Progetto rotore Azimut/Elevazione per ricezione satelliti

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Tabella comparativa completa
Soluzione
Vantaggi
Svantaggi
Ideale per
Arduino UNO + PCA9685
Più semplice, molto stabile via USB, facile con Hamlib, adatto al primo test
Niente Wi-Fi integrato
Prima realizzazione del rotore
ESP32 + PCA9685
Wi-Fi integrato, più potente, possibile controllo da browser, più flessibile
Più complesso da configurare
Versione finale wireless

Tabella costi indicativi
Componente
Arduino + PCA9685
ESP32 + PCA9685
Scheda principale
Arduino Uno circa 12/29 €  
Mega circa 53 €
ESP32 circa 8–17 €
Modulo PCA9685
10–20 €
10–20 €
Convertitore 12 V → 5 V
5–15 €
5–15 €
Cavi, morsetti, fusibili
10–20 €
10–20 €
Totale senza alimentatore 12 V
Circa 55–105 €
Circa 35–72 €
Alimentatore 5 V 1 A
+ 30–80 €
+ 30–80 €

Il PCA9685 non è indispensabile; per solo 2 servomotori, ho optato per partire senza PCA9685e in configurazione minima:
SCHEDA " UNO REV.3" COMPATIBILE CON CAVO USB  costo 10 €
+ un po' di connettori Dupont maschio/maschio per i collegamenti
Conviene prendere il pacco da 40, costa 5/6 euro.

Testiamo un solo servo alla volta.
Collegamenti:
- Cavetto negativo dell'alimentatore 5v al pin femmina GND di Arduino nella sezione POWER (in basso nella foto).
L’alimentatore 5 V alimenta direttamente il servo:
+5 V alimentatore  →  filo rosso servo
-5 V alimentatore  →  filo marrone servo
Arduino invece manda solo il segnale di comando:
D9 Arduino  →  filo giallo servo
E serve la massa comune:
GND Arduino  →  -5 V alimentatore
Quindi Arduino non alimenta il servo: lo comanda soltanto.
Prossimo passo: testiamo solo il servo azimut con Arduino, senza Hamlib.
Prima cosa: servo libero, senza antenna collegata, se possibile.
Caricare sketch (programma) su Arduino
Scarica Arduino IDE (io ho W11): https://www.arduino.cc/en/software/
Lanciare l'exe e controllare che compaia questa finestra
Collegare Arduino al PC con USB: questo serve per selezionare la porta COM e caricare lo sketch cioè il programma che farà muovere il servo.
Sulla scheda Arduino deve lampeggiare un led verde ON e un led giallo accanto alla lettera L; se è così, la scheda funziona.
Adesso dalla finestra Arduino IDE:
Tools → Board → Arduino AVR Boards → Arduino Uno
Poi:
Tools → Port → scegliere la COM che compare. 
Nella finestra Arduino cancellare tutto il codice presente
Poi incollare questo codice:
#include 

Servo servoAz;

void setup() {
  servoAz.attach(9);

  // Rotazione in un senso
  servoAz.writeMicroseconds(1200);
  delay(2000);

  // Stop
  servoAz.writeMicroseconds(1500);
  delay(2000);

  // Rotazione nell'altro senso
  servoAz.writeMicroseconds(1800);
  delay(2000);

  // Stop finale
  servoAz.writeMicroseconds(1500);
}

void loop() {
  // Vuoto: il programma non viene ripetuto
}
Accendere l’alimentatore 5 V del servo.
Premere Upload (freccia verso destra in alto) e il servo dovrebbe eseguire 4 movimenti e fermarsi.
Se il test è OK, Arduino comanda correttamente il servo azimut.
Spegnere l’alimentatore 5 V del servo.
Ora passiamo direttamente allo sketch compatibile Hamlib / EasyComm II.
Caricare questo su Arduino:
#include 

Servo servoAz;
Servo servoEl;

const int AZ_PIN = 9;
const int EL_PIN = 10;

const int MIN_US = 800;
const int MAX_US = 2200;

float azDeg = 180.0;
float elDeg = 90.0;

int degToUs(float deg, float minDeg, float maxDeg) {
  deg = constrain(deg, minDeg, maxDeg);
  return map((int)(deg * 10), (int)(minDeg * 10), (int)(maxDeg * 10), MIN_US, MAX_US);
}

bool parseValue(String line, const char *key, float &value) {
  int idx = line.indexOf(key);
  if (idx < 0) return false;

  int i = idx + strlen(key);
  while (i < line.length() && line[i] == ' ') i++;

