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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Suche Kompass-Modul, GPS-Modul und passenden Mikrocontroller


Autor: Schägi (Gast)
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Hallo, ich suche für unser Projekt in der Schule ein Kompass-Modul
(Genauigkeit 1-2°) und ein GPS-Modul.

Beide Module sollten möglichst klein und möglichst wenig Stromverbrauch
haben.

Dazu suchen wir noch einen Mikrocontroller, mit dem wir die Daten
dieser Module auslesen, bearbeiten und an ein Display weitergeben
können. Der Mikrocontroller sollte auch eine Audio-Unterstützung haben,
weil die Daten auch noch über einen Lautsprecher ausgegeben werden
sollten.

Vielen Dank

Autor: MartinK (Gast)
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Kompass-Module hat z.B. www.sander-electronic.de

Autor: André Kronfeldt (Gast)
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GPS-Modul hab ich (Jupiter). Gibt die Daten seriell aus (mit TTL-Pegel
glaub ich). Also direkt für uC. Wollte ich mal selbst mit basteln.
Kam mir aber meine Tochter dazwischen ;-)

Grüße,
André

Autor: Schägi (Gast)
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Gibt es solche Sachen auch noch ein bisschen billiger.

Oder habt ihr Schaltungen für ein Kompass-Modul (zB mit dem Sensor
KMZ51), dann können wir das Modul selbst bauen.

Autor: André Kronfeldt (Gast)
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Höh? Hat schon jemand einen Preis genannt?

Also zu KMZ51 kann man ja googeln.

GPS kostet 49Euro fest + Porto.

Grüße,
André

Autor: Schägi (Gast)
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Ich habe auf der Seite www.sander-electronic.de geschaut. Da kostet das
billigste GPS-Modul ca. 100 Euro.

Kannst du mir das Modell oder die Seite sagen, wo ich ein GPS um 50
Euro bekomme.

Autor: André Kronfeldt (Gast)
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Bei mir. Halt das Jupiter-Modul. Ist zwar neu, aber ich hab ja keine
Zeit (wie gesagt) für sowas ;-(

Autor: Schägi (Gast)
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Schick mir mal bitte eine detaillierte Beschreibung von dem Modul (mit
Foto wenn du hast) an meine email.

Und kannst du mir einen uC empfehlen, mit dem ich die Daten
weiterverarbeiten kann.

Autor: André Kronfeldt (Gast)
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Ich persönlich lieebe ja die AVRs ;-)

Der uC ist eigentlich egal. Serielle Schnittstelle sollte er nur
haben.

Mit PICs oder AVRs macht man da nie was falsch.

Grüße,
André

Autor: André Kronfeldt (Gast)
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So, Datenblatt ist bei Dir.

Lustigerweise gibt es die Jupiter-Module bei

http://www.sander-electronic.de/gm00002.html

für > 120 Euronen. Hab ich mich wohl mit den 50 Euro wohl verschätzt
;-(

Aber egal: Schüler sollen unterstützt werden -> Ich bleib bei 50 Euro.

Grüße,
André

Autor: André Kronfeldt (Gast)
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Äh, 49 - nicht 50.

Autor: remo (Gast)
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Noch ein kleiner Tipp:
Im aktuellsten ELV-Journal ist eine Bauanleitung für einen
GPS-Empfänger mit Atmel MC und GPS Modul enthalten.
Ist sicherlich hilfreich zum Nachbau oder zumindest Spicken...und damit
kennt man sich als Schüler bestimmt perfekt aus.

Viel Glück
Remo

Autor: Dale Steinberger (catweazle)
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wie wärs mit einer GPS-Maus mit seriellem Ausgang
ca 20 Teuronen bei Ebäh

Autor: Dale Steinberger (catweazle)
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..ich versuche eine Kombination mit GPS + Kompass +Gyro zur Verbesserung
der GPS-Daten auf die Beine zu stellen.
Habt ihr sowas ähnliches vor ?
dann schreibt mal bitte eine email !#

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Zum KMZ51 gab es ein Evaluation Board von Philips, das hatte ich mal vom
Distibutor leihweise ausprobiert, war durchaus empfindlich genug für das
Erdmagnetfeld. Man braucht natürlich 2 Sensoren für einen Kompass, mit 2
Koordinatenachsen, eigentlich sogar drei, da das Erdmagnetfeld in
unseren Breite geneigt ist. Wackeln mit einem Schraubenzieher in 1
Meter Abstand hatte deutliche Änderungen auf dem
Mittenanzeigeinstrument für eine Achse zur Folge.
Die Schaltung steht in einer größeren Application Note von Philips, auf
die ich hier im Artikel "Magnetsensor" verwiesen habe. Ich habe auch
noch irgendwo ein Platinenlayout dazu (allerdings nicht das Original
von Philips).

