Спутниковые системы навигации сегодня нужны всем. В связи с развитием отечественной системы ГЛОНАСС она активно используется наряду с такими зарубежными системами, как GPS. Но практически отсутствуют серийные образцы автономных приёмников сигналов ГЛОНАСС с интерфейсом Bluetooth. А они необходимы для планшетных компьютеров, в том числе с ОС Android. Это положение автор решил исправить, собрав такой приёмник из имеющихся в продаже готовых модулей.
Руководством для этой работы мне послужили различные материалы, опубликованные в Интернете. Например, в статье [1] я нашёл советы по выбору узлов и их компоновке. Функционально приёмник состоит из модуля приёмника сигналов спутников системы ГЛОНАСС, преобразователя его выходных сигналов для передачи по каналу Bluetooth и блока питания. Схема соединения модулей приёмника изображена на рис. 1.
Рис. 1. Схема соединения модулей приёмника
В качестве приёмника сигналов ГЛОНАСС (A2) использован готовый модуль на специализированной микросхеме MT3333 [2], имеющий следующие основные технические характеристики:
Число каналов приёма . . . . . . . . . . . . 99
Число каналов слежения . . . . . . . . . . 33
Чувствительность, дБм . . . . . . . . . . – 165
Напряжение питания, В . . . . . . . . . . 3…6
Потребляемый ток, мА, не более:
в режиме поиска . . . . . . . . . . . . . 35
в режиме слежения . . . . . . . . . . . 29
Длительность "холодного" старта, с, не более . . . . . . . . . . . . . 33
Длительность "горячего" старта, с, не более . . . . . . . . . . . . . . 1
Размеры, мм . . . . . . . . . . . . . . . 25×31×5
В режиме поиска на модуле мигает светодиод. Тот модуль, что показан на рис. 2, имеет встроенную антенну. Но существуют его варианты и без антенны, а лишь с разъёмом для её подключения. В этом случае нужно приобрести и подключить к этому разъёму внешнюю антенну. Оба варианта одинаковы по параметрам и назначению выводов и способны принимать сигналы как со спутников системы ГЛОНАСС, так и со спутников системы GPS. Наличиепоказанногона схеме штриховыми линиями резервного элемента питания G1 (это может быть литиевый элемент CR2032) не обязательно. Но его установка ускоряет повторный запуск модуля A2 после перерыва в подаче основного питания, позволяя сохранятьинформацию о спутниках, полученную в предыдущем сеансе работы.
Рис. 2. Модуль приёмника
Рис. 3. Bluetooth-адаптер HC05
Принятая навигационная информация поступает по последовательному интерфейсу в изображённый на рис. 3 Bluetooth-адаптер HC05 [3]. Его основные технические характеристики:
Протокол Bluetooth . . . . . . . . . 2.0 + EDR
Рабочий диапазон, ГГц . . . . . . . . . . . 2,4
Модуляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . GFSK
Мощность излучения, дБм, не более . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Чувствительность при BER не более 0,1 %, дБм . . . . . . . . . . . – 84
Напряжение питания, В . . . . . . . . . . . 3,3
Потребляемый ток, мА . . . . . . . . . . . . 50
Частота мигания светодиода, Гц:
идёт поиск . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
связь установлена . . . . . . . . . . . 0,5
Рабочая температура, оС . . . . –20…+75
Размеры, мм . . . . . . . . . . . . 26,9×13×2,2
Пароль для связи с компьютером . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1234
Источник питания состоит из литийионного аккумулятора G2 с устройством A1 (рис. 4) для его зарядки от USB-разъёма компьютера или зарядного устройства с таким разъёмом и изображённого на рис. 5 стабилизированного преобразователя напряжения аккумулятора в 3,3 В [4]. Именно такое напряжение используется для питания модуля приёмника ГЛОНАСС и адаптера Bluetooth.