  if (i >= line.length()) return false;

  char c = line[i];
  if (!(c == '-' || c == '+' || c == '.' || (c >= '0' && c <= '9'))) return false;

  value = line.substring(i).toFloat();
  return true;
}

void moveServos() {
  servoAz.writeMicroseconds(degToUs(azDeg, 0, 360));
  servoEl.writeMicroseconds(degToUs(elDeg, 0, 180));
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.setTimeout(50);

  servoAz.attach(AZ_PIN);
  servoEl.attach(EL_PIN);

  moveServos();
}

void loop() {
  if (Serial.available()) {
    String line = Serial.readStringUntil('\n');
    line.trim();
    line.toUpperCase();

    if (line == "AZ") {
      Serial.print("AZ");
      Serial.println(azDeg, 1);
      return;
    }

    if (line == "EL") {
      Serial.print("EL");
      Serial.println(elDeg, 1);
      return;
    }

    if (line == "AZ EL") {
      Serial.print("AZ");
      Serial.print(azDeg, 1);
      Serial.print(" EL");
      Serial.println(elDeg, 1);
      return;
    }

    float newAz, newEl;
    bool gotAz = parseValue(line, "AZ", newAz);
    bool gotEl = parseValue(line, "EL", newEl);

    if (gotAz) azDeg = newAz;
    if (gotEl) elDeg = newEl;

    if (gotAz || gotEl) {
      moveServos();
    }
  }
}
Click sulla freccia destra per fare l'Uploading
Dopo Done uploading:
Accendere l’alimentatore 5 V del servo.
Chiudere la finestra di Arduino
Salvare con un nome semplice, per esempio:
Rotore_AZ_EL_EasyComm
Così si potrà riaprirlo e modificarlo in seguito. Dopo il salvataggio, Arduino IDE si chiuderà. Lasciare però Arduino collegato via USB al PC.
Scaricare e testare il software Hamlib
Sul PC scaricare Hamlib dalla pagina ufficiale delle release GitHub. Le release recenti includono anche pacchetti binari Windows a 32 e 64 bit.
Scaricare la versione Windows 64-bit ZIP o installer EXE che installerà il programma Hamlib sul computer.
Dopo l’installazione devono comparire questi programmi nella cartella Program Files o Programmi>bin
rotctld.exe
rotctl.exe
Nella cartella bin nella barra in alto, dove c’è il percorso, scrivere: cmd e premere invio
poi scrivere, inserendo la porta rilevata da Arduino (in questo caso COM4)
rotctld.exe -m 202 -r COM4 -s 9600 -t 4533 -v
Hamlib è avviato correttamente: quindi lasciare questa finestra aperta e
-Aprire un secondo Prompt dei comandi nella stessa cartella bin e scrivere
rotctl.exe -m 2 -r localhost:4533
premere invio
Provare questi comandi uno alla volta:
P 180 90
Questo dovrebbe mettere l’azimut al centro.
Poi:
P 90 90
Il servo azimut dovrebbe muoversi da una parte.
Poi:
P 270 90
Dovrebbe muoversi dall’altra parte.
Per leggere la posizione:
p
Il primo numero è azimut, il secondo è elevazione.
Collegamento servo elevazione
Il secondo servo ha gli stessi fili:

Filo servo elevazione
Collegamento
Giallo
Arduino D10
Rosso
+5 V alimentatore
Marrone
GND / negativo alimentatore 5 V

Schema:
Arduino D10 → filo giallo servo elevazione
+5 V alimentatore → filo rosso servo elevazione
-5 V alimentatore → filo marrone servo elevazione
Il GND Arduino deve restare collegato al negativo dell’alimentatore 5 V, come già collegato.
Accendere l'alimentatore 5v
Aprire un prompt di Hamlib in Program files o Programmi
scrivere: cd "C:\Program Files\hamlib-w64-4.7.1\bin"
scrivere(attenzione a inserire il numero giusto della porta COM, in questo caso ho inserito 4, ma dipende dalla configurazione in Arduino): rotctl.exe -m 202 -r COM4 -s 9600

