Antenna Rotator Controller คืออะไร?

Rotator คือชุดกลไกที่ทำหน้าที่หมุนเสาอากาศ ไปยังทิศทางที่ต้องการ

Controller ใน Project นี้ อยู่ตรงกลางระหว่าง คำสั่งตำแหน่ง กับ Motor ที่หมุนเสา

เราสามารถบอก Controller ได้ว่า ต้องการให้เสาหันไปทางไหน จากนั้น Arduino จะเปรียบเทียบ:

ตำแหน่งเป้าหมาย ↔ ตำแหน่งจริง

แล้วสั่ง Motor จนเสาเข้าใกล้ตำแหน่งเป้าหมายตามค่า Tolerance / Arrival ที่ตั้งไว้

Azimuth กับ Elevation คืออะไร?

Azimuth — หมุนซ้าย / ขวารอบตัว

Azimuth ใช้ระบุทิศบนระนาบแนวนอน เช่นหมุนเสาจากเหนือไปตะวันออก หรือไปยัง Bearing อื่น

Elevation — ก้ม / เงยเสา

Elevation คือมุมยกขึ้นจากแนวระดับ ซึ่งสำคัญกับ Satellite Tracking เพราะดาวเทียมไม่ได้อยู่ที่เส้นขอบฟ้าตลอดเวลา

Controller จึงต้องรู้ตำแหน่งทั้งสองแกนพร้อมกัน เพื่อให้เสา Point ไปยังเป้าหมายบนท้องฟ้า

ภาพรวมระบบ: จาก Tracking Software ไปถึง Motor

อีกด้านหนึ่ง Arduino ยังส่งตำแหน่งจริงกลับทาง Serial เพื่อให้ Software ที่รองรับ สามารถแสดงตำแหน่งของเสาได้

Hardware ที่ Source ใช้

Manual Mode: ไม่ต่อ PC ก็หมุนได้

Project ใช้ Rotary Encoder แยกสำหรับ Azimuth และ Elevation

Code รุ่น 2026 ใช้ Full Quadrature Decode และให้ Encoder A Channel อยู่บน Hardware Interrupt ส่วน B Channel ใช้ Pin Change Interrupt

เมื่อหมุน Encoder Code จะปรับ Target แล้ว Control Loop ค่อยขับ Rotator ไปยังตำแหน่งใหม่

นี่ต่างจากการต่อปุ่ม “Motor Left / Motor Right” โดยตรง เพราะแม้จะหมุน Manual ผู้ใช้กำลังปรับ Target Position ของระบบ Feedback

Potentiometer ทำให้ Controller รู้ว่าเสาหันไปไหนแล้ว

Motor เพียงอย่างเดียว บอกไม่ได้ว่าเสาหมุนไปถึงกี่องศาแล้ว

Project จึงใช้ Potentiometer เป็น Position Feedback ของแต่ละแกน

Arduino อ่าน ADC จาก:

• Azimuth Potentiometer → A0
• Elevation Potentiometer → A1

จากนั้นนำ ADC ที่ผ่าน Filter ไป Map เป็นองศา ตามค่าที่ได้จาก Calibration

Automatic Mode: Tracking Software ส่ง Target มาให้ Arduino

เมื่อต่อ Controller เข้ากับ PC ผ่าน USB Software สามารถส่ง Azimuth และ Elevation เข้ามาทาง Serial

Arduino รับคำสั่ง แปลงเป็น Target ของแต่ละแกน แล้วใช้ Control Loop เดิม ขยับ Rotator ไปตามตำแหน่งใหม่

เมื่อดาวเทียมเคลื่อนผ่านท้องฟ้า Tracking Software ก็อัปเดต Target ไปเรื่อย ๆ ทำให้ Controller ปรับทิศทางเสาตามข้อมูลที่ได้รับ

EasyComm II และ Yaesu GS-232B ทำหน้าที่อะไร?

