Статья по самостоятельному изготовлению универсального кабеля для связки GPS Magellan «Meridian GPS» с КПК iPAQ

Игорь Скорубский
igors@shani.net

Как самостоятельно изготовить универсальный кабель для связки GPS Magellan модели «Meridian GPS» с КПК iPAQ для обмена данными между ними и одновременной подзарядкой от автомобиля. Актуально для КПК iPAQ серий H2200, H3800, H3900, H5400, H5500.

1. Введение:

Такой универсальный кабель позволит:

обеспечить обмен информацией между карманным компьютером iPAQ HP-2210 (в моем случае), а также серий H2200, H3800, H3900, H5400, H5500 с GPS-приемником фирмы Magellan, модели «Meridian GPS»,

одновременно с обменом информацией подвести электропитание к обоим устройствам от бортовой сети автомобиля.

Разумеется, такой кабель будет прекрасно работать и только на обмен данными между вышеупомянутыми устройствами без их подзарядки или только для их подзарядки (одновременно или по отдельности) без обмена данными.

Те, кто использует навигационную систему в автомобиле на базе КПК и GPS-приемника, знают, что обычный кабель данных, соединяющий два устройства, занимает разъемы, к которым должны подключаются шнуры питания. Поэтому, для подзарядки устройств, приходится отключать от них кабель данных. А это в свою очередь делает невозможным навигацию.

Перешерстив весь интернет, я так и не нашел внятного описания как сделать такой кабель. Его, конечно, можно купить, но стоит он недешево около 50$ + пересылка.

Поэтому, а еще, потому что мне было просто интересно, я решился разобраться с проблемой самостоятельно. Кое в чем мне помогла статья про аналогичный кабель для GPS eTrex. За что автору особое спасибо.

Я, разумеется, не претендую на истину в последней инстанции. Но я изготовил такой кабель для себя и успешно им пользуюсь уже в течение довольно длительного времени. И я знаю, что он нужен многим, поэтому и хочу поделиться ...опытом. Если кому-то это пригодится, буду рад. Возможно, для кого-то окажутся полезными лишь отдельные главы этой статьи.

Если возникнут вопросы, пожелания, критика, замечания – пишите.

Статью, и (или) ее отдельные части, можно свободно распространять в некоммерческих целях, но, не внося в нее без моего согласия никаких изменений и при обязательной ссылке на автора (то бишь - меня ) и первоначальный источник публикации.

Предупреждаю, что не несу никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб от использования данной статьи. Если вы решите воспользоваться тем, что здесь написано, вы осознаете и соглашаетесь с тем, что делаете это на свой собственный страх и риск.

Работа требует некоторых навыков, терпения и аккуратности. «Лишь бы живо» вряд ли получится. Подумайте об этом и взвесьте свои возможности, прежде чем решиться. Может быть, игра не стоит свеч. Ведь существует и альтернатива.

Итак:

2. Подготавливаем необходимые детали для будущего кабеля.

1). Разъем под «Meridian GPS». Его изготовление подробно описано в разделе 4.

Можно, конечно, купить готовый с уже заделанным в него кабелем или пожертвовать своим, входящим в комплект «Меридиана» COM-кабелем, обрезав от него COM-разъем. Но мне было интересно изготовить его самому, поскольку в «домашних» условиях до сегодняшнего дня никто и нигде не пытался сделать это самостоятельно. Во всяком случае, ни описаний, ни упоминаний об этом я не нашел. Если таковые вам попадалось, пишите, и я тут же принесу свои извинения за вышесказанное.

2) Адаптер 12-24/5V 400мА, включая кабель USB для iPAQ серий, указанных в заглавии статьи. Его лучше ...приобрести. Изготавливать самостоятельно, по моему мнению, нет смысла. Тем более что все равно будет нужен разъем под iPAQ, а он там как раз имеется. Мне привезли такой комплект из-за границы, стоил он ок.12$. Мощности адаптера (ток нагрузки до 400мА) в принципе достаточно для одновременного питания обоих устройств, но если будет возможность купить адаптер на ток нагрузки не менее 500мА - не отказывайтесь от нее. Правда, мне таковые что-то не попадались, если кому повезет больше - сообщите.

