Ciesząca się powodzeniem i uznaniem konstrukcja GPSDO zyskała nowe oblicze. Zaprojektowana nowa 2 stronna PCB, dołożone wyjście CLK2 umożliwiające wyprowadzenie dodatkowej częstotliwości z miejscem na filtr. Dodatkowo 1PPS o który wielu kolegów pytało i sugerowało jego wyprowadzenie ze stałym poziomem.
Projekt to kolejna odsłona generatora częstotliwości synchronizowanego sygnałem GPS szeroko opisywanego w internecie. Poprzednia wersja płytki PCB wykorzystywała nasz moduł z Si5351 oraz soft Andrzeja SQ1GU. Pierwowzorem do dalszych prac były artykuły i opracowania kolegi W3PM.
Obecna wersja to zmiany zarówno w sofcie jak i zaprojektowana od nowa płytka PCB. Generator znajdzie zastosowanie jako np. wzorzec częstotliwości do mierników częstotliwości, jako samodzielny generator o dużej dokładności itp.
Podstawowe zmiany widoczne na tzw pierwszy rzut oka to jednostronna płytka PBC, zastosowanie wyświetlacza OLED 1.3 cala.
Dodatkowe założenia projektowe które udało się wdrożyć zostaną opisane poniżej.
Sercem układu jest nasz moduł generatora z układem Si5351. Więcej na teamt samego modułu można przeczytać >>> https://radiohobby.pl/projekty/modul-generatora-czestotliwosci-z-si5351-a/
Na powyższym schemacie widzimy pełną konfigurację generatora z wyświetlaczem, enkoderem oraz filtrami dolnoprzepustowymi. Jeżeli to jest pełna konfiguracja to rodzi się oczywiste pytanie … a czy można inaczej ?
Odpowiedź brzmi oczywiście. Od samego początku projekt zakładał właśnie stworzenie płytki która będzie dawała możliwość prostej konfiguracji urządzenia dla naszych potrzeb użytkowania.
Konfiguracja podstawowa – dla tych co nie potrzebują ciągłych zmian częstotliwości a jedynie opierają się na kilku stałych wartościach opcja bez wyświetlacza oraz enkodera będzie najlepsza i jednocześnie najbardziej ekonomiczna. Wybrane częstotliwości wpisujemy w odpowiednim miejscu w szkicu. Wgrywamy tak przygotowany program do arduino i przy pomocy zworek Z1 i Z2 wybieramy zaprogramowane wartości częstotliwości.
Konfiguracja komfortowa – tutaj do dyspozycji mamy już wyświetlacz OLED oraz enkoder. Przy pomocy enkodera będziemy mogli w prosty sposób zmieniać generowaną częstotliwość czy zaprogramować 5 banków pamięci. Wyświetlacz dostarczy nam informacji o ilości odbieranych aktualnie satelitów, generowanej częstotliwości czy będziemy mogli sprawdzić np ostatnią wartość odchyłki od zadanej częstotliwości. W tej wersji wybieranie częstotliwości przy pomocy Z1 i Z2 również jest aktywne i a wybrana częstotliwość zostanie zmieniona po użyciu enkodera.
W obu przypadkach urządzenie sygnalizuje uzyskanie stabilności lepszej niż 1Hz poprzez zaświecenie diody LED, a w przypadku wersji z wyświetlaczem dodatkowo w wierszu ilości odbieranych satelitów pojawi się znaczek @.
Do sprzedaży przygotowaliśmy na tą chwilę warianty do wyboru
1) PCB – fabryczna płytka GPSDO mini – do płytki zalecamy zakup naszego generatora z SI5351
2) Wersja bez wyświetlacza – zawiera:
W zależności od tego którą wersję wybierzemy z wyświetlaczem OLED lub bez OLED-a wgrywamy odpowiedni szkic.
Projekt został zmontowany przez wielu kolegów działa od pierwszego wgrania :).. czasami bywają problemy z niewłaściwymi bibliotekami, które objawiają się błędami na wyświetlaczu lub wręcz brakiem możliwości kompilowania szkicu i wgrania do Arduino. Są różne szkoły radzenia sobie z takimi przypadkami. Wyczyszczenie bibliotek i wgranie tych dołączonych najczęściej pomaga.
Wersja bez enkodera oraz wyświetlacza.
Nie każdy potrzebuje mieć informację jaka jest godzina data i jaka częstotliwość jest ustawiona na wyjściu generatora…. można zmontować i zaprogramować taką wersję również. Uniwersalność płytki daje taką możliwość nie podłączamy enkodera nie podłączamy wyświetlacza. Przed wgraniem ustalamy jakie wartości mają być generowane dla poszczególnych zworek. Nie mamy wyświetlacza ale mamy wlutowaną diodę LED która zaświeci się jak generator uzyska odpowiednią korektę.
Po kilku sugestiach dotyczących czytelności dodaliśmy kropki w zapisie częstotliwości dla łatwiejszego odczytu.
Dla tych którzy jednak z jakiegoś powodu lub przyzwyczajenia wolą ciąg liczb zostawiamy wersję bez kropek
Na płytce PCB zostały przygotowane dwa wyjścia, które w zależności od potrzeb możemy obsadzić odpowiednimi dla nas filtrami dolnoprzepustowymi. Możemy również te filtry pominąć wlutowując w miejsca L1 do L6 oporniki 0R. SMD 0805.
Oczywiście rezystory 51R lutujemy w przypadku zastosowania w dalszej części układu, elementów składowych filtrów dla obu wyjść sygnału. Jeżeli chcemy mieć tylko jedno wyjście sygnałowe lutujemy 0R w celu zapewnienia ciągłości obwodu do wyjścia OUT1 lub OUT2
Przykładowe wartości elementów dla filtra dolnoprzepustowego 10 MHz
W zależności od wybranej wersji liczba elementów, a co za tym idzie ilość kroków montażowych może być różna.
Na początek przed rozpoczęciem prac montażowych przygotowujemy:
Każdy ma swój ulubiony sprawdzony sposób lutowania. My podczas tego montażu korzystamy ze specjalnego uchwytu montażowego do płytek PCB.
1) Lutowanie rozpoczynamy od wlutowania zworek łączących na PCB.
Sześć tych zworek znajduje się w obszarze przeznaczonym na montaż Arduino Nano,
2) Goldpiny – nie wszystkie są konieczne my dla lepszego zobrazowania celowo wlutowaliśmy różne kolory by łatwiej opisać ich zastosowanie.
Żółte – obsługa enkodera wraz z przyciskiem lub enkoder + oddzielny przycisk
Zielone Z1, Z2 tutaj przy pomocy zworki możemy wybrać wcześniej zaprogramowany zakres częstotliwości
Białe Z3 – tzw zworka do programowania. Zdjęcie zwory Z3 rozłącza nam moduł GPS i możemy przejść do programowania Arduino.
Czarno Czerwone – zasilanie DC przy krawędzi płytki widzimy opisane piny zasilania całego układu napięciem stałym z zakresu 9-12V.
Pomiędzy Arduino a GPS mamy wyjście zasilania o wartości 5V z przeznaczeniem do zasilania wyświetlacza. Możemy w miejsce pinów czy gniazd wlutować bezpośrednio przewody łączące do wyświetlacza.
3) Listwy jednorzędowe żeńskie – można ale nie trzeba. W zestawie nie są dostarczane ale jeżeli ktoś posiada i uzna że nie chce wlutowywać Arduino, GPS-a czy naszej czerwonej płytki z SI5351 na stałe może zastosować tego typu listwy co umożliwi łatwy demontaż czy wymianę GPS-a czy Arduino.
4) Dławik 100 uH – dwie sztuki
5) Dioda LED + rezystor. Dioda LED sygnalizuje uzyskanie stabilnej częstotliwości lepszej niż 1Hz
Dioda jest dostarczana w zestawie jednak jej lutowanie zalecane jest tylko w przypadku wyboru wersji układu bez wyświetlacza. W wersji z wyświetlaczem dioda nie jest konieczna, ponieważ informacja o uzyskanej stabilnej częstotliwości, uzyskujemy na wyświetlaczu.
6) Kondensatory elektrolityczne 1x470uF; 3x100uF – dla przypomnienia 😉 ważne jest by zwrócić uwagę na prawidłową polaryzację
7) Kondensator ceramiczny – 100nF
8) W zależności od modułu GPS jakim dysponujemy a właściwie od napięcia zasilania tego modułu zależy czy wlutujemy tak jak w naszym przypadku dwie zwory w zasilaniu GPS czy może dwie diody 1N4007 w celu obniżenia napięcia.
UWAGA
Jeżeli moduł GPS może być zasilany z 5V lutujemy zworki jeżeli 3.3V lutujemy diody. Jest to ważne ponieważ jak każdy układ powinien być zasilany właściwym zasilaniem. Tutaj zbyt wysokie napięcie może uszkodzić moduł a zbyt niskie spowoduje jego niestabilna pracę lub wręcz uniemożliwi jego działanie.
Jeżeli zakupiłeś u nas kompletny zestaw to w zestawie najpewniej otrzymałeś wszystkie potrzebne części jeżeli nie było diody sugerujemy wlutować zworki 🙂 jeżeli do zestawu dołączymy inny moduł GPS dodamy również odpowiednie diody w torze zasilania modułu.
9) L7805 – stabilizator napięcia. Lutujemy i przykręcamy do płytki w celu odprowadzenia ciepła.
10) Dioda 1N4007 – dioda w torze zasilania to właściwie ostatni element który lutujemy i w naszym przypadku możemy zabierać się za obsadzanie płytki modułami.