Tracking Software กับ Arduino ต้อง “พูดภาษาเดียวกัน”

Code รุ่น 2026 จึงมี Parser สำหรับสอง Protocol:

• EasyComm II
• Yaesu GS-232B

Controller ตรวจรูปแบบคำสั่งจากแต่ละ Line และเลือก Parser ที่ตรงกับข้อมูลที่เข้ามา

EasyComm II

ใน Code มีการค้นหา Marker AZ และ EL แล้วอ่านค่าตัวเลขที่ตามหลัง

นอกจากนี้ยังตอบ Query ด้วยตำแหน่งจริงของเสา เช่น Azimuth หรือ Elevation ตาม Field ที่ถูกถาม

GS-232B

Code รุ่นที่แนบรองรับคำสั่งบางส่วน เช่น:

• C — Query Azimuth
• B — Query Elevation
• C2 — Query ทั้งสองแกน
• S — Emergency Stop
• M — Set Azimuth
• W — Set Azimuth + Elevation

Tracking Software ที่ผู้สร้างระบุว่าสามารถใช้ได้

Source ระบุ Controller ใช้งานกับ Software ที่ส่งคำสั่ง EasyComm II หรือ GS-232B ได้

ตัวอย่างที่ผู้สร้างพูดถึง ได้แก่:

• PstRotator
• WXtrack
• HRD
• MacDoppler
• WXtoIMG
• Orbitron ผ่าน DDE Plugin

หน้า Project ยังกล่าวถึง Orbitron และ SatPC32 ในคำอธิบายภาพรวมของ Project ด้วย

Orbitron ต้องมี DDE Plugin เพิ่ม

Source ระบุว่า Orbitron ใช้งานกับ Controller นี้ผ่าน DDE Plugin ที่ส่งค่า Azimuth / Elevation ออก Serial

ดังนั้น Flow จะกลายเป็น:

ผู้ที่ต้องการใช้ Orbitron จริง ควรเปิดรายละเอียด Plugin จากลิงก์ที่ผู้สร้างให้ไว้ใน Source เพราะ Setting ของ Software ไม่ได้ถูกอธิบายครบในบทความสรุปนี้

Code เดียว แต่ AC กับ DC ไม่ได้ต่อ Hardware เหมือนกัน

Code รุ่น 2026 มี Configuration:

MOTOR_TYPE

เพื่อเลือกระหว่าง:

• MOTOR_AC
• MOTOR_DC

AC Motor / Relay Version

Code ใช้ Output แบบ HIGH / LOW ไปยัง Relay หรือ Contactor เพื่อสั่งทิศทาง

AC Version ไม่มีการไล่ PWM Power แบบ DC ดังนั้นเมื่อเข้าใกล้เป้าหมาย Logic ต้องพิจารณา Mechanical Coast, Gearbox Backlash, Contactor Drop-out Time และ Inertia

DC Motor Version

DC Version ใช้ PWM เพื่อปรับกำลัง และมี Logic Soft-Start / Soft-Stop

เมื่อเริ่มเคลื่อน Power ค่อย ๆ เพิ่ม และเมื่อเข้าใกล้ Target Power จะลดลง ตาม Error ของตำแหน่ง

Soft-Start / Soft-Stop ทำไมสำคัญกับ Rotator?

ถ้า Motor เริ่มด้วย Full Power ทันที เสาและ Gearbox จะรับแรงเปลี่ยนแปลงทันทีเช่นกัน

ใน DC Mode Code คำนวณ Power จากสองมุม:

• ระยะจากจุดเริ่มต้นของการเคลื่อนที่
• ระยะที่เหลือถึง Target

แล้วเลือก Power ที่เหมาะสม ภายใต้ค่า Minimum Power ที่กำหนด

แนวคิดคือ:

