TELEMETRY – PHONE Sistema di radio telemetria GPS real-time per modellismo R/C

Competenze tecniche necessarie:

-Saper usare Hyper-Terminal di Windows +++ -Avere dimestichezza con i software del PC ed il telefono cellulare ++ -Aver già fatto qualche esperienza elettronica con la porta seriale RS-232 + -Conoscere un po’ di inglese giusto per capire i vari manuali + Appunti per il prototipo del dispositivo destinato al mercato estero:

Materiale necessario:

3 HandyWave HPS-120 – Convertitore RS232/Bluetooth; 2 HandyWave HPA-110 – Antenna omnidirezionale potenziata (+4dB);

(Per una portata maggiore, ove permesso, si possono acquistare antenne omnidirezionali anche da +7/8dB), le antenne direttive non sono state mai provate e non abbiamo dati in merito; 1 HandyWave HPP-100 – Cavo USB per alimentare il convertitore

durante la programmazione con il PC;

Sito: www.handywave.com

1 Ricevitore GPS HOLUX GR-213 (Con interfaccia seriale RS232 -

ATTENZIONE NON USB ! – Il connettore deve essere un PS2 femmina). Molta gente per errore ha comprato questo GPS credendo che fosse USB ed una volta ricevuto il pacco senza possibilità di restituirlo l’ ha rimesso in vendita su asta on-line. (Se cercate bene potete fare anche un’ affare !);

Sito: www.holux.com

3 Connettori seriali a 9 pin maschi per PC (Per un peso minore

acquistare possibilmente la versione tutta in plastica); 1 Connettore PS2 maschio per PC (Tipo quello della tastiera/mouse).

Costo totale circa 500€

Montaggio:

Il GPS emette una stringa seriale RS-232 che viene convertita (In formato bluetooth) e trasmessa al GPS-Gateway tramite il modulo 1. Il Modulo 2 riceve il segnale e lo invia tramite RS-232 al Modulo 3 che a sua volta riconverte il segnale sempre in formato bluetooth compatibile con lo standard del telefonino. La trasmissione diretta del segnale dal modulo 1 al telefonino non è possibile in quanto il telefono pur avendo una discreta potenza RF in uscita (anche di 100 mW) non dispone di un’antenna esterna e non ha portata sufficiente per mantenere il data-link che deve essere sempre bidirezionale. Abbinamento ricevitore GPS e MODULO 1

Il trasmettitore GPS Il GPS rimosso dalla sua custodia

GPS HPS-120 MODULO 1 1 (TX) 3 (RX)

2 (+ VccA) 9 (+VccA) 4 (GND) 5 (GND)

Non collegare gli altri PIN Non collegare gli altri PIN

6 (RX) 2 (TX)

Il collegamento del pin 6 del GPS con il pin 2 dell’HPS permette la creazione di un sistema di telemetria bidirezionale, con questa funzione è possibile caricare all’interno del GPS i Datum (Forniti con il cd del GPS). Se non siete più che esperti non effettuate questo collegamento può essere origine di alcuni problemi ! +VccA =alimentare il sistema con una batteria indipendente da quella della ricevente (Dedicata a solo a questo scopo), la tensione da applicare è 5 Volt

(Valore fondamentale !!!) – NON UTILIZZARE PER ALIMENTARE IL CIRCUITO LA TENSIONE PRODOTTA DAL REGOLATORE BEC. Abbinamento MODULO 2 e MODULO 3 (GPS-Gateway)

GPS – Gateway (Sinistra Modulo 2 – Destra Modulo 3)

HPS-120 MODULO 2 HPS-120 MODULO 3 Eventuale porta per il RS-232 x PC

2 (TX) 3 (RX) 2 (RX) 3 (RX) 2 (TX) /

5 (GND) 5 (GND) 5 (GND) 9 (+ VccB) 9 (+ VccB) /

Non collegare gli altri

PIN Non collegare gli altri

PIN Non collegare gli altri

PIN +VccB =alimentare i due moduli con una batteria la cui tensione deve essere compresa tra 5 Volt e 12 Volt.