3) Соединительный кабель на 4 жилы для GPS - подойдет от любой старой COM -мышки (разумеется, от новой мышки также подойдет ). Но я лично применил 4-х жильный витой кабель от старого наушника с микрофоном, который мне случайно попался на глаза. Он включал и разъем, который вы видите на фото. Использовать именно витой кабель мне показалось «good idea», а разъем, принадлежащий ему, дал мне дополнительную возможность в дальнейшем быстро отсоединять GPS (вместе с этим кабелем) от системы.

Оба решения оказались удачными, в чем я и убедился при дальнейшей эксплуатации системы. Но ни витой кабель, ни дополнительный разъем, конечно же, не обязательны.

4). Резистор сопротивлением 5 ом, мощностью не менее 0,5 Вт. Используется в качестве гасящего, чтобы понизить напряжение адаптера до необходимого для питания GPS.

3. Переделываем кабель адаптера.

1). Сначала внимательно рассмотрим его.

(Разъем - USB A female)

PIN # SIGNAL 1 +5 2 - Data 3 + Data 4 GND

Распиновка USB-разъема (в нашем случае - это гнездо выхода адаптера).

Здесь, как мне кажется, предварительно необходимы некоторые пояснения:

Дело в том, что автомобильное питающее устройство для iPAQ , которое я рекомендую приобрести, состоит из собственно адаптера 12-24V/5V, имеющего гнездо USB A и USB кабеля подключающегося к этому адаптеру с помощью USB-штекера. Тот же кабель, по задумке производителя, можно использовать и автономно, подключив его к USB-порту обычного компьютера. При этом через такой кабель, одновременно с подзарядкой и питанием КПК, возможен и обмен данными между КПК и обычным компьютером.

4 провода в кабеле адаптера - это как раз то, что нам нужно.

2) Определяем нужные нам номера контактов.

Для этого берем кабель адаптера, находим его разъем, предназначенный для КПК, и смотрим на фото.

Ориентируем разъем фронтальной стороной к себе и контактами вниз как показано на фото. При этом контакт №1 окажется самым правым, а контакт №22 - самым левым. Далее, ведя отсчет справа налево, находим 7-й и 8-й контакты. Помечаем их, чтобы не искать каждый раз, когда в них возникнет необходимость в дальнейшем.

Разворачиваем разъем по горизонтали на 180 градусов (предварительно разобрав корпус), расположив его выводами для пайки к себе (см. фото). Находим снова и помечаем необходимые нам в дальнейшем 1-й, 22-й, 7-й и 8-й контакты, соответствующие тем, что были помечены ранее с обратной стороны разъема.

Внимание! Несмотря на то, что контакты на самом разъеме с передней (фронтальной) стороны расположены в один ряд, его выводы с задней (тыльной) стороны могут располагаться либо в два (как на схеме), либо в четыре ряда (как у меня на фото). Во всяком случае, мне попадались именно такие два вида разъемов. Рядность контактов зависит от конструкции конкретного разъема и значения не имеет. Но очень важно не ошибиться в определении номеров контактов во избежание дальнейших неприятностей.

3) Перепаиваем разъем:

Итак, нас интересуют только следующие контакты разъема для КПК, которые мы нашли и пометили ранее:

№1 – это +5 V , у меня он красного цвета. Его не трогаем, поскольку он изначально припаян в нужное место.

№22 – это земля (ground). Его также не трогаем, он на нужном месте. У меня он почему-то зеленого цвета. Значит, так тому и быть.

№7 – это наш будущий Data IN. На этот контакт перепаиваем один из 2-х оставшихся «свободных» проводов, скажем в моем случае, белый.

№8 – это наш будущий Data OUT. На этот контакт перепаиваем последний «свободный» провод - в моем случае черный.

Работа это достаточно тонкая, желательно иметь соответствующий паяльник и стационарное увеличительно стекло. И, само собой, прямые и не трясущиеся «после вчерашнего » руки.

Важно записать цвета проводов и назначение каждого из них (см. схему). Это пригодится в дальнейшем, при сборке всего кабеля.

Здесь комментарии излишни. Как пишут в инструкциях - «в последовательности, обратной разборке».

5) Проверяем разъем вместе с припаянным к нему кабелем адаптера.

