Wie alles begann

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Experimente mit Satellitennavigation

Ein Bekannter erzählte mir neulich von einer lustigen Internetgemeinschaft. Die nennen sich Geocacher und verstecken so sensationelle Schätze wie Überraschungseifiguren, die die anderen unter Verwendung von GPS-Geräten dann suchen können.

Das machen wir auch - freuten sich auch gleich das Yoog und das Schnaak, zumindest solange, bis uns einfiel, dass wir gar kein GPS Gerät haben.
"Macht nichts" denkt sich da das Yoog - bauen wir eben eins...

Der Plan

So schwer kann das doch nicht sein, ein Ding zu bauen, was einem anzeigt, wo man sich gerade befindet. Als zusätzliche Funktion hätte das Yoog dann noch gerne einen Kilometerzähler fürs joggen (Falls man mal ne neue Strecke ausprobiert und so) und am allerbesten wär's, wenn das Ding noch das Höhenprofil aufzeichnet.
Also hab ich mich erstmal auf die Suche nach nem passenden Modul begeben. Da das Ding recht klein werden, wenig Strom verbrauchen soll und auch sonst gar nicht so viele Anbieter am Markt vertreten sind hat sich das Yoog erstmal ein Lassen SQ samt zugehöriger Antenne besorgt.

Das Ding ist wirklich winzig

Als erstes brauchen wir dafür mal einen Stecker, auf so nem winzigen Ding kann man unmöglich draufrumlöten, ohne das Ding komplett einzuschmelzen. Bei Rastermass 1,27mm schütteln allerdings alle örtlichen Halbleiterdealer ratlos mit dem Kopf...

Parallel dazu fangen wir schon mal an, uns mit dem GPS Modul vertraut zu machen und mal probeweise einem herumliegenden Atmega ne serielle Schnittstelle zu verpassen, weil das Lassen SQ die NMEA Daten (das sind die, die wir in unserem Projekt irgendwie verwursten wollen) seriell in die leitung stopft. Also erstmal das STK500 an den Hauptrechner damit wir den Code (der Einfachheit halber erstmal ein kleines Testprogrämmchen) auf den Controller laden können. Über die zweite serielle Schnittstelle gebe ich die Daten an den Laptop. Mit nem Terminalprogramm (Ich verwende Terminal.exe [Freeware] - ist um Längen besser als dieses leidige Hyperterminal) können wir dann auf dem Bildschirm verfolgen, was da so an Zeichen durch die kabel kriechtt.

Der ganze Testaufbau. Ein zweiter rechner erweist sich bei diesen Übertragungsexperimenten als überaus praktisch, weil die ganze Umstöpselei der seriellen Kabel beim Umprogrammieren wegfällt.

Achtung, Nullmodemkabel funktionieren für diese serielle Verbindung nicht - da sind die RX/TX Leitungen gekreuzt - man kann das aber einfach umlöten). Und auf dem STK500 bitte auch nicht die Send und Receive Kanäle vertauschen. (Ich schreib das nur, weil ich in der Zeit, in der ich das rausgefunden hab bequem hätte ins Kino gehen können)

Über die RS232 SPARE vom STK500 sendet der Atmega8 einen überschwenglichen Gruß an Yoog's Klappcomputer. Wir sehens hier im Terminalprogramm.

Wenn das alles dann geklappt hat können wir dazu übergehen, eine eigene Schnittstelle aufzubauen. Das ist im Netz vielfach beschrieben und auch nicht sonderlich schwer, weil es mit dem MAX232 einen kompletten Pegelwandler von TTL auf 12V preisgünstig zu kaufen gibt. Ich spendiere dem Board gleich noch ne Spannungsversorgung für 5V und eine für 3,3V - die brauchen wir für die nächsten Experimente totsicher noch.

Zu allererst benötigen wir mal einen Haufen Bauteile... Kondensatoren, Sub-D, Pegelkonverter und so Zeug... Die gibts in aller Regel beim Halbleiterdealer - damit bauen wir jetzt erstmal ne Schnittstelle auf

Wenn das dann alles zusammengelötet ist, können wir das GPS Modul auch schonmal ranklemmen. Hier sehen wir von links nach rechts: Antenne, GPS Modul, Spannungsversorgung und Schnittstelle.