Portiamo i due servo in posizione centrale
scrivere P maiuscola e premere invio
inserire i valori  
Azimut 180 (premere invio)
Elevazione 90 (premere invio)
Provare l'azimut
scrivere P maiuscola e premere invio
inserire i valori  
Azimut 90 (premere invio)
Elevazione 90 (premere invio)
si deve muovere solo il servo azimut
Provare l'azimut lato opposto
scrivere P maiuscola e premere invio
inserire i valori  
Azimut 270 (premere invio)
Elevazione 90 (premere invio)
si deve muovere solo il servo azimut in senso opposto
Posizionare al centro l'azimut
scrivere P maiuscola e premere invio
inserire i valori  
Azimut 180 (premere invio)
Elevazione 90 (premere invio)
il servo azimut si posiziona al centro
Provare l'elevazione
scrivere P maiuscola e premere invio
inserire i valori  
Azimut 180 (premere invio)
Elevazione 45 (premere invio)
il servo elevazione si deve muovere di 45°
Provare l'elevazione lato opposto
scrivere P maiuscola e premere invio
inserire i valori  
Azimut 180 (premere invio)
Elevazione 135 (premere invio)
si deve muovere solo il servo elevazione in senso opposto
Riportare l'elevazione al centro
scrivere P maiuscola e premere invio
inserire i valori  
Azimut 180 (premere invio)
Elevazione 90 (premere invio)
il servo elevazione è al centro così come il servo azimut
Collegare Gpredict a rotctld
Chiudere tutte le finestre di prompt (cmd)
Aprire un solo Prompt e scrivere
cd "C:\Program Files\hamlib-w64-4.7.1\bin"
Poi:
rotctld.exe -m 202 -r COM3 -s 9600 -t 4533 -v
e premere Invio
Deve restare aperto con:
Opened rot model 202, 'EasycommII'
Scaricare e installare la release aggiornata di Gpredict.
eseguire l'exe
in Gpredict dal menu in alto cliccare:
Edit → Preferences
cercare nella finestra delle preferenze una sezione chiamata:
Interfaces
e poi
Rotators
Dentro devi trovare la configurazione dei rotators.
Aggiungere il rotore
In basso ci sono i pulsanti Add, Edit, Delete



Cliccare Add / Add New. Gpredict usa questo percorso: Edit → Preferences → Interfaces → Rotators → Add New. 

Campo
Valore
Name
Arduino AZ-EL
Host
localhost
Port
4533
Min Az
0
Max Az
360
Min El
0
Max El
90

Salvare con OK / Apply.
Chiudere anche la finestra Preferences.ù
Lasciare aperto il Prompt con:
Prima di usare il tracking occorre impostare la propria Ground Station, altrimenti Gpredict calcolerà i satelliti da Copenhagen, Denmark
Quindi:
Edit → Preferences → General
Ground Stations
completare i campi
Confermare con OK, chiudere e riaprire Gpredict.
Aggiornare i TLE (Two-Line Element) sono i dati orbitali aggiornati dei satelliti.
Edit → Update TLE data from network
Poi:
Edit → Update transponder data
Dopo l’aggiornamento, Gpredict userà i dati satellitari aggiornati dalla posizione salvata.
Calibrazione meccanica della direzione.
Gpredict usa questo riferimento:

Azimut
Direzione
0°
Nord
90°
Est
180°
Sud
270°
Ovest

Nel nostro sistema il centro dell’azimut è:
Azimuth: 180
Quindi, accendere l'alimentazione 5v, aprire un solo Prompt e scrivere:
cd "C:\Program Files\hamlib-w64-4.7.1\bin"
Poi:
rotctl.exe -m 202 -r COM3 -s 9600
Quando compare:
Rotator command:
scrivere:
P
Poi:
Azimuth: 180
Elevation: 90
Così si porta il rotore al centro, nel caso in cui fosse spostato. Se i servo non si muovono è perché sono già nella posizione giusta.
Ruotare fisicamente tutta la base del rotore in modo che l’antenna punti verso Sud e fissare la base in modo che non si muova.
Poi:
P
Azimuth: 90
Elevation: 90
L’antenna deve andare verso Est.
P
Azimuth: 270
Elevation: 90
L’antenna deve andare verso Ovest.
A questo punto la calibrazione base AZ/EL è corretta.
Azimuth: 180
Elevation: 90
Rotore è in centro.
Premere q
Poi scollegare Arduino dalla USB per evitare errori di memoria e ricollegare Arduino alla USB
rotctld.exe -m 202 -r COM3 -s 9600 -t 4533 -v
Deve restare aperto con:
Opened rot model 202, 'EasycommII'
Aprire Gpredict.
Aprire Antenna Control.


Selezionare Arduino_UNO.
Selezionare un satellite con Elevation positiva.
Premi Engage.
Poi premi Track.
Se il rotore si muove verso la posizione del satellite, il collegamento Gpredict → rotctld → Arduino → servi funziona.






...continua domani...