Die Adapterplatine für die GPS-Maus


Die ganze, ultimative Elektronik der Schaltung sitzt auf einer kleinen Platine mit 8,25 x 6 cm Größe (hier ist der Layoutdownload!). Das Foto zeigt alle notwendigen Details. Der Vollständigkeit halber habe ich auch ein Layout für die abgeänderte Basisplatine bereitgestellt, welche ursprünglich für den Jupiter-12 ("kleiner" Bruder!) ausgelegt wurde.
 

Dazu auch gleich das passende Platinenlayout:

Da keine hochgezüchteten, superstabilen "Zeitmodule" (Jupiter-T-Varianten) zum Einsatz kommen, ist deshalb ein Datentelegramm verfügbar. Diese wird ausgewertet und durch eine LED signalisiert. Der Bestückung der Leuchtdiode (LED2) ersetzt die Original-"ERROR"-LED. Da die READY-LED ohnehin dann leuchtet, wenn die ERROR-LED aus ist (und umgekehrt) fällt dieser Umbau nicht weiter auf. Er bringt aber zusätzliche Vorteile, da sofort eine Signalisierung erfolgt, wenn nicht genügend Satelliten verfügbar sind. Sogar ein nicht angesteckter Empfänger lässt diese LED dauernd leuchten. Dafür dienen die nachträglich ergänzten Widerstände R2 und R21. Ich habe mich zu dieser Ergänzung entschieden, weil sich einige OMs anscheinend ohne dieses Feature mit schlaflosen Nächten quälen müssen!
 
 

Der GPS-Empfänger


Der GPS-Empfänger besteht aus einer einzigen, abgesetzten Einheit, welcher aktive Patch-Antenne und Reveiver komplett beinhaltet. Das hat den Vorteil, dass die HF-Technik total, im wahrsten Sinne des Wortes, außen vor bleibt. HF-Verluste und Handling sind damit kein Thema mehr; so bleibt für den Anwender nur noch "Gleichstrom-Technik"! Gut, es gibt auch Nachteile: Temperaturschwankungen und Umwelteinflüsse machen dem Ding dann doch zu schaffen. Aber ein passender Platz an einem großflächigen Fenster, im Studiofenster, in einer Dachgaube, direkt unter den Dachfenster oder notfalls unter einer gekapselten Kunststoffbehausung im Freien wird sich wohl finden lassen. Das sechspolige Datenkaben lässt sich dazu fast beliebig verlängern.

Die Kontaktierung erfolgt in zeitgemäßer Ausführung mit einem RJ-12-Konnektor, auch unter dem Namen "Westernstecker" bekannt. Hier ist der Vollständigkeit halber die Belegung aufgeführt. Ein Verdrahtungsplan in Form eines Schaltplans erübrigt sich wohl.
 


Pin
Signal
Aderfarbe
RJ12 Female Socket
1
+5V
rot
2
in
gelb
3
Daten
grün
4
10 kHz
blau
5
n.c.
frei
6
GND
schwarz

Auf der Platine ist eine passende Buchse vorgesehen (geschirmte Version, da diese niedriger ist als die Standardausführung!). So ist die Kontaktierung eigentlich kein Thema mehr. Dieser Empfänger liefert natürlich die üblichen NMEA-Positionsdaten mit 4k8-Baud als Standard-RS232-Telegramm. Wer für APRS oder aus anderen Gründen diese Daten verwenden möchte, kann einfach eine entsprechende Elektronik dazwischenschalten und das Signal durchgeschleifen. Die oben vorgestellte Stromversorgung der Adaptertechnologie hat genügend Reserven, um diese Anwendungen mit zu versorgen.
 


Die Signalüberwachung

Das NMEA-Telegramm wird in der Adapter-Platine analog ausgewertet. Wie ist das möglich? Hat der RX keinen vernünftigen Empfang oder empfängt er wenige Satelliten, dann liefert dieser anstelle von mehrstelligen Telegramm-Werten keine Parameterdaten. Logischerweise ist dann die Telegrammlänge kürzer. Und das lässt sich mit folgender, einfachen Schaltung zuverlässig auswerten.  Bei keinem brauchbaren Empfang (und auch bei nicht angeschlossener GPS-Maus) leuchtet die LED dauernd, bei "zweifelhaften" Signalen blinkt die LED im Sekundentakt und bei sicher einwandfreiem Empfang (Auswerttung im 3D-Modus) verlischt diese komplett. Einfach und sehr zuverlässig, oder? Dazu müssen die beiden Potis einmalig korrekt eingestellt werden. Zuerst wird direkt nach dem Einschalten P1 (linkes Pote) soweit nach rechts gedreht, bis die LED ständig leuchtet. Das Rechtsdrehen von P2 (rechtes Poti) legt schließlich den Triggerpunkt für das permanente Verlöschen fest. In der Zwischenphase blinkt die LED im Sekundenrhythmus. Da die Triggerpunkte ziemlich "an der Grenze" liegen, kann es notwendig werden, diese Einstellung ggf. nochmals feinfühlig zu korrigieren.

Die folgenden Oszillogramme (in animierter GIF-Grafik!) sollen den Vorgang nochmals verdeutlichen. Der obere Kanal (2) zeigt das Signal am Transistor, der untere Kanal (1) am Kondensator C1.  Die Einfärbung soll das Triggern des NE555  und damit die Blinkphase der LED deutlich machen. Anzumerken ist, dass das Anklemmen eines Tastkopfes an C1 die Schaltung soweit beeinflusst, dass die vorherige Einstellung nicht mehr stimmt! Der Timerbaustein arbeitet hier als reiner Schmidtrigger, welcher die Impulspakete analog integriert. Der Rücksetztransistor hat hier also keinerlei Funktion und ist aus Gründen der einfacheren Leiterbahnführung auf der Platine mit Masse verbunden.
 
 


 

Der Abgleich

Der Abgleich der ERROR-LED erfolgt mit den beiden Potis. Dazu ist die Frontplatte zu entfernen. Sollte der Abgleich nicht möglich sein, ist das Datentelegramm mit dem Oszilloscope zu überprüfen und mit dem abgebildeten animierten Bild zu vergleichen.
Übrigens ist die auf dem Foto sichtbar Pufferbatterie der ursprünglichen Variante des GPS-Frequenznormals in dieser Version nicht notwendig und auch nicht an die GPS-Maus angeschlossen. Sie kann also vollkommen entfallen. Ich arbeit noch daran, einen passenden Gold-Cap in die Maus mit einzubauen, damit durch die Speicherung der sog. Almanachdaten die Synchronisation nach dem Einschalten beschleunigt werden kann.
Wer sich die Arbeit mit der neuen Frontplatte (Layout und Bohrplan zum Download!) sparen möchte, der kann von mir einen passenden "Kabelstummel" haben, der anstelle der Buchse angelötet wird, mit einer angeflanschten Westernbuchse, welche am Platz der Original-HF-Buchse in die Rückwand geklebt wird.



Abschließend möchte ich wie an anderer Stelle auf den Gebrauchsmusterschutz dieser Schaltung und deren Komponenten verweisen. Eine gewerbliche Nutzung sowie das nicht ausdrücklich, schriftlich genehmigte Kopieren in jeglicher Form von Unterlagen, Schaltplänen und Funktionsgruppen ist deshalb nicht statthaft.