เริ่มช้า → เร่งขึ้น → เข้าใกล้ Target → ผ่อนลง → หยุด

Source เรียกพฤติกรรมนี้ว่า Soft-Start / Soft-Stop

Tolerance, Arrival และ Buffer ไม่ใช่ค่าเดียวกัน

Tolerance

เป็น Error ที่ยอมให้ตำแหน่ง Drift โดยยังไม่ต้องปลุก Motor ขึ้นมาขยับ

Default ใน Code ที่แนบ:

• AZ Tolerance = 3.0°
• EL Tolerance = 2.0°

Arrival

เป็นระยะใกล้ Target ที่ Controller ถือว่าใกล้พอที่จะ Cut Power

Code ระบุว่า AC Rotator อาจยังไหลต่อจาก Inertia หลัง Relay ตัดแล้ว จึงต้อง Tune Arrival ให้สัมพันธ์กับ Overshoot จริงของกลไก

Buffer

ใน DC Mode Buffer ใช้กำหนดช่วงระยะ ที่ Power ถูก Ramp สำหรับ Soft-Start / Soft-Stop

รองรับ 90° / 180° Elevation และ 360° / 450° Azimuth

Code มี Configuration:

• ELEVATION_MAX = 90 หรือ 180
• AZIMUTH_MAX = 360 หรือ 450

สำหรับระบบ Elevation 90° Code รุ่น 2026 ยังมี Logic “Over the top” เมื่อ Software ส่ง Elevation สูงกว่า 90°

แนวทางใน Code คือ แปลง Elevation กลับลงมาในช่วงที่ Hardware เดินได้ พร้อมหมุน Azimuth เพิ่มอีก 180°

ส่วน 450° Azimuth เปิดโอกาสให้ Rotator มี Overlap มากกว่าหนึ่งรอบ 360° และ Code จะพยายามเลือก Raw Position ที่ใกล้ตำแหน่งปัจจุบัน

Position Filtering ลดอาการค่าตำแหน่งสั่น

Analog Potentiometer ไม่ได้ให้ ADC ที่นิ่งสนิททุก Sample

Code จึงใช้ Filter สองชั้น:

1. Moving Average
2. EWMA

Source Code ยังให้แนวทาง Config สองแบบ:

• Buffer ใหญ่ขึ้น + ปิดผล EWMA ถ้าต้องการอีก Character หนึ่ง
• Buffer เล็กลง + ใช้ EWMA สำหรับอีกลักษณะการตอบสนอง

Comment ใน Code ระบุชัดว่า ไม่มี Setting เดียวที่ดีที่สุดกับ Rotator ทุกตัว

Stall Watchdog: สั่ง Motor แล้วเสาไม่ขยับ ระบบรู้ได้อย่างไร?

Code รุ่น 2026 มี Stall Watchdog แยกแต่ละแกน

เมื่อ Motor กำลังทำงาน Code จะตรวจว่าภายในช่วงเวลาที่กำหนด Position Feedback ขยับมากพอหรือไม่

Default ใน Code:

• Stall Window = 2,000 ms
• AZ ต้องขยับอย่างน้อย 2.0°
• EL ต้องขยับอย่างน้อย 1.5°

ถ้าขยับต่ำกว่าเกณฑ์ Code จะ Stop Axis และตั้งสถานะ Fault

Automatic Calibration: ขั้นตอนที่ต้องทำหลังประกอบ

Source ระบุว่า Potentiometer Calibration เป็นขั้นตอนจำเป็น เพื่อให้ ADC ถูก Map เป็นตำแหน่งจริงของ Rotator

Code 2026 เปลี่ยนกระบวนการให้เป็น Automatic Calibration และเก็บผลลง EEPROM

ปุ่มใน Code 2026 ทำอะไร?

