Настройка спутниковой антенны с помощью GPS


PDF версия

Предлагаемое устройство позволяет упростить процесс настройки спутниковой антенны на телевизионный канал. SatFinder необходим вне города, на природе или приусадебном участке — везде, где нет возможности подключения к интернету.

Для настройки антенны на сигнал определенного спутника требуется знать значение двух углов: азимут (горизонтальное направление) и угол возвышения. Предлагаемое устройство автоматически рассчитывает эти углы с помощью записанной в него таблицы телевизионных спутников.
В интернете есть несколько ресурсов, предоставляющих аналогичный сервис. Все, что требуется — это ввести свои GPS-координаты, выбрать ближайший город и выбрать из предложенного списка спутников подходящий. Это очень удобно, однако требуется подключение к сети, которое доступно не всегда. Главное достоинство SatFinder — автономность. Это небольшое портативное устройство, определяющее угол возвышения и азимут по данным, полученным от GPS-спутников.

Описание устройства

Принципиальная схема SatFinder приведена на рисунке 1. Перечень элементов приведен в таблице 1, а их расположение на плате — на рисунке 2. Устройство представляет собой вычислительный модуль на основе AVR микроконтроллера семейства Atmega8 со стандартным двустрочным ЖКИ. Внешний приемный навигационный модуль GPS подключается к разъему К2. Передача данных от спутника осуществляется по протоколу NMEA RMC.

Таблица 1. Перечень элементов SatFinder

Резисторы

R1 = 220 Ом, R2 = 680 Ом, R3 = 4,7 кОм, R4 = 22 кОм, R5 = 10 кОм, R6, R7 = 470 Ом,
R8 = 68 Ом, Р1 = 10 кОм (потенциометр)

Конденсаторы

С1, С4 = 100 мкФ (25 В, радиальные выводы), С2, С3, С7 = 100 нФ, С5, С6 = 22 пФ,
С8 = 10 мкФ (25 В, радиальные выводы)

Полупроводники

D1, D2 = 1N4148, D3, D4 = светодиод с малым рабочим током, 3 мм;

Т1 = ВС547В, IC1 = LM317Т, IC2 = ATMEGA8A-PU, IC3 = LM2950 (3,3 В)

Другие

Шаг выводов всех разъемов = 2,54 мм

JP1 = штырьевой двухрядный разъем с перемычкой; К1 = двухвыводной разъем;
К2 = 3-выводной разъем; К3 = 6-выводной разъем; S1, S2 = однополюсный ключ;
S3, S4 = кнопка; X1 = кварцевый резонатор 8 МГц, ЖКИ 2×16

 

 

Рис. 1. Схема SatFinder

Устройство управляется четырьмя кнопками S1–S4: S1 отвечает за его включение, S2 регулирует переключение информации на дисплее, S3 и S4 отвечают за выбор телевизионного спутника. На ЖКИ выводятся данные двух типов: навигационные координаты, полученные с GPS-спутника, и значения углов для установки телевизион­ной антенны. Когда переключатель S2 разомкнут, выводятся данные со спутника, а когда замкнут — название канала и направление антенны.

 

Рис. 2. Расположение элементов на печатной плате

В SatFinder предусмотрена возможность выбора скорости обмена данными. При разомкнутой перемычке JP1 передача данных идет со скоростью 4800 бод, при закороченной — 9600 бод.
Выбор телевизионного канала осуществляется с помощью кнопок S3 и S4, подключенных к выводам PD2 и PD3 микроконтроллера. Программирование МК производится через разъем К3. В процессе отладки навигационные данные и значение угла передаются с вывода PD1. При дальнейшей работе устройства этот выход МК не используется.
Настройка параметров ЖКИ осуществляется с помощью потенциометра P1, отвечающего за контраст, и резистора R8, ограничивающего ток диодов задней подсветки экрана. Устройство работает от машинного аккумулятора 12 В, который подключается через разъем К1. Можно использовать другие источники питания с напряжением 8…15 В.
Частота работы МК равна 8 МГц и задается резонатором X1. Напряжение питания микроконтроллера и ЖКИ зависит от модели и может меняться в пределах 2,7…5,5 В. Необходимый уровень обеспечивается соответствующим выбором резисторов R1 и R2. В схеме, изображенной на рисунке 1, приведены номиналы для напряжения 5 В. Как правило, для работы приемного модуля требуется напряжение питания 3,3 В. Оно формируется микросхемой IC3. Если для приемника требуется уровень 5 В, то эту микросхему можно закоротить.
Светодиод D3 используется для индикации включенного питания, а мигание D4 говорит об успешном приеме сообщения от навигационного спутника.


Включение

Прежде чем подать на схему питание, необходимо выбрать скорость обмена. Для передачи данных на скорости 9600 бод следует замкнуть перемычку JP1, в противном случае скорость обмена составит 4800 бод. Приемный модуль подключается к разъему К2. Выход данных подключается к выводу 1 разъема, если используется сигнал RS232, или к выводу 3 (для уровня ТТЛ). При работе с сигналом ТТЛ элементы T1, D2, R3 и R4 не нужны.
Питание 12 В подается на разъем К1. SatFinder готов к работе, GPS-приемник начинает принимать данные, как только в зоне видимости будет достаточное количество спутников. В зависимости от модели приемного модуля на загрузку данных и синхронизацию может понадобиться разное время. Как только местонахождение устройства будет определено, на экране высветится сообщение «GPS-FIX» и название последнего выбранного телевизионного канала. Список каналов со значением углов возвышения и азимута хранится в памяти МК, при необходимости он может быть изменен пользователем. Для избавления от эффекта дребезга контактов выбор нового канала осуществляется на следующий импульс чтения.

Программное обеспечение

Данные со спутника принимаются примерно раз в секунду. Они проверяются на наличие ошибок, после чего по ним определяется телевизионный канал, на который настроен приемник. На ЖКИ выводятся азимут и угол возвышения телевизионной антенны, которые нужно установить для качественного приема. Программный код для микроконтроллера находится в свободном доступе на сайте Elektor. Там же можно найти таблицу основных европейских каналов.

По вопросам приобретения образцов или сотрудничества с Elektor обращайтесь к Антону Денисову: anton@elcp.ru, тел.: (495) 741-77-01.
Оформить бесплатную еженедельную подписку на новостную рассылку от издания Elektor можно на сайте
www.elektor.com.

 

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *