Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Hilfe beim Überprüfen von Arduino GPS-Modul


von Stefan K. (x-ray)


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Hallo!

Ich habe mir in China ein GPS Modul zur Verwendung mit einem Arduino 
bestellt (Link: 
http://www.aliexpress.com/item/Free-shipping-GY-NEO6MV2-new-NEO-6M-GPS-Module-NEO6MV2-with-Flight-Control-EEPROM-MWC-APM2/32576382110.html), 
Fotos anbei. Das Modul hat 5 Anschlüsse - VCC, GND, TXD, RXD und PPS 
(PPS = "Timepulse" laut Datenblatt).

Ich bekomme das Teil leider nicht zum Laufen und vermute dass es defekt 
ist, bin mir aber nicht sicher.

Folgendes habe ich bisher versucht:

(1) Verbindung zu einem USB/Serial Konverter um das GPS Modul direkt mit 
dem PC zu verbinden: GND, VCC (3,3V und 5V probiert), TX/RX überkreuz. 
Sobald das GPS Modul mit dem USB/Serial Konverter verbunden ist wird 
dieser nicht mehr vom PC erkannt. Außerdem wird der Chip auf dem 
Konverter schnell sehr warm.

(2) Statt VCC vom USB/Serial Konverter zu nehmen externe Stromversorgung 
direkt an das GPS Modul angeschlossen, zusätzlich Ground von externer 
Stromversorgung und USB/Serial Konverter verbunden. Jetzt wird der 
USB/Serial Konverter auch mit verbundenem GPS-Modul erkannt, aber 
Kommunikation über die Serielle Schnittstelle geht trotzdem nicht 
(versucht mit Putty und Mit U-Blox U-Center).

(3) Verbindung mit Arduino (so wie auf dem Foto zu sehen). Aber sobald 
das GPS-Modul mit Strom versorgt wird geht der Arduino nicht mehr (die 
Power-LED des Arduino leuchtet dann nur noch halb so hell).

Ich habe auch Strom und Spannung gemessen wenn ich das GPS-Modul alleine 
an 3,3V anschließe. Die Spannung (parallel gemessen) beträgt dann noch 
1,5V. Der Strom (Multimeter in Reihe) beträgt 250 mA. Laut Datenblatt 
sollten der NEO-6M-Chip selbst maximal 67 mA verbrauchen.

Rein optisch kann ich allerdings nichts auffälliges erkennen.

Mache ich etwas falsch, oder deutet alles auf ein Defektes Modul hin? 
Wenn letzteres, hat jemand einen Verdacht was konkret kaputt sein 
könnte?

Viele Grüße!
Stefan

von Dieter S. (Gast)


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Stefan K. schrieb:
>
> .... hat jemand einen Verdacht was konkret kaputt sein
> könnte?
Diese Frage meinst du doch sicher nicht Ernsthaft.

Das Modul beim Lieferanten reklamieren.

von Werner A. (homebrew)


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Es sieht so aus, als wenn das Bauteil über den 3 Widerständen links 
nicht richtig angeschlossen ist.
Hast du die Knopfzelle schonmal gemessen?

von David .. (volatile)


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Alternativ mal korrekte Betriebsspannung von einem Netzteil mit deutlich 
mehr Dampf anschliessen (einige A), dann siehst du wo der Fehler liegt

von Wolfgang A. (Gast)


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Stefan K. schrieb:
> GND, VCC (3,3V und 5V probiert), TX/RX überkreuz.

Meinst du, das Probieren der richtige Umgang mit Elektronik ist?

Was sagt das Datenblatt von µBlox zu dem Thema? Die Zahl der Komponenten 
auf dem Break-Out-Board hält sich doch in übersichtlichen Grenzen.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Ein USB-Seriell-Umsetzer hält sich normalerweise an die 
RS232-Spezifikation (die allerdings recht weit auslegbar ist was die 
Spannungspegel betrifft).

Jedenfalls ist der Pegel zu hoch für einen normalen TTL-Eingang (5V oder 
3,3V).

Dazu kommt, dass die TTL-Ausgänge am Mikrocontroller zum Signal auf 
RS232 invertiert sind, die üblichen Pegelwandler sind Inverter, also 
+3,3V rein macht etwa -6V am Ausgang eines MAX3232.

Ich kenne das Datenblatt von µblox nicht, nehme aber an, dass das Modul 
TTL-Pegel liefert. Selbst wenn die Schnittstelle die mindestens +/- 6V 
aushält (ein PC liefert bis +/-12V) müsste das Signal noch invertiert 
werden.