Azimuth Button ตอน Boot

ใช้เข้า Automatic Calibration

Azimuth Button ตอน Runtime

Code ล่าสุดใช้เป็น Toggle:

x1 ↔ x10 Jog Mode

ทำให้ Encoder ปรับ Azimuth ทีละ 1° หรือ 10° ตาม Mode

Elevation Button

Code ล่าสุดใช้เป็น One-shot Park

Default Park Position ใน Code ที่แนบคือ:

• PARK_AZ = 270°
• PARK_EL = 0°

Emergency Stop

Code มี emergencyStop() สำหรับคำสั่ง GS-232B S

ฟังก์ชันนี้ตัด Output ทั้งสองแกน และยกเลิก Target ที่กำลังเดินอยู่ โดยตั้ง Target ใหม่เป็นตำแหน่งปัจจุบัน

ทำไม Video / Story บางส่วนอาจไม่ตรงกับ Code 2026?

ตัว Project ถูกพัฒนามาหลายปี และผู้สร้างเองระบุว่า Video เก่าไม่สามารถ Update ตาม Code ได้ตลอด

ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือ Project Story ยังอธิบายว่า ปุ่ม Azimuth สามารถ Stop การเคลื่อนไหวทั้งหมด และเปลี่ยน Step เป็น 10°

แต่ Code 2026 ที่แนบมา แยกพฤติกรรมใหม่เป็น:

• AZ Button ตอน Boot → Calibration
• AZ Button ตอน Runtime → x1 / x10
• EL Button → Park
• GS-232B `S` → Emergency Stop

จุดที่ควร Cross-check: D12 กับ PWM บน Arduino UNO

ใน Code 2026 Motor Output ถูกกำหนดไว้ที่:

• D9
• D10
• D11
• D12

Comment ใน Code ระบุ Output ชุดนี้ในบริบทของ AC HIGH/LOW และ DC PWM

แต่ถ้าใช้งานกับ Arduino UNO R3 Pinout ทางการของ Arduino ระบุ PWM ที่ D3, D5, D6, D9, D10 และ D11 โดย D12 ไม่ใช่ PWM Pin

สามารถเปิด Arduino UNO R3 Official Pinout เพื่อตรวจ Pin Function ของบอร์ดโดยตรง

4 ค่าแรกที่ควรดูให้ตรงกับ Rotator ก่อน Upload

Code รุ่น 2026 ทำให้ Hardware หลายรูปแบบ ใช้ Code Base เดียวกันได้ แต่ต้องตั้ง Configuration ให้ตรงก่อน

หลังจากนั้นจึงค่อยดูค่า:

• AZ / EL Tolerance
• Arrival Degrees
• Soft-Start / Stop Buffer
• Minimum DC Power
• Dead Time
• Park Position
• Filter Setting
• Stall Watchdog Threshold

Code Configuration ที่สำคัญ

Code ของ Project ตัวเต็มมีขนาดใหญ่ เพราะรวม Motor Control, Encoder Interrupt, Calibration, EEPROM, Filtering, LCD, EasyComm II และ GS-232B ไว้ด้วยกัน

ด้านล่างจึงแสดงส่วน Configuration ที่ต้องเข้าใจก่อนเป็นอันดับแรก ส่วน Code ตัวเต็มควรดาวน์โหลดจาก Hackster เพื่อให้ได้เวอร์ชันล่าสุดและไม่ตกหล่น

#define MOTOR_AC 0
#define MOTOR_DC 1
#define STOP_NORTH 0
#define STOP_SOUTH 1

#define MOTOR_TYPE        MOTOR_AC
#define ELEVATION_MAX     180
#define AZIMUTH_MAX       360
#define STOP_REFERENCE    STOP_NORTH

#define BUFFER_SIZE       10
#define EWMA_WEIGHT       0.11f

#define AZ_TOLERANCE_DEG  3.0f
#define EL_TOLERANCE_DEG  2.0f

#define AZ_ARRIVAL_DEG    3.0f
#define EL_ARRIVAL_DEG    2.0f

#define AZ_BUFFER_DEG     25.0f
#define EL_BUFFER_DEG     15.0f

#define AZ_MIN_POWER      25
#define EL_MIN_POWER      25

#define DEAD_TIME_MS      1000UL

#define PARK_AZ           270.0f
#define PARK_EL           0.0f

enum PinAssignment {
  AzPotPin       = A0,
  ElPotPin       = A1,
  AzEncoderPinA  = 2,
  ElEncoderPinA  = 3,
  AzEncoderPinB  = 4,
  AzButtonPin    = 5,
  ElEncoderPinB  = 6,
  ElButtonPin    = 7,
  ElDirPin2      = 9,
  ElDirPin1      = 10,
  AzDirPin2      = 11,
  AzDirPin1      = 12,
};