Und dann das Ganze flugs erstmal auf'm Balkon aufgebaut und ausprobiert. Herausgekommen sind allerdings erstmal lauter Nullen. Entweder der schlechte Empfang oder der Satellit weiss noch nicht, das das Yoog wieder umgezogen ist...

So, Ne Nacht drüber geschlafen, die Antenne richtig rum gehalten und dem Ganzen etwas mehr Zeit gelassen - und schwupps fertig ist das GPS Gerät :) Die fünf grünen Felder zeigen an, das meine Konstruktion gerade die Daten aus 5 Satelliten verwurstet - na da kann ja nichts mehr schiefgehen. Endlich weiß ich wo ich bin

Da die Schlepperei des Labornetzteils zur Stromversorgung meines handlichen Gerätes etwas unhandlich war, hab ich das Ding kurzerhand mit Batterien bestückt. Zum einen gabs nen 9V Block für die Betriebsspannung und zum anderen verlangte das Konstrukt nach einer kleinen Backup Batterie, ohne die das Modul beim Einschalten ca ne Viertelstunde rumrödelt um rauszufinden wo es nun gerade ist. In GPS Slang heisst das cold-, warm- und hotstart.

Das Modul (rechts) bei der Fehlersuche am STK500. Ich hatte beim Herumspielen mit dem Ding versehentlich die serielle Schnittstelle am Lassen SQ umkonfiguriert und mich quasi selbst ausgesperrt.

Tja, scheint ja alles Prima zu funktionieren - und nun?

Diese Provisorien auf Lochrasterplatine mit Freiluftverdrahtung haben mich ja schon bei der Supernova etwas angenervt... Es wird also Zeit, mal ne Platine zu basteln - das Ding soll ja auch einer gewissen Grössenvortellung entsprechen. Zunächst will ich mal eine ganz einfache ohne Controller bauen - das hat den Vorteil, das ich dann quasi eine GPS-Maus habe, die an jedwedes Gerät anzuschliessen geht. Mit einer Art Baukastensystem könnte man dann verschiedene Funktionalitäten einfach dazustecken. Aber erstmal die Platine...

Alchemie...

Die Säureblubbse hat mittlerweile ein Entwicklungsstadium erreicht, in welchem es prinzipiell möglich ist einen ersten alchemistischen Versuch zu wagen. Unser GPS-Modul (ich nenne es mittlerweile YOPS - YOogs Positions Schwankometer) liefert ein erstklassiges Versuchsobjekt für die unglaubliche Umwandlung von Teilen einer ungefährlichen Kupferbeschichtung in schlickartigen und hochgiftigen Sondermüll.

Das alchemistische Labor! Links erkennen wir die Supernova. Mittig die halbfertige Säureblubbse mit Luftschwurbulation. Vorn und rechts - die Tod und Verderben bringenden Chemikalien

Wie unschwer zu Vermuten war, sehen die ersten Versuche weniger nach HighTech Elektronik sondern mehr nach moderner Kunst aus. Ein ergebnis des Pausklar Sprays, welches ich wohl irgendwie einer falschen Anwendungsweise unterzogen habe.

Während hinten links, die Leiterbahnstrukturen nur in rudimentären Ansätzen zu erkennen sind, können wir die Kupfergewordenen Ölblasenstrukturen in erstklassiger Qualität bewundern.

Nach einer kurzen Optimierungsphase und kleineren Stolpersteinen wie die falsche Pinbelegung eines Spannungsreglers in Eagle und dem daraus resultierenden komplett falschen Layouts der Leiterplatte hielt ich die erste Betaversion vom YOPS in meinen säurezerfressenen Händen.

Hier mal ein Blick auf die geätzte Seite. In späteren Versionen werden dann auch Masseflächen vorgesehen - schon allein um Chemie zu sparen...

Und hier das Wunderwerk in einer neueren Version. Das Ding kommuniziert problemlos mit der seriellen Schnittstelle eines beliebigen Gerätes und füttert es bei entsprechender Konfiguration mit NMEA-Daten. Wir haben also prinzipiell eine GPS Maus gebaut...

Da nun mittlerweile der Empfang und die weiterleitende Kommunikation der Satellitendaten funktioniert können wir uns an die Verarbeitung der gewonnen Informationen machen. Hierzu werden wir einen Mikrocontroller mit zwei seriellen Schnittstellen (UART) verbauen - die kleinen 8er und 16er, die hier herumliegen sind also schonmal nicht geeignet....

to be continued...