專利名稱：天線自動(dòng)定向器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是為家用電視接收天線設(shè)計(jì)的一種多方位予置式自動(dòng)定向器。屬于機(jī)械傳動(dòng)和電子技術(shù)領(lǐng)域。
對(duì)設(shè)在某特定地點(diǎn)的電視接收機(jī)而言，不同頻道的電視信號(hào)往往從不同方向發(fā)射而來。電視機(jī)通過天線接收信號(hào)，所產(chǎn)生圖象的質(zhì)量與天線指向是否對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的來波方向有密切關(guān)系，在遠(yuǎn)離發(fā)射臺(tái)或電視頻道的發(fā)射功率較小時(shí)尤其如此。當(dāng)電視機(jī)天線被周圍的建筑物包圍時(shí)，圖象還會(huì)出現(xiàn)“重影”現(xiàn)象。使用公用天線的電視用戶大都能收到所在地區(qū)的幾乎全部電視頻道的節(jié)目，圖象質(zhì)量較高，“重影”很少。這是因?yàn)楣秒娨曁炀€系統(tǒng)有幾個(gè)天線分別對(duì)準(zhǔn)了各頻道的發(fā)射臺(tái)所致。對(duì)于獨(dú)立的電視用戶來說，除靠一支高質(zhì)量的全頻道天線外，還必須隨時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)天線的水平指向，分別對(duì)準(zhǔn)來波方向，以求接收更多的信號(hào)能量，或者避開周圍建筑物的反射波，才能收到較好的圖象。這種可以隨意轉(zhuǎn)動(dòng)天線指向的器具就是轉(zhuǎn)向器。
目前已知的國內(nèi)外轉(zhuǎn)向器大都由轉(zhuǎn)向器本體和控制器所組成，但驅(qū)動(dòng)及控制原理各異。美國常用的一種轉(zhuǎn)向器(Archerotor Antenna Rotator)使用小型交流電機(jī)，經(jīng)齒輪減速器驅(qū)動(dòng)天線，控制原理是將電機(jī)的開關(guān)通過手柄旋轉(zhuǎn)某一角度，使發(fā)送和接收的兩個(gè)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，在發(fā)送機(jī)經(jīng)減速齒輪將電機(jī)開關(guān)關(guān)閉之前的同一段時(shí)間里，接收機(jī)驅(qū)動(dòng)天線已經(jīng)轉(zhuǎn)過了與手柄轉(zhuǎn)角相同的角度。這種原理的轉(zhuǎn)向器定位準(zhǔn)確，迅速，但由于使用交流電機(jī)，價(jià)格較貴又不安全，因而不適于在我國推廣應(yīng)用。
國內(nèi)市場(chǎng)銷售的一種天線轉(zhuǎn)向器(無錫，太湖牌)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉。轉(zhuǎn)向器本體由玩具電機(jī)驅(qū)動(dòng)三級(jí)串聯(lián)行星齒輪減速器轉(zhuǎn)動(dòng)天線?？刂圃硎峭ㄟ^兩個(gè)微動(dòng)開關(guān)來啟動(dòng)電機(jī)和改變電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向。天線指向的最后確定，是以肉眼觀察電視圖象的質(zhì)量，同時(shí)反復(fù)按動(dòng)正反轉(zhuǎn)微動(dòng)開關(guān)，直到用戶認(rèn)為圖象滿意為止。因?yàn)樘炀€的指向與微動(dòng)開關(guān)之間沒有必然的內(nèi)在聯(lián)系，因而無法判斷天線的目前位置。這樣，在重新將天線向原來調(diào)過的位置上調(diào)整時(shí)，仍要反復(fù)按動(dòng)開關(guān)。這種控制原理的轉(zhuǎn)向器定位精度極差，操作過程繁瑣，特別是需要在短時(shí)間內(nèi)搜索很多電視節(jié)目時(shí)更覺不便。在電視機(jī)向紅外遙控方式發(fā)展的趨勢(shì)下，簡化轉(zhuǎn)向器的操作方法，提高天線定位精度的新型轉(zhuǎn)向器便應(yīng)運(yùn)而生。
本實(shí)用新型的目的，是在上述國內(nèi)轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，應(yīng)用電子技術(shù)將天線的定位功能自動(dòng)化，提高天線的重復(fù)定位精度，簡化操作方法。
