scritto nel 2000 alle prime esperienze APRS . e' pubblicato nel sito www.r3roma.org

Il mio tracker APRS con TH-D7 e scheda GPS oem


Ovvero: deve ancora nascere una sporca macchina che mi fa fesso
Prima parte: errori, notti in bianco e bugie della Kenwood


E così, un bel giorno, decisi di giocare con l’APRS, anche per vedere se mi ricordavo ancora qualcosa sui GPS, macchine che avevo frequentato in passato.

Avendola disponibile ho deciso di usare, piuttosto che una macchina commerciale con display e cartografia, una scheda GPS “oem” (original equipment manufacturer cioè’ un semilavorato, una cosa da integrare in un prodotto finito) della Rockwell Collins mod. MicroTracker LP.

Prima di acquistare il TH-D7 ho scoperto che i segnali del GPS, per essere utilizzati, dovevano essere codificati NMEA, RS232, 4800,n,8,1: nulla di male, la mia scheda GPS poteva essere settata NMEA e la sua uscita CMOS/TTL poteva essere convertita tramite un normale MAX232.

Non sapevo quasi nulla delle “frasi” NMEA, ho trovato in rete diversi riferimenti e ho dato una scorsa veloce , neanche ho memorizzato i siti visitati, tanto ormai credevo di sapere il necessario.

Ho iniziato inscatolando il GPS insieme ad una basetta con alimentazione (7805) e MAX232. Mi illudevo che fosse tutto pronto. . .

Pensavo di fare una prova col TH-D7 di Marco IW0CSA ma non trovavamo mai il tempo di incontrarci, per cui ho ordinato subito il Kenwood e ho deciso di fare tutto da me

considerazione commerciale: a Roma ci sono ormai solo due negozi che vendono roba per OM. In quello noto per avere i prezzi leggermente migliori, il TH-D7 costa - prezzo esposto - 1.060.000 Lirette. Da un noto rivenditore del Nord, spedizione in due giorni, ottimo servizio, si paga 680.000 - senza commento -

Nel frattempo avevo fatto ricerche in rete trovando veramente tanto materiale: segreti sul TH-D7, tante belle realizzazioni di tracker APRS, siti con centinaia di link ad argomenti correlati; roba da leggere per settimane.
Tutto molto bello ma non una parola sull’uso di GPS che non fossero GARMIN o simili macchine commerciali: il tarlo del dubbio cominciava a lavorare. . . .

La prima prova, quasi una formalità per le mie illusioni da cappuccetto rosso, si esaurì rapidamente: GPS alimentato e funzionante, collegamento col TH-D7 e tastino “POS” premuto: inesorabilmente il display rimaneva a: N 00°00.00 - E 000°.00.00.

Ovvia (e sbagliata) conclusione:
le due macchine non dialogano fra loro, o meglio, il GPS non parla col TH-D7(il “dialogo” del TH-D7 col GPS si riduce ad un invio di Waypoints, che il mio GPS, non essendo di tipo grafico, non potrebbe ricevere).

Conservo sempre la buona abitudine di dubitare di tutto quando cerco un guasto o la causa di un malfunzionamento, per cui non ho dato per scontato che il dialogo non ci fosse: infatti l’oscilloscopio sull’uscita del GPS mi ha fatto vedere che i pacchetti c’erano e passavano allegramente.

Se i dati passano ma non producono risultato, evidentemente non sono quelli giusti, e qui e’ tornato in ballo il protocollo NMEA da me trascurato quando mi stavo facendo un poco di cultura sulla materia.

