GPS DO Anzeige

Detlef (DG7XD) und ich, sind in einem grossen Internet Auktionshaus, auf 10 MHz Referenzfrequenz-Quellen, die durch ein GPS Empfänger Synchronisierte werden,  gestossen. Es sind Geräte vom Typ Thunderbolt der Fa. Trimble.
Dies Empfänger sind recht günstig aus dem Asiatischen Raum zu bekommen. Diese stammen mutmasslich aus Kommunikationsanlagen. Hier soll es nicht darum gehen wie genau die 10 MHz sind, welche Typ besser ist.
Hier soll eine Anzeige vorgestellt werden, die es ermöglicht die GPS Empfänger “Stand alone” zu betreiben.
Natürlich könnten die Empfänger auch ohne Anzeige betrieben werden, um die 10 MHz Referenz zu nutzen, doch mit einer Anzeige hat man eine bessere Kontrollmöglichkeit. 

“Alte Version”

“Neue Version”

gps20
gps00

Getestet ist es mit dem Thunder Bold und dem, ich bezeichne Ihn hier mal als “Alten Version”, angeblichen HP Z3801A Clon. Da beide Geräte mit dem TSIP Protokoll von Trimble Arbeiten, ist der Vergleich mit dem HP Z3801A sehr weit hergeholt.
 

Für den “Einsteiger” ist es mit Sicherheit nicht verkehrt sich die Handbücher -ThunderBolt GPS Disciplined Clock- und -TSIP Reference- anzusehen.

Hier noch mal der Hinweis: Eine Kommerzielle Nutzung ist untersagt !

Ich Persönlich finde es immer sehr frustrierend, wenn ich eine Bauanleitung gefunden habe und es am Programm-Code oder irgendeine Kleinigkeit scheitert um das Projekt zu verwirklichen.
Aus diesen Grund gebe ich alle Unterlage, ink. Programm-Quellcode, für die Private Nutzung frei!

Eigentlich ist nicht so viel nötig, im Grunde wird ein AVR Prozessor ein Pegelwandler (bei der “Alten Version” zusätzlich RS 232 auf RS 422 Wandler) ein Display und Taster/LED benötigt. Detlef`s Idee war, da ja alle Voraussetzungen Erfüllte währen (bis auf RS 232 RS 422), die Platinen vom “Alternativen” Steuergerät zum Christian Koppler zu nutzen

Da hier ein 4 x 40 LCD zum Einsatz kommen soll, waren wirklich nur minimale Änderungen nötig.

 

DOWNLOAD

gps22

Schaltplan (ohne Änderungen)

CPU Steuer

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CPU layout
CPU Bestückung-1
mod

Hier die Modifikation, die sind für die Ansteuerung des 4x40 LCD Nötig.

Es wird eine zusätzliche /E2 Leitung für das Display benötigt (Pin 16 vom AVR an Pin 7 des LCD Wannen Verbinders.
Die LCD LED Beleuchtung ist auch auf den Wannenverbinders zu führen, wenn eine Beleuchtung gewünscht wird.

GND an PIN 9, LED+ an
PIN 8

 

 

C1        22pF         
C2        22pF           
C3        10µF           
C4        10µF          
C5        10µF           
C6        10µF           
C7        22µF           
C8        0.1µF          
C9        0.1µF         
C10       0.1µF          
C11       0.1µF          
D1        1N4004

Teile Liste (CPU Platine)

IC1       MAX232       
IC2       7805         
IC5       MEGA32-P      
LCD      40 x 4             
Q1        16 MHz       
R1        390          
R2        12           
R3        10k          
R4        3.3k        
R5        3.3k         
R8        82k         
R9        390 (an LCD Beleuchtung anpassen)

Verkabelung

R10      390
IC Fassung 40 Pol.
IC Fassung 16 Pol.
Wannenfassung 10 P
2x Wannenfassung 14 P
Sub-D 9 Pol W.
LED grün
LED gelb
4x Taster

 

verkabelung-gps

Wie gesagt, für die “alte Version” ist noch ein Pegelumsetzer von RS 232 auf RS 422 nötig. Ich habe einen Umsetzer nach http://www.realhamradio.com (MAX232 und 75179A) nachgebaut.

