Menu

Email: SakulRaider@seznam.cz

Servery:

Dnes návštěv: 446  On-line: 4

Elektronika

uProcesorové konstrukce

 - GPS Hodiny v1

GPS Hodiny v1

Už před delším časem jsem si pořídil stavebnici DCF hodin. Moje požadavky byly prosté. Chtěl jsem, aby se hodiny sami seřizovaly a tím pádem šli stále přesně. To hodiny s přijímačem DCF samozřejmě umí. Nicméně díky přenosu signálu pro tyto hodiny na velmi dlouhých vlnách jsou velice náchylné na rušení a tak se stávalo, že občas i několik dní nebyl dostatečně kvalitní signál, aby se hodiny seřídily. Takže to bylo stálé hledání vhodného místa pro přijímač a to není zrovna moje představa samostatného chodu.
Proto jsem se s kolegou v práci dohodl, že se pokusíme nějaké hodiny vytvořit. První myšlenka padla opět na řízení DCF signálem stím, že hodiny budou zobrazovat i vteřiny narozdíl od mé stavebnice a jako další údaj ještě datum. Toť vše, protože nic víc jsem nikdy na hodinách nepotřeboval (budík a různé další blbárny). Po chvilce bádání jak to nejlépe udělat a po poradě s dalším kolegou jsme došli k zajímavému a originálnímu řešení hodin. Proč nepoužít pro řízení GPS přijímač ? A protože jsem už předtím nějaké pokusy s GPS přijímačem dělal, bylo rozhodnuto. Postavíme hodiny řízené GPS místo DCF.
První bylo nutné pořídit vhodný GPS přijímač. Ten jsem již měl z dřívějška a poměrně dobrý a hlavně i levný. Použili jsme tedy COMPASS NAVIBE GB337, který se dá pořídit kolem 1000Kč a je vybaven vlastní baterií a rozhraním pro komunikaci s okolím Bluetooth 2.0. Což ho činí maximálně všestraným. Poté stačilo trochu prohledat internet, abychom zjistili jak probíhá komunikace s okolím a co a v jakém formátu se odesílá. NMEA formát je velmi přehledný a tak započaly první testy. V momentě, kdy bylo jasné, že tento GPS přijímač je schopen přijímat alespoň 1 družici (občas) i ve sklepě už nebylo pochyb o tom, že je ideální pro naše GPS Hodiny. Pro účely hodin totiž bohatě stačí i jediný satelit, který by pro běžné určení polohy nestačil (nutno minimálně 4 satelity).
Další problém, který bylo třeba vyřešit, byla komunikace této GPS s hodinami. Díky tomu, že obsahuje Bluetooth je možné ho sice pohodlně spojit skoro s jakýmkoli přístrojem vybaveným tímto rozhraním (PC, PDA a další), ale pro spojení s hodinami by se jako vhodnější spůsob jevilo rozhraní RS232. Ale ani Bluetooth není překážka a je nutné myslet pozitivně a využít ho a tak jsme použili ještě mezičlánek formou Bluetooth modulu od firmy connectBlue v Čechách zastoupené firmou Spezial Electronic. Jde o nejlevnější modul OEMSPA310. Tyto moduly jsou zcela samostatně plně funkční a nevyžadují žádný podpůrný hardware (narozdíl od levnějších variant jiných firem) a tak je možné ho skoro bez úprav přímo propojit s procesorem GPS Hodin.
Následně už nic nebránilo konstrukci a tak vznikl první prototip funkčních hodin.

Schéma zapojení - Procesor

 

 

Schéma i celá konstrukce je rozdělena na dvě části a to desku procesoru a displeje. Na tomto obrázku je schéma procesoru.

Schéma zapojení - Displej

 

 

Schéma i celá konstrukce je rozdělena na dvě části a to desku procesoru a displeje. Na tomto obrázku je schéma displeje.

Deska spoje a osazovací plán - Procesor

 

 
 

 

Plošný spoj je vytvořen na jednostranné desce o velikosti 100x74mm. Při osazování součástek by neměl nastat žádný problém, nezapomeňte osadit jednu drátovou propojku pod IC3.