實(shí)現(xiàn)天線自動(dòng)定向的原理，是設(shè)法在天線指向有對(duì)應(yīng)關(guān)系的傳感器上得到信號(hào)，同予想方位的信號(hào)在電子線路中進(jìn)行比較，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)向器輸出軸的轉(zhuǎn)角施以定量控制，以得到予想中的天線指向。
天線自動(dòng)定向器如附圖3所示，采用電位器作為傳感器，轉(zhuǎn)向電位器5的電刷電位為傳感信號(hào)，即轉(zhuǎn)向電位，預(yù)置電位器3的電刷電位為予想方位的信號(hào)源，即予置電位。如圖1所示，轉(zhuǎn)向電位器5固定在轉(zhuǎn)向器上，將電刷與輸出軸經(jīng)調(diào)速裝置相聯(lián)系，則電刷轉(zhuǎn)角和輸出軸轉(zhuǎn)角之間便具有一定的比例關(guān)系。一般來說隨電刷電位的變化電刷轉(zhuǎn)角也相應(yīng)改變，所以從轉(zhuǎn)向電位的高低即可表示輸出軸的轉(zhuǎn)角大小，同時(shí)也反映了天線在空間方位中的指向，同理，予置電位與電位器旋鈕轉(zhuǎn)角也有同樣的依賴關(guān)系，把旋鈕的全部轉(zhuǎn)角按空間360°的方位等分刻度，刻度上的予置電位就與空間方位一致起來。當(dāng)旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度時(shí)，電位器便具有了一定的予置電位。
把轉(zhuǎn)向電位在電位比較器線路中同予置電位進(jìn)行比較，兩者相等說明天線在予定方向上，兩者不等則應(yīng)由比較器發(fā)出信息控制電機(jī)，將天線指向及轉(zhuǎn)向電位調(diào)整，直至轉(zhuǎn)向電位與予置電位一致。這里要說明，一個(gè)電位比較器只能控制線路的兩種狀態(tài)，而轉(zhuǎn)向電機(jī)需要有正反轉(zhuǎn)加停止三種狀態(tài)，所以本新型使用兩個(gè)電位比較器7和8來控制電機(jī)的三種狀態(tài)。
無論人為的調(diào)整予置電位旋鈕位置，還是某種因素改變了轉(zhuǎn)向電位器電刷的位置，只要兩個(gè)電位失去平衡，控制器都會(huì)自動(dòng)調(diào)整天線指向。關(guān)閉控制器電源，天線靠轉(zhuǎn)向器的高速比和齒輪間隙的機(jī)械自鎖將指向固定。用戶初次使用時(shí)，根據(jù)各頻道圖象質(zhì)量調(diào)整確定予置電位器旋鈕的位置，以后使用只需按下開關(guān)15，天線就自動(dòng)轉(zhuǎn)向，一次到位，無需再反復(fù)調(diào)整。
本實(shí)用新型中的轉(zhuǎn)向器由微型電機(jī)(如玩具電機(jī))和多級(jí)串聯(lián)行星減速器組成，輸出軸上的適配器21可裝各種類型的電視天線。轉(zhuǎn)向電位器5僅取普通線繞電位器的電阻絲芯片使用。由于芯片結(jié)構(gòu)的影響，電刷轉(zhuǎn)角一般小于360°。為保證轉(zhuǎn)向電位能反映輸出軸≥360°的全方位轉(zhuǎn)角，以減速器協(xié)調(diào)輸出軸與電刷的轉(zhuǎn)角關(guān)系，減速比限在1.5至1.85之間。減速器類型不限，以結(jié)構(gòu)簡單合理，便于檢修和成本低廉為宜。
轉(zhuǎn)向電位器電刷一旦滑出，電阻絲芯片會(huì)使電位器損壞和失靈，為保證此一后果不致發(fā)生，本新型采取兩個(gè)措施一、芯片彎曲的缺口處墊高，以使電刷能平滑過渡；二、將予置電位器高電位調(diào)整在轉(zhuǎn)向電位器高電位之下，而低電位調(diào)整在轉(zhuǎn)向電位器低電位之上，以使轉(zhuǎn)向電刷停在最高和最低電位端之前。
本實(shí)用新型中的控制器線路有兩種方案1.如圖2所示，予置電位器和轉(zhuǎn)向電位器的電阻絲分別串在線路中，引出電刷電位在比較器中進(jìn)行比較。這種方案的單圈電位差是不變的，在電刷全部行程中天線的定位精度一致。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)向電位器要用三根導(dǎo)線與控制器聯(lián)接。
2.如圖3所示，予置電位器3高電位端串以小電阻2，電刷與高電位端短路。轉(zhuǎn)向電位器5高電位端斷路，電刷與串聯(lián)電阻6短接后，與電阻2兩端電位在電位比較器7和8內(nèi)比較。這種方案的單圈電位差在電刷全部行程中是變化的，因而天線定位精度也在改變。但兩電位器的變化是相同的，而且電阻2兩端電位差也相應(yīng)變化，故定位精度變化不大。改變電阻2阻值便可改變定位精度。轉(zhuǎn)向電位只要在電阻2兩端電壓之間且與兩端電位保持在電位比較器翻轉(zhuǎn)電平之內(nèi)，天線就穩(wěn)定的定位在那里。此方案的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省一根連接導(dǎo)線、缺點(diǎn)是定位精度在電刷處于高電位端時(shí)較差。