Для этого прозваниваем цепь от помеченных ранее контактов с внешней стороны разъема до зачищенных концов проводов на противоположной стороне кабеля. Убеждаемся, что не было допущено ошибок при пайке, замыканий и (или) обрывов в местах паек, и (или) в разъеме, и (или) в самом кабеле.

Контакты на фронтальной стороне разъема расположены очень близко друг к другу. Поэтому для того, чтобы при прозвонке попасть точно на нужный контакт рекомендую воспользоваться тонкой иглой.

4. Изготавливаем разъем под «Meridian GPS».

1) Предисловие.

Заранее приношу извинения за некоторую запутанность этого раздела. Как говорили в старых ковбойских фильмах - не стреляйте в пианиста... Дело в том, что идея написать эту статью пришла мне тогда, когда большая часть работы была уже завершена. Поэтому и не получилось поэтапное фотографирование, что, по моему мнению, облегчило бы понимание текущего раздела. Но я постарался свести «потери» к минимуму.

Должен предупредить, что этот этап, по моему мнению, самый кропотливый. Но дело упрощается., если вы готовы пожертвовать своим COM-кабелем, входящим в комплект «Меридиана» (т.е. использовав разъем «Меридиана» с уже подпаянным к нему кабелем и, соответственно, обрезав COM-разъем с противоположного конца этого кабеля).

В этом случае сразу переходите к разделу 6.

Но я лично на такие жертвы был не готов. Поэтому, для тех, кто со мной солидарен:

2) Делаем заготовки.

Детали готового разъема приведены на фотографиях этого раздела. Думаю, что и его конструкция, придуманная мной, будет более-менее понятна из этих фотографий.

Первым делом изготавливаем три корпусные детали, показанные на фото. Детали № 1 и 2 - из стеклотекстолита толщиной 3-4 мм, деталь № 3 - из гетинакса, толщиной 6,5-8мм. Все детали одинаковой геометрии в соответствии с чертежом и отличаются только вышеуказанной толщиной заготовок, диаметрами и количеством отверстий.

Аккуратно и очень точно размечаем деталь №2 (и только ее) в соответствии с чертежом. Штангенциркуль с заостренными губками здесь окажется не лишним.

Небольшое облегчение для тех, кто «дружит» с программой «Автокад»:

Вам размечать заготовку не потребуется. Просто распечатайте этот файл шаблона в масштабе 1:1, затем аккуратно вырежьте чертеж по периметру заготовки ножницами, наклейте то, что вырезали на деталь № 2 обычным канцелярским клеем. Вот и вся «разметка». Во всяком случае, я поступил именно так и ничуть об этом не жалею.

Размечаем центры будущих отверстий и очень точно накерниваем их.

Ножовкой в первом приближении обрезаем деталь №2 по периметру.

Сверлим в заготовке все отверстия. Их 7 штук. Все - одинаковым диаметром равным 2мм. Рассверливать те из них, которые необходимо, будем потом.

Рассверливаем центральное отверстие до указанного на чертеже размера - 3мм.

Таким же образом, но уже не размечая, а пользуясь обрезанной деталью №2 в качестве шаблона, обрезаем примерно на нужный размер заготовки №1 и 3.

В каждой из них сверлим только то же центральное отверстие - диаметром 3мм.

Все три заготовки хорошо зажимаем между собой через это центральное отверстие болтом М3 с гайкой.

Обрабатываем их совместно на точиле (или, в крайнем случае, напильником), постепенно доводя до нужного размера добиваясь того, чтобы конструкция становилась точно в посадочное место разъема на «Меридиане».

Пользуясь деталью №2 с уже просверленными отверстиями в качестве шаблона, сверлим необходимые отверстия (все пока диаметром 2 мм) в заготовках №1 и 3. В детали №3 те два отверстия, которые у меня на чертеже обозначены зеленым (это отверстия под будущие саморезы) сверлим не насквозь, а примерно на 2/3 ее толщины.

Разбираем конструкцию и, приложив деталь №3 центральным отверстием к центральному отверстию разъема «Меридиана», убеждаемся, что остальные отверстия расположены точно по центру каждой из его 4-х контактных площадок. Если они точно не совпадают, возвращаемся к началу этого параграфа.