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Hier ist das Schaltbild aus der Philips-Applikation
"SC17_GENERAL_MAG_98_1.pdf" (775kByte)
Das auf dem Chip befindliche Ferrit-Material wird mit kurzen Impulsen
abwechselnd in die magnetische Sättigung getrieben. Das ist das Prinzip
eines Fluxgate-Sensors, allerdings mit einer magnetabhängigen
Widerstandsbrücke statt des induktiven Aufnehmers. Eine
Kompensationswicklung nullt das mittlere Magnetfeld an der Brücke.
Dazu habe ich noch ein Platinenlayout.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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"Flip" und "Comp" sind die beiden Spulen auf dem KMZ51, die OPs sind
LM324 und der Analogschalter ein CD4016 oder CD4066

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Die Analogschalter bilden mit einem OP je einen umschaltbar
nichtinvertierenden / invertierenden Verstärker, der die an der
Widerstandsbrücke entstehende Wechselspannung synchron gleichrichtet
(geschalteter Gleichrichter)

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Die Adresse zur Application note SC17 fehlte noch:

http://www.semiconductors.philips.com/acrobat/vari...

Autor: Profi (Gast)
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Habe selbst kürzlich mit den Gauss-Sensoren gearbeitet.
Es gibt auch den KMZ52 mit 2 zueinander senkrechten Chips in einem
16-pol-Gehäuse, die verwende ich. Spoerle hat sie. Die Empfindlichkeit
ist phänomenal.

M.E. ist die Schaltung viel zu aufwendig:
Flipping oder zumindest Pulse in einer Stromrichtung sind unbedingt
erforderlich, da die Empfindlichkeit stark von der inneren
Magnetisierung der Sens-Widerstände abhängt.
Bei unbeschalteten Flip-Anschlüssen genügt ein Berühren eines
Anschlusses, um die Emfpindlichkeit drastisch zu verändern.

Aber Offsetkompensation und Switched-Rectifier mache ich natürlich in
der SW.
Ob sich der Aufwand mit der Kompensationsspule lohnt, weiß ich auch
noch nicht, da bin ich noch am Tüfteln. Einziger Grund erscheint mir
die Temp-Kompentation, und die kann man sicher auch mit einem
Temp-Sensor und etwas SW hinkriegen.

Momentan arbeite ich mit 2 Operationsverstärkern pro Kanal, habe aber
vor, auf einen zu reduzieren. Bei Gelegenheit male ich mal ein Bild.


Noch was anderes: warum soll es nicht genügen, mit drei Sensoren zu
arbeiten, um einen lageunabhängigen Kompass zu bauen.
Wozu haben die anderen noch die Lage-Sensoren?
Das Magnetfeld ist doch ein Vektor, dessen 3 Komponenten wir messen
können. Dadurch ist doch die Lage im Raum eindeutig, und damit die
Richtung nach Norden auch. Zoltan Gradwohl hat schon in dieser Richtung
angesetzt, hat aber keine Zeit, weiterzumachen.

Mit einem solchen 3D-Kompass könnte man auch Lagesensoren mit ADXL
ersetzen, z.B. im Modell-Flugzeug, wo Fliehkräfte das Ergebnis
verfälschen würden.

Freue mich, dass sich wieder was rührt an der Kompass-Front!

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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> Noch was anderes: warum soll es nicht genügen, mit drei Sensoren
> zu arbeiten, um einen lageunabhängigen Kompass zu bauen.
> Wozu haben die anderen noch die Lage-Sensoren?
> Das Magnetfeld ist doch ein Vektor, dessen 3 Komponenten wir
> messen können. Dadurch ist doch die Lage im Raum eindeutig, und
> damit die Richtung nach Norden auch. Zoltan Gradwohl hat schon in
> dieser Richtung angesetzt, hat aber keine Zeit, weiterzumachen.
>
> Mit einem solchen 3D-Kompass könnte man auch Lagesensoren mit ADXL
> ersetzen, z.B. im Modell-Flugzeug, wo Fliehkräfte das Ergebnis
> verfälschen würden.