Рис. 4. Источник питания
Рис. 5. Стабилизированный преобразователь напряжения аккумулятора
Модуль зарядки имеет следующие параметры:
Входной разъём . . . . . . . . . . . microUSB
Входное напряжение, В . . . . . . . . . . . . 5
Максимальный зарядный ток, А . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Напряжение отсечки зарядки, В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,2
Порог срабатывания защиты от переразрядки, В . . . . . . . . . . . . 2,5
Порог срабатывания защиты по току нагрузки, А . . . . . . . . . . . . . . 3
Размеры, мм . . . . . . . . . . . . . . . 26×17×3
Красный светодиод сигнализирует об идущем процессе зарядки, зелёный - о полной заряженности аккумулятора.
Стабилизированный преобразователь напряжения на микросхеме LM2596 имеет следующие характеристики:
Входное напряжение, В . . . . . . . . 3…40
Выходное напряжение, В . . . . . . 1,5…35
Максимальный выходной ток, А . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
КПД, %, не более . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Размах пульсаций выходного напряжения, мВ, не более . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Частота преобразования, кГц . . . . . . 150
Рабочая температура, оC . . . . –45…+85
Размеры, мм . . . . . . . . . . . . . . 43×21×10
Индикатор работы - синий светодиод.
Все модули устройства размещены в герметичном пластиковом корпусе размерами 115×55×65 мм, как показано на рис. 6, и соединены между собой согласно схеме отсутствующими на фотоснимке монтажными проводами. Оставшиеся в корпусе пустоты заполнены пенополиэтиленовыми вставками.
Рис. 6. Размещение модулей
Правильно собранное устройство обычно работоспособно сразу после включения питания. Необходимо лишь до подключения модулей A2 и A3 установить напряжение 3,3 В на выходе модуля A4 имеющимся в нём подстроечным резистором.
По сравнению с распространёнными GPS-Bluetooth приёмниками мы получаем высокочувствительный приёмник сигналов со спутников ГЛОНАСС и GPS, что положительно сказывается на точности определения координат.
Передача информации по каналу Bluetooth от приёмника к планшетному компьютеру с ОС Android была проверена с помощью бесплатных программ Bluetooth GPS Provider (URL: https:// apkplz.com/casual/bluetooth-gpsprovider-apk-download (27.03.17)) и Bluetooth GPS for Android (URL: https:// downloads.sourceforge.net/project/ bluegps4droid/Apk/BlueGPS4Droid_ 1.2.x/BlueGps4Droid_1.2.6.apk (27.03.17)).
Запустив программу Bluetooth GPS Provider, необходимо в правом верхнем углу экрана отметить строку Preferen ces, затем выбрать источник сигналов. В нашем случае это HC05. Нажав на клавишу Start, получим свои координаты и информацию о наблюдаемых нави-гационных спутниках с указанием мощности принимаемых от них сигналов. При запуске программы Bluetooth GPS for Android необходимо выбрать источник навигационных сигналов HC05. Получив информацию со спутников, программа отобразит текущие координаты. Сменив экран Main на экран Status (для этого нужно сместиться вправо), получим схематичное изображение небесной сферы с положением на ней спутников, их номерами и мощностью сигнала. Сместившись ещё на один экран вправо (на экран NMEA), можно просмотреть служебные сообщения о принимаемых навигационных сигналах.
Литература
1. GPS Bluetooth своими руками. - URL: http://kibermaster.net/gps-bluetooth-svoimirukami/ (27.03.17).
2. MT3333. A high-performance, single-chip, multi-GNSS solution with the industry's highest level of sensitivity, accuracy and Time to First Fix. - URL: http://www.mediatek.com/products/ locationIntelligence/mt3333 (27.03.17).
3. Использование блютуз-модулей HC- 05/06. - URL: http://sotvorimvmeste.ru/ viewtopic.php?p=768 (27.03.17).
4. Про модули DC-DC Buck Converter на LM2596. - URL: http://trengtor.blogspot.ru/ 2015/06/buck-step-down-lm2596.html (27.03.17).
Автор: М. Наумов, г. Москва