare all’infinito, mantenendo il suo effetto.
CONCLUSIONI
Siamo giunti al termine di questo articolo, che riassume un lungo periodo di progettazione, lavorazioni meccaniche, sperimentazioni di gruppo e tanto tanto impegno. Ci auguriamo che il progetto della parabola (seppur in lento avanzamento) possa ancor più appassionarvi e fornirvi degli spunti per le vostre sperimentazioni. Qui di seguito potete visualizzare un immagine del disco con il sistema di puntamento montato e pronto per la gestione elettronica automatizzata.
NOTA: Ogni articolo da noi pubblicato riassume la grande passione, la dedizione e la sperimentazione impiegata ed applicata al massimo delle nostre possibilità. Viviamo in una continua condizione di apprendimento (siamo radioamatori). L’articolo non si pone l’obiettivo di proporre soluzioni definitive o perfette: è pura sperimentazione. Solo con l’utilizzo del sistema di puntamento e con l’avanzamento delle nostre esperienze operative, riusciremo a comprendere l’effettiva correttezza delle nostre scelte costruttive ed apportare eventuali modifiche in corso d’opera.
Prossimamente, verrà pubblicato un ulteriore articolo riguardante le successive sperimentazioni elettroniche per la creazione di un quadro elettrico e dei cablaggi necessari ad alimentare e controllare il sistema di puntamento.
Per rimanere aggiornati sugli ulteriori sviluppi, vi consigliamo di iscrivervi gratuitamente alla nostra newsletter tramite il modulo che trovate al termine di questo articolo. Per qualsiasi dubbio o curiosità, non esitate a lasciare un commento nell’apposito modulo di contatto posto al termine dell’articolo.
Vi auguriamo buone sperimentazioni
Il Team di IV3 RadioLab
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