Mal ne Frage: Wie werden eigentlich in solchen Modulen Streufelder
ausgeblendet? Ansonsten wuerde Dir ja jedes anlaufende Servo die
Messung verfälschen. Von den starken Magneten in den Antriebs-
motoren rede ich erst mal gar nicht.

So wie ich das sehe, kannst Du die Dinger maximal als langzeitstabile
Refernz nehmen.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Den KMZ51 gibts noch bei Conrad (steht er im neuen Katalog noch drin?
auf der Internetseite ist er jedenfalls noch vorhanden, siehe Anhang)
Wichtig auf der Platine ist, die starken Flip-Pulse vom emfindlichen
Eingang entfernt zu halten, das war auf meinem Layout ein Problem.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Ich habe mal das Layout und den Bestückungsplan (naja etwas handbemalt)
eingescannt, es wurde von August Gihr, DK5UG, 1997 entworfen, um in
Schulversuchen mit Wetterballon als Sensor mitzufliegen. Die AATIS -
Arbeitsgemeinschaft Amateurfunk und Telekommunikation in der Schule (
www.aatis.de ) betreut solche Experimente und stellt Material und
Know-How zur Verfügung. In der "Sendung mit der Maus" wurde sowas
auch schon mal gezeigt - auch August beim Basteln. Die Schaltunterlagen
zum KMZ51 hatte er damals von mir erhalten.
Wenn man sowieso einen Mikrocontroller benutzt kann man sicher einiges
mit Software erledigen. Hier eben die Original Philips-Schaltung.
73
Christoph

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Und der versprochene Bestückungsplan, ein paar Drahtbrücken sind nötig.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Ich habe noch Abbildungen (Foto kann man die Fotografie mit dem Kopierer
nicht nennen) vom Philips-Evaluationsboard gefunden, die ich damals
(1996) gemacht hatte. Wie man sieht hat hier ein Autorouter gewütet,
dem keiner erzählt hatte, daß Vias Geld kosten...

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Und die Oberseite

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Mit einem Fluxgate-Sensor wurde diese Aufzeichnung der Schwankungen des
Erdmagnetfelds gemessen.  Sie stammt aus einer Fluxgate-Bauanleitung in
"Electronics World + Wireless World" vom Sept.1991 .
Original Bildtext:
"the trace ion the left hand page shows the disturbances caused to the
earth's magnetic field by a solar storm occuring between June 12 and
14, 1991. The measurements were made with the system described in this
article"

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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das i in ion war zuviel
In dem Artikel steht auch eine sehr schöne Anleitung, wie man einen
Magnetsensor mit einem Paar Helmholtz-Spulen kalibriert.
Zitat: "these are not the expensive-looking, beautifully crafted works
of art found in old school laboratories..." sondern sie können auch
wesentlich simpler aussehen usw.

Autor: Profi (Gast)
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an Karl Heinz Buchegger:
statische Magnetfelder (Motormagnete...) kann man prima
wegkompensieren, für Stromleitungen muss man halt verdrillte oder Koax
verwenden und den Sensor möglichst weit weg (Tragfläche oder Heck)
postieren.
Das größte Problem sind Weicheisenteile, die das Magnetfeld dynamisch
verfälschen, dazu gibt es schöne Abhandlungen bei Philips und noch
schönere bei Honeywell.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Wenn jemand einen Fluxgate-Sensor selbst bauen möchte, hier sind zwei
Bauvorschläge dazu. Als erstes der Sensor aus dem bereits genannten
Artikel in Electronics World + Wireless World vom Sept. 1991

Der Kern besteht aus einem aufgewickeltel Band, 1/1000 inch dick, aus
einem magnetisch sehr hartem Material, mit einer fast rechteckigen
Hysteresekurve, Abmessungen konnte ich keine finden, der Hersteller
heißt Telcon Metals, das Material ist ein "HCR-alloy" Typ 7a