Deska spoje a osazovací plán - Displej

 

 
 

 

Plošný spoj je vytvořen na jednostranné desce o velikosti 157x60mm. Zde je nutno dát si pozor na správné osazení drátových propojek, kterých je 11+6. Těch 6 propojek není nutné osazovat, neboť jde o propojky anod segmentů a ty jsou většinou již propojeny uvnitř displeje. Také je nutné upozornit na fakt, že pořadí vývodů na desce displeje je vůči desce procesoru zrcadlově otočeno. Původně byla deska procesoru připevněna na stropu krabičky (tedy vzhůru nohama). Další desky displejů pro různé zobrazovače najdete na konci v dokumentaci ke konstrukci.

Oživení a nastavení

Toto zapojení nevyžaduje žádné nastavování a pracuje okamžitě po připojení napětí. Jediné co je snad nutné trochu poladit je správná volba hodnoty rezistorů pro Vámi použité zobrazovače. Hodnota ve schématu je přibližná (R2-R9).
Také je nutné nakonfigurovat Bluetooth modul, aby komunikoval s Vaší GPS. Nicméně tento bod probereme samostatně o kousek níže.

Popis zařízení a jeho ovládání

Myslím, že není nutné nějak zvlášť tyto hodiny popisovat. Každý asi ví co jsou hodiny a k čemu slouží, takže přeskočíme k tomu podstatnému. Hodiny mají jedinné tlačítko, které slouží pro dvě věci. Krátkým stiskem je na displeji zobrazen aktuální datum ve formátu (DD:MM.RR). Tento datum asi po pěti vteřinách zmizí a hodiny se vracejí do normálního režimu.
Dlouhý stisk (cca 3vteřiny) přepíná letní /zimní čas. Tuto volbu je nutné provádět bohužel ručně, protože nebylo dost dobře možné zajistit přepnutí automaticky. Šlo by to snad řešit naprogramováním kalendáře do hodin, což jsme z důvodu jednoduchosti prozatím zamítli. Je tedy nutné dvakrát do roka přepnout čas. Hodiny si pamatují i při výpadku napájení v jakém režimu byly naposledy (letní/zimní) a po obnovení napájení automaticky přejdou do posledního režimu.
Žádné další nastavení není nutné. Jak už název hodin napovídá, hodiny jsou řízeny a synchronizovány automaticky signálem GPS. Pro zjištění správného času stačí hodinám potažmo GPS modulu zachytit jedinný satelit. Proto umístění GPS přijímače není nikterak krytické a bezproblému pracuje kdekoli v domě. Nicméně díky tomu, že hodiny jsou propojeny s GPS modulem přes Bluetooth je možné ho umístit v místě dobrého příjmu satelitů až na vzdálenost několika desítek metrů od hodin samotných.
Ještě by jsme si mohli říci něco k hardwaru hodin. Celé zapojení se točí kolem procesoru PIC16F628A. Díky tomu je celé zapojení značně jednoduché. Dislpej je řízen převodníkem 7446, případně je možno použít starší model D146D. Napájení je řešeno s použitím usměrňovacího můstku a stabilizátoru. Osobně docela rád používám můstek neboť zařízení se s ním stává "blbovzdorným" a nehrozí přepólování a lze použít pro napájení i AC adaptér. Stabilizátor je nutné vybavit menším chladičem (viz. foto).
Původně jsme chtěli přivádět signál z Bluetooth modulu přímo na vstup procesoru. Bohužel se ukázalo, že 5ti voltová logika si moc nerozumí s 3,3 voltovou logikou Bluetooth modulu a tak bylo nutné zařadit jednoduchý převodník tvořený tranzistory Q8 a Q9 a okolními rezistory. Poté již přenos signálu byl bezchybný. Takže Bluetooth modul se připojuje třemi vodiči, dva jsou napájecí + a - na pinech 2 a 3 konektoru JP1. Pin 1 je datový připojený na TX kanál Bluetooth modulu.
Samozřejmě by asi bylo možné některý jiný GPS modul vybavený rozhraním RS232 připojit přímo k hodinám (JP1) jako výstup Bluetooth modulu, čímž by se právě tento BT modul ušetřil a celé hodiny by se výrazně zlevnily.