: Bearbeitet durch User
von Peter R. (pnu)


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Solche GPS-Bausteine benötigen 3,3V Betriebsspannung und 
3,3V-Digitalsiganle an Rx,Tx und pps.

Es gibt USB-RS232-Schnittstellen, die mit 3,3V arbeiten. Dann hat man 
ausschließlich 3,3V-Signale als RXD,TXD und pps und evtl sogar die 
notwendigen 3.3V Spannung für den GPS-Block.
wenn dann die USB-Schnittstelle per Treiber am PC installiert ist, 
taucht dieses RS-USB-IC im Betriebssystem als serielle Schnittstelle 
auf.

Jetzt hat ublox ein sehr schönes kostenloses Programm  u-center, ein 
andrer Hersteller das Programm SIRF-Demo, mit dem man die Signale des 
GPS-Empfängers bewundern kann und nach Bedarf das Modul sogar 
umprogrammieren kann.

 Solltest Du durch Dein sinnloses Anschließen den Baustein nicht 
ruiniert haben, kann man das dann am PC sofort erkennen.

Dieter S. schrieb:
> Das Modul beim Lieferanten reklamieren.

Ist Das Dein Ernst? Das mit den 3,3V stand in meinem Fall selbst in der 
Angebotsbeschreibung der China-Firma.

Wer solchen Service wie ausführliche Unterlagen usw, verlangt, soll sich 
doch bitte auf fertige Bausätze beschränken. Sonst macht er noch diese 
preiswerte Quelle für die Leute dicht, die wissen, wie man mit den 
China-Bausteinen umgeht und imstande sind, die dazu notwendige 
Information im Netz zu finden. Oder er bringt die Firmen dazu, selbst 
berechtigte Reklamationen abzuschmettern, wie es deutsche Händler 
machen: "keine Garantie bei integrierten Schaltungen und Halbleitern"

Christoph K. schrieb:
> Ich kenne das Datenblatt von µblox nicht, nehme aber an, dass das Modul
> TTL-Pegel liefert. Selbst wenn die Schnittstelle die mindestens +/- 6V
> aushält (ein PC liefert bis +/-12V) müsste das Signal noch invertiert
> werden.

Die ublox-Bausteine sind meistens nicht mal 5V-tolerant. Jedenfalls hab 
ich den 5V-Betrieb nicht ausprobiert, weil mir auch im China-Angebot 
3,3V mitgeteilt wurde.
Die Software der ublox-Demo ist auch auf invertierte Signale 
konfigurierbar.

von Wolfgang (Gast)


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Peter R. schrieb:
> Oder er bringt die Firmen dazu, selbst
> berechtigte Reklamationen abzuschmettern, wie es deutsche Händler
> machen: "keine Garantie bei integrierten Schaltungen und Halbleitern"

Ack

Bei den Chinesen heißt es da zunehmen "Do not ship to Germany". Da 
sollten manche Herren mit ihrer Reklamationsmentalität mal drüber 
nachdenken.

von martin99 (Gast)


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von Stefan K. (x-ray)


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Vielen Dank für eure Antworten!

Dieter S. schrieb:
> Das Modul beim Lieferanten reklamieren.

Das Teil kommt direkt aus China und hat 5 EUR gekostet... Ansonsten 
klar.

Werner A. schrieb:
> Es sieht so aus, als wenn das Bauteil über den 3 Widerständen links
> nicht richtig angeschlossen ist.
> Hast du die Knopfzelle schonmal gemessen?

Dieses Bauteil "T4" ist mir auch aufgefallen, scheint aber nur etwas 
schief zu sitzen. Die Knopfzelle hat Spannung.

David .. schrieb:
> Alternativ mal korrekte Betriebsspannung von einem Netzteil mit deutlich
> mehr Dampf anschliessen (einige A), dann siehst du wo der Fehler liegt

Das erhöht aber je nach Fehler vermutlich das Risiko etwas endgültig zu 
zerstören, oder?

Wolfgang A. schrieb:
> Meinst du, das Probieren der richtige Umgang mit Elektronik ist?

Das war nicht wahllos probiert. Das Modul ist laut Info an anderer 
Stelle (finde ich gerade nicht mehr) für 3,3V und 5V geeignet.

Was mir allerdings nicht klar ist ist: Wenn ich das Modul mit 5V 
Spannung versorge, mit welcher Spannung arbeiten dann TX und RX? Ich 
vermute mal tortzdem mit 3,3V.