Come potete osservare i collegamenti elettrici sono semplicissimi, tutti i segnali in gioco hanno livello logico RS-232 e gli interfacciamenti sono diretti senza che sia necessario nessun convertitore di segnale TTL/RS232. Questi convertitori possono essere indifferentemente alimentati sia dai pin 5 e 9 che dal jack laterale. Quasi sicuramente riceverete due convertitori confezionati in un’ unica scatola + uno singolo. La cosa non è indispensabile, ma numerate i convertitori nel seguente ordine: il numero 3 va a quello singolo, il numero 1 e 2 a quelli in coppia. Se siete fortunati il modulo 1 e 2 sono già configurati in fabbrica per parlarsi a vicenda, assegnare un nome al dispositivo 1 e 2 non è vitale ed il nome può rimanere anche quello di default, l’unica cosa da variare è la velocità della porta che deve essere messa a 4800 bps. Per le modalità di programmazione dei convertitori fare riferimento al relativo manuale in dotazione (In inglese), l’operazione è molto semplice e si esegue utilizzando l’applicazione Hyper-Terminal di WindowsXP. A prescindere dalla velocità di comunicazione, se i moduli 1 e 2 sono correttamente configurati una volta alimentati indicheranno con l’accensione del led verde l’avvenuto data-link. In ogni caso,ecco tutte le configurazioni: Configurazione del MODULO 1 (Modulo di bordo per la trasmissione GPS)

Device Name (MODULO1) SCRITTO TUTTO ATTACCATO Authentication (OFF) Connection Mode (1:1) indicato anche come Mode 0 Local BD-ADDR (Valore non cambiabile differente per ogni dispositivo) Local BD-ADDR (METTETE IL VALORE Local DB-ADDR del MODULO 2) COM Port 4800 (8-N-1) Flow Control (None) Factory Settings (Valore indifferente – non variabile) Class of Device (001F00) Valore già di default Low Power Mode (ON) E’ un funzione di risparmio energetico non varia la potenza di trasmissione Inquiry Scan (Valore indifferente – non variare – questa voce potrebbe anche non apparire o essere Paging Mode) Configurazione del MODULO 2 (Modulo di comunicazione di terra da collegare al MODULO 3)

Device Name (MODULO2) SCRITTO TUTTO ATTACCATO Authentication (OFF) Connection Mode (1:1) indicato anche come Mode 0 Local BD-ADDR (Valore non cambiabile differente per ogni dispositivo) Local BD-ADDR (METTETE IL VALORE Local DB-ADDR del MODULO 1) COM Port 4800 (8-N-1) Flow Control (None) Factory Settings (Valore indifferente – non variabile)

Class of Device (001F00) Valore già di default Low Power Mode (ON) E’ un funzione di risparmio energetico non varia la potenza di trasmissione Paging Mode (Valore indifferente – Non variare – questa voce potrebbe anche non apparire o essere Inquiry Scan) Configurazione del MODULO 3 (Modulo di comunicazione con il cellulare interfacciato con il MODULO 2)

Device Name (Mettete il nome che volete) Scritto tutto attaccato (max.11car.) Authentication (ON con pin 123) Connection Mode (WAIT) indicato anche come Mode 1 Role (Slave) Local BD-ADDR (Valore non cambiabile differente per ogni dispositivo) COM Port 4800 (8-N-1) Flow Control (None) Factory Settings (Valore indifferente – non variabile) Class of Device (000000) se non prende questo valore salvare i cambiamenti, uscire e rientrare dalla modalità di configurazione. Sicuramente c’e’ un baco nel firmware del dispositivo (Tuttavia questo possibile baco non rappresenta un problema). Low Power Mode (ON) E’ un funzione di risparmio energetico non varia la potenza di trasmissione Paging Mode R0 (Valore indifferente – non variabile) N.B. Tutte le volte che rientrate nella configurazione dei trasmettitori la velocità della porta seriale viene riportata in automatico a 9600 bps pertanto

