Eine Richtantenne ist nur nützlich, wenn man sie auch drehen kann. Welche Konsequenzen diese simple Beobachtung nach sich ziehen kann und wie DK0TU zu einem neuen Rotorsteuergerät für seine Kurzwellenantenne kam, könnt ihr im folgenden lesen.
Die neue Antenne
Auf der ewigen Suche nach noch mehr Performance auf der Kurzwelle hat unser Club im Juni 2024 eine neue Antenne errichtet: eine brandneue SP7GXP 4-Band Yagi mit 17 Elementen, die freundlicherweise von einem Clubmitglied gespendet wurde.
Die Errichtung dieser Antenne brachte allerdings ein paar Herausforderungen mit sich: abgesehen von den absurden Dimensionen dieses Monsters, welche uns beim Zusammenbau immer wieder erstaunten, stellte sich nach dem Einbau in unser bestehendes System aus Hummelmast und Yaesu-Rotor schnell heraus, dass der kleine Rotor dieser Antenne nicht gewachsen sein würde: bei starkem Wind hätte das Risiko bestanden, dass die an der breitesten Stelle 15 Meter große Yagi den Rotor zerstören könnte.
Die SP7GXP, noch mit dem alten Rotor
Glücklicherweise verfügt der Club auch noch über einen “Big Boy Rotator” von Pro.Sis.Tel, welcher deutlich größer dimensioniert ist und die Drehmomente der Yagi dank Schneckengetriebe problemlos aushalten würde. Da die Yagi allerdings mit ihrem gesamten Gewicht von 85 Kilogramm auf dem eingebauten Yaesu-Rotor aufliegt, gestaltet sich so ein Rotortausch schwierig und beinhaltet einen ganzen Samstag mit Kletteraktionen am Mast, Seilzügen und Kraftanstrengungen. Schlussendlich war die dann doch recht unterhaltsame Aktion aber erfolgreich, und der DK0TU-blau lackierte “Big Boy” war am Schlitten montiert und konnte den Mast hinauf gezogen werden. Die Vorfreude war natürlich groß und der Rotor wurde sofort im letzten Licht der untergehenden Sonne ausprobiert. Besser hätte es nicht laufen können: der Rotor ließ sich nun über das Steuergerät im Shack problemlos bedienen und drehte die Yagi über den Himmel. Zumindest bis zum großen Schreckensmoment: plötzlich hatte der Rotor scheinbar so viel Spaß am Drehen der Antenne gefunden, dass er gar nicht mehr aufhören wollte und erst nach dem panischen Ziehen des Steckers am Steuergerät zum Stehen kam. Beim Versuch, das Gerät neu einzuschalten, machte sich schnell Ernüchterung breit: das ganze Gerät funktionierte nicht mehr; der Rotor ließ sich nicht länger drehen und das Display des Steuergerätes zeigte nur noch eine konstante Position an.
Defekte und erste Erkenntnisse
Auf der folgenden Mitgliederversammlung wurde dieses Thema natürlich heiß diskutiert, insbesondere mit Blick auf den bald darauf anstehenden CQWW-Contest. Clubmitglied Tammo (DL7THN) berichtete, dass der Rotor prinzipiell noch funktionierte: mit einem Labornetzteil konnte man manuell Strom auf die Leitung geben und den Rotor drehen. Als Notlösung wurde diskutiert, eine einfache Schaltung aus einer H-Brücke zu bauen, um den Rotor behelfsmäßig ohne Positionskontrolle drehen zu können. Schlussendlich wurde für den CQWW allerdings vorübergehend eine DX-Commander-Multibandantenne aufgabaut, welche während des Contests auch gute Dienste leistete.
Ein Verdacht bezüglich des Defekts des Steuergeräts bestand darin, dass womöglich Wasser in den Rotor eingedrungen sei und ein daraus resultierender Kurzschluss das Steuergerät beschädigt haben könnte. Felix (DL4FX) bestätigte diesen Verdacht kurz darauf mithilfe eines Isolationsprüfers: ein Kurschluss mit dem Gehäuse war definitiv vorhanden. Der Rotor musste also erneut ausgebaut werden, um Wasser abzulassen, die interne Elektronik zu überprüfen und anschließend den Rotor besser zu versiegeln. Natürlich bedeutete auch dies wieder einen Nachmittag Arbeit, um die Antenne anzuheben und den Rotor auszubauen.
