GPSDOの製作 その1_GPS受信機

 　

　過日このブログにアップした「いまさらのGPS受信機」でも述べているように、GPSとは Global Positioning System または Global Positioning Satellite すなわち衛星測位システムのことです。

　今地球の周りには左図のようにたくさんの衛星が回っています。

　これらの衛星には、超高性能の原子発振器（セシウムなど）が搭載され、なおかつ、その精度は地上局より制御・維持されており、高確度かつ高精度の時刻情報を有し、発信しています。

　衛星から発信される信号は主に位置の測定に用いられますが、今回はこの信号を受信して、正確無比の周波数標準を作ろうというものです。

　この仕組みを GPSDO（GPS Disciplined Oscillator）と称しています、GPSに同期した発振器とでも言いましょうか、、、、

　ということで、GPS受信機がまず必要ですが、今回は先のブログで取り上げたものとは別のものを入手しました、とはいっても受信用チップは NEO-6M で同様です。（右写真は購入時のサンプル画像）

　NEO-6M はかなり過去のものですから、現状ではNEO-7、NEO-8 がベターですが、GPSDO 用ですので、ebey の中華最安値品？（大きいほうのワンコイン）としました。

　入手まで約一か月かかりましたが、無事到着し、チェックをしましたが不動品でした。中華最安値品？ではよくあることなので少しも騒がず詳細を調べてみました。

　

結果は

・５V → ３.３V ３端子レギュレータが不良

・メモリバックアップ用スーパーキャパシタ不良

・デフォルトの設定がおかしい

　で、修理・改良です。

・不良の３端子レギュレータを除去、レギュレータのＩＮ・ＯＵＴを配線でショートし＋３.３V仕様に改造

・スーパーキャパシタは除去して、CR2032(Li3V) 電池を代わりに取り付けます。（極性に注意、＋極側に逆流防止ダイオードを入れる）

・アンテナのコネクタを除去し、同軸ケーブルを取り付け

・基準パルスの出力は NEO-6M チップの３番ピン（受信パルス表示LEDへの配線）

　右写真は 修理・改良済みのGPS受信機を秋月のユニバーサル基板に取り付けたところです。

　この改良受信機は＋３.３Ｖ仕様になっていますので要注意です。右側の黒いＩＣは受信機とパソコンをＲＳ２３２Ｃで接続するためのインターフェースです。

　左がその回路図で、ELMさんによるＣＭＯＳインバータを使った簡易版です。

　このＩＣ（例えば７４ＨＣ０４）の電源には＋５Ｖを供給して ３.３Ｖ → ５Vのレベルコンバータの役割もさせています。

　この段階で受信機としてのチェックです。

　上は u-center というPCソフトで、受信できた衛星の様子を見てみたものです。天空に１１個の衛星を捉えていることがわかります。最低でも４個あれば受信データは有効に使えるようですから、この結果なら十分でしょう。

　次いで、左のu-center の config 画面から、出力パルスをDuty５０％の１０ｋHZとなるように設定します。

　受信機の出力をオシロスコープで観察してみました、確かにきれいな１０ｋHZが出力されています。

　出力レベルはP-Pで３.１６VありますのでTTLでの信号処理は問題ないでしょう。

　左写真は仕上げ用のケースに受信機を仮付けしてみたものです。ケースは過日、縁日のフリーマーケットで入手した古いWOWWOWのチューナです。

　写真の下側に見えるように、電源トランスから２系統の＋５Vが得られ、LEDなども使えそうです。電源ラインをレギュレータ出力のところでカットしておけば、基本はRF用途ですので、全体がベタアースのようになっていてベターです。ただ電源容量が少し心配ですが、これは後程考えましょう。

　ということで次回はいよいよ　その２_制御回路　です。