Video, Schematics และ Project Media

เนื่องจาก Media มีหลายรายการ จะแสดงเฉพาะ Hero ด้านบน ส่วน Video และ Diagram ถูกเก็บไว้ใน View more แบบ Pure CSS

View more — ดู Video และ Schematics View less — ซ่อน Media

Part 1 — Software and Prototyping

วิดีโอ Part 1 เน้น Software และช่วง Prototype ของ Antenna Rotator Controller จากผู้สร้าง Project

Part 2 — Hardware, Boards and Motors

วิดีโอ Part 2 อธิบายฝั่ง Hardware, Board และ Motor ของระบบ

Part 3 — Software Tracking Update

วิดีโอ Part 3 เน้นการ Update เรื่อง Software Tracking แต่ควรตรวจ Code 2026 ควบคู่กัน เพราะผู้สร้างระบุว่า Video เก่าไม่สามารถ Update ตาม Code ได้ตลอด

เปิด Rotator Instructions PDF อ่าน Update จากเว็บผู้สร้าง

ถ้าจะศึกษา Project นี้ ควรไล่ตามลำดับไหน?

Project นี้ซับซ้อน ควรอ่านต้นฉบับก่อน Build จริง

Antenna Rotator Controller ครอบคลุมทั้ง Embedded Software, Interrupt, Position Feedback, Motor Control, Relay / H-bridge, Serial Protocol, Calibration และ Mechanical Movement

บทความนี้จึงเหมาะสำหรับ ทำความเข้าใจ Architecture และเลือกจุดที่จะศึกษา แต่ไม่ควรใช้แทน Schematic และ Code ล่าสุดของผู้สร้าง

FAQ: Arduino Antenna Rotator Controller

โปรเจกต์นี้น่าสนใจตรงที่ Arduino ไม่ได้แค่ “สั่ง Motor”

ถ้ามองผิว ๆ Antenna Rotator Controller อาจดูเหมือนระบบ Arduino ที่สั่ง Motor ซ้าย-ขวา ก้ม-เงย

แต่สิ่งที่ทำให้ Project นี้จริงจังกว่านั้นคือ Controller ต้องเชื่อมหลาย Layer เข้าด้วยกัน:

Tracking Software → Protocol → Target Position → Motor Control → Position Feedback → Error → Correction

ในรุ่นล่าสุด ยังเพิ่ม Filtering, Calibration, EEPROM, Stall Watchdog, North/South Stop, 360/450° Azimuth และ 90/180° Elevation เข้าไปอีก

สำหรับ Maker ต่อให้ยังไม่มีเสา Satellite จริง Project นี้ก็เป็นตัวอย่างที่ดีมาก ของการเชื่อม:

• Arduino
• Encoder
• Analog Position Sensor
• Motor Driver
• Closed-loop Control
• PC Software
• Serial Protocol

และนี่คือจุดที่ Project จาก “งานทำเล่น” ค่อย ๆ กลายเป็นระบบ ที่มี Architecture ใกล้เคียงอุปกรณ์จริงมากขึ้น

References / แหล่งข้อมูลต้นฉบับ

• Hackster — Antenna Rotator controller compatible with tracking software
• Viorel Racoviteanu — Arduino Based Antenna Rotator Software Tracking Update
• Rotator Project Instructions PDF
• AC/DC Unified Code — Full Download
• Arduino UNO R3 Official Pinout — ใช้ตรวจ PWM Pin