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 Online seit Februar 2009

 

 

Basteleien mit käuflichen GPS-UART-Satelliten-Empfängern (M6 und M7)


               Hier findet man :
               1. GPS-Satelliten-Modul mit / für PC-Programme  und  für die GPS-Uhr
               2. GPS-Satelliten-Uhr


 

Bastelanleitung für GPS-Satelliten-Empfänger als Modul 

 



       Im Foto das aufgebaute Modul 
       mit dem M7-NEO-UART-GPS-Empfänger.
       Kauf-Bestell-Seite vom Empfänger   klick hier

       (Klick auf das Foto oben und es erscheint größer)
Download der Bastelanleitung hier als:
"GPS=Satelliten-RS232-Modul.zip"   ca. 17Mbyte

Bei meinen bisherigen Funkuhren wurde als "Zeitnormal"
das gesendete DCF77-Signal aus Frankfurt/Main genutzt.

Jetzt soll eine GPS-Satelliten-Uhr entstehen.
Dazu wird die UTC-Zeit aus einem
Satelliten-Navigations-Empfänger empfangen...  
Ein Modul mit Pegel-Anpassung ist notwendig
für Computer-Anwendung und für die GPS-Uhr.

Die Uhren-Anzeige dürfte dann weltweit für jede Zeitzone
mit UTC-Zeit funktionieren...



       Im Foto das 2-te aufgebaute Modul mit
       dem etwas schlechterem M6-NEO-UART-RX.
       Kauf-Bestell-Seite vom Empfänger   klick hier

       (Klick auf das Foto oben und es erscheint größer)
Zuerst testet man den GPS-NEO-UART Empfänger
ohne Zusatzschaltung.
Man schließt 3,3Volt mit einem Experimentiernetzteil an.

Nach 5min bis 30min müsste die interne PPS-LED vom
Empfänger beim ersten Neu-Start blinken. 

Beim schlechteren RX (Empfänger M6) hat es recht lange
gedauert bis es zu blinken begonnen hatte.

Auf beiden Empfänger-Leiterplatten befindet sich
eine ladbare 3Volt Lithium Batterie.
War es bei dem schlechteren RX eine zu alte Batterie ???
(Start-Schwierigkeiten...)
Man kann nicht messen... Batterie ist aufgeschweißt !

Dann geht man an Txd (liefert einen 3,3V-Impuls-Pegel) mit
einem TTL-Pegelstift. (kann auch TTL-5,0Volt-Stift sein)
Kann auch ein Oszillograph sein.


Modul mit Klarsicht-Deckel und COM-Port-Kabel
Das Flachkabel zur Fenster-Durchführung ist eigentlich
nicht notwendig. Es funktionierte bei mir auch im Zimmer.
Und kontrolliert ob Daten an Txd raus kommen.
Dann weis man, der GPS-Empfänger funktioniert.


Auf der "wiki"-Seite findet man zu beiden Modulen Erklärungen.
( Klick hier )  Auch ein PC-Programm ist vorhanden...
Das Programm funktioniert ab Windows XP bis Windows10...

Dafür muss man aber erst ein Modul aufbauen, was die Zusatz-
Schaltung für die GPS-Empfänger beinhaltet...

Den fertigen Aufbau sieht man in den Fotos links !
(klickt man auf die Fotos erscheinen diese größer)

Erst dann kann man an den COM-Port des PCs
anschließen und das Programm betreiben.


Bildschirm-Copie vom selbst programmierten Prog.
Ich habe noch zusätzlich 4stck. weitere DOS-Programm
programmiert, welche noch unter
dem Betriebssystem Windows XP funktionieren.

Links im Programm sieht man die Datenflut ankommen.
Hier werden alle Daten angezeigt.

Man erkennt die Codierung...
Und weis, wo die UTC-Zeit zu finden ist...

So ist auch ein DOS-Programm entstanden, welches
nur die UTC-Zeit, die Länge und die Breite anzeigt.
(siehe links etwas unterhalb)


Bildschirm-Copie vom selbst programmierten Prog.

(Klick jeweils auf die "Fotos" und sie erscheinen größer)
Auch die PC-Quell-Programme liegen dem Bastel-Download
in der Programmiersprache "C++" neben den eigentlichen
Programm exe'en bei...

Mit den DOS-Programmen konnte ich erst einmal testen
wie das Prinzip sein muss um die UTC-Zeit anzuzeigen... 