ricordatevi di reinserire il valore di 4800 bps. Questa dimenticanza può essere la causa principale del mancato funzionamento del sistema !. Questa versione del sistema permette a livello teorico e a frequenze libere l’uso contemporaneo di ben 39 apparati in ricerca automatica !!! (Si utilizzano 2 canali per apparato). Se uno dei 79 canali disponibili è disturbato o impegnato il canale viene cambiato in automatico. Se tutti i canali sono impegnati in sistema non trasmette e di conseguenza non può disturbare altre apparecchiature sulla stesse frequenze. I moduli 1 e 2 sono invisibili, pertanto, durante la ricerca con il cellulare dei dispositivi associabili al telefono, non li vedrete. Solo il modulo 3 è visibile e deve essere associato al telefonino, il pin di autenticazione che dovrà essere digitato sarà 123. Consigli per la costruzione di un dispositivo idoneo per l’ Italia:

Competenze tecniche necessarie -Saper usare Hyper-Terminal di Windows +++ -Avere dimestichezza con i software del PC ed il telefono cellulare +++ -Aver già fatto qualche esperienza elettronica con la porta seriale RS232 +++ -Conoscere un po’ di inglese giusto per capire i vari manuali +++ Durante la progettazione di questo altro sistema che utilizza componenti alternativi più facilmente reperibili e molto meno costosi (~200 €), ci siamo imbattuti in innumerevoli difficoltà e lacune tecniche e pur essendo riusciti a far funzionale l’apparato non siamo stati in grado di ultimarlo come desiderato. Per un questioni di complessità tecnica (C’è troppo da scrivere e spiegare) rilasceremo solamente alcune dritte su cosa utilizzare e come procedere: I MODULI 1 e 2 possono essere sostituiti con dei moduli ibridi EASY-RADIO mod. ER400TRS. Un modulo simile è utilizzato in un altro apparato di telemetria di origine americana già commercializzato in Italia. Rispetto al modulo Bluetooth della HandyWave, questo trasmettitore pur essendo affidabilissimo è meno funzionale:

La lunghezza massima della stringa trasmettibile per volta è di 180 caratteri (Senza limiti per il modulo HandyWave). La stringa emessa dal GPS è più lunga e deve essere accorciata tagliando le informazioni non fondamentali come la trasmissione della posizione dei satelliti ed i codici di checksum. Questa operazione è possibile utilizzando il programma SirfDEMO Ver. 3.715. (Il modulo GPS GR-213 è

programmabile anche se sulle relative istruzioni non c’è scritto come fare, purtroppo dovrete procedere per tentativi !). Dispone di 10 canali, ma sfortunatamente non sono a ricerca automatica e vanno configurati attraverso un codice seriale. I livelli logici dei segnali TX e RX sono TTL e pertanto è necessaria la creazione di un circuito (es. con MAX232) per la conversione dei livelli allo standard RS232.

La soluzione ottimale sarebbe abbinare un microcontrollore PIC a questi moduli per gestirli in modo ottimale. (Questo rappresenta il nostro limite, non abbiamo ancora fatto esperienza con questo tipo di integrato !). Le portate dei due trasmettitori sono praticamente uguali, anzi per il modulo Easy Radio può essere anche ulteriormente ridotta a livello software. Questa versione del sistema permette a livello teorico ed a frequenze libere l’uso contemporaneo di 10 dispositivi !!!

Sito: www.lprs.co.uk

Il MODULO 3 può essere sostituito con un Parani ESD200 (Configurato in MODE3), tecnicamente differisce dal modulo HandyWave per la tensione di alimentazione che è di 3,3 V ed i livelli logici che sono TTL. La portata di trasmissione è limitata dal telefonino (10/20 mt), per cui la distanza massima raggiungile utilizzando un o l’altro modulo non cambia.

