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Riconversione di una M2K2 in vero ricevitore GPS Seriale (per PC o APRS)

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di Sébastien F4EWZ
(traduzione di Aki IZ0MVN)

Vedere anche: Radiosonda MODEM M2K2DC - Modifica della frequenza di una M2K2 -

Il problema

Un GPS costa ancora 140 euro (70 euro d'occasione), per un semplice Garmin Etrex di escursionismo con uno schermo bianco e nero; quest'ultimo ha il vantaggio di avere un'uscita seriale NMEA.
Il GPS da vettura, del tipo "Tomtom", non ha in uscita un segnale RS232 per il nostro hobby (e manomettere questa meraviglia a schermo tattile è rischioso): i 200 euro rischiano di essere dannati dopo la manomissione.
Comprare un modulo GPS (Trimble o altro) costa almeno una cinquantina di euro.

La soluzione

La radiosonda M2K2 contiene un GPS che gli permette di rilevare la sua posizione nel cielo. Una riconversione deve essere possibile…
Per operare una riconversione, bisogna cominciare dalle "Domande frequenti" :
- serve un'antenna 1600 MHz? Capita al posto giusto, la M2K2 ha la sua antenna, pre-amplificata;
- serve calcolare la posizione, in latitudine/longitudine? La RS contiene un modulo "Trimble Lassen SQ" che lo fa;
- serve un'alimentazione a 3.3 volt? Recuperiamo quella che si trova nella radiosonda!
- serve un programma di configurazione per il modulo? E' gratuito sul sito Trimble! (v. qui sotto);
- bisogna parlare inglese per leggere il documento Trimble? Non è necessario; è anche spiegato in italiano, qui di seguito.
- serve che sia così preciso come un vero GPS? La precisione è tra 6 e 9 metri!
- serve un'alimentazione speciale? La RS contiene un grazioso blocco pile 4X LR6 e se si fa APRS, lo si può alimentare con il +5Volt dell'inseguitore.
Una sonda è fatta per funzionare soltanto per 2 ore: risulta affidabile? Il mio GPS è stato realizzato da un anno, è collegato 24/24 in vettura: attraverso di esso sono passate 8590 trame corrette e, questo, da Biarritz (F) ad Hambourg (DL).

Che serve allora?
- Una radiosonda M2K2, eh no… due RS è meglio! (se un connettore si rompe...saremo contenti);
- Una presa DB-9 femmina per andare dal GPS verso il PC; (0.45 euro);
- Qualche filo flessibile di recupero (vecchio cavo del mouse, vecchi cavo di rete..) (0.00 euro);
- Un LED e una resistenza da 1kOhm (spia alimentazione OK) (0.10 euro +0.05 euro);
- Un ritaglio di basetta mille-fori (100mmx5mm circa) : (1.50euro);
- Un circuito integrato MAX232 a 16 piedini (1.50 euro);
- Quattro condensatori da 100 nF (0.15 euro x4 = 0.60 euro);
- Una pila a bottone da 3 volt nuova, a pagliette (per la configurazione e la partenza a caldo) (1.50 euro);
Riassumendo: niente altro che "fondo di cassetto" che dovrebbe essere disponibile nello shack, non dovreste superare i 5 euro di spesa massima!
Materiale:
- Saldatore da 30 watt;
- Lampada da ufficio;
- Pompa succhia-stagno o trecciola per dissaldare;
- Una buona tronchesina;
- Multimetro standard (Volt & mA);
- Un computer PC con porta seriale DB9 (io uso un Toshiba con Windows 98 PII 300 Mhz);

Schema


"
ici on va vers l'antenne" = verso l'antenna;
"
pile de 3V" = pila da 3 volt;
"
prise RS232"= presa seriale RS232;
"
appliquer le +3.3V"= collegare il + 3,3 volt

Non me ne vogliate, per la disposizione componenti né per le saldature; è stato fatto tutto all'impronta: il saldatore in una mano ed il multimetro nell'altra...