一般正常工作狀態(tài)下，與非門M2一輸入端直接接電源高電位即可。由于轉(zhuǎn)向電位器與控制器相連的導(dǎo)線不允許開路，轉(zhuǎn)向電位器5的電刷要始終保持接觸良好，否則就會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不止及其它一系列故障。本新型在控制器中加設(shè)安全報(bào)警裝置，它包括與非門M1及表示轉(zhuǎn)向器電刷接觸好壞或?qū)Ь€是否開路的報(bào)警燈18。圖3中C點(diǎn)電壓的變化直接表示電刷接觸好壞和轉(zhuǎn)向器是否開路，從C點(diǎn)引入電壓，作為與非門M1的輸入，并把與非門M1的輸出端作為與非門M2的一輸入，電路的工作狀態(tài)及變化能隨時(shí)顯示報(bào)警及起保護(hù)作用。如圖3所示，電阻1和電阻2串接點(diǎn)以A表示，預(yù)置電位器3電刷點(diǎn)以B表示，轉(zhuǎn)向電位器5電刷點(diǎn)以C表示，L1、L2為電位比較器，14為四與非門電路(M1，M2，M3，M4)、J1、J2表示繼電器繞組，J2繞組高電位端以D表示，表(一)列出各點(diǎn)電位情況以及電機(jī)和指示燈工作狀態(tài)
1.定位自動(dòng)化。用戶只按需要旋轉(zhuǎn)手柄至所需位置，天線的轉(zhuǎn)動(dòng)和停止自動(dòng)進(jìn)行，并一次到位。無需用戶重復(fù)調(diào)整，使用非常方便。
2.重復(fù)定向精度高。只要予置電位器旋鈕指向予定方位，無論重復(fù)多少次，天線總在予定方位上停止。
3.定向隨意，適應(yīng)性強(qiáng)。予置旋鈕和轉(zhuǎn)向器輸出軸只具有相對(duì)關(guān)系，適于各地區(qū)使用，隨意定向。
4.適配各種類型的電視天線。
5.斷線自動(dòng)報(bào)警，有線遙控，關(guān)機(jī)自鎖，開機(jī)自動(dòng)定位。在室內(nèi)控制室外天線的轉(zhuǎn)向，一旦連線開路或轉(zhuǎn)向電位器出現(xiàn)斷絲或電刷接觸不良，控制器以燈光報(bào)警并自動(dòng)停機(jī)。在關(guān)閉總電源后，天線靠轉(zhuǎn)向器的高速比減速器機(jī)械自鎖。若有意外指向改變，開機(jī)后自動(dòng)調(diào)整至予定方位。
6.造價(jià)低，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，電器另件少，易于維修。
7.低壓供電，安全可靠。
8.改型產(chǎn)品適用性強(qiáng)。例如可改多個(gè)予置電位器，分別予置，轉(zhuǎn)換開關(guān)或按鍵控制方位。此外，可作無線電定向器，電動(dòng)窗簾或幕布等多種作業(yè)方面的運(yùn)用。
本實(shí)用新型的實(shí)施例1.轉(zhuǎn)向器如圖1所示，由玩具電機(jī)驅(qū)動(dòng)三級(jí)串聯(lián)行星減速器，速比為8.667×8.667×7＝525.818。轉(zhuǎn)向電位器為1K歐姆普通線繞電位器芯片，與轉(zhuǎn)向減速器輸出軸同一幾何軸線固定在輸出端蓋上。其高低兩端電位通過螺釘和導(dǎo)線接入控制器。電刷由一組繩輪減速器驅(qū)動(dòng)，速比1.55。電刷固定于套在輸出軸上的從動(dòng)輪端面并緊壓在電阻絲上，主動(dòng)輪與輸出軸同軸并固緊。線繩經(jīng)一導(dǎo)向輪將主、從動(dòng)輪連在一起。電刷電位由與之連接的銅電刷經(jīng)滑片與高電位端相通。當(dāng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周后，電刷也在電阻絲上滑動(dòng)全部路徑。
2.控制器(如圖3所示)采用第二方案，同時(shí)以八個(gè)予置電位器的電刷電位經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)與電阻2分別相通。兩個(gè)電位比較器7、8將電阻2兩端電位與轉(zhuǎn)向電位比較后，經(jīng)與非門和驅(qū)動(dòng)電路3DK4啟動(dòng)繼電器，從而控制轉(zhuǎn)向電機(jī)的方向和啟動(dòng)停止。
