伺服天线自动升降装置的改造与设计

刘大成 陈立坡 陈雄

摘要：针对部分老旧设备天线伺服系统需要人工手摇方式开展，影响设备部署时机和工作效率，提出对其进行自动化改造。文中设计一种天线自动升降系统，通过控制电机转动带动天线升降，将设备天线升降系统由人工手摇式升级为电机自动式，缩短设备机动部署时间，提高设备展开工作效率。

关键词：天线系统;自动升降;展开时间;电机驱动器

中图分类号：TN710 文献标识码：B 文章编号：1007-9416（2019）10-0024-01

0 引言

当前，部分老旧设备的伺服天线系统仍采用单一的机械结构单元，没有自动化控制系统。日常使用时，需要人工摇动摇把儿的方式将天线升起和降下，往往大型天线的升降过程，需要2-3人轮流操作才能将其正常升起，且消耗的时间较长;同时由于天线的机械结构单元没有自动限位装置，天线升降是否到位需要人工目视判断，既不能完全保障装备的架设安全，又进一步降低了天线展开效率。因此需要对老旧机械结构天线进行自动化改造，增加伺服电机、控制器、限位开关等功能模块，实现天线升降的自动化控制。

1 设计的基本思路和原则

天线自动升降系统的设计制作，要以设备实际使用需求出发，既不能破坏天线主体影响天线正常使用，又要满足使用要求，因此在设计中应始终坚持科学性、适用性和可行性相统一的原则[1]。

（1）设计制作不能影响设备正常使用。系统的设计将增强设备的机动部署能力、提高设备的展开效率，这一切的前提都是要保障不能破坏设备天线本体、不影响设备正常使用的前提下开展的。因此在设计时，要尽量不改变设备天线伺服系统的结构布局、不随意引接设备线路、不新增安装孔等，尽量利用设备原有的接口和安装孔等开展设计。

（2）设计制作考虑使用环境要求。系统将安装固定在设备天线基座附近，在露天环境下使用，需要考虑恶劣的存放和使用条件，因此在模块和元器件选型时，需要考虑其温湿度指标，同时对电机等模块设计防雨、防潮、防盐雾等措施。

（3）电路板的设计制作。系统将制作控制电路，在电路板的绘制过程中将严格按照电路板制作规范进行，同时需要分析天线伺服系统原有板卡，避免出现电磁互扰等问题。

2 设计重难点分析

针对设备的特点和日常使用环境条件，分析系统在设计时需要重点考虑以下几个技术难点：

（1）传动轴方面：由于原有设备传动轴悬空，没有可固定电机的空间位置，因此只能采用附加传动的方式对传动轴进行驱动。

（2）电路设计方面：因设备经常机动到海边、高山等地使用，环境恶劣、湿度较大，而机械传动模块多为金属材料，对防锈性能提出了苛刻的要求，因此在设计时需要特别注意。

（3）扭矩等参数计算：因设备天线主体较重，特别是在天线升起阶段启动扭矩很大，因此需要大的电机功率，大功率的电机体积相应也大，但现场可以放置电机的空间有限，需要兼顾考虑。

（4）模块的安装固定：设备底座为铸铝件，焊接性能较差，且现场没有可以方便固定电机的连接孔，因此需要在不破坏设备主体的基础上实际勘测并量身定做固定架。

（5）防水性能;设备工作在露天环境，并且升降系统部分模块暴露在空气中，因此需要考虑防雨水等功能，对电气接头提出了很高的要求，且线路的走线布置需要特殊考虑。

（6）供电方面：升降系统需要外接电源供电，考虑到设备本身发电装置的负荷能力，因此需要尽量选用小功率电机，避免影响设备的其他重要电气部件的正常工作。

基于以上技术难点分析，对重点模块进行选型和处理：动力单元选择单相交流电机，减速器采用一体化的设计以减少空间上的占用;在传动方式上采用同步带传送;电气接头一律采用防水接口，控制箱也采用全封闭式防水设计;根据设备具体外形尺寸定制电机安装架。

3 系统总体设计

系统主要包括控制器分系统、动力分系统、传动分系统和供电分系统，组成原理如图1所示[2]。

控制器发送上升和下降指令至控制箱，控制箱发送控制指令至电机驱动器，带动电机工作，电机与减速器连接，通过传送带、连接轴与天线升降传动轴连接，控制天线升降。控制器具备急停功能，可以随时控制电机停止工作，天线主体安装限位开关，与控制箱连接，当天线上升至指定位置或下降到指定位置后限位开关工作，发送指令停止电机工作。

控制分系統主要包括控制箱和控制器，为防止控制系统受到气候影响，将控制箱安装在天线底座内部，不受降雨等恶劣天气影响;控制器为分体式设计，可单独拆卸。控制分系统主要实现电机转动的控制能力，同时具备保护功能。动力分系统主要包括电机驱动器、电机和减速器，提供天线升降的动力。传动分系统包括传动带和连轴器，实现电机与天线转动轴的力量传输。供电分系统采用单相220V交流供电，再由开关电源提供24V直流电以供控制电路使用。电路设计上采用高低压分离式设计，即分为电机电路和控制电路两部分。将两者分离既可以保证电机有较高的工作电压，又可以保证控制电压在人体安全电压范围内，增加系统的安全性[3]。

4 结语

本文根据老旧装备机械天线在升降使用中存在的现实问题，提出了一种可靠的改进方式，实现了天线升降由人工手摇式向电气控制式的改造，解决了老旧设备天线展开需要保障人员多、时间长等问题，同时本次对天线的改造方法可以应用于其他领域，具有一定的经济效益。

参考文献

[1] 陈常明，丁飞，江伟.某车载雷达结构总体设计[J].机械与电子，2018，36（9）：58-61.

[2] 李波，李志有，曲颖.某雷达天线升降调平机构设计[J].中国新技术新产品，2014（2）：70-71.

[3] 颜剑.某型号天线升降机构的设计[J].军民两用技术与产品，2017（2）：159.