Recht interessant war, dass beide Empfänger (M6 und M7)
unterschiedliche Codierungen haben. (aber nur wenig Unterschied)
Die UTC-Zeit ging dennoch zu decodieren...

Beide GPS-Empfänger habe ich in deren Einstellungen
nicht verändert. So wie gekauft, so auch benutzt... (mit 9600Baud)...


Stromlaufplan / klick drauf und er wird größer !
Im Basteldownload ist es besser erkennbar !
Mit beiden Aufbauten konnte ich im Keller bei mir
( mit noch 12m Altbau darüber )
noch stotternder-weise Daten empfangen!
(bin erst am Anfang mit experimentieren)
Im Zimmer hat es auf jeden Fall noch funktioniert !!!!!

Im Stromlaufplan links erkennt man die Zusatzschaltung
mit Erklärungen...

Der Bastelanleitung liegt Vieles zum Experimentieren bei,
was man zum Aufbau benötigt :
Stck-Liste, Leiterplatten-Zeichnung, Bestückungsplan,
Fotos vom Aufbau, Beschreibung und Datenblätter. 


Natürlich kann man die Zusatz-Schaltung mit einem gekauften RS232/COM-Port-Modul realisieren. ( Klick hier )
Auf dieser Leiterplatte befindet sich aber nur ein Txd als Ausgang und ein Rxd-Anschluss als Eingang.
Ein Anschluss vom COM-Port am PC wäre machbar.

Meine GPS-Uhr (unterhalb) benötigt aber auch das Ausgang-Signal "PPS" vom GPS-Modul.
Beim gekauften RS232-Modul (oben) ist aber kein weiterer nutzbarer Anschluss "für PPS" mehr vorhanden...
( man müsste zwei Module kaufen um die GPS-Uhr mit RS232 zu betreiben... also Txd als Ausgang und PPS als Ausgang)
Oder
ohne die beiden Schaltkreise MAX232 gleich an den PIC16F88 der GPS-Uhr anschließen ... (Ohne RS232-Wandlung)
Also gleich 5Volt-TTL von den Transistoren meiner GPS-Modul-Schaltung an den PIC16F88, welcher 5V-TTL-Eingänge hat ...
Mit dieser Methode ist aber kein langes RS232/COM-Port-Kabel einsetzbar ...
DIES WURDE ALLES NICHT GETESTET / PROBIERT !!!
 

Bastelanleitung für eine GPS-Satelliten-Uhr
mit dem Controller PIC16F88

 



Fertige GPS-Uhr
Download der Bastelanleitung hier als:
"GPS-Uhr.zip"   ca. 2,0Mbyte

Die GPS-Satelliten-Uhr funktioniert weltweit und
ist nicht wie eine DCF77-Funkuhr von
der Reichweite des Funk-Signals von Frankfurt/Main abhängig.

Es wird mittels GPS-Navigation immer nur die UTC-Zeit empfangen.
Per Schalter kann man die Uhren-Anzeige auf Winterzeit(+1H) und
Sommerzeit(+2H) einstellen. (dies gilt für Deutschland usw...)


Beleuchtet LCD-Anzeige
Im GPS-Uhren-Controller-Programm kann man
diesen Zeitversatz zur UTC-Zeit für jede Zeitzone der Erde ändern...

Der Aufbau der Uhr
erfolgt mit den zwei Leiterplatten von meiner Homepage
mit "4 Basteleien mit nur einem Aufbau"...

Der Schnittstellen-IC "MAX232" und der Summer wird hier zusätzlich
auf einer Universal-Lochraster-Platine bestückt.
 

Innen-Aufbau der GPS-Uhr



Innen-Aufbau der GPS-Uhr






Stromlaufplan / klick drauf und er wird größer !
Im Basteldownload ist es besser erkennbar !


Das Funktionsprinzip ist wie folgt:
Man schaltet die Uhr mit GPS-Modul über das Steckernetzteil (12Volt) an.
Es erscheint auf dem Dispaly die Ausschrift "GPS-Uhr" für 5sec.
Dann läuft die Uhr im Quarzmodus von 0:00.00 beginnend.

Blinkt das GPS-Empfänger-Modul mit der PPS-LED,
liegen fehlerfreie Daten an.
Ca. 30sec bis max. 3min nach dem Einschalten
erscheint die exakte Zeit in der Anzeige.
Die Uhr wird in jeder 10-ten sec auf richtige Zeit gestellt.
Das Stellen erfolgt also immer aller 10sec.

