Ремонт антенна для навигатора

Антенна GPS

Антенна GPS используется для определения специальными приборами координат местности, в которой находится человек в данный конкретный момент. С недавнего времени наша страна располагает собственной разработкой в данной области – системой ГЛОНАСС. Современные GPS-приёмники без дополнительных систем уточнения обладают достаточной для определения местоположения точностью – в районе 3-х метров.

Принцип работы

С появлением GPS-устройств для определения местоположения всё меньшее количество человек умеет пользоваться компасом. Первой составляющей GPS-навигатора является его антенна. Именно с помощью неё происходит приём сигнала от ближайшего навигационного спутника связи. От верного подбора характеристик принимающего устройства (антенны) зависит точность и способность принятия нужного сигнала.

Неверно подобранные характеристики принимающего элемента могут сильно усложнить жизнь во время таких природных явлений, как снег или дождь, что сделает определение местоположения невозможным как раз в тот момент, когда это наиболее необходимо. Поэтому проектированием GPS-антенн занимаются специальные проектные организации, и без обязательных полевых испытаний в промышленное производство изделие не запускается.

Дополнительная информация. GPS – Global Positioning System. В переводе означает система глобального позиционирования. Изначально была разработана военными для своих нужд на территории Северной Америки. Она настолько хорошо себя зарекомендовала, что военные ведомства в конце прошлого века вынуждены были поделиться технологией с гражданским населением.

На сегодняшний день в любом новом гаджете присутствует встроенная GPS-антенна. Однако точность определения местоположения зачастую оставляет желать лучшего. Выделяются три основные причины ошибочной работы устройства:

• Отсутствие спутника в данный конкретный момент в данной конкретной местности;
• Плохое качество антенного устройства;
• Нерасторопное программное обеспечение.

Типы антенн

Существуют различные типы антенн:

• Встроенные или внешние;
• Активные или пассивные.

Для правильного выбора GPS-антенны необходимо охарактеризовать перечисленные выше разновидности. Это важно, т.к. неверное применение типа детали может привести к снижению характеристик GPS-приёмника.

Активные GPS-антенны

Это часто применяемое устройство со встроенным усилителем сигнала. Основная область применения – приёмники без встроенного аппарата приёма сигнала, но с возможностью его подключения через соответствующий разъём. Данные аппараты чувствительны. Ими же происходит понижение уровня помех.

Пассивные GPS-антенны

Обычно встроенные. Есть очень сильная зависимость от внешнего электромагнитного поля. Чем больше его влияние, тем менее сильный сигнал дойдёт до конечного устройства.

Производители выпускают огромное количество различных моделей данных GPS-устройств, в которых можно легко запутаться. Различаются и характеристики, вплоть до питающего напряжения. На рынке присутствует даже GPS антенна для планшета с фильтрацией паразитных сигналов.

На сегодняшний момент присутствуют различная комплектация моделей, виды разъёмов и марки кабелей, что позволяет применять их со всеми существующими видами приёмников. При выборе необходимо обращать внимание на длину кабеля: чем он больше, тем лучше.

При всём многообразии моделей устройства всё время модернизируются, улучшаются следующие показатели:

• Коэффициент усиления;
• Снижение потребления энергии;
• Уменьшение себестоимости;
• Уменьшение габаритов.

Подключение гаджетов

У современных гаджетов присутствует встроенная GPS-антенна. Однако в качестве навигаторов их использовать можно далеко не всегда. Не во всех неблагоприятных условиях они могут уловить сигнал от ближайшего спутника связи. К таким неблагоприятным условиям можно отнести:

• Стёкла автомобиля с напылением, мешающим свободному прохождению сигналов;
• Размеры экрана гаджета не всегда позволяют чётко увидеть все детали маршрута;
• Габаритные размеры планшетов не позволяют разместить его под лобовым стеклом автомобиля.

При походе в магазин для приобретения необходимого устройства необходимо очень подробно объяснить продавцу-консультанту тип гаджета, для которого приобретается антенна, для каких целей планируется использование устройства, а также, какой результат применения требуется, где его необходимо будет устанавливать.

Всё это нужно учитывать потому, что сегодняшние усилители применяют такие современные средства коммуникации, как USB-порт и Bluetooth. Для использования в гаджетах последний кодированный протокол передачи данных предпочтительнее, т.к. не вменяет необходимость дополнительных проводов, мешающих при его использовании, например, у смартфона. Однако при данном подключении необходимо очень точно установить антенну в требуемое место. На компьютерах обычно используют специальные разъёмы USB.

GPS в автомобиле

В современном автомобиле нужен навигатор, зашитый в бортовой компьютер. Навигацией очень удобно пользоваться любому водителю.