Nastavení Bluetooth modulu

Jak už jsem nakousl výše je použit modul OEMSPA310 a ten je nutné spárovat s naším GPS modulem. To se provádí pomocí programu Basic Wizard, jež je zdarma k dispozici při zakoupení modulu (najdete ho i v dokumentaci pro tuto konstrukci na konci). Protože se mi nechce zdlouhavě popisovat kde co nastavit udělal jsem naprosto jasný Video návod jak tento modul správně nakonfigurovat. Při této konfiguraci musí být souběžně zapnutý GPS modul, aby ho bylo možné spárovat.
V průběhu konfigurace je nutné nastavit pouze ve skratce PIN, který je pro GPS modul NAVIBE GB337 (0000), dále komunikační rychlost 38400B/s a Flow Control na NONE. Dále jsem ještě zapnul možnost konfigurovat modul OEMSPA310 přímo přes Bluetooth, což se může někdy později hodit. První konfigurace je totiž možná pouze po kabelu. No a nakonec se provede vyhledání a spárování modulu s GPS.
Všem doporučuji nastudovat dokumentaci k OEMSPA310 modulu a jeho nastavení. Jistě zjistíte, že na tom nic není a jeho možnosti jsou dosti široké.

Takže zde je video jak to celé nakonfigurovat:


A zde se můžete podívat co taková GPS vlastně posílá:
 

 

 

 

Možné chyby

V současnosti by hodiny měli pracovat bez problému. Starší verze firmwaru měli problém se stabilitou a občas se hodiny zasekly a bylo nutné je restartovat.

Seznam součástek

Deska procesoru:
 
R1 - 10K
R2-R9 - 330R
R10-R15 - 4,7K
R16,R17 - 82K
R18 - 10K
R19 - 15K
C1 - 470uF/25V
C2 - 100uF/10V
C3 - 100nF
C4,C5 - 33pF
Q1 - Krystal 10,240MHz
Q2-Q7 - KC308 (nebo podobný PNP)
Q8,Q9 - KC238 (nebo podobný NPN)
B1 - DB106 (nebo jiný 1A)
IC1 - 7805 (+chladič)
IC2 - 7446N (nebo D146D)
IC3 - PIC16F628A
F1 - Pojistka 200mA/F (+držák do DPS)
JP1,JP2 - Jumper lišta lámací
S1 - tlačítko do DPS 90°
 
Deska displeje:
 
RR1,R2 - 100R (nebo dle použitých dioad LED)
LED1-LED4 - Led dioda 5mm červená
DL1-DL6 - BS-AA11RD (nebo jiný se společnou ANODOU)

Dokumentace

No a na závěr si zde můžete stáhnout veškerou dokumentaci pro stavbu. Je zde i projekt pro Eagle.
DOWNLOAD  - Včetně programu pro procesor
Diskusi pro tuto konstrukci najdete ZDE.
 

Podpořte tuto konstrukci

Pokud Vás tato konstrukce zaujala nebo Vám dobře slouží, můžete ji podpořit volitelnou částkou. Stačí kliknout na tlačítko DONATE, zadat požadovanou částku, kterou chcete přispět na další rozvoj této a jiných konstrukcí, poté stiskněte Update Total a přihlaste se k odeslání příspěvku. Za jakékoli příspěvky předem děkuji a věřím, že zde najdete mnoho dalších zajímavých konstrukcí, které třeba vzniknou právě díky Vám.

 

 

Prohlášení

Tato konstrukce je z mé hlavy a proto není povoleno bez mého souhlasu přejímání na jiné stránky nebo komerční využití. Je povoleno se pouze odkazovat na tento web a tuto konstrukci. Pro více informací mne stačí kontaktovat. Zároveň nepřebírám jakoukoli odpovědnost za chování zařízení a případné škody spůsobené použitím tohoto zařízení, ať by byly jakéhokoli rázu. Zařízení je určeno pouze k užití pro vlastní potřebu. V této konstrukci je použit program (program mikrokontroleru), na který se vztahují autorská práva. Na program je udělena zdarma licence na jeho užití pro vlastní potřebu. Jakýkoli prodej není bez souhlasu autora možný.
Neboť nejsem autorem tohoto programu, je tento program zde uveřejněn se souhlasem jeho autora (Botas).

 

Můj Youtube kanál:

fb-large.png, 5,8kB
Copyright © Resi-Design 2017 www.resi-design.cz.
TOPlist