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minerの愛車 [スバル インプレッサハードトップセダン]

整備手帳

作業日:2021年5月26日

GPS受信機をチューン

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目的 修理・故障・メンテナンス
作業 DIY
難易度

初級

作業時間 30分以内
1
車載PCには秋月電子のGPS受信モジュールを使っています。
もともとはPCのUSBポートに直挿ししていましたが、最近ハブ経由にしたらなかなか測位しない問題が出ていました。

追記、
車載ではなかなか測位しなくても、ノートPCやモバイルバッテリーでは問題なかったり、車載PCでもエンジンを止めていたらマシとかあったので、ほぼノイズ問題と切り分けはできていました。
あとは電源系かシリアル経由かですが、シリアルだとするとアイソレータでも入れないと解決しないので、まずは電源系から対処した次第です。
2
受信モジュールは秋月のページなどで調べてもらうとして、写真のMediaTekのチップを太陽誘電がモジュール化(3.3V電源)していて、これをさらに秋月で5V変換をする基盤に載せている感じです。
3
どうも電源系が弱いように思えたので、5V側に電解コンデンサを取り付けて、レギュレータ後の3.3Vにはセラミックコンデンサを追加してみました。(振動対策でエポキシ系接着剤で固定してます)

ちなみに5V側はコンデンサ追加でUSBの突入電流が増えるので、最悪電源がシャットダウンされるおそれがあるので程々の容量に抑える必要があります。(今回は在庫の1uF,50V品を採用)
4
そうしたら驚くほどの効果が!!!
今まで車載でハブ経由だと下手すると全然測位しなかったものが、数秒で測位開始するようになりました。
また木造の室内でも測位に時間がかかるような状況だったのが、こちらも凄く改善しました。
もっと早くやればよかった…

むかし初代PSPで外付けGPSアンテナがなかなか測位しなかったのを思い出しました。そして新型PSPでは速攻測位するという…
まあ同じような問題なのでしょうねー。
5
ついでにGPSの方位と、IMU(慣性計測装置)を組み合わせて正確な方位を取れるようにテスト中です。
磁気だと外乱が大きく、GPSだと移動して初めて方位計算できるので反応が鈍くなるんですよね。
なのでGPS方位でIMUを校正し、IMUで方位を出すのが反応もよく正確そうです。
6
追記、
秋月のGPS受信モジュールの回路図です。
USBの5V→3.3Vのコンバータの前後に1uFを1個ずつ、GPSモジュールの電源に1uFが1個のみ配置されてます。
電源のうねりを取るには容量不足、高周波ノイズを取るのは特性があっていない感じですね。

あとセラミックコンデンサは、数年前から全世界的に品薄で某国製を採用するとエライことになることがあります。(ショートやら容量抜けやら)
またチップ部品ではメーカのマーキングも入れられないくらい小さいので困ったものです。

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この記事へのコメント

2021年5月27日 8:35
USB電源は仕事でもう嫌っていうくらい悩まされましたが、やはり不安定なものが多いですね。定期的に再接続とか仕込まないと、連続稼働してくれなくて困っていました。GPSもスマホだと精度に差が結構あるので、機種を選んでしまいますね。開発者モードにしてもSONYはダメでした。結局RTK使う羽目に。
コメントへの返答
2021年5月27日 12:34
USBはコネクタの状態でもかなり変わりますね。そもそも脱着回数制限が数百回レベルですから、すぐに駄目になります。
安定化させるにはUSBアイソレータしかないかと思いましたが、その前にと試したら大当たりでした。
2021年5月27日 13:16
こんにちは😃

電気シロウトの質問です。
すいませんです。

これはUSB電源が弱いということなんでしょうか?
それともGPSモジュールの電源部が弱いということなのでしょうか?

過去に同機種モジュールを使用していましたが、
しょっちゅう瞬停のような症状が出て、軌跡が途切れていました。
電源はフルコンからの センサ、オグジュアリ用の5Vから取っていました。
もしかしたらモジュールへのコンデンサ追加で症状緩和する可能性はありますでしょうか?


コメントへの返答
2021年5月27日 14:52
ポートにもよるんですが、通常USB電源はあまりきれいなDC電源とは言えないです。

GPSだとUSB2.0接続だと思いますが、その場合は最大電流が0.5Aで特にAtypeコネクタはコンタクトがヨワヨワなので挿抜回数が増えてくると接触不良も発生しやすいです。
またハブを利用するとすくに電流を共有するので問題が出やすく、対処としてはセルフパワーハブを使うことで改善することが多いです。

またUSBデバイス側では突入電流を抑えるためキャパシタ(コンデンサ)の実装を控えたり、もしくは容量を抑えています。その関係で電圧/電流変動に弱く、アナログ系が含まれる場合は顕著に影響が出ます。
切り分けはUSBアイソレータを使うと確実ですが、モバイルバッテリを使うと測位が早くなるなど検証出来たら、今回のケースの様に基板へのアクセスが容易でかつコンデンサを収める空間があるなら試してみてほしいです。

プロフィール

「@yui108 まだ、中身見てないので後で見ときますね〜!」
何シテル?   06/08 17:24
元GC8Aインプレッサ乗り.現GC8F乗り。 電子工作、光学機械好き。
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