Lediglich die Versorgungsspannung habe ich von der AVR Platine genommen!

gps17
gps03

Natürlich sind auch fertig Versionen nutzbar.

Die Programmierung des AVR via ISP Schnittstelle.

Programmiert wird die CPU über eine Standard 10 Polig ISP, ich nutze einen Aktiven Programmer, es sollten genauso gut einfache Programm-Adapter wie bei PonyProg funktioniere.

 

Wichtig ist das die Fuse-Bits im AVR richtig gesetzt werden.

Ansonsten kann es schnell passieren das der externe Takt nicht genutzt wird und die CPU nur mit dem internen 1 MHz Clock vor sich hin werkelt.

Hier ein  Beispiel mit dem Programm AVR-OSP II

Nach den Auto Detect

sollte die CPU erkannt werden.

 

Hex-Datei einstellen und „Program“.

 

Dann die Fuse BITS

setzen und auch hier „Program“

 

Das war's!

flashen1
flashen2

Das war erstmal die Hardware, davon ausgehend das der GPS Empfänger okay ist und event. auch schon mal Daten an den PC gesendet hat, muss er nun auf die Anzeige-
Hardware eingestellt werden.
Ich habe das Programm -Thunderbold Monitor- dafür genommen, andere Programme von Trimble gehen aber auch!
Es sollte ein Factory Reset durchgeführt werden und es sollte KEINE Position gespeichert werden, da sonst immer nur die Gespeicherte augegeben wird und nicht die Aktuelle (wichtig bei Portabel Betrieb)

programm2

Es werden nicht alle Packet benötigt

programm3

Die RS 232 am GPS muss auf 9k6, 8 bit,Parity none, Stop Bits 1 Gestellt werden. Das Protokoll sollte NICHT(!) geändert werden. Gefahr das es nicht zurück geändert werden kann.

gps27

Der Data Time Report muss auf UTC gestellt sein

Ich hoffe das ich alle SW Änderungen beschrieben habe!

Nun kann die GPS Anzeige mit dem Thunderbolt verbunden und alles eingeschaltet werden.
Dann sollte das Display

gps06

anzeigen.
Die Daten Übernahme kann einen kleine Augenblick dauern aber in der Regel nicht länger wie 2 Minuten (beim ersten Start, den Kontrast mit R3 einstellen)

Was wird angezeigt:

gps11

Die erste Zeile zeigt das “Timing Output” an. eine <<>> anzeige besagt das die Werte ausserhalb des Anzeige-Bereiches sind, was nach dem einschalten (kalter zustand) vorkommen kann. Vo ist der DAC Wert.
Zeile zwei die interne Geräte Temperatur, den Mode Status und die “Activity”

gps12

Die Zeilen drei und vier Wechsel alle 15 sec., einmal werden die Satelliten “Signal Levels” angezeigt und dann Zeit als UTC , Ortszeit (Offset zu UTC muss manuell gesetzt werden). Das Datum ist auf UTC bezogen!
Da wir einen GPS Empfänger haben, wird auch die Position in Grand Minuten Sekunden angezeigt, diese Daten werden dann zu AFU übliche Locator Daten umgerechnet.

gps07

Die “Minor Alarms” sind nicht unbedingt dramatisch, nach dem einschalten wird so was kommen da der Oszillator noch geheizt wird, die Satelliten sind noch nicht ausgewertet usw. ”Leap Second Pending” wird durch ein * vor UTC bei der Uhrzeit angezeigt!
Sollten “Critical Alarms” auftreten, so werden diese auch angezeigt. Diese kann zB dann sein wenn der Oszillator sehr kalt ist und nach dem einschalten die Regelspannung mit der Heizung kämpft.