Dopo una buona ricerca in rete ho capito qualcosa di più su NMEA (National Marine Electronic Association):
Le così dette FRASI (sentences) hanno una struttura che permette l’interscambio di dati fra le più diverse apparecchiature di navigazione.
Quelle che interessano i GPS (prefisso: “$GP”) sono diverse decine possibili e contengono i dati di uscita di queste macchine variamente aggregati. La scheda in mio possesso, opportunamente interrogata, può trasmettere le seguenti frasi:

$GPGGA = GPS fix Data
$GPVTG = Track Made Good and Ground Speed
$GPALM = GPS almanac Data
$GPGLL = Geographic Position - Latitude/Longitude
$GPGSA = GPS DOP and active Satellites
$GPGSV = GPS satellites in View
$GPRMC = Recommended Minimum Specific GPS Data
$GPZDA = Time and Date
oltre ad una frase “proprietaria” cioè non negli standard :
$GPALT = Rockwell proprietary altitude.

Il successivo errore fu quello di concludere: “se conosco quali frasi vengono accettate dal TH-D7 sono a cavallo”

L’accurata consultazione del manuale in dotazione al TH-D7 aumenta la frustrazione, anzi ci si sente presi in giro quando si legge:

”APRS interpreta la stringa NMEA proveniente dal ricevitore GPS. Per ulteriori informazioni, fare riferimento alla documentazione relativa ad APRS pubblicata su internet.”

E aggiunge, bontà sua:

”Utilizzare un motore di ricerca internet per individuare gli indirizzi corretti”
(grazie del consiglio. . . . ma che ve possino. . . ).

Per dissipare ogni residuo dubbio, poco più sotto si legge:

“ Questo ricetrasmettitore presenta una presa pc ed una gps per il collegamento rispettivamente a un personal e a un ricevitore GPS. Il manuale, tuttavia, non descrive le comunicazioni APRS con questa equipaggiatura.”

A parte la gustosa traduzione (ma nella copia inglese del manuale il concetto e’ lo stesso), in poche parole significa:

“Il TH-D7 ormai lo hai comperato, se vuoi fare APRS comprati un ricevitore GPS, se poi questo, per caso, non funziona, basta comperarne uno diverso e così via. . . ”

Decisamente una cosa poco seria, a mio parere.


Sono seguiti alcuni giorni di ricerche in Internet dove ho trovato di tutto.

Purtroppo sembra che tutti gli utenti, a quanto pare, usino GPS marca Garmin o simili, e solo cercando bene si legge che qualche modello di GPS non funziona col TH-D7.

Ho avuto la sensazione di aver risolto quando sono capitato in una pagina in cui venivano elencati diversi modelli di GPS commerciali, con l’elenco delle frasi NMEA prodotte e una nota che diceva: "funziona" (o "non funziona") col TH-D7.
Leggendo bene, però, si capiva che ci si riferiva ad un problema presentatosi con una prima serie del TH-D7, solo del tipo “A”, che aveva un baco nel SW e che è stato prontamente aggiornato.

Decisi di affrontare la cosa alla fonte cioè chiedendo direttamente al fabbricante, con una e-mail alla Kenwood International e, per sicurezza, in copia alla Kenwood Italia in cui chiedevo le informazioni che mi mancavano (sono passate diverse settimane e non ho avuto uno straccio di risposta).
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[nota di oggi: nel 2003 la risposta non e' ancora arrivata ... viva la Ken!!]
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Quando ormai stavo per abbandonare l’impresa e uscire di casa per comperare un Garmin, ho trovato in un sito Internet una nota che mi ha fatto tornare al manuale, non nelle pagine relative all’APRS, ma nelle ultime, dove sono elencati gli accessori: la Kenwood vende, a parte, un cavo seriale per collegare il TH-D7 ad un PC corredato di un manuale che viene definito:

” Questo manuale offre informazioni dettagliate su tipi di comunicazione specializzati, compresi i pacchetti e APRS”

Praticamente ti fanno pagare a parte delle informazioni essenziali per chi non vuole acquistare un GPS alla cieca (ma come vedremo neanche questo e’ vero).

Lo sconforto ormai era al massimo e neri avvoltoi volavano in cerchio sopra la mia testa (anzi: su quella del GPS) quando un amico e’ venuto in mio soccorso procurandomi una copia elettronica di quel manuale.

Il primo impatto non e’ stato molto felice, infatti all’inizio del capitolo “Uso del TH-D7 con un ricevitore GPS” si legge una frase che sembra tanto quella del manuale in dotazione all’apparato:

“ I ricevitori GPS sono comunemente disponibili in negozio di apparecchiature radio, di equipaggiamento nautico e nei grandi magazzini. E’ opportuno esaminare anche le informazioni disponibili su Internet o rivolgersi ai tecnici di una stazione APRS prima di acquistarne uno”

A parte che questa volta hanno scritto Internet con l’iniziale maiuscola, questi discorsi mi sembra di averli già sentiti. . .

Comunque, poche pagine dopo, finalmente, c’era la lista delle frasi NMEA .. “che il TH-D7 e’ in grado di interpretare”:

$GPGGA (questa ce l’ho)
$GPRMC (e due)
$GPVTG (E TRE.. sento aria di successo)
$GPZDA (quattro, a questo punto quasi quasi stappavo quella bottiglia di champagne che tengo in frigo per una occasione speciale)

Ora non rimaneva che provare.
Per poter controllare quanto stava accadendo, oltre ai collegamenti fra GPS e TH-D7 ho anche, in parallelo, fatto un collegamento via seriale col PC per visualizzare quanto passava nei due sensi utilizzando HyperTerminal tanto le frasi NMEA sono in leggibilissimo ASCII.

Cinque minuti dopo stavo seriamente considerando la possibilità di darmi al giardinaggio: NULLA.

No, non proprio nulla: non avevo subito notato che, dandogli quelle frasi, i punti decimali delle coordinate stavano lampeggiando e ogni dieci secondi si udiva un lieve “bip” dal TH-D7.

Il secondo manuale, quello ”completo”, dice che questa e’ una situazione in cui il TH-D7 “non riesce a tenere traccia della posizione”: piuttosto fumoso, ho pensato che potesse significare: “il TH-D7 SI ACCORGE che un segnale GPS arriva ma non riesce ad utilizzarlo” (supposizione poi rivelatasi esatta).

Era il caso di fermarsi un momento a riflettere. La situazione era in questi termini:

Ora so cosa il TH-D7 accetta
glielo sto dando
il TH-D7 sente che qualcosa arriva ma non può (o non vuole, cominciavo ad odiarlo quel coso) utilizzarlo.


Ci stavo lavorando ormai da tre settimane, quasi tutte le notti, e per l’ennesima volta si è dimostrato vero quanto diceva un mio antico Capo: "l’idea buona non e’ la prima, non è la seconda ma almeno la quarantacinquesima".
Infatti l’idea, semplicissima, arrivò:

"Se trovo qualcuno con un TH-D7 ed un GPS che funzionano e lo prego di monitorare cosa passa, ho la certezza di quali frasi mi servono."

Marco IW0CSA ha raccolto il mio appello, e mi ha inviato la seguente, bellissima e-mail:
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Ciao questi dati sono ricavati con il gps. Buon lavoro!!!!
$GPXTE,A,A,,,N*3C
$GPBOD,,T,,M,,*47
$GPBWC,201219,,,,,,T,,M,,N,*1F
$GPVTG,360.0,T,358.7,M,000.0,N,000.0,K*42
$GPRMC,201220,A,4157.63,N,01248.21,E,000.0,360.0,100400,001.3,E*79
$GPRMB,A,,,,,,,,,,,,V*71
$GPGLL,4157.63,N,01248.21,E*65
$PGRMZ,1115,f,2*2E
$PGRMM,WGS 84*06
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Finalmente avevo qualcosa di certo su cui lavorare
Per prima cosa ho costruito la seguente tabella:

GPS di Marco / GPS mio / Cosa dice Kenwood
Xte /
Bod / . / .
Bwc/ . / .
Rmb/ . / .
Rmz/ . / .
Rmm/ . / .
Vtg / Vtg / Vtg
Rmc / Rmc / Rmc
Gll / Gll / .
. / Alm / .
. / Gga / Gga
. / Gsa / .
. / Gsv / .
. / Zda / Zda

Salta all’occhio che le uniche frasi in comune fra il GPS di Marco e quanto dice la Kenwood sono VTG e RMC, le posso avere anche dal mio, quindi è tutto risolto (dopo tre settimane avevo ancora voglia di scherzare. . . )

Faccio i settaggi in modo che il mio GPS trasmetta VTG + RMC e provo: NIENTE

Mi sento dentro una rabbia come poche volte nella vita: prendo la VTG e la RMC direttamente dalla mail di Marco e le trasmetto al TH-D7: FUNZIONA ! ! ! !

