Plošný spoj – GPS modul
Jul 14, 2010 Komponenty balónu
Díky tomu, že jsme zakoupili GPS modul Copernicus na desce DIP, odpadla náročná práce s pájením miniaturních SMD kontaktů samotného modulu. Přesto jsem vyrobil ještě jednu desku, která už bude mít pouze napájecí a datové rozhraní.
Rozmístění součástek plně podlehlo požadavku jednostranného plošného spoje.
Konektor SV2 bude sloužit pro nastavení ovládání signálu RESET.
Pozice jumperu:
1-2 = reset nepoužit
2-3 = ovládání resetu externě mikroprocesorem
schema a DPS - czANSO GPS modul
Tags: board, copernicus, dip, dps, eagle, gps, modul, pcb, schema
Problém s příjmem pozice vyřešen
May 27, 2010 Komponenty balónu, Testování
První testy s GPS modulem nebyly bohužel úspěšné, ale problém se podařilo vyřešit.
Celé zapojení jsem několikrát zkontroloval, ale fyzická chyba nebyla objevena. Proto jsem celé zařízení rozmontoval a umístil GPS modul na samostatnou desku, oddělil napájení, zařadil lepší filtrování výstupu ze stabilizátoru a použil co nejkratší drátové propojky.
Zapojení nyní vypadá následovně:
Nejprve se začali objevovat první viditelné satelity (01, 02):
$GPGGA,,,,,,0,01,,,,,,,*67 $GPVTG,,,,,,,,,N*30 $GPGGA,,,,,,0,02,,,,,,,*64 $GPVTG,,,,,,,,,N*30
Lepší výhled potom znamenal plný GPS fix a první platné poziční věty (pozici jsem odstranil, na místech podtržítek):
$GPGGA,223130.00,____._____,N,_____._____,E,1,05,2.80,00258,M,045,M,,*6A $GPVTG,310.6,T,310.3,M,000.4,N,000.8,K,A*2A
Tyto čísla znamenají:
- UTC čas – 22:31:30
- pozice
- 1 = platná pozice
- 5 viditelných satelitů
- nadmořská výška 258m
Ve druhé větě například:
- rychlost 000.8 km/h (nepřesnost, modul stál na místě)
Tags: antenna, copernicus, fix, gps, nmea, regulator, rušení, seeeduino, SMA
Příjem GPS pozice komplikuje rušení
May 23, 2010 Komponenty balónu
Poté, co konečně GPS modul dorazil, začal jsem pracovat na jeho testování.
GPS modul jsem umístil na prototypovou desku a přidal napájení pomocí regulovatelného stabilizátoru 3.2V.
Spojení se Seeeduinem zajišťoval pouze odporový dělič kvůli rozdílným logickým úrovním.
Nejprve jsem nechal pouze vypisovat data zasílaná GPS modulem a na první pohled vše vypadalo dobře. Přicházeli tyto datové věty, tedy prázdné NMEA věty:
$GPGGA,,,,,,0,00,,,,,,,*66 $GPVTG,,,,,,,,,N*30
Bohužel i po 20 minutách modul zasílal stále tyto prázdné navigační věty, tedy před GPS fixem = žádné viditelné satelity.
Nejprve jsem myslel, že je to tím, že mám modul pouze u okna a nemá tak přímý výhled na celou oblohu. Vystrčil jsem tedy celou sestavu více z okna, ale ani tento pokus nevyšel, žádné platné údaje.
Pak mě napadlo, že by mohlo jít o rušení od mého počítače nebo monitoru. Přidal jsem tedy samostatné napájení a abych viděl přichazející data, zapojil jsem také 16×2 LCD displej.
Zapojení poté vypadalo následovně:
Zařízení jsem vzal na ulici a modul měl nejlepší možný výhled na celou oblohu. Přesto ani po 30 minutách se neobjevila platná poziční data.
V následujích dnech napadlo Martina použít referenční bluetooth GPS modul, který mám ke svému mobilnímu telefonu. A ukázalo se, že zdrojem potíží je opravdu nějaký druh rušení pocházející z našeho systému. Vedle našeho systému se ani referenční modul nebyl schopný fixnout a sdělovat polohu. Naopak, pokud referenční modul sděloval polohu, po zapnutí našeho systému se okamžitě GPS fix ztratil.
Musíme zjistit, v čem spočívá tento problém a jak ho ostranit.
Tags: bluetooth, copernicus, evolve, gps, lcd, nmea, regulator, seeeduino mega
Objednávky obrazem aneb GPS konečně doma
May 18, 2010 Komponenty balónu
Dorazili další komponenty a termobox z předchozích objednávek:
Především GPS modul Copernicus dorazil po několika měsících vyhlížení skladu Sparkfunu, takže bezesporu fajn pocit mít ho konečně doma. Takže zde je nový hardware:
Termobox také dorazil a nyní můžeme projektovat vnitřní uspořádání a rozložení komponent:
Tags: antenna, copernicus, gps, SMA, termobox
Vesmírný nákup – GPS, foťák a termobox
May 8, 2010 Komponenty balónu
V obchodě Sparkfun byl konečně naskladněn GPS modul Copernicus a tak nastal čas na další objednávky.
Objednávám:
Copernicus DIP Module
Antenna GPS Embedded SMA
JST 2 Pin power connector
SMA Connector
ACS712 Breakout
Dále jsem na aukčním serveru Aukro objevil nabídku zcela nového digitálního fotoapáratu Canon PowerShot A470, za přijatelnou cenu 1400,- Kč.