Сверлим в торце деталей №1 и 2 совместное отверстие под будущий кабель (на которое указывает синяя стрелка на фото).

Для этого предварительно зажимаем детали №1 и 2 через центральное отверстие болтом М3 с гайкой, а затем все это в тиски.

Обратите внимание на это торцевое отверстие. Его нужно просверлить, в торце точно между деталями и на глубину примерно 11 мм, как показано на этом фото. Привязка отверстия имеется на чертеже (начерчено штрих пунктирной линией).

Диаметр торцевого отверстия, должен быть равен диаметру входящего между ними кабеля. У меня он равен 4мм.

Заготовки готовы.

3) Подготавливаем контактные площадки.

Работаем с деталью №2:

В просверленные в ней ранее четыре двухмиллиметровых отверстия запрессовываем и расклепываем четыре медные пустотелые заклепки в местах, показанных на фото. В качестве заклепок я применил медные пустотелые муфточки диаметром 2 мм, которые обычно надевают на концы многожильных проводов. Можно использовать для этих целей и медную или латунную трубочку, разобрав, например, антенну от старого радиоприемника. Только в этом случае, диаметр этих 4-х отверстий необходимо будет подобрать под конкретный размер трубочки.

Выступающие части заклепок обрезаем бокорезами, предварительно заполнив их оловом, чтобы не сплющить при обрезке, затем удаляем олово и расклепываем.

4) Подбираем подпружиненные контакты.

Я нашел для себя удачное решение, применив четыре контакта, один из которых вы видите на фото. Это деталь от электролобзика (jigsaw) фирмы «BOSCH», модели - GST 85 PB. Номер каталога детали см. на фото и на чертеже. В Израиле купить такую деталь не проблема, кого интересует, где именно, пишите. Стоит она копейки (точнее, шекели ). Не удивляйтесь такому неожиданному решению, оно связано со спецификой моей работы. Помните как у Жванецкого – «кто что сторожит...» С тем же успехом (но, повозившись немного больше) можно было бы использовать обычную пружинку подходящего диаметра, напаяв на одном конце шарик, например, от подшипника. Лудить металлические детали перед пайкой, напоминаю, нужно паяльной кислотой (осторожно - токсично и опасно!), но лучше и безопаснее специальными флюсами для пайки металлов.

5) Припаиваем пружинные контакты к контактным площадкам.

Для того чтобы припаять их точно на нужное место поступаем следующим образом:

В детали №3 рассверливаем четыре отверстия под будущие контакты, диаметр которых на 0,2 – 0,5м мм больше диаметра самих пружинных контактов (в моем случае диаметр отверстий равен 4,2мм).

Отверстия под саморезы в детали №2 рассверливаем до 3мм (на чертеже отверстия обозначены зеленым цветом). В детали №3 такие же два отверстия рассверливать не нужно, оставляем их 2мм., т.к. при сборке саморезами в них нарежется резьба.

В случае необходимости подрезаем пружины, подогнав их так, чтобы их контакты одинаково выступали над деталью №3, примерно на 2мм.

Залуживаем контактные площадки, а затем пружины и сами контакты.

Скручиваем деталь №2 с деталью №3 саморезами подходящей длины и диаметром 2,5-3мм.

Пружинные контакты (по одному) вставляем отверстия детали №3 до упора (пружинками - к контактным площадкам детали №2) и, поджимая их в сторону пайки, припаиваем к контактным площадкам. Контактные площадки, разумеется, следует нагревать с обратной стороны платы. Весь фокус в том, что деталь №3 у нас при этом служит в качестве шаблона, точно направляя пружинные контакты в нужные места будущего разъема.

6) Подбираем и закрепляем в разъеме центральный болтик, крепящий разъем к «Меридиану».

Должен признаться, что у меня лично самая большая проблема была именно в этом болтике. Его метрический диаметр который был равен 2,78мм при шаге резьбы 40 G (то есть 40 витков на дюйм) не подходил ни под один из известных мне американских дюймовых стандартов. Однако, после некоторых изысканий, которые описывать здесь не имеет смыла, сразу сообщаю его параметры:

• диаметр 7/64 inch,
• шаг резьбы 40G.