說明書

圖1轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)圖5 轉(zhuǎn)向電位器13 轉(zhuǎn)向電機(jī)20 天線21 適配器22 輸出軸23 繩輪減速器24 第三級(jí)減速器25 二級(jí)減速器26 一級(jí)減速器27 外殼28 主動(dòng)輪29 從動(dòng)輪30 導(dǎo)向輪圖2第一方案電路圖1 電阻R13 預(yù)置電位器5 轉(zhuǎn)向電位器6 電阻R6圖3第二方案電路圖1 電阻R12 電阻R23 預(yù)置電位器4 電阻R45 轉(zhuǎn)向電位器
6 電阻R67、8 電位比較器9、10 驅(qū)動(dòng)器T1，T211、12 繼電器J1，J213 轉(zhuǎn)向電機(jī)14 與非門M1，M2，M3，M415 電源開關(guān)K16、17 天線運(yùn)行方向和到位指示18 斷路、報(bào)警指示燈19 電源
權(quán)利要求1.一種由控制器、轉(zhuǎn)向器和天線適配器組成的天線定向器，其特征在于(1)傳感器采用電位器，取轉(zhuǎn)向器中電位器的電刷電位為傳感信號(hào)，以控制器中的予置電位器電刷電位為比較信號(hào)。將兩個(gè)電位通過電位比較器進(jìn)行比較，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器控制繼電器的通斷，從而啟動(dòng)停止轉(zhuǎn)向電機(jī)或改變其旋轉(zhuǎn)方向；(2)將普通線繞電位器電阻絲芯片固定于轉(zhuǎn)向器內(nèi)，以一套減速器將電刷與轉(zhuǎn)向器輸出軸相聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線定向器，其特征在于(1)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向器輸出軸轉(zhuǎn)角和電位器電刷電位的減速器，其速比取1.5至1.85之間；(2)控制器內(nèi)設(shè)兩個(gè)電位比較器7和8；(3)轉(zhuǎn)向電位器5芯片缺口處墊高；(4)予置電位器3的高端電位略低于轉(zhuǎn)向電位器5高端電位，其低端電位略高于轉(zhuǎn)向電位器5的低端電位；(5)予置電位器3高電位端與電刷短路使用；(6)轉(zhuǎn)向電位器5高電位端斷路使用。
3.一種由控制器、轉(zhuǎn)向器和天線適配器組成的天線定向器，其特征在于(1)傳感器采用電位器，取轉(zhuǎn)向器中電位器的電刷電位為傳感信號(hào)，以控制器中的予置電位器電刷電位為比較信號(hào)。將兩個(gè)電位通過電位比較器進(jìn)行比較，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器控制繼電器的通斷，從而啟動(dòng)停止轉(zhuǎn)向電機(jī)或改變其旋轉(zhuǎn)方向；(2)將普通線繞電位器電阻絲芯片固定于轉(zhuǎn)向器內(nèi)，以一套減速器將電刷與轉(zhuǎn)向器輸出軸相聯(lián)；(3)控制器電路中設(shè)置安全報(bào)警裝置，它包括與非門M1，報(bào)警燈18和轉(zhuǎn)向器運(yùn)行到位及轉(zhuǎn)動(dòng)方向指示燈16及17。
專利摘要天線自動(dòng)轉(zhuǎn)向器屬于機(jī)械傳動(dòng)和電子技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型利用電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的電位器的電刷電位來傳感天線空間定位指向的技術(shù)和轉(zhuǎn)向電位與予置電位進(jìn)行比較的方法控制天線自動(dòng)跟蹤定位，使電視用戶迅速、方便的調(diào)節(jié)天線方向，獲最佳收視效果。本實(shí)用新型定向隨意，定向精度高?？癸L(fēng)自鎖能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好。設(shè)有各種報(bào)警指示，安全、保險(xiǎn)，適用于各種天線的轉(zhuǎn)向使用。
文檔編號(hào)H01Q3/02GK2054212SQ8921370
公開日1990年3月7日 申請(qǐng)日期1989年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月11日
發(fā)明者施永, 張金∴ 申請(qǐng)人:北京大學(xué)