Sito: www.sena.com

Per la programmazione di questi altri moduli non è più sufficiente la porta seriale del PC e HyperTerminal, ma è necessaria la creazione di un apposito circuito seriale (Vedi manuali tecnici del prodotto) o l’acquisto dei relativi starterkit.

Galleria Fotografica e nuove idee:

Il GPS-Gateway (Solo Modulo 3 Multifunzione – In Ver. ESD200) con connesso un secondo modulo GPS. Nella versione più evoluta questo ricevitore supplementare è utilizzato per effettuare tramite la correzione della sola altezza misurata tramite una funzione differenziale (L’idea è quella di creare un specie di DGPS a stazione privata), in questo caso il sistema può funzionare solo con il PC. Per chi non lo sapesse l’altezza misurata dai sistemi GPS è calcolata misurata analizzando l’effetto doppler del segnale ricevuto dai satelliti e per via di molti fattori (Anche ambientali) il dato non è molto preciso e continua a variare, allineando per differenza il dato trasmesso rispetto a quello di un punto di misura fisso, la misura è notevolmente migliorata. In oltre, questa interfaccia più essere utilizzata per localizzare il modello scomparso nel mais.

Il Modulo 3 abbinato al Modulo 2 (In ver. 2.4 Ghz)

Il Modulo 3 abbinato al Modulo 2 (Durante le prove in ver. 433,92 Mhz)

Se il secondo GPS non viene collegato, il connettore seriale rimanete può essere utilizzato per interfacciare il GPS-Gateway al PC. Attualmente il sistema è carente di un software specifico di gestione con funzioni di sintesi vocale per la lettura automatica dei parametri principali, in questo modo, non sarà più necessario un assistente.

Software testati: Per PC: CompeGPS e Oziexplorer (Rielaborazione dati: SeeYou) Per Nokia: BlueSkyGPS (E’ il più compatibile con il GPS GR-213) AFTrack, PowerNavigator, GPSXC, GETTrack, SmartMap, GECompanion, SmartCom GPS e Pilot (Anche questi programmi girano bene, ma il valore dell’altezza misurato non è corretto. Probabilmente la stringa di comando del modulo Sirf III non è perfettamente compatitile. Bisognerebbe provare ad utilizzare un altro tipo di ricevitore GPS).

Note sulla sicurezza: Le moderne radio sono schermate contro le possibili interferenze da telefono cellulare, queste interferenze si verificano più frequentemente quando ricevete una telefonata o un SMS. Verificare sulle specifiche tecniche che la propria radio sia immune a questo problema. I dispositivi di sicurezza non sono mai troppi, pertanto posizionare un interruttore On/Off radiocontrollato in modo da poter spegnere il trasmettitore GPS in caso di interferenze radio. (Dalle prove effettuate non si sono mai verificati problemi con i 433,92 Mhz né con i 2.4 Ghz). In alcuni paesi l’utilizzo delle suddette frequenze non è possibile o è limitato a volatori di potenza ben definiti. Anche le potenze massime utilizzabili al chiuso o all’aperto possono differire. Verificare il rispetto delle normative in vigore nel proprio paese. In Italia è permesso l’utilizzo senza particolari restrizioni o pagamento di tasse dei dispositivi a 433,92 Mhz con potenza inferiore a 10 mW. (Il modulo della EasyRadio citato è conforme a questa specifica). Anche per le frequenze del BlueTooth vige la stessa regola, il modulo Handy-Wave nella versione commerciale supera questa potenza e pur essendo liberamente acquistabile e detenibile, non può essere utilizzato (E’ la stessa storia delle nuovissime radio SPEKTRUM). Volendo è possibile avere una versione declassata del prodotto, ma per pochi esemplari l’operazione è assai ardua. (Avendo la necessità di presentare ad un potenziale acquirente un prodotto conforme alle normative, abbiamo dovuto cimentarci nell’impresa e vi possiamo garantire che non è stato facile e soprattutto costoso !). Il modulo Parani ESD200 è di potenza inferiore ai fatidici 10 mW.