Проектировщики, занимающиеся проектированием систем навигации автомобилей, остановились на следующем алгоритме работы:

• Устройство внешнего типа получает и усиливает сигнал, идущий от спутника. В усиленном виде он попадает в навигатор;
• В приёмном устройстве навигации появляется полученный сигнал. На его основе происходит определение местоположения автомобиля. Далее происходит уточнение координат с помощью блока управления системы;
• После уточнения координат местоположения автомобиля происходит вычисление оптимального маршрута движения до конечного пункта назначения. Это происходит на основе загруженных при производстве машины дорожных карт. Зачастую управление навигационной системой производится голосом. При необходимости обновления загруженных в память автомобиля карт используют специальные загрузочные DVD-диски;
• Определение верного направления движения происходит с помощью параметров угловой скорости колёс, за вычисление которой отвечает бортовой компьютер.

При настройке определения местоположения автомобиля на загруженной в его память карте машина должна быть в статическом покое и в месте, обозначенном на карте. При этом gps антенна для навигационного блока устанавливается на заводе.

GPS-антенна своими руками

Бывают ситуации, в которых без определения местоположения, можно попасть в очень незавидное положение. В таком случае навигационные приборы просто жизненно необходимы. Здесь слабый сигнал от спутника связи или его полное отсутствие недопустимы. Тогда, зная, что из себя представляет GPS-антенна, есть возможность изготовить её самостоятельно.

На приведённом рисунке видно, каким образом можно изготовить необходимый элемент из подручных материалов:

• Берётся проволока, желательно медная, небольшого сечения. В нашем случае 2,5 мм²;
• Из проволоки сгибается квадрат соответствующего размера. Величины сторон показаны на рис.;
• Полученную деталь прикрепляем с помощью пайки или изоленты (скотча) к GPS-приёмнику.

В результате произведённых манипуляций можно получить приемлемый для определения координат местоположения сигнал.

GPS-антенны незаменимы в современных GPS-приёмниках для определения местоположения на местности. Очень востребованы туристами, которые с помощью данных устройств правильно прокладывают маршруты.

Видео

Источник

Опыт ремонта встроенной системы GPS навигации автомобиля Hyundai Santa Fe

LAN8901EHCM LAN8902EHCM

Вадим Колесник, Тирасполь

В статье я хочу поделиться опытом ремонта встроенной системы GPS навигации автомобиля Hyundai Santa Fe. Информация будет полезна не только владельцам данной марки автомобиля, но и работникам дилерских центров Hyundai. В моем регионе специалисты в таких автоцентрах не в состоянии был оперативно решить проблему или дать техническое заключение по неисправности того или иного блока. В связи с этим была предпринята попытка самостоятельного выявления причины неисправности и ее устранения. Сразу отмечу, я не думаю, что указанная в статье причина неисправности является распространенной и, возможно, это единичный случай, однако, как говорится, «ознакомлен, значит вооружен».

Со слов владельца автомобиля неисправность GPS навигации автомобиля проявилась внезапно: в пути перестали определяться текущее местоположение автомобиля и текущее время. Отключение питания мультимедиа системы, а также отключение клеммы аккумулятора от бортовой сети автомобиля не изменили ситуацию.

Считаю необходимым сообщить дополнительную информацию об автомобиле. Huyndai Santa Fe 2012 года выпуска оборудован системой спутниковой GPS навигации на базе штатной мультимедиа системы или штатного головного устройства (ШГУ) модели LAN8901EHCM (Рисунок 1). Пробег автомобиля чуть более 60000 км (срок эксплуатации 2 года). ШГУ оснащен ЖК дисплеем с сенсорным экраном, радио, MP3 CD-плером. Ни аппаратная часть, ни программное обеспечение навигационной и мультимедиа систем не подвергались каким-либо изменениям или усовершенствованиям.

Рисунок 1.	Внешний вид штатного головного устройства LAN8901EHCM (мультимедиа и навигационная система) автомобиля Hyundai Santa Fe.

Модуль GPS установлен внутри ШГУ на основной плате, и к нему подключается внешний антенный блок. В антенном блоке размещаются узел активной GPS антенны и узел FM-антенны с усилителем. Данный антенный блок (код по каталогу зап. частей 96210-2B600) устанавливается на крыше автомобиля. Подключение антенного блока к ШГУ выполнено с помощью коаксиальных кабелей и специализированных разъемов.

Причиной отказа GPS навигации может быть как неисправность аппаратного блока GPS в ШГУ, так и неисправность активной GPS антенны. Определение неисправного блока – очень важная задача; от этого зависит, какой блок необходимо будет демонтировать с автомобиля. И если снятие ШГУ не вызовет особых трудностей, то для демонтажа антенного блока потребуется снять боковую пластиковую обшивку в задней части автомобиля и обшивку потолка (и, естественно, потом все смонтировать обратно), а для этого потребуется набор специальных инструментов.

Чтобы с большой вероятностью определить, какой блок GPS системы неисправен, необходимо войти в инженерное меню ШГУ в раздел «Navigation» (Навигация). Для этого следует последовательно выполнить следующие действия:

1. Включаем ШГУ (мультимедиа систему).
2. Нажимаем и удерживаем кнопку «Настройки» (на кнопке пиктограмма «шестеренка») до тех пор, пока на дисплее не появится информация о версиях установленного ПО.
3. Нажимаем пальцем ориентировочно на середину сенсорного экрана и удерживаем нажатие в течение 15-20 секунд.
4. На экране появляется запрос на включение тестового режима (Test Mode), который мы подтверждаем нажатием на сенсорную кнопку «Ок».
5. В появившемся окне ввода пароля на сенсорной клавиатуре набираем «123456» и подтверждаем кнопкой «Ок».
6. Открывается окно с текущими установками и параметрами подсистем ШГУ. Переходим на вкладку «Navigation».