Nachdem dieser endlich auf der Werkbank stand, wurde die Funktion des Motors grob per Labornetzteil geprüft. Hierbei wurden glücklicherweise keine Schäden in der Elektronik festgestellt. Außerdem bot dies die Möglichkeit, die Schaltung, welche dem Steuergerät die aktuelle Position des Rotors mitteilt, zu begutachten. Online fanden wir, dass der Motor wohl über ein Potentiometer verfügte, anhand dem man die Position auslesen kann. Allerdings entsprach dies nicht der Realität, die wir nach dem Aufschrauben vorfanden: tatsächlich verbaut war ein Drehinkrementgeber, welcher Drehungen am Rotor per Hall-Sensor erkennt und diese an das Steuergerät weiterleitet. Der Verdacht, dass die Sensoren möglicherweise defekt sein könnten, bestätigte sich aber auch nicht; eine Messung ergab, dass die Sensoren intakt seien. Der Rotor wurde daraufhin für funktionsfähig befunden, sorgfältig versiegelt und anschließend in der nun insgesamt dritten Bauaktion bei bestem Dezemberwetter wieder im Schlitten eingesetzt. Nun fehlte nur noch das Steuergerät…
Wiedereinbau des Rotors im Dezember 2024
Ein MVP
Nachdem Tammo nach der Mitgliederversammlung quasi mit dem Bau eines Steuergerätes beauftragt worden war, begann er alsbald mit dem Neubau: vom Original blieb nur noch das Gehäuse; die “Innereien” wurden gegen ein neues Netzteil, einen Microcontroller und eine heillos überdimensionierte H-Brücke ausgetauscht: zum Minimum Viable Product (MVP) wurden noch zwei Knöpfe hinzugefügt. Per Knopfdruck konnten also 12V Spannung auf den Rotor gegeben werden, der sich dann auch wie erwartet drehte. Allerdings war dem Steuergerät nach wie vor die aktuelle Position des Rotors unbekannt.
Das Prinzip zum Auslesen der Position war in der Theorie ziemlich simpel: wie schon beschrieben, gibt der Rotor in regelmäßigen Abständen Impulse. Also muss der verbaute Microcontroller lediglich die gegebenen Pulse zählen und kann daraus berechnen, wie weit sich der Rotor gedreht hat. Der Inkrementgeber gibt hierbei die Pulse auf zwei phasenversetzten Anschlüssen aus. Je nachdem, auf welcher Phase der Impuls zuerst kommt, dreht sich der Rotor im oder gegen den Uhrzeigersinn. Die Impulsleitungen werden an Interrupt-Pins des Microcontrollers ansgeschlossen. Zum Berechnen des zurückgelegten Winkels musste nur noch die Frage geklärt werden, wieviel Grad Drehung ein Impuls entspricht. Dazu gibt es zwei Möglichkeiten: Einerseits kann man das über die Motordrehungen und die Übersetzung des Getriebes berechnen. Allerdings war uns die Übersetzung zu diesem Zeitpunkt unbekannt; und um diese herauszufinden, hätte der Rotor erneut ausgebaut werden müssen. Um diesen Kraftakt zu vermeiden, wählten wir Methode zwei: der Rotor wird manuell auf Sicht von einer Position zur anderen bewegt und dabei die Pulse gezählt. Dadurch sind dann Winkel und entsprechende Pulse bekannt. So die Theorie. Doch in der Praxis stellte sich schnell heraus, dass die errechneten Winkel nicht mit der Realität übereinstimmten: obwohl das Steuergerät eine Drehung von 90 Grad anzeigte, hatte der Rotor tatsächlich eine gänzlich andere Entfernung zurückgelegt. Um die Verwirrung komplett zu machen, ließ sich in dieser Differenz zwischen Erwartung und Realität keinerlei Muster erkennen: die Werte waren scheinbar bei jedem Versuch unterschiedlich, was eine einfache Korrektur “in Software” unmöglich machte. Eine Überprüfung mit einem Oszilloskop zeigte schnell, dass die Impulse, die der Microcontroller vom Rotor erhält, auf den ersten Blick sauber aussahen: es lag nahe, dass das Problem im Rotor zu suchen sei.
Eine weitere Erkenntnis war, dass die Endschalter des Rotors nicht zu funktionieren schienen: eigentlich verfügt der Rotor über zwei Schalter, die erkennen sollen, wann der Rotor sich über eine bestimmte Gradzahl hinaus bewegt hat, sodass die daran befestige Antenne sich nicht endlos weiterdrehen kann und das zur Antenne führende Koaxialkabel nicht zerstört wird. Diese Endschalter erfüllten in der Praxis allerdings nicht ihre Aufgabe; der Rotor blockierte trotz eindeutiger Überschreitung der dokumentierten Gradzahlen nicht. Lediglich in einer Drehrichtung konnte beobachtet werden, dass der Rotor ab einem bestimmten Punkt nicht mehr zurückdrehen wollte.