gps08

Da nicht alle Status-Fehler gleichzeitig angezeigt werden können, werden die Meldungen nacheinander zur Anzeige gebracht
(Der No Position fehler wird in der Aktuellen SW nicht mehr ausgewertet, dafür wurde der Prozentwert der Survey Aktivität eingefügt)

gps10

Durch einen Druck auf die Menü Taste wird das Ortszeit Menü aufgerufen (erst möglich wenn Daten vom GPS Empfänger kommen!) Der Offset zu UTC wird mit den + - Tasten eingestellt und ein druck auf die SET Taste beendet das Menü

Weitere nicht LCD Anzeigen: Die “TIC/TAC” LED wechselt beim Empfang eines bestimmten Datenpaketes den zustand, das ist ca alle 1 sec.

Wer den “alten TB” in betrieb hat. bekommt noch weitere LED anzeigen :-)

gps14

Power, GPS LOCK, Holdover, werden durch den Empfänger gesteuert.

Enabled, Active und Alarm wird durch die Software gesteuert.

Die Enable LED leuchtet wen der Modus “Normal” erreicht wird.

Alarm bei einen Fehler und die ACTIVE LED ist gekoppelt mit der TIC/TAC LED (nur das nicht jeder Wechsel angezeigt wird.

Zur orientierung ein Bild des Thunderbold Monitor Programme’s

programm5

Hier mal einige Bilder vom Aufbau

aufbau1

Die Frontplatte wurde aus einseitig kaschierte Kupferplatine gefertigt, so ist ist ‘Abschirmen’ möglich.
Es soll ja EMV gerecht gefertigt werden
.

Hier noch in einem frühen Stadium der Verkabelung.
Unten rechts ist die
10 MHz Verstärkerstuffe zu erkennen. Das 10 MHz Signal vom GPSDO wird so nicht Belastet, über Trimmer ist die Amplitude und der Offset einstellbar. Natürlich 50 Ohm tauglich.

aufbau2
aufbau3

Auch die Gehäuse Rückwand ist aus einseitig Kaschierten Kupferplatinen Material gefertigt.
Alle Signalleitungen von und zu dem GPS sind über Steckverbindungen trennbar. Sicherungen und ein Erde-/ GND Anschluss sollten ebenso selbstverständlich sein.

Leider fehlt noch die Beschriftung.

fertighousing
puls
tiny13

Das 1 PPS Signal ist ja ein sehr schmaler Puls, da ich das Signal auch zur Optischen anzeige (LED) nutzen möchte, war eine Puls Verlängerung nötig. Es würde mit Sicherheit ein NE 555 funktionieren. Doch ich hatte noch einen AVR Tiny 13 in der Bastelkiste. Einige Zeile Programm-Code eine LED (LC Typ) und einen Widerstand fertig :-)
 

PC Parallel am GPSDO und der Anzeige

Wer bei seine GPSDO Daten mit dem PC mit loggen möchte, z.b. mit ‘Lady Heather's Disciplined Oscillator Control Program’ benötigt ein Adapter Kabel.

gpsprogramm
kabel

DOWNLOAD

Prinzipiell ‘lauscht’ die Anzeige nur noch auf der RS232 Schnittstelle mit. Es muss nur darauf geachtet werden das alle benötigten Datenpackete freigeschaltet sind und das die Übertragungsrate für die Anzeige stimmt. Wenn zB Umstellungen an der Uhrzeit (GPS/UTC) vorgenommen werden so hat das natürlich auch Auswirkungen auf die Anzeige!

 

Rechtliches:

Das Projekt ist für die persönliche Weiterbildung, eine gewerbliche Nutzung wird untersagt.

Die Produktbezeichnungen von Hard- und Software sowie Firmennamen und Logos, sind in der Regel gleichzeitig eingetragene Warenzeichen und sollten als solche betrachtet werden.

Ich übernehme keine Haftung für Schäden jeglicher Art, die durch den Nachbau  und die Nutzung entstehen. Fehler können nicht ausgeschlossen werden!

Die Weitergabe der Projekt-Unterlagen ist nicht nur erlaubt, sondern gewünscht, soweit die Unterlagen vollständig weiter gegeben werden.

 

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