................

Calma, un attimo di calma: se le sue funzionano e le mie no è chiaro che il problema sta nelle mie, esaminiamole con calma.

Spuntando le frasi campo per campo, nella RMC di Marco al campo 9: DATE (ddmmyy) trovo:

100400 - (dieci aprile del duemila)

nel mio:

1404** (GULP!)

MALEDETTO, FOTTUTISSIMO MILLENNIUM BUG ! ! ! La mia scheda è stata costruita nel 1995



Il giorno dopo, con la tranquillità della rassegnazione, ho continuato a guardare dentro le varie frasi, non so bene perché, speravo. . .

Mi sono accorto che il baco software non era sistematico: nella ZDA, il campo 4: YEAR (yyyy) riportava tranquillamente 2000. Ma la ZDA non era una di quelle accettate dal TH-D7? E se accettasse altre combinazioni, oltre a VTG + RMC ?

Ho tabulato le possibili combinazioni fra le frasi accettate dalla Kenwood e le ho provate, tutte: peggio che andar di notte.

Sono andato a dormire presto quella sera, con una certa idea folle in testa.

La sera seguente ho fatto un tentativo assurdo:

ho tabulato tutte le possibili combinazioni fra le mie frasi, fregandomene di quanto la Kenwood dice di accettare o meno, ed ho iniziato le prove, settando via via il mio GPS sulle varie combinazioni, dopo diverse decine di tentativi ho provato la seguente:

VTG + GLL + GGA + ZDA

FUNZIONA, BENE, SENZA PROBLEMI

Conclusione della prima parte:
La Kenwood mente quando afferma che il suo apparato accetta solo quelle frasi. Ma vi sembra serio?

Nella seconda parte illustrerò, con diverse immagini, come ho realizzato in pratica il tracker e una antenna GPS + V/UHF piccola, magnetica, portatile.

Bibliografia minima:

- Rockwell: Global Positioning System Receiver engine Designer’s Guide Rev. “G”
Rockwell: MicroTracker LP Designer’s Guide
Rockwell: Designer’s Guide for Navcore V-CT V-XT and MicroTracker models
Kenwood: manuale di istruzioni TH-D7 A/E (italiano e inglese)
Kenwood: manuale del cavo seriale PG-4W
Internet, ovviamente



