Eine serielle GPS-Maus am Palm

Prinzipiell lässt sich jede serielle GPS-Maus an den Palm anschließen, sofern dieser ebenfalls eine serielle Schnittstelle eingebaut hat.
Das einzige Problem dabei ist die Stromversorgung, da diese nicht vom Palm zur Verfügung gestellt wird und daher extern in den GPS Empfänger eingespeist werden muss.

Aktuelle Ergänzung:
Seit 2004 habe ich den PalmOne Zire 71. Da dieser (neben USB) auch noch eine serielle Schnittstelle besitzt ist nur der Austausch des Kabels nötig, dann funktioniert alles genauso wie beim hier beschriebenen m100.
Durch die Farbdarstellung und die wesentlich höhere Rechenleistung des Zire71 gegenüber dem m100 eröffnen sich (auch) hinsichtlich GPS neue Möglichkeitem, wie die moving-map Darstellung und sogar die GPS-Navigation ist mittels geeigneter Software möglich.

 

Abb. 1&2: Auf meinem Palm m100 (aufgerüstet auf 8MB) läuft das Programm Compass. Es zeigt u.a. die aktuelle Position, die Höhe über dem Meer, die aktuelle Uhrzeit sowie die Momentangeschwindigkeit an. Die Höhenangabe liegt hier aber aufgrund schlechter Empfangsverhältnisse (nur 3 Satelliten waren sichtbar) total daneben. Die Himmelsrichtung kann mit GPS allerdings nur in Bewegung bestimmt werden, die Bezeichnung "Kompass" ist daher nicht ganz korrekt.
Rechts ist der komplette Aufbau zu sehen: rechts die GPS-Maus, rechts unten der Nullmodem-Adapter, in der Mitte die Stromversorgung und links oben der Palm.

 

Verkabelung

Damit die Verbindung zwischen Palm und GPS-Maus klappt benötigt man neben dem seriellen Hotsync-Kabel lediglich ein Nullmodemkabel (SUB-D9, beidseitig Weibchen) sowie einen sog. Genderchanger (SUB-D9, beidseitig Männchen).

Nun ist die Verbindung hergestellt, aber man hat leider auch ca. 6m Kabelsalat in der Hand. :-)
Ein Anfang dieses Chaos einzudämmen besteht darin, sich das Nullmodemkabel selber zu bauen und den Genderchanger gleich zu integrieren:
Man nimmt ein SUB-D9 Männchen und ein SUB-D9 Weibchen und verbindet diese mit gekreuzten Sende/Empfangsleitungen in einem Doppelgehäuse.

SUB-D9 Pin	SUB-D9 Pin
2	3
3	2
4	1&6
5	5
1&6	4
7	8
8	7

 

Abb. 3: Der Nullmodemadapter verbindet die GPS-Maus mit dem Hotsync-Kabel des Palm

 

Um noch mehr Leitungslänge einzusparen kann man einen Hotsync-Stecker einzeln kaufen und an diesen mit kurzem Kabel direkt ein SUB-D9 Männchen in Nullmodembelegung anlöten.

GPS-Maus

 

Abb. 4: Serielle GPS-Maus HI-201E des Herstellers Haicom

Eine serielle GPS-Maus bietet gegenüber der USB-Version den Vorteil, dass sie ohne Treiberinstallation auskommt und damit an jedes Gerät angeschlossen werden kann, das RS232 Signale mit 4800bps verarbeiten kann.
Sie eignet sich somit gleichermaßen für den Einsatz an einem Notebook oder einem PDA.
Einen Nachteil gibt es jedoch auch: Die USB-Schnittstelle liefert die Stromversorgung für angeschlossene Geräte gleich mit, die serielle Schnittstelle kann dies nicht, daher ist ein zweiter Anschluss notwendig. An einem Notebook kann dafür die PS/2-Mausbuchse verwendet werden.

Technische Daten sind auf der Herstellerhomepage zu finden: http://www.haicom.com.tw/gps201.htm

Bei Ebay ist diese derzeit (Juli 2002) ab ca. 110 Euro zzgl. Versand zu bekommen.

 

Zu beachten ist, dass für den GPS-Empfang grundsätzlich freie Sicht zum Himmel in einem möglichst großen Winkel notwendig ist.
Zwar stellt Kunststoff oder Glas kein nennenswertes Hindernis dar, ein Auto(blech-)dach oder gar Mauerwerk blockiert jedoch die Signale vollständig.
Auch mit einer Metallisierung versehene Fensterscheiben verhindern den Empfang, herkömmlich getönte Scheiben sind dagegen kein Problem.
Im Zweifelsfall kann die GPS-Maus mit dem starken eingebauten Magneten auch auf dem Autodach befestigt werden, wasserdicht sind die Geräte jedoch in der Regel nicht!
In den meisten Fällen ist es ausreichend die GPS-Maus ganz vorne mittig aufs Armaturenbrett zu legen, je schräger die Windschutzscheibe ist umso besser ist der Empfang.
Alle halbwegs aktuellen GPS-Empfänger haben einen Empfänger der 12 Satelliten gleichzeitig empfangen kann, mehr als acht sind aber nur unter idealen Bedingungen "sichtbar". Zur Navigation müssen mindestens drei Satelliten in Reichweite sein, ab vier kann auch die Höhe bestimmt werden.
Je mehr es sind, umso schneller und präziser ist die Positionierung möglich.