Die Erregerwicklung ist wie üblich ringsherum aufgewickelt, ca. 7m CuL
0,5mm Durchmesser, ca 170 Windungen. Die beiden Aufnehmerwicklungen
sind wie im Bild zu sehen um 90 Grad versetzt 500 Windungen 0,2mm CuL.
Durch diese symmetrische Anordnung gelangt nur wenig des Erregerfeldes
direkt in die Aufnehmerwicklung. Erst durch die Unsymmetrie der
Hysteresekurve wegen des Ergdmagnetfeldes entsteht in den
Aufnehmerwicklungen ein Strom der doppelten Frequenz. Die Auswertung
geschieht mit einer Schaltung ähnlich der Philips-Applikation.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Und hier ein Fluxgate-Bauvorschlag aus einem Artikel in "RF Design"
Januar 1994. Wesentlich simpler, vermutlich nicht so empfindlich, daß
man die Sonnenaktivitäten damit verfolgen kann. Die haben übrigens
einen großen Einfluß auf die Funkausbreitung auf Kurzwelle.

Die genannten Bestell-Nummern sind von "Fair-rite", ein "Material
73".

Meßfrequenz 100 kHz, primär 5 Windungen, sekundär 200, d=0,8mm , Mü
rel=160, I=0,2A Bsat=0,2Tesla, a=2 mm^2, gemessen im Erdmagnetfeld (ca.
0,5 Gauss) 4V pk-pk

Zu den Maßeinheiten: 1 Gauss=100 000 Gamma ( die Skala im
Solaraktivitäts-Diagramm) und 1 Tesla= 10^4 Gauss = 1 Vs/m^2

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Was jetzt fehlt wäre ein hierzulande einfaches Kochrezept der Art: man
nehme oder vielmehr kaufe von Reichelt den Amidon-Ringkern Nr.....,
bewickle ihn nach dem gezeigten Vorbild mit zwei oder drei Wicklungen
folgender Windungszahl... und schließe ihn an eine Schaltung an, die
möglichst aus irgendeinem Mikrocontroller und etwas analoger
Zusatzbeschaltung besteht. Hat jemand sowas schon mal ergoogelt oder
sogar selbst gebaut?
Mit den üblichen Hallsensoren oder Magnetwiderständen liegt ja der
Kompass schon an der Empfindlichkeitsgrenze, aber wenn man zum Beispiel
seinen Garten nach archäologischen Überresten, Altlasten oder
Blindgängern untersuchen will, dann braucht man vermutlich so einen
Fluxgatesensor.

Autor: catweazle (Gast)
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google mal unter
Bau eines elektronischen Magnetkompasses und
Untersuchungen zur Verwendbarkeit bei mobilen
Robotersystemen
Robin Gruber
Studienarbeit
LEHRSTUHL FÜR REALZEIT−COMPUTERSYSTEME
TECHNISCHE UNIVERSITÄT MÜNCHEN
UNIV.−PROF. DR.−ING. G. FÄRBER

gibts mit KMZ komplette Schlatung/Software usw

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Ich will ja gerade keinen integrierten Sensor, sondern eine Bauanleitung
für einen hochempfindlichen klassischen Fluxgate-Sensor.
Ich hab mal etwas herumgerechnet:
Der Fluxgatesensor aus EW+WW hat, wenn ich recht verstanden habe, eine
einlagige Wicklung mit 170 Windungen 0,5mm CuL. Das bedeutet die
Innenseite des Ringkerns hat einen Umfang von 170*0,5 = 85mm. Durch Pi
geteilt sind das etwa 27mm Innendurchmesser. Ein Fluxgate sollte ein
hohes Mü-r also relative Permeabilität aufweisen. Der nächstgelegene
Ringkern im Reichelt-Katalog wäre der Amidon FT140-77. Das Material 77
hat das höchste Mü von 2000, der Innendurchmesser beträgt 22,7mm. Mit 5
€ (Katalog 1/2005) ist er noch bezahlbar, der nächstgrößere wäre der
FT240-77 mit 24,90€ und einem Innendurchmesser von 35,6mm.
Man muß auch bedenken, dass die Erregerwicklung den Kern in die
Sättigung treiben muß, damit es funktioniert. Je größer, desto höher
muß auch der Strom sein.
73
Christoph

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