Poslední položkou těchto nákupů je termobox, který pravděpodobně použijeme jako ochranou schránku pro foťák, elektroniku a baterie. Uvažovali jsme také o variantě sestavení vlastní krabice ze samostatných styrofoam (případně polystyren) desek.
Parametry zakoupeného boxu:
Vnější rozměr: 280 x 230 x 185 mm
Objem: 3,6 litrů
síla stěn je 35 mm
víko má osazení (zámek)
Jakmile objednané zboží dorazí, přidám samozřejmě fotky.
Tags: a470, acs712, antenna, canon, copernicus, fotak, gps, powershot, SMA, termobox
Příjem pozice, GPS moduly a jejich omezení
Feb 15, 2010 Komponenty balónu, Obecné myšlenky, Principy a limity
Minule jsem popisoval výběr přenosového systému telemetrie. Primární obsah přenášených dat je pozice balónu.
Global Positioning System, zkráceně GPS, umožňuje zjistit přesnou polohu a čas kdekoli na Zemi. A to nejen na povrchu, ale i ve výšce. Dobře pro nás …
Mezi veřejností není příliš známé, že GPS systém provozuje Ministerstvo obrany Spojených států amerických a všechny potřebné finanční prostředky na provoz (kolem 800 milionů dolarů ročně) pocházejí z rozpočtu USA.
Původně byl systém plánován pro 24 družic, dnes jich je maximální možný počet a to 32. Družice obíhají na střední oběžné dráze ve výšce 20200km nad Zemí. Nebudu vypisovat podrobnosti principu GPS systému, ten lze najít na mnoha a mnoha webech.
GPS družice - zdroj wikipedia.org
Zastavím se u části, která je důležitá pro náš projekt. Uživatele systému GPS lze rozdělit do dvou skupin: autorizovaní uživatelé a ostatní uživatelé.
Autorizovaní uživatelé jsou v podstatě pouze členové armády USA. Ti mají k dispozici zaručenou vyšší přesnost. Musí ovšem znát dekodovací klíče.
Ostatní uživatelé jsou všichni v civilním sektoru. Do této oblasti spadá veškeré použití, které pravděpodobně znáte.
Tento signál je tedy dostupný všem, bohužel i těm, kteří by jej mohli využít pro navádění zbraní – mezikontinentálních a jiných střel – s cílem destrukce. Proto byla zavedena COCOM omezení.
V systému GPS to znamená následující: přijímač GPS se musí vypnout pokud je přesažena výška 60 000 stop (18km) a zároveň rychlost vyšší než 515 m/s.
To by nebyl problém, protože oba limity najednou balón zcela jistě nepřekročí. Problém je v tom, že někteří výrobci GPS modulů si pravidla vyloží přísněji a přijímač se vypne při překročení jedné z těchto hranic. Pro nás by to znamenalo, že by se GPS přijímač vypnul ve výšce nad 18km.
Naštěstí existují i moduly, které COCOM omezení interpretují správně a jsou použitelné i ve výšce 30km. Takové tedy hledáme.
Při hledání informací narazil Martin na velmi zajímavou tabulku přijímačů, které prošli testem 60K feet. To nás tedy přivedlo k výrobci Trimble.
Prvním kandidátem přijímacího modulu GPS je:
12 Channel Lassen IQ GPS Receiver with DGPS - zdroj sparkfun.com
12 Channel Lassen IQ GPS Receiver with DGPS, ke kterému je zapotřebí ještě konektor Lassen iQ SMD Mating Header, kabel Interface Cable SMA to Lassen IQ Hirose HFL a anténa Antenna GPS Embedded SMA.
Celková cena těchto komponent je 80USD. Problém spočívá zejména v titěrných rozměrech komunikačního konektoru. Bude zapotřebí vyrobit spojovací desku a to bude stát čas a další prostředky.
Poté jsem nalezl podstatně novější modul od stejného výrobce, který je navíc osazen na desce:
Copernicus DIP Module - zdroj sparkfun.com
Copernicus DIP Module a k němu anténa Antenna GPS Embedded SMA. Cena těchto komponent je 87USD. Bohužel není v době psaní tohoto článku tento modul skladem a není známé, kdy bude.
Rozhodnutí, který modul zvolíme tedy zatím odsouvám.
Elektronika – fáze první
Jan 28, 2010 Komponenty balónu
Je na čase se zamyslet, co vlastně balón ponese. V prvotní fázi je třeba definovat elektroniku blokově.
Můžeme se tak odprostit od konkrétního řešení a podívat se na náklad jako celek.
Hlavní součásti jsou tedy:
- zdroj energie – baterie (nutná odolnost proti silnému mrazu)
- fligh control – řízení operací
- GPS přijímač – příjem pozice, vyšky, rychlosti
- vysílač telemetrie pozemnímu týmu – pravděpodobně systém XBee modulů
- záložní přenos telemetrie – zde by se mohl uplatnit GSM/GPRS modul, má ale mnoho omezení
- čidla – měření teploty vnitřní/vnější, zrychlení ap.
- foťák – bude snímkovat a natáčet Zemi
Pro lepší představu jsem udělal blokové schema elektroniky nákladu:
Je možné, že se ještě další věci přidají, ale v tuto chvíli se držíme tohoto schema. Dále budu postupovat po jednotlivých modulech.