Мне повезло - я нашел подходящий мне в старом американском приборе. Можно, конечно, перерезать любой подходящий по длине 3-х миллиметровый болтик или прут соответствующей плашкой (думаю, что найти ее будет не меньшая проблема, чем сам болтик - мне так и не удалось), выточить на токарном станке или ...купить. Других способов я не придумал, подскажите, кто знает.

Болтик вставляем в центральное отверстие крышки, рассверленное предварительно до 3,5мм., подложив предварительно с каждой стороны по одной тонкой шайбе. Чтобы болтик не выскакивал, аккуратно пропаиваем внутреннюю шайбу к его резьбе (см. фото) и убеждаемся после этого, что он вращается свободно.

Механическая часть разъема готова.

5. Распаиваем кабель в разъеме «Меридиана».

С заготовленного ранее 4-х жильного кабеля от старой мышки или подобного снимаем изоляцию примерно на 3-4см.

Кабель приклеиваем к детали №2 хорошим клеем на полуотверстие, которое было просверлено ранее.

Обрезаем провода точно до необходимой длины и аккуратно их укладываем, чтобы они не перекрывали отверстия разъема, припаиваем к контактным площадкам и приклеиваем к плате.

Распаиваем провода в соответствии с фото. Провод какого цвета к какой контактной площадке припаять значения не имеет, но по традиции, желательно, красный - на +5V, черный (либо экран) - на землю («Ground»). Только важно запомнить (а лучше записать), назначение каждого цвета провода.

У меня, как вы видите на фото, на землю припаяна оплетка. Такое решение желательно, так как защищает кабель от возможных внешних электромагнитных помех. Но не обязательно.

Собираем разъем, как показано на фото.

Прозваниваем его совместно с кабелем во избежание ошибок при распайке, обрывов и замыканий.

6. Собираем кабель полностью.

Поступаем следующим образом:

Кабель питания адаптера смело разрезаем надвое. Разрез делаем примерно в 20см от разъема USB. Если вы посчитаете ваш будущий кабель слишком длинным - сейчас самое время укоротить его вторую половинку, ту, которая идет к разъему под iPAQ.

Разделываем обе половинки кабеля на длину 1-2 см.

На половинке кабеля идущего со стороны разъема USB (и только на ней!) оставляем 2 провода – «+» и «земля» («ground»), остальные 2 провода соответственно обрезаем за ненадобностью.

Разделываем второй кабель (предназначенный для «Меридиана») со стороны противоположной припаянному к нему ранее разъему.

Соединяем все разделанные ранее кабели (у нас их три), как показано на схеме. При этом не забудьте вставить в цепь питания приведенный на схеме резистор. Место его размещения показано на фото.

Резистор нужен для того, чтобы на нем «упало» около 1V напряжения. При этом сам «Меридиан» получит «оставшиеся» 4V. Мне так не удалось достоверно определить какое же все-таки напряжение питания должно подаваться через внешний разъем «Меридиана». Я предположил, с большой долей вероятности, что оно должно быть равным 3,86V, как и в GPS Magellan 315. Что и у меня в результате и получилось, учитывая дополнительное падение напряжения в проводах кабеля.

Если кто-то точно знает, какое требуется оптимальное напряжение для «Meridian GPS» - сообщите. Во всяком случае, мой «Меридиан» и «с тем, что есть» успешно работает по сегодняшний день. Т.е. более двух месяцев на момент написания этой статьи.

Все соединения тщательно изолируем, кембриками разных диаметров, сжимающимися при нагреве. Можно конечно воспользоваться и изолентой, но я с ужасом представляю себе кропотливость такой работы и надежность результата. Под одним из таких кембриков располагаем и вышеупомянутый резистор. Поскольку рассеиваемая мощность на нем не превысит 0,2W, нагреваться при работе он практически не будет.

Учитывая небольшую мощность источника питания, при совместном использовании связки КПК- GPS желательно отключать в КПК режим Bluetooth, а в «Меридиане» - подсветку экрана, особенно ее 2-й (максимальный) режим. Поскольку при этом адаптер, работая в режиме максимальной нагрузки, начинает нагреваться и напряжение питания на нем падает примерно на 1V. Однако, практика использования связки при максимальной подсветки «Меридиана» в течение многих часов подряд показала, что даже и в этом случае адаптер опасно не перегревается и работоспособность GPS и КПК (включая и подзарядку последнего) сохраняется.