Во вкладе «Navigation» отображаются параметры некоторых системных датчиков и текущие значения GPS подсистемы. Для определения неисправного блока нас интересует значение лишь одного параметра, который называется GPS (самый последний в списке). Значение GPS=1 говорит о том, что отсутствует сигнал от антенного модуля GPS, и, вероятнее всего, он неисправен. Значение GPS=0 свидетельствует об исправности антенны и необходимости проверить модуль GPS в ШГУ и все напряжения питания на основной плате.

В моем случае неисправность антенного блока подтверждалась не только в инженерном меню, но и простой проверкой всех напряжений питания на основной плате ШГУ, а также проверкой измерительным прибором выхода GPS антенны – прибор явно указал короткое замыкание. Как упоминалось выше, GPS антенна является активной, напряжение питания +5 В подается в антенный блок по сигнальному коаксиальному кабелю (Рисунок 2). При отключенном антенном блоке на разъеме присутствует напряжение питания +5 В, при подключении антенны напряжение питания падало до 0. Следует отметить, что условие отключения (обрыва) антенны или короткое замыкание определяются встроенной схемой защиты GPS модуля (Рисунок 3).

Рисунок 2.	Часть принципиальной схемы GPS модуля в ШГУ LAN8901EHCM. Напряжение питания антенны и разъем подклбючения к антенному блоку.

Рисунок 3.	Часть принципиальной схемы GPS модуля в ШГУ LAN8901EHCM. Схема контроля и защиты управляет подачей напряжения питания на антенный блок GPS.

При внешнем осмотре антенного блока, после снятия обшивки потолка, было обнаружено, что из-за конструктивных особенностей под уплотнительную резинку затекала вода и достигала разъемов (Рисунок 4).

Рисунок 4.	Внешний вид антенного блока после демонтажа с автомобиля. Окислы и ржавчина говорят о том, что вода затекала под резиновый уплотнитель.

Внутри антенного блока (после демонтажа нижней крышки с резиновым уплотнителем) располагаются два электронных узла: плата FM-усилителя и модуль GPS-антенны. Следов попадания воды внутрь антенного блока не обнаружено, платы и резиновый уплотнитель чистые (Рисунок 5). Однако вероятность попадание влаги внутрь антенного блока на других автомобилях данного модельного ряда не исключена.

Рисунок 5.	Антенный блок в разобранном виде. Попадание влаги внутрь не выявлено.

Компоненты электронной схемы GPS антенны располагаются на нижней стороне платы под металлическим экраном, который припаян в пяти точках на плате. После повторной проверки на короткое замыкание выхода антенны GPS было решено снять экран для проверки элементов и целостности монтажа (Рисунок 6).

Рисунок 6.	Электронная схема активной GPS антенны. Экран демонтирован, отмечены точки пайки экрана.

После снятия экрана (печатная плата немного нагрелась) я снова проверил измерительным прибором выход антенны GPS на короткое замыкание, и к моему удивлению прибор показал сопротивление около 320 Ом, при этом касание экрана выводов элементов и мест их пайки исключалось. После того как печатная плата остыла, прибором снова было обнаружено короткое замыкание.

Внимательно осмотрев печатную плату при помощи микроскопа, я обнаружил причину неисправности – это была миниатюрная капля припоя, которая касалась выводов двух элементов и замыкала сигнальную линию (а, соответственно, и питание +5 В) на «землю». Виду того, что антенный блок не вскрывался ранее, можно сделать вывод, что это заводской дефект. Форма и размер капли были такими, что я, даже глядя в микроскоп, не сразу обратил на нее внимание, думая, что это особенности монтажа двух рядом стоящих компонентов. Дефект был аккуратно устранен с помощью паяльника, и теперь между «землей» и сигнальной линией прибор показал сопротивление 320 Ом.

К сожалению, я забыл сделать фото этого дефекта, но на Рисунке 7 отметил место его обнаружения на печатной плате.

Рисунок 7. Причиной неисправности GPS антенны оказалась «прилипшая» капля припоя в указанном месте, замыкающая сигнальную линию на «землю».

Подключив антенный модуль к ШГУ и войдя в инженерное меню, я увидел что параметр GPS=0, что говорит о работоспособности антенны, а через 10-15 секунд GPS система уже обнаружила 3 спутника.

Перед монтированием антенного блока следует очистить уплотнительную резинку от грязи, проверить на целостность и плотное прилегание к крыше автомобиля, проверить отсутствие окислов на разъемах.

Загрузки

Сервис-мануал штатного головного устройства LAN8901EHCM/ LAN8902EHCM – скачать

Источник