AutoSat

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Automatische Satelliten-Ausrichtung mit Echtzeit-Tracking für kleine Flachantennen/Schüsseln (35–40 cm) – hält den Satelliten auch während der Fahrt im Fokus. Für Boote, Wohnmobile, Caravans.

Ziel: DIY statt teure kommerzielle Systeme. Selbstgemacht ist wissen was drin ist und bezahlbar.

Status: 🔧 Prototyp in Betrieb – Feinabstimmung läuft

Astra 19.2°E ist geostationär – steht fest am Himmel. Bewegt sich das Boot (dreht, schaukelt), muss die Schüssel nachgeführt werden – aktiv, auch während der Fahrt.

Die Plattform dreht sich auf einer Drehachse (Azimut), ein Servo kippt die Schüssel (Elevation). Ein IMU mit Kompass und Gyroskop misst die aktuelle Ausrichtung; die Firmware berechnet daraus den Fehler und korrigiert ihn.

Tracking-Ansatz: absolutes Azimut-Tracking über Kompassheading. Die Plattform wird einmalig nach Süden ausgerichtet (Kalibrierung), danach kennt das System jederzeit die absolute Schüsselrichtung:

Schüsselrichtung = Kompass-Heading + Motorposition + Montageoffset
Fehler = Ziel-Azimut − Schüsselrichtung

Elevation wird einmalig kalibriert (Servo-Winkel bei Satellitensignal gespeichert) und im Tracking per IMU-Achse für Boots-Neigung korrigiert.

Spannungsversorgung und Kleinmaterial (Kabel, Stecker, Dupont) nach eigenem Bedarf.

• ESP32-C3 ist Single-Core (RISC-V): noInterrupts() blockiert auch den WiFi-Stack. Gelöst durch minimale Interrupt-Blackouts (nur Adresse 3 ansprechen, ~8 ms) + yield() danach.
• TMC2209 UART-Adresse = 3: Bei 1/16-Mikroschritt sind MS1=HIGH, MS2=HIGH → UART-Adresse = 2·MS2+MS1 = 3. Adresse 0 wäre falsch.
• NEMA17 Resonanzzone: 80–300 Vollschritte/s → bei ×ばつ Mikroschritt Mindest-Delay 800 μs/Schritt (= 39 Vollschritte/s).
• Richtungssteuerung per UART: DIR-Pin wird vom IC ignoriert; Richtung läuft über GCONF.shaft-Bit (Register 0x00).

IMU-Filter:

• Pitch/Roll: Komplementärfilter, α=0.98 (Gyro + Beschleunigungssensor)
• Yaw/Heading: dynamisches α – bei Drehung 0.97 (Gyro dominiert), bei Stillstand 0.85 (Kompass zieht Drift heraus)
• Tilt-kompensiertes Magnetometer-Heading (Pitch/Roll-Korrektur)

Azimut-Tracking:

• Absolut: dishAz = heading_yaw + currentSteps/STEPS_PER_DEGREE + azMountOffset
• azMountOffset wird einmalig bei Süd-Kalibrierung gesetzt und in NVM gespeichert
• Soft-Limits: ±180° ×ばつ STEPS_PER_DEGREE (nach Kalibrierung dynamisch gesetzt)

Elevation-Tracking:

• Referenz-Servo-Winkel (servoCalAngle) einmalig kalibriert und in NVM gespeichert
• Korrektur per wählbarer IMU-Achse: +Pitch / +Roll / −Pitch / −Roll (über Portal einstellbar)
• Rampe: manuell 60 ms/° (~16°/s), Live-Tracking 12 ms/° (~83°/s)
• Servo nach Neustart deaktiviert – muss im Portal explizit freigegeben werden

Wichtige Parameter:

Der ESP32-C3 öffnet einen WiFi Access Point (AutoSat). Portal unter 192.168.4.1.

Tabs:

1. Plattform physisch nach Süden drehen (Kompass-App oder Markierung)
2. Portal → Status → „Süd-Referenz setzen"
3. Firmware setzt: currentSteps = 0, Soft-Limits ±180°, azMountOffset aus aktuellem Kompasswert
4. Einmalig – wird in NVM gespeichert, gilt für alle Neustarts

1. Portal → Elevation → „Servo aktivieren" (Servo fährt auf gespeicherte Position)
2. Servo manuell mit ±1°/±10°-Buttons auf Satellitensignal ausrichten
3. Portal → Elevation → „Kalibrieren & speichern"
4. Dieser Servo-Winkel wird als Referenz gespeichert

1. Tracking starten
2. Boot seitlich kippen → Schüssel muss in die richtige Richtung nachkorrigieren
3. Falls falsch: Portal → Elevation → anderen Achsen-Button (+Pitch / +Roll / −Pitch / −Roll) probieren

1. Portal → Status → „Tracking starten" (kalibriert Gyro-Offset für ~2,5 s)
2. System hält Astra 19.2°E automatisch im Fokus

1. ESP32 startet, WiFi-AP AutoSat verfügbar
2. Servo ist deaktiviert – keine automatische Bewegung
3. Portal öffnen → Elevation → „Servo aktivieren" → Servo fährt auf kalibrierten Winkel
4. Portal → Status → „Tracking starten"

Azimut-Motor startet sofort an der gespeicherten Step-Position aus dem letzten Betrieb (NVM).

AutoSat/
├── README.md
├── firmware/
│ ├── firmware.ino ← Haupt-Firmware (IMU, Motor, Tracking, NVM)
│ └── webportal.h ← Web-Portal (HTML/CSS/JS + HTTP-Handler)
├── docs/
│ ├── bedienung-webportal.md ← Bedienung & Kalibrierung über das Web-Portal
│ └── schaltplan.md ← Schaltplan & Verdrahtung aller Komponenten
└── 3D-Print-Parts/
 ├── Autosat-Elevation_Mount.stl ← Halterung Elevation-Servo
 └── Nema17-Ground_Mount.stl ← Grundhalterung NEMA17 Azimut-Motor

Dokumentation:

• Bedienung & Kalibrierung über das Web-Portal
• Schaltplan & Verdrahtung

• Genauigkeit bei längerem Betrieb auf dem Wasser testen
• Kompass-Kalibrierung (Hard/Soft-Iron) implementieren
• Achsen-Transformation (cos/sin) bei bekannter Board-Montage aktivieren
• MQTT-Integration (optional)
• Gehäuse / wetterfeste Montage

Wer das Projekt gut findet – ich schreibe die Buch-Serie „Logbuch ohne Pose" über das Leben auf dem Boot, ehrlich und ungeschönt. In Band 7 wird AutoSat eine Rolle spielen.

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Mit dem Kauf eines Bandes oder der ganzen Serie unterstützt du die Weiterentwicklung direkt. Danke! ⚓

Dieses Projekt steht unter der GNU General Public License v3.0 (GPL-3.0).

Das bedeutet: Du kannst den Code frei verwenden, verändern und weitergeben – solange Ableitungen ebenfalls unter der GPL v3 veröffentlicht werden und die Quelle angegeben wird.

Weitere Details: https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.html

"~50 € DIY. ~3.000 € kommerziell. Der Rest ist Physik." ⚓

🐾 Buster ist nach wie vor skeptisch.