Procedura

- Dissaldare il modulo Trimble (saldatore, trecciola, succhia-stagno) attenzione a non scaldare troppo. Sotto c'è un connettore coassiale e un connettore PCB da recuperare.
Per evitare sorprese, ecco qui sotto una foto della faccia nascosta.
- Potete ora scollegare il coassiale dal modulo.
- Ora bisogna dissaldare il connettore SENZA danneggiarlo… E' qui che la seconda sonda può servire, nel caso. I piedini di contatto possono uscire dal connettore; non è grave, si possono reinserire facilmente con la pinzetta. Questo connettore, dal passo di 0.9", è indispensabile per collegare il Trimble,

- Recupero dell'alimentazione della M2K2 per generare il proprio 3,3 volt. (v. foto a lato). Con le tronchesi si taglia il circuito stampato facendo attenzione al regolatore L0YB ed ai componenti vicini (metodo brutale? Si, abbiamo detto che avremmo riciclato il maggior numero di cose). Mettiamo le masse (alim. + pila 3V) sul rame messo a nudo (là dove era il modulo GPS).
A destra abbiamo l'alimentazione; il regolatore, di fatto un "LP2985IM5X-3.8 L0YB", può sopportare, secondo la scheda tecnica,. +16 volt ma la cosa migliore è di mettere da 5 a 6 volt massimi. Si regola tra 3.3 e 3.8 volt mentre tutto il resto dell'alimentazione sarà dissipato in calore; viste le dimensioni del contenitore, si eviterà una tensione eccessiva … riducendo la potenza dissipata.
Il mio filo rosso d'alimentazione passa attraverso un "jumper", molto pratico per prendere l'alimentazione sia dalla presa di serie del fox track sia dall'esterno attraverso il blocco pile (necessario per la configurazione sotto PC).
La tensione regolata passa sui due fili, il blu per l'antenna GPS e l'arancione per il Trimble, realizzando sulla piastra l'alimentazione del MAX232.
- riconversione completa dall'alto della sonda (antenna GPS, albero di Natale); vi è piaciuto tagliare la sonda con le tronchesine? Avanti, continuiamo con l'antenna; qui siamo facilitati, bisogna tagliare seguendo la fenditura (luce) che si trova sotto la scritta "MODEM M2K2S4V9", lasciamo il coassiale al suo posto, stando attenti a non danneggiare il diodo 1N4148 (componente rosa/rosso con una banda nera) il taglio dovrebbe essere 2mm in meno.


Una volta tagliato, bisogna collegare l'alimentazione dell'amplificatore di ricezione al diodo CMS che somiglia ad un 1N4148 (+3,3volt);
- aggiunta di una pila CR2032 da 3V, con il proprio supporto, per salvare parametri & almanacchi.
Bisogna saldare questa pila correttamente, la ben che minima interruzione vi farà perdere gli almanacchi ma soprattutto i parametri NMEA 0183 v3.0. Bisognerebbe riprogrammarlo.
Il consumo al piedino back-up del ricevitore Trimble è di 20µA quindi una pila nuova farà un buon lavoro.





- il MAX 232 si cabla direttamente come indicato (fili volanti o circuito) - vedere lo schema qui sopra.
- per non perdervi, ecco la piedinatura reale del MAX232 (vista da sopra).
I quattro condensatori da 100 nF sono C1, C2, l'uno è tra l'alimentazione e Vs+, l'altro tra la massa e Vs-
- aggiunta di un MAX 232 e dei suoi condensatori per formare dei livelli RS232 corretti.
- riutilizzo di un filo di piano di massa (rame smaltato) per immobilizzazione del cavo RS232.

Fatto questo, si connette il circuito alla porta seriale del calcolatore. Si alimenta il dispositivo con il blocco di 4 pile di recupero; bisogna far apprendere al GPS a far uscire il proprio codice NMEA perché lo si possa usare con Autoroute-express, Cartoexplorer, SondeMonitor e, sicuro, per l'APRS.