Beim aller ersten Einsatz sowie nach längeren Betriebspausen muss sich jeder GPS-Empfänger erst einmal komplett neu orientieren, was ca. 15 Minuten dauern kann. Im Normalfall dauert es max. 30 Sekunden, bis der Empfänger bereit ist und korrekte Daten ausgibt, vorausgesetzt die Empfangsverhältnisse lassen dies zu.

 

Stromversorgung

Neben dem seriellen SUB-D9 Anschluss hat die GPS-Maus auch noch einen PS/2 Stecker der ausschließlich für die Stromversorgung zuständig ist.

 

Abb. 5: Die Belegung einer PS/2 Buchse wie sie am Rechner zu finden ist:

 

Da der Aufbau mobil sein soll kommt eigentlich nur die Versorgung aus Akkus in Frage, evtl. ist auch ein Wandler für den Zigarettenanzünder für den Betrieb im Auto von Interesse.

An meiner GPS-Maus habe ich bei 5V eine Stromaufnahme von ca. 110mA gemessen, ob sie auch bei geringerer Spannung noch korrekt arbeitet habe ich bislang nicht getestet, ein interessanter Artikel im Newsgroup-Archiv von Google deutet aber darauf hin.

Eine Unterspannung wäre sicherlich nicht kritisch, Überspannung bedeutet aber für so ziemlich alle Halbleiterbauteile den schnellen Tod.
Daher habe ich mich entschlossen in jedem Fall für eine konstante Spannung von 5V zu sorgen.

Um dies in Kombination mit Akkus sinnvoll realisieren zu können habe ich einen sogenannten Step-up Converter verwendet, konkret den NCP1402 von ON-Semiconductor in der 5V Ausführung (NCP1402SN50T1).
Dieser verarbeitet Eingangsspannungen von 0,9V bis 6V und liefert bis zu 200mA, also genau richtig für die GPS-Maus.

 

Abb. 6: Schaltbeispiel aus dem Datenblatt des NCP1402

 

Bis zu einem Strom von ca. 140mA genügen 2V Versorgungsspannung (Bild 5 im Datenblatt), so dass eine Versorgung aus nur zwei Mignon-Akkus möglich wäre.
Besser sind jedoch vier Akkus, da dann aufgrund des geringeren Eingangsstromes eine längere Betriebsdauer erreicht wird!

Für den Betrieb dieses Schaltreglerbausteins wird eine Spule mit 47µH sowie eine Schottkydiode benötigt.
Für die Spule habe ich die SMD-Festinduktivität 76D9406 von Bürklin Elektronik verwendet, für die Schottkydiode genügt eine einfache SB140 (Bürklin 24S6634) oder eine entsprechende SMD-Bauform.
Um die mit hochfrequenten Einstreuungen "verseuchte" Ausgangsspannung zu glätten ist ein niederohmiger und schaltfester Elko nötig (z.B. Bürklin 25D1980). Parallel dazu noch einen keramischen 100nF Kondensator (z.B. 52D975) zu verwenden schadet auf keinen Fall.

Da es sich nur um eine Handvoll Bauteile handelt kann man den Wandler "fliegend" aufbauen wobei sinnvollerweise die Spule als größtes Bauteil als Unterlage dient auf und um die alle anderen Bauelemente gelötet werden. Die gesamte Schaltung ist kleiner als eine Fingerkuppe, etwas Geschick beim Löten ist daher schon gefragt.

Damit der gesamte Aufbau kompakt bleibt habe ich mich dazu entschlossen nicht extra ein Gehäuse zu verwenden.
Ein 6-fach Akkuhalter ist genau richtig um 4 Akkus, einen Miniaturschalter sowie den Schaltregler und eine PS/2 Buchse aufzunehmen.

 

Abb. 7: Die selbstgebaute Stromversorgung für die GPS-Maus. Vier Mignon Akkus speisen den beschriebenen Spannungswandler. Links unten ist der Schalter zu sehen, die PS-2 Buchse wurde mit einem Kabelbinder im Batteriehalter befestigt, da Kleber nicht hält. Je nach Kapazität der Akkus sollte damit eine Versorgung für 8-12 Stunden möglich sein.

 

 

(c) 24.11.2004, URL: http://www.emling.de
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