Mehr Bauaktionen und mehr Fehlersuche
Im Juli 2025 erfolgte also die mittlerweile vierte große Bauaktion auf dem Dach: der Rotor wurde erneut ausgbeaut und zur genaueren Begutachtung ins Shack gebracht. Nach dem Aufschrauben offenbarten sich uns gleich mehrere Problemquellen: Uns fiel nicht nur auf, dass die Endschalter verkehrt verkabelt waren, was dazu führte, dass ein Überdrehen in eine Richtung lediglich dafür sorgte, dass man nicht mehr zurückdrehen konnte, nein; die Isolierung im Rotor war auch an mehreren Stellen beschädigt, was zu einem Kurzschluss führte, der möglicherweise auch für den Tod unseres alten Steuergerätes verantwortlich gewesen sein könnte. Dieser Kurzschluss sorgte auch dafür, dass einer der Endschalter über das Gehäuse überbrückt wurde, was erklärt, warum die Endschalter nur in eine Richtung “funktioniert” haben.
Der Club begutachtet ausführlich die Innereien des Rotors
Nachdem wir diese gravierenden, aber insgesamt doch einfach zu behebenden Fehler beseitigt hatten, funktionierten die Endschalter auch wieder. Darüber hinaus hatten wir nun auch endlich den Rotor im Shack stehen, was das weitere Debugging stark erleichtern sollte.
Beim weiteren Testen konnten wir beobachten, dass beim Drehen im Uhrzeigersinn immer mehr Schritte gemessen wurden als beim Drehen in die andere Richtung. Um Fehlerquellen zu eliminieren stellte Tammo dann von der Interrupt-getriebenen Zählmethode auf den internen Zähler des Microcontrollers um und baute darüber hinaus einen Schmitt-Trigger in das Steuergerät ein, der beim Entstören der Impulse helfen sollte. Eine Überprüfung mit einem Oszilloskop bescheinigte ein scheinbar sauberes Signal. Doch trotz dieser Maßnahmen entsprachen die gezählten Impulse immer noch nicht den eigentlich erwarteten Werten. Um den Zähler als Fehlerquelle auszuschließen, wurden die Werte noch einmal mit einem Zählgerät überprüft; auch dieses kam zum selben schlechten Ergebnis. Da sich uns nicht erschließen konnte, wie ein vollsymetrisches System wie unser Rotorsteuergerät beim Zählen zu richtungsabhängigen asymmetrischen Ergebnissen kommen konnte, vermuteten wir einen Fehler im Rotor. Um diese These zu überprüfen, musste nun auch noch der eigentliche Motor aus dem Rotor ausgebaut werden, was bedeutete, dass die erst vor wenigen Monaten aufgetragene Isolierung mühsam entfernt werden musste. Als der Motor endlich wieder frei lag, konnten wir feststellen, dass die Kontakte der drei am Motor angebrachten Kondensatoren nicht mehr an allen Stellen fest verlötet waren. Dies wurde schließlich auch behoben. In einem Anflug von Wahnsinn und Verzweiflung (mittlerweile war das Steuergerät seit mehr als einem halben Jahr in Arbeit) experimentierte Tammo mit verschiedenen Kombinationen von Kondensatoren im Steuergerät selbst, frei nach dem Motto “viel hilft viel”.
Ein Happy End
Und tatäschlich: es half. Mit genügend Entstörung konnte das Steuergerät nun verlässlich in beide Richtungen die richtige Anzahl an Schritten zählen. Das Gerät funktionierte endlich, und der Rotor war wieder sinnvoll drehbar. Es folgte also ein weiteres Wochenende auf dem Dach, in dessen Verlauf der Rotor wieder eingebaut und final mit der Antennenanlage getestet wurde: unsere SP7GXP ließ sich perfekt drehen.
Kletteraktionen beim Wiedereinbau des Rotors
Seitdem hatten wir ausführlich Zeit, das Steuergerät im täglichen Funkbetrieb zu testen. Nicht zuletzt haben wir mit ihm auch am CQWW im Oktober 2025 äußerst erfolgreich teilgenommen und viel Spaß gehabt. Mit diesem Rotor ist unsere Antenne ein echtes Biest: Verbindungen in die gesamte Welt wirken wie ein Kinderspiel und Pile-Ups waren nie einfacher zu knacken.
Unsere Antenne samt Rotor im Morgengrauen beim CQWW 2025
Doch auch für die Zukunft gibt es noch viel Gelegenheit, das Steuergerät weiter zu verbessern: so stehen unter anderem eine richtige Platine sowie ein Drehregler für die Richtung und Netzwerkfähigkeit auf dem Plan. Manche von uns träumen gar von einer kleinen Miniaturantenne, deren Drehung auf die Antenne auf dem Dach übertragen wird ;)