Hogyan építsük meg a GN-200 navigátort?

Első lépésként számbavesszük, hogy mi minden kell egy navigátor működéséhez. Először is venni kell a GPS műholdak jeleit, ehhez kell egy GPS engine. Mivel ez egy buta jószág, csak koordináta adatokat és jó estben haladási irányadatot szolgáltat, ráadásul mindezt soros porton közli a külvilág felé. Kell tehát egy kis számítógép, ami ezekből az adatokból és a megadott cél adataiból meghatározza annak távolságát és irányát. Ahhoz, hogy ezek a számolt adatok a felhaszáló számára is érthetőek legyenek kelleni fog egy user interface, amin az adatok olvasható formában megjelennek. Természetesen nem árt, ha felhasználó valamilyen módon tudatni képes a készülékkel, hogy éppen milyen adatokra van szüksége. Ezek ismeretében már meghatározhatjuk a készülék blokkvázlatát:



Az adatfeldolgozást egy Atmel AT89C52-es mikrokontroller végzi. A mikrokontroller az egy egy tokba integrált komplett számítógép, ami szinte minden alapegységet tartalmaz aminek egy számítógépben benne kell lennie. Kivétel a nem felejtő írható-olvasható "nagykapacitású memória", amit kívülről kell ráilleszteni a kontrollerre. Ez egy 8 Kbyte-os EEprom amiben azért viszonylag sok adat elfér. A mikrokontrollernek kommunikálnia kell a PC-vel és a GPS engine-el is. Mivel ennek a mikrokontrollernek egyetlen soros portja van, a két kommunikációs forrás között egy billenő kapcsolóval lehet választani. Ez szerencsére nem okoz problémát mert a PC-vel és a GPS engine-el egyszerre soha nem kell beszélgetni, és ezzel a megoldással lényegesen minimalizálni lehet felhasznált alkatrészek számát. A PC felé egy illesztő áramkört kell használni mivel a mikrokontroller soros portja TTL szintű jeleket fogad és ad ki.



A műholdak jeleinek vételére egy U-BLOX GPS PS-2 típusú GPS engine-t választottam. A választás azért esett erre a ketyerére mert könnyen beszerezhető, elég érzékeny a vevője, olcsó, gyorsan kommunikál, gyorsan bootol, megfelelően dokumentált.

A navigátor tápellátásáról 6 db 1.5V-os ceruzaelem, vagy 1.2V 2300mAh-ás AAA típusú ceruza akkumulátor gondoskodik. Az áramfelvételeket összeadva a 2300mAh-s akkupakkal a készülék egy feltöltéssel 14 órán át működőképes.

Ezek után nincs más dolgunk, mint a kiválasztott alkatrészek megfelelő lábacskáit összekötni, ahogy azt a következő kapcsolási rajz mutatja:



A készülékhez szükséges alkatrészek listáját itt találod.

A rajzon található JP1-es jumpert csak akkor kell használni, ha nem rakunk backup battery-t a készülékbe.

A kapcsolási rajz alpján a nyomtatott áramköri lap megtervezése következik. Itt a helyspórolás miatt célszerű a háttérvilágításos LCD kijelzőmodult és a 4 darab nyomógombot a panel forrasztási oldala felöl beépíteni. A külső alkatrészek (kapcsolók, GPS engine, tápcsatlakozó) csatlakoztatása tüskesorokkal történik, amire vagy ellendarabot húzunk, vagy közvetlenül ráforrasztjuk a tüskére a kábeleket. Természetesen közvetlenül is be lehet a drótokat forrasztani a tüskesor helyére.



A projekt legnehezebb része a készülék megfelelő dobozba való beépítése. Sajnos nekem sem sikerült megfelelő dobozt találni, ezért egy a kereskedelmben kaphatót kellett átalakítanom. Az átalakítás a doboz magassági méretének megnöveléséből állt, mivel a panel hosszabbik oldala alá a panelra merőlegesen fért csak be a GPS engine, aminek 30 mm -es magasságát nem lehetett fűrésszel csökkenteni.



A dobozon a megfelelő furatok, ablakok kialakítása nem nehéz feladat. Azonban ahhoz, hogy a nyákba beforrasztott nyomógombok fólianyomógombként működjenek, már ismerni kell valamiféle technológiát. Ez a technológia a következő:
A fóliagombok elkészítéséhez egy 2 mm vastag alumínium lemezbe 10 mm átmérőjű furatokat készítünk, a gombok középpontjainak megfelelő távolságban. Ezután vékony átlátszó műanyag füzetborítóból kivágunk egy 22 x 110 mm -es darabot, a furatok doboz beli elhelyezkedésének függvényében szigetelőszalaggal felragasztunk a lemezre. Ekkor egy 100 ºC -ra felmelegített 8.5 mm átmérőjű fúróval a lemezre feszített fóliát a furatnál benyomjuk, úgy hogy a lemez másik oldalán kb. 0.25 mm-rel lógjon ki. Majd az egész komplexumot fúróstól, lemezestől hideg vízzel lehűtjük. A művelet eredményeként a fólia maradandó alakváltozást szenved, miközben rugalmas marad. A másik 3 furatnál az elöbbi műveletet megismételjük. A keletkezett fóliát megszárítjuk és palmatex vagy egyéb erős ragasztóval (pillanatragasztó nem jó) belülről a dobozfedélbe ragasztjuk. Ha jól dolgoztunk a fólia teteje egyvonalba kell essen a doboz külső felületével. Ezután a furatok széle és a fólia között keletkezett rést FBS vagy gumiám (szilikonkaucsuk) felhasználásával eltömjük, a külső felületét síkba húzzuk egy kartonlap segítségével. Ezt illik egy napig száradni hagyni. A fúró felmelegítését kizárólag forrásban levő vízzel végezzük, mert a fólia 120 ºC feletti hőmérsékleten már megolvadhat. A gombok elkészítésénél hosszúszárú nyomógombokat kell használni. Ha a gomb szára hosszabb a kelleténél (ez az összeszerelésnél fog kiderülni), akkor azokat csípőfogóval olyan méretűre kell vágni, hogy végeik a füzetlap borító fóliához épp, hogy hozzáérjenek. Ha a gomb szára rövidebb, akkor azt vagy a gombszárra húzott hosszabbítóval, vagy a fólia belsejére ragasztott papírgalacsinnal kell megnövelni. Az egész dobozfedélre kívülről egy design matrica kerül, ami az eddig funkcionálisan jó, de randa részeket teljesen eltakarja. A technológia részletes leírását az LC mérőnél.



A kapcsolási rajzot és a GPS engine dokumentációit itt töltheted le.

Ezek után nem kell mást csinálni, mint egy programot a mikrokontrollerbe, ami a navigácós adatok alapján a megfelelő számításokat elvégzi és az eredményeket kijelzi, meg egy programot a PC-re amivel a navigátor adatai fel illetve letölthetők.