Ich habe die Ursache des Defekts im Übrigen mittlerweile gefunden: Die 
beiden Pins direkt neben der Batterie waren schlecht verlötet und mit 
Lötzinn kurzgeschlossen. Ich habe den Chip ausgelötet (was mit einer 
normalen Lötspitze gar nicht so einfach und auch nicht ganz 
zerstörungsfrei war) und neu angebracht. Jetzt kann ich das Modul 
zumindest mit dem Arduino verwenden und erfolgreich GPS-Zeit und 
-Position empfangen. Nur die Verbindung zum PC mit dem USB/Seriell 
konverter (übrigens ein CP2102 Chip) funktioniert noch immer nicht.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Die Daten zum Modul waren einfach zu finden:
Übersicht:
https://www.u-blox.com/de/product-resources?f[0]=property_file_product_filter%3A2719
Datenblatt:
https://www.u-blox.com/sites/default/files/products/documents/NEO-6_DataSheet_%28GPS.G6-HW-09005%29.pdf

Pin 20 (TxData) und 21 (RxData) sind wie auf dem Foto zu sehen über 
Schutzwiderstände von 4,7 kOhm auf die Stifte geführt. Laut Datenblatt 
nicht mehr als 3,6V Betriebsspannung und nicht 5V-tolerant.

von Stefan K. (x-ray)


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Christoph K. schrieb:
> Pin 20 (TxData) und 21 (RxData) sind wie auf dem Foto zu sehen über
> Schutzwiderstände von 4,7 kOhm auf die Stifte geführt. Laut Datenblatt
> nicht mehr als 3,6V Betriebsspannung und nicht 5V-tolerant.

Ich kenne das Datenblatt und weiß dass der Chip eine Betriebsspannung 
von 2,7V bis 3,6V braucht. Da ich gelesen habe dass das ganze "Modul" 
auch 5V verträgt bin ich davon ausgegangen, dass es einen 
Spannungswandler besitzt. Der VCC Pin ist mit dem mit "DE-P06" 
beschrifteten Bauteil verbunden, für das ich keine Infos finden konnte.

von Stefan F. (Gast)


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> Wenn ich das Modul mit 5V Spannung versorge, mit welcher Spannung
> arbeiten dann TX und RX? Ich vermute mal tortzdem mit 3,3V.

Vermuten ist eine ganz schlechte Idee. Eigentlich sollte das su dem 
Datenblatt hervor gehen. Un dim zweifelsfall kann man messen.

Wenn aus dem Tx Pin 5V raus kommen, dann würde ich den Rx Pin auch mit 
5V ansteuern. Es sei denn, aus irgendeinem Grund sind mit 3,3V lieber 
und weiss aus dem Datenblatt, das das klappen sollte.

Wen aus dem Tx Pin 3,3V raus kommen, würde ich tunlichst vermeiden, 5V 
an den Rx Pin zu senden. Es sei denn, ich weiss aus dem Datenblatt, das 
das zulässig ist.

Dann sollte man sich auch mit der Stromaufnahme an VCC beschäftigen, 
bevor man irgendwas zusammen steckt und wegen Überlastung zerstört.

Sowohl der USB/Seriell Adapter als auch der Arduino sind nicht beliebig 
belastbar. Und dass ein GPS Modul relativ viel Strom aufnimmt, weiß 
jeder schonmal sein Smartphone mit Navigations-Software benutzt hat. 
Aber auch das sollte im Datenblatt von dem Modul stehen.

Und wenn es kein anständiges Datenblatt hat, würde ich es gar nicht erst 
kaufen. Denn dann ist Ärger vorprogrammiert.

von Stefan F. (Gast)


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Wenn ich mir die Fotos ansehen, scheinen da 4,7k Ohm Widerstände in 
Reihe zu RxD und TxD geschaltet zu sein. Möglicherweise schaffen diese 
Widerstände eine gewisse kompatibilität zu Arduinos, die mit 5V 
betrieben werden.

Ob diese Wiederstände helfen oder stören, hängt nun ganz von der 
Schaltung der anderen Produkten ab, die du da dran hängst. Wenn da z.B. 
LED's mit an den Datenleitungen hängen, sind diese Widerstände zu 
hochohmig.

von Stefan K. (x-ray)


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Stefan U. schrieb:
> Dann sollte man sich auch mit der Stromaufnahme an VCC beschäftigen,
> bevor man irgendwas zusammen steckt und wegen Überlastung zerstört.