Seconda parte: il tracker e l’antenna
Risolti i problemi di “dialogo” mi sono dato da fare per assemblare il TRACKER, cioè la stazione portatile. Ho pensato di dare la massima flessibilità alla realizzazione dotandolo di una batteria in grado di alimentarlo per diverse ore.
La scelta della tensione della batteria merita una riflessione:
dal lato TH-D7 non ci sono problemi in quanto l’oggetto lavora bene fino ad oltre 15 volt, dal lato GPS invece, l’alimentazione e’ regolata nell’interno con un canonico 7805, quindi la minima tensione in ingresso, perché lo stabilizzatore faccia il suo dovere, è attorno ai 6.5 V.
Nulla mi impedirebbe di usare un accumulatore da 12 V, ma corro il rischio di mandare arrosto il GPS, e mi spiego:
GPS + MAX232 assorbono circa 185 mA, più qualcosa per un paio di LED che ho aggiunto. Supponendo la batteria carica (~ 14.2 V) sul 7805 cadono 14.2 - 5 = 9.2 V che, per circa 200 mA fanno poco meno di 2 W cioè, chiusa dentro quello scatolino, una discreta stufetta in grado di far salire la temperatura del ricevitore di diversi gradi. In estate potrei avere dei problemi.
Praticamente con i canonici 12 V avrei peso inutile, problemi termici col GPS e non potrei caricare la batteria agevolmente dalla presa dell’accendino della macchina.
Con 8 V si risolverebbe tutto, ma batterie da 8V non ne ho mai viste, ed elementi singoli da 2V di dimensioni accettabili si trovano solo del tipo Piombo-Calcio (Cyclon e simili) che, da 7 A/h, costano oltre 50.000 lire l’uno.
La soluzione più semplice e’ stata quella di SEGARE (non c’è da scandalizzarsi) un accumulatore da 12 V 7.2A/h del tipo comune ( PB-Gel ).
Una buona cura a base di sega circolare mi ha liberato degli ultimi due elementi, una ripulitura della plastica e due pagliette di massa + due viti Parker conficcate nei ponticelli di piombo hanno completato l’opera.
Per caricare la batteria ho usato l’ alimentatore da auto di un vecchio telefono Nokia: e’ uno switching che fornisce un massimo di 700 mA e circa 10 V senza scaldarsi molto.
Rimane il problema dell’antenna, anzi DELLE antenne, me ne servono tre: una per il GPS e due, VHF e UHF, perché fra Viterbo dove vivo e Roma dove sono spesso, c’è un problema di frequenze diverse (almeno per ora).
Mi sono inventato quello che si vede nelle immagini.
Su una base magnetica ho montato una piccola bibanda lunga circa 50 cm. Poi, sulla parte superiore della base, ho applicato con tre bulloncini da 6 mm una staffa di alluminio che termina con un buco sufficiente ad alloggiare l’antenna GPS (mod. AT/575-49 della Antenna Technology Inc.).
Il cavo della bibanda è RG-174 (deve passare nella fessura della portiera della macchina): perde qualcosa ma sono solo un paio di metri e poi l’APRS non e’ per zone marginali, si lavora con segnali forti.
Il connettore, maschio TNC/femmina SMA, ad angolo, non lo ho trovato in giro per cui me lo sono dovuto fare saldandone due, se qualcuno sa dove trovarne me lo faccia sapere.
Le immagini sono certamente più esplicative delle parole.
Per contenere il tutto ho usato una borsettina con due scomparti: in uno, utilizzando i suoi divisori spostabili, ho piazzato il GPS, la batteria, il caricatore e tutti i cavi. Nell’altro ho messo il TH-D7 fissandolo con una “patch” di velcro, per non rovinare il ricetrasmettitore il velcro lo ho fissato con del nastro biadesivo alla batteria: se voglio posso togliere tutto ed asportare i residui di adesivo con un poco di alcool.
Anche qui le immagini mostrano tutti i particolari.
Qualche nota per terminare:
1) La strisciolina di carta che si vede sporgere dal lato destro del TH-D7 e’ di quella carta siliconata che protegge gli adesivi ed e’ stata interposta fra i contatti della batteria per evitare che, alimentando l’RTX dall’esterno, la batteria continui a caricarsi e si rovini.
2) La scritta in bianco sulla borsettina dice “Citizen Band” e denota l’uso originario della stessa: non l’ho tolta, tutto sommato nel 1967 ho cominciato così.
3) Dalla piccola tasca si vede spuntare un ICOM IC-Q7. Non si sa mai, può servire. . .
sono a vostra disposizione per chiarimenti, consigli e “dritte” : [email protected]
saluti a tutti da Andrea I0 ADY
immagini:
000 La scheda gps nelle prime fasi di interfacciamento
004 il tracker dall’esterno
006 primo scomparto: il TH-D7
010 nella tasca si intravede l’IC-Q7
011 particolare del velcro
013 altra vista del primo scomparto
014 il secondo scomparto. In basso un cavetto di ricambio per l’antenna GPS
016 a sinistra in basso la batteria, sopra il caricatore, a destra il GPS
019 il GPS inscatolato
017/018 il caricatore