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Online seit Februar 2009
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Bastel-Anleitungen für eine GPS-Satelliten-Uhr
mit dem Controller PIC16F88
und
dem zugehörenden UART-NEO-Satelliten-Empfänger
als Modul-Aufbau
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Bastelanleitung für GPS-Satelliten-Empfänger-Modul
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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 NUR
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 und
der programmierten Zeitzonen-Verschiebung funktionieren...
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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 selbst-ladbare 3Volt
Lithium Batterie.
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.
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Bildschirm-Copie vom selbst programmierten Prog. |
Ich
habe noch zusätzlich 5stck. weitere DOS-Programme
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...
Recht interessant war, dass beide Empfänger (M6 und M7)
unterschiedliche
Codierungen haben.
(aber nur wenig Unterschied)
Die UTC-Zeit
ging dennoch durch meine Software
jedes mal zu decodieren...
Beide GPS-Empfänger
habe ich in deren Einstellungen
nicht verändert. So wie
gekauft, so auch benutzt...
(9600Baud / 1Stopbit / keine Parität
/ 8Bit-Daten) |
Stromlaufplan / klick drauf und er wird größer !
Im
Basteldownload ist es besser erkennbar ! |
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.
Ein Video soll die
Funktionsweise an Hand
der PC-Programme verdeutlichen
(Klick
hier)
Die GPS-UTC-Zeit war immer
exakt decodierbar.
Die eigene
Position mittels Koordinaten-Anzeige im PC-Programm
hat
häufig "gewackelt" / "gezappelt" ,
obwohl
der Empfänger an gleicher Stelle stand!
Also bei der 5-ten und
6-ten Stelle nach dem Komma haben sich
die Länge und
Breite ständig verändert.
Schlussfolgerung:
Eine Koordinaten-Anzeige als
Gerät mit diesen GPS-Empfängern ist
nicht exakt
und auch nicht sinnvoll.
(so etwas gibt es ja auf jedem
Smart-Phone als runterladbare APP) |
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 ...
Und am Computer funktioniert es nicht / da
kein COM-Port...
DIES WURDE ALLES
NICHT GETESTET / PROBIERT !!!
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Bastelanleitung für eine GPS-Satelliten-Uhr
mit dem
Controller PIC16F88
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Fertige GPS-Uhr |
Download der Bastelanleitung hier als:
"GPS-Uhr.zip"
ca. 3,0Mbyte
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 / Mittel-Europa...) |
Beleuchtet LCD-Anzeige |
Im GPS-Uhren-Controller-Programm kann man
so auch
diesen
Zeitversatz zur UTC-Zeit für jede Zeitzone der Erde
ändern.
Die Uhr funktioniert weltweit !!!
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.
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Innen-Aufbau der GPS-Uhr
Innen-Aufbau der GPS-Uhr
Rückseite mit dem COM-Port-Kabel,
der
Stromversorgung und den Schaltern
(klick drauf und es
wird größer)
Stromlaufplan / klick drauf und er wird größer !
Im
Basteldownload ist es besser erkennbar !
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Ein Video soll die Funktionsweise verdeutlichen
(Klick
hier)
Das Funktionsprinzip als
Text :
Man schaltet die Uhr mit GPS-Modul über das 12V-Steckernetzteil 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 2 Schaltern eingestellte Zeit.
4
Möglichkeiten könnten es sein
Jetzt im Programm sind
diese 4 Zeit-Zonen eingestellt mit :
UTC +0H
MEZ
+1H
MESZ +2H
Sri-Lanka
+5H : 30MIN
((((Es geht also nicht nur die volle Stunde.))))
Bei einem
Umschalten der Zeit-Anzeige ist diese erst nach 10sec aktiv.
Also genau dann, wenn ein Stellen der GPS-Zeit erfolgt.
Liegt kein GPS-Signal an, sind auch die Schalter nicht
wirksam / aktiv.
Eine Zeit-Korrektur auf beliebige Zeitzonen (Länder) erfolgt
im PIC-ASM-Controller-Programm... Und ist nur dort änderbar...
Wenn aller 10sec immer die Uhr gestellt wird, blinkt
dauerhaft der Doppelpunkt.
Das
Stellen aller 10sec wird durch ein Aufblitzen des Punktes
zu einem Komma zwischen min- und sec-Anzeige angezeigt.
Wenn 20sec lang kein PPS-Signal
anliegt,
blinkt der Doppelpunkt nicht mehr !
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 !
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 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...
(9600Baud / 1Stopbit / keine Parität
/ 8Bit-Daten)
MEINE ERFAHRUNGEN
NACH
EINEM HALBEN JAHR DAUERBETRIEB:
Die GPS-Uhr
läuft in der Zeit exakt synchron zu
meinen DCF77-Funkuhren.
Es gab keine Ausfälle !
Nach dem Einschalten der GPS-Uhr stand nach ca. 10sec
bis max. 30sec
immer die exakte Zeit in der Anzeige !
(mit NEO M7 Empfänger-Modul)
!!!!!!
Kein Ärger mehr durch lästige Funk-Störungen
(Schalt-Netzteile...)
wie bei meinen DCF77-Funkuhren.
!!!!!!
Im Internet habe ich nur ein GPS-Uhren-Bastel-Projekt gefunden.
(
Klick hier )
Ohne Bastel-Anleitung, aber
interessant !
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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...
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