Joa, laut Datenblatt maximal 67 mA bei 3,6V. Da USB um 5V und mindestens 
bis 500 mA liefert bin ich davon ausgegangen dass das auch mit 
Anschließen direkt an den USB/Seriell Adapter klappt. Als das dann nicht 
wollte habe ich die externe Stromversorgung dazu gebaut nur für den Fall 
dass der Strom doch nicht reicht. Kopflos war das jedenfalls nicht. ;)

von Stefan K. (x-ray)


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Stefan U. schrieb:
> Wenn ich mir die Fotos ansehen, scheinen da 4,7k Ohm Widerstände in
> Reihe zu RxD und TxD geschaltet zu sein. Möglicherweise schaffen diese
> Widerstände eine gewisse kompatibilität zu Arduinos, die mit 5V
> betrieben werden.

Das ist genau der Punkt der mir bisher nicht klar ist. ;)

von Stefan F. (Gast)


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> Der VCC Pin ist mit dem mit "DE-P06" beschrifteten Bauteil verbunden

Sieht jedenfalls wie ein Spannungsregler aus.

von Stefan F. (Gast)


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> Das ist genau der Punkt der mir bisher nicht klar ist.

Schau her:
1
                         +----|>|-----o +3,3V
2
                         |
3
       4,7k Ohm          |
4
+5V >---[===]------------+------------> CMOS Logik GPS Modul(Rx)
5
Arduino                  |
6
Tx                       | 
7
                         +------||-------| GND
8
                         |
9
                         +-----|<|-------| GND

Die allermeisten (vielleicht sogar alle) CMOS IC's haben intern an ihren 
Eingängen Schutzdioden. Sie beschützen empfindlichen Transistoren der 
CMOS Logik vor Über- und Unterspannung durch elektrostatische Ladungen.

Der Strom fließt vom Arduino Tx Pin durch den Widerstand durch die obere 
Diode zur 3,3V Leitung. An der Diode fallen 0,7V ab. Am Eingang des IC 
ergibt sich somit eine Spannung von 4 Volt. Am Widerstand fallen 1V ab.

Das ist einfach ein Spannungsteiler für Sparfüchse. Solange man diese 
Schutzdioden dabei nicht überlastet und die Verbraucher auf der 3,3V 
Schiene mehr Strom aufnehmen, als über die Widerstände und Dioden 
fließen, kann man das so machen.

Aber, der Widerstand bildet zusammen mit der Eingangskapazität des IC 
eine Tiefpass. Die Rechteckigen Signale werden dadurch verzerrt. Die 
maximale Übertragungsrate ist daher geringer, als ohne Widerstand.

Für die umgekehrte Richung:
1
                        +-----|>|----o +5V
2
                        |
3
3,3V    4,7k Ohm        |
4
Tx >-----[===]----------+--------> CMOS Logik Arduino (Rx)
5
GPS-Modul               |
6
                        |
7
                        +-------||-------| GND
8
                        |
9
                        +-------|<|------| GND

In diesem Fall fließt kein Strom durch die Dioden, weil 3,3V niedriger 
als 5V ist.

Auch hier bildet die Eingangskapazität (diesem mal die vom Arduino) 
zusammen mit dem Widerstand einen Tiefpass, der das Signal verzerrt und 
die maximale Übertratgunsgrate beeinflusst.

Beim Arduino Nano hängt da noch der FTDI Chip mit dran:
1
                        +-----|>|----o +5V
2
                        |
3
3,3V    4,7k Ohm        |
4
Tx >-----[===]----------+--------> CMOS Logik AVR(Rx)
5
GPS-Modul               |
6
                        |
7
                        +-------||-------| GND
8
                        |
9
                        +-------|<|------| GND
10
                        |
11
          1k Ohm        |
12
FTDI o----[===]---------+
13
5V

In diesme Fall würde die Sache nicht mehr wie gehofft funktionieren. 
Denn der FTDI Chip liefert bei nicht-Benutzung permanent 5V. Das GPS 
Modul kann den Rx Eingang des AVR nicht weit genug auf Low ziehen (wegen 
dem 4,7k Ohm Widerstand). Der AVR wird daher niemals Daten sehen.

Ebenso wirst du Probleme bekommen, wenn da noch LED's mit dran hängen:
1
                        +-----|>|----o +5V
2
                        |
3
3,3V    4,7k Ohm        |
4
Tx >-----[===]----------+--------> CMOS Logik (Rx)
5
GPS-Modul               |
6
                        |
7
                        +-------||-------| GND
8
                        |
9
                        +-------|<|------| GND
10
                        |
11
     220 Ohm  LED       |
12
|---[===]----|<|--------+

In diesem Fall kann das GPS Modul keinen ausreichend hohen High Pegel 
liefern, weil wegen der Belastung durch die LED zu viel Spannung am 4,7k 
Ohm Widerstand abfällt.

Soweit ich das sehe, hängen bei deinem Arduino Pro Mini die LED's jedoch 
an anderen I/O Pins, sollte also klappen.

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