После отключения подсветки, адаптер охлаждается, как ни в чем не бывало.

Должен сказать, что я не вижу особой необходимости постоянно держать включенной подсветку экрана «Меридиана», поскольку в связке он используется как обычная GPS-антенна. Однако тем, кто хочет постоянно пользоваться подсветкой и ни о чем не беспокоиться, желательно заранее приобрести более мощный адаптер. Вполне достаточно на ток нагрузки 500-600мА. Мне таковые, увы, не попадались.

Хотя, повторяю, и так жить можно.

7. Испытания.

Ура! Наш кабель готов! Но было бы непростительной ошибкой немедленно бежать на улицу и включать его в машину. Сначала проверим его и работоспособность связки отдельно:

Прозваниваем кабель на столе, в соответствии со схемой, чтобы убедиться, что нет ни обрывов, ни замыканий, а каждый провод приходит точно на нужные контакты нужного разъема.

Устанавливаем протокол обмена данных в «Меридиане».

Для этого заходим в его меню SETUP-NMEA и устанавливаем протокол V2.1 GSA.

Устанавливаем протокол обмена данных в КПК:

Для этого, например, в самой распространенной программе - «OziExplorer» заходим в меню File-Configuration-NMEA (GPS) и устанавливаем COM Port - COM1, Baud - 4800.

Соединяем КПК и «Меридиан» нашим кабелем и, не подключая (пока) внешнего питания, проверяем, происходит ли обмен между данными ними:

Для этого загружаем траки и (или) точки из «Меридиана» в КПК, на котором установлена программа, поддерживающая протокол обмена данными, скажем «OziExplorer».

Обратная загрузка точек и траков из КПК в GPS в последней на сегодняшний день версии программы «OziExplorer» (v1.1.4 beta), увы, пока не задействована. Надеюсь, в следующих версиях эта функция заработает.

Я, исключительно в целях ознакомления, протестировал «Меридиан» с программами «Дестинатор», «ТомТом» и «OziExplorer», установленными на КПК. Обмен данными при этом между вышеуказанными программами и GPS происходил без проблем.

Выходим на улицу. Определяем свое месторасположение, включив в программе «OziExplorer» режим GPS (навигации). При этом если все в порядке, то на карте «OziExplorer»-а (о чудо!) должно точно обозначиться ваше местонахождение.

Садимся в машину. Отсоединяем адаптер питания от кабеля. Вставляем адаптер в гнездо прикуривателя и убеждаемся, что его контрольный светодиод загорелся.

Вставляем кабель в адаптер, повернув ключ зажигания в среднее положение. Если все в порядке и нет замыканий по питанию в кабеле, светодиод продолжит гореть.

Замеряем напряжение на разъеме «Меридиана». Без нагрузки оно должно быть равным 5V.

Подключаем соответствующий разъем к «Меридиану».

Включаем «Меридиан» и убеждаемся, что на него поступает напряжение.

Для этого переходим на экран спутников. Если внешнее питание подается, то внизу экрана вместо индикации разряда батарей должна появиться надпись «Power External» (внешнее питание).

Подключаем соответствующий разъем к КПК (в моем случае - к HP-2210). Если внешнее питание на него поступит, то на КПК начнет мигать желтый светодиод подзарядки.

Дополнительные индикации зарядки батареи в КПК:

1) На его экране «Today» нажимаем на значок часов (находится в верхнем правом углу экрана). При этом во всплывшем окошке вместо значка батареи появится значок зарядки - нечто похожее на вилку с розеткой.

2) В окне, вызываемом командами меню Start-Setting-Power, выше индикатора зарядки аккумулятора появится надпись «Charging».

3) Загорится подсветка экрана, если она на момент подключения КПК не горела.

Даем поработать связке минут 10-15, сначала с выключенным освещением «Меридиана», потом включаем подсветку на малый, затем на полный режим, чтобы убедиться, что адаптер не перегревается и система сохраняет работоспособность.

На этом всё. Поехали!

Источник: igor-skorubsky.narod.ru/