Angezeigt wird jeweils die mit Schaltern eingestellte Zeit.
Dies könnte UTC / MEZ / MESZ sein. (siehe Stromlaufplan)
Bei einem Umschalten der Zeit-Anzeige ist diese erst nach 10sec aktiv.

Eine Zeit-Korrektur auf beliebige Zeitzonen (Länder) erfolgt
im PIC-ASM-Controller-Programm... Und ist nur dort änderbar...
Der Schalter MESZ / MEZ wirkt dann für die geänderten anderen
Zeitzonen...

Wenn aller 10sec immer die Uhr gestellt wird, blinkt
dauerhaft der Doppelpunkt.
Wenn 20sec lang kein PPS-Signal anliegt,
blinkt der Doppelpunkt nicht mehr !

Das Stellen aller 10sec wird durch ein Aufblitzen des Punktes
zu einem Komma zwischen min- und sec-Anzeige angezeigt.

Blitzt es nicht und blinkt der Doppelpunkt nicht
(es kommen keine Daten aus dem GPS-Empfänger)
läuft die Uhr im Quarz-Modus weiter.
Die Gang-Genauigkeit liegt bei besser +/- 1sec in 24H !

Durch Witterungs-Einflüsse....... usw. kann es schon mal sein,
das vorüber-gehend kein GPS-Daten-Signal anliegt.
Ich sammle erst meine Erfahrungen...

Die Zeit wird immer als UTC-Zeit vom Modul an die Uhr ausgesendet.
Dabei war die Zeit immer 1sec langsamer als die tatsächliche Zeit !!!
Es wurde im Uhren-PIC-ASM-Programm
diese EINE sec als Korrektur hinzu gefügt.
Somit läuft die GPS-Uhr erst jetzt exakt !!!

Ein 1sec langer Pieps zur vollen Stunde (von 8°° bis 22°°Uhr)
kann mittels Schalter an- und abgeschaltet werden.
Die 8°°Uhr und 22°°Uhr kann man im ASM-Programm ändern.

Vieles ist änderbar im ASM-Programm von der Controller-GPS-Uhr.
Man kann selbst ändern im ASM-File,
welches mittels TXT-Editor machbar ist.
Dann wird das geänderte ASM-File assembliert (Programm liegt bei).
Und der PIC-Controller PIC16F88 wird gebrannt.
Es steht auch eine Erklärung dazu in der Bastel-Anleitung bei Software.

Hier raus-kopiert die Einstell-Möglichkeiten im ASM-File.
(jetzt dürfte man auch die Funktionsweise noch besser verstehen...)
( Klick hier )

Beide GPS-Empfänger habe ich in deren Einstellungen nicht verändert.
So wie gekauft, so benutzt...

MEINE ERFAHRUNGEN :
Die GPS-Uhr läuft in der Zeit exakt synchron zu meinen DCF77-Funkuhren.
Durch hinsehen und vergleichen geht dies nur schwer festzustellen. (so schnell kann man nicht schauen.)
Aber
meine gebastelten DCF77-Funk-Uhren haben auch einen 1sec Stunden-Pieps, wie diese GPS-Uhr mit drin.
Es gab keinen hörbaren Tonversatz zwischen den DCF77-Uhren und der GPS-Uhr.

Nach dem Einschalten der GPS-Uhr stand nach ca. 30sec bis max. 3min immer die exakte Zeit in der Anzeige !!!

ZU GPS-SATELLITEN-EMPFANG
Im Keller (mit 12m Altbau darüber) geht es nur wage !!! (so gut wie kein Empfang)
In der untersten Etage (mit 9m Altbau darüber) guter Empfang !!!
In der obersten Etage (mit 5m Altbau darüber) geht es perfekt !!!

Ich war selbst erstaunt !!! , da ein gekauftes Fahrrad-GPS-Gerät nicht im Zimmer funktionierte.
Und
Deshalb hatte ich auch ein spritzwasser-geschütztes Gehäuse auf dem Fensterbrett für das GPS-Modul vorgesehen. (siehe oben)
Auch das vorgesehene längere Flachband-Kabel für das COM-Port-Kabel zur Fenster-Durchführ-Klemmung ist nicht notwendig...


Hier meine Funk-Uhren
im kurzen Überblick :

Berlin-Uhr
 
Römische / Arabische Uhr

Uhr auch mit Datum ...

DCF77-Decodierung

Funk-Schalt-Uhren

Funk-Schalt-Wecker

GPS-Satelliten-Uhr