Si lancia il programma gratuito Trimble: TrimbleMon_V1-06-0.exe

Se la porta COM selezionata è giusta dovremmo vedere visualizzare il firmware info e la data e, di seguito, la posizione.
Se non avete il firmware info, verificate il numero della vostra porta COM ed andate nel menù "initialize" / Connect e tentate l'auto-riconoscimento: il programma proverà, da solo, tutti i modi e tutte le velocità.
Altrimenti il modo TSIP / Com1 9600 8 Odd 1 dovrebbe funzionare…
Ora che la connessione è stata stabilita, bisogna SCRIVERE nel modulo Trimble quello che ci si aspetta da lui. E' lì che serve la pila a bottone da 3 volt: una volta effettuata la configurazione, possiamo scollegare il GPS; i parametri resteranno nel modulo grazie alla pila da 3 volt.

Menu: Configure / receiver configuation /
- Con la spunta port configuration diciamo che bisogna far uscire il codice NMEA;
Configurazione dell'uscita in " NMEA, 4800, O, N, 1 " per la porta seriale + scrittura in memoria;
- Con la spunta NMEA diciamo che esca la trama GPRMC + scrittura in memoria.
"SET" poi save configuration
- Nel menù configure, scriviamo nella memoria flash cliccando su "configure" / save configuration e normalmente è finito.

Il GPS è pronto a fornire le informazioni comprese dal 99% dei programmi per PC e per APRS.

La trama GPRMC somiglia a questa:
$GPRMC,225446,A,4916.45,N,12311.12,W,000.5,054.7,191194,020.3,E*68

Spiegazioni:
 225446  Time of fix 22:54:46 UTC (Orario del punto, UTC)
 A  Navigation receiver warning A = OK, V = warning (Avviso)
 4916.45,N  latitudine 49 deg. 16.45 min North
 12311.12,W  longitudine 123 deg. 11.12 min West
 000.5  velocità relativa, in nodi
 054.7  course
 191194  Data del fix 19 November 1994
 020.3,E  Magnetic variation 20.3 deg East
 *68  CRC : carattere di controllo, altrimenti la trama è trascurata dal programma


Messa in scatola

 
Si fissa l'antenna dritta su un pezzetto di resina epossidica a piazzole + impianto e supporto dell'antenna (piedini di supporto)   Ecco un esempio di messa in scatola (in questo caso si fora il contenitore per passare i due piedini di fissaggio dell'antenna)


Riferimenti e file liberi

Lassen™ SQ GPS Receiver System Designer Reference Manual:
196 pagine in PDF in inglese sul modulo (non necessario)
http://f4ewz.free.fr/gps_trimble/LassenSQ_0601screen.pdf

Lassen SQ GPS Module; Low-power, micro-sized GPS solution for mobile products
2 pagine PDF in inglese (scheda tecnica);
http://f4ewz.free.fr/gps_trimble/lassensq_module_gps.pdf

LP2985 150 mA, fixed-output voltage regulator:
22 pagine PDF in inglese sul regolatore 3.8 volt (scheda tecnica);
http://f4ewz.free.fr/gps_trimble/LP2985regulateurtension3.8VGPS.pdf

MAX232_DUAL EIA-232 DRIVERS RECEIVERS
9 pagine PDF in inglese sul MAX 232 (pagina 7, figura 4 molto utile)
http://f4ewz.free.fr/gps_trimble/MAX232_DUALEIA-232DRIVERSRECEIVERS.pdf

Tutorial Programma Trimble GPS Monitor July 08, 2007
20 pagine PDF in inglese sull'uso del programma di regolazione Trimble (utile)
http://f4ewz.free.fr/gps_trimble/TrimbleGPSMonitor_V1-2.pdf

Programma TrimbleMon_V1-06-0.exe
Indispensabile per la configurazione (provato sotto Windows 98, Millenium, XP SP2)
http://f4ewz.free.fr/gps_trimble/TrimbleMon_V1-06-0.exe

Programma Trimble tsipchat_1-091- MS-DOS
Per le incondizionali del MS-DOS (provato, funziona anche!)
http://f4ewz.free.fr/gps_trimble/tsipchat_1-091.exe



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