beitian bn-220 gps module, long à fixer les satellites

[ivus]

Bonjour.

Je suis en train de bricoler un petit appareil pour mes sorties à  vélo, pour me guider. Il comprend :
* un esp32-s2 https://feathers2.io/
* un écran TFT st7789 https://www.adafruit.com/product/3787
* une batterie lipo
* un module GPS beitian BN-220, alimenté en 3.3V

J'ai un souci avec le module GPS, qui est très long à  fixer des GPS, parfois même après 45 minutes, aucun satellite n'est fixé. Même en extérieur, en environemment dégagé.
Quelles pourraient en être la cause ? Pourriez-vous m'aider svp ? Pensez-vous que de mettre une antenne externe résoudra le problème ?

D'avance merci

Ivus

[papyblue]

Bonjour Ivus,

Ajouter une antenne peut améliorer la réception mais vu le fonctionnement que vous décrivez, il doit y avoir un autre problème. Quand les performances attendues ne sont pas au rendez-vous, il faut se demander si on n'est pas victime d'une contrefaçon. Quelle est votre source d'approvisionnement ?

PB 

[ivus]

Bonjour papyblue.
J'avoue que ta réponse m'inquiète...
J'ai acheté mon module sur amazon, fin janvier 2021 : https://www.amazon.fr/gp/product/B07YMKNNJ6/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o09_s00?ie=UTF8&psc=1

[papyblue]

Bonjour Ivus,

Avez-vous fait un essai en alimentant le module en 5V ? ça vaut peut-être le coup d'essayer.

PB

[ivus]

Je n'avais pas fait le test en 5v. J'avais mesuré que l'alimentation du module gps ne baissait pas quand l'écran était sollicité (alimentation de l'écran, backlight, rafraichissement).
J'ai essayé en 5v. C'est moins pire, mais encore loin des perf espérées. Et puis ce modèle de module gps a une pile qui lui permet de sauver sa conf. Donc je ne suis pas sûr que les tests que je fais sont toujours faits dans les mêmes conditions exactement. Par exemple, quand le module fixe des satellites, ils sont sauvés dans sa conf, et cela permet de fixer les satellites plus rapidement au démarrage d'après.
Se peut-il que la proximité avec l'esp32, ou que le boitier en PLA brouille le module gps ? Pour ce qui est du PLA : au-dessus du module gps, la surface du boitier en PLA a une épaisseur de 1mm. Mais cela dit, même quand je sors le module gps du boitier en PLA, les perf ne sont pas bonnes...

[papyblue]

Bonjour Ivus,

Je pense que les perturbations apportées par l'esp32 sont une excellente piste. Je n'ai pas d'expérience avec le module beitian et peu avec l'esp32 mais j'ai utilisé un module NEO6 avec une carte CPLD ( calage fréquencemètre) et je devais éloigner de quelques mètres les deux éléments pour obtenir le fonctionnement. Curieusement, il fonctionnait beaucoup mieux en 5V.

PB

[loulou31]

Bonjour,

C'est une question peut être un peu bête, mais  Il est orienté comment ton module ? Il faut la partie marron de l'antenne vers le ciel et bien dégagé à  l'extérieur. Sur ce modéle l'antenne est intégrée et on ne peut donc pas en déporter une.
Oui la tension nominale est de 5V et donc préférable.
Les perturbations de l'esp32 sont peut être aussi une piste...Il y a facilement des harmoniques jusqu'à   1.5GHz maintenant sur les microcontrolleurs.


Jean-Louis

[ivus]

Bonjour,

C'est une question peut être un peu bête, mais  Il est orienté comment ton module ? Il faut la partie marron de l'antenne vers le ciel et bien dégagé à  l'extérieur. Sur ce modéle l'antenne est intégrée et on ne peut donc pas en déporter une.
Oui la tension nominale est de 5V et donc préférable.
Les perturbations de l'esp32 sont peut être aussi une piste...Il y a facilement des harmoniques jusqu'à   1.5GHz maintenant sur les microcontrolleurs.


Jean-Louis

Bonjour Jean-Louis.
La question n'est pas bête. Et heureusement, la réponse non plus  8) La partie marron est bien vers le haut, et la partie plus métallique, celle où sont les led, est bien vers le bas.
Pour ce qui est de l'aspect "bien dégagé", je ne sais pas trop. Le tout se trouve dans un boitier imprimé en PLA, et il y a une couche de de PLA de 1mm au-dessus de l'antenne. Pensez-vous que ça puisse réduire beaucoup le temps de fix ?
Pour l'alim à  5V : en effet, tu as raison. Je suis en train de regarder d'autres modèles probablement mieux adaptés à  mon besoin. Par exemple, NEO-M8 :
https://www.u-blox.com/en/product/neo-m8-series
où on peut lire ceci :
- Minimum supply [V] entre 1.65 et 2.7
- Maximum supply [V] qui vaut 3.6

[ivus]

Perturbations dues à  l'esp : quels tests puis-je faire pour "valider" cette piste svp ? Isoler, mais comment exactement ?

[papyblue]

Bonjour Ivus,
La première chose à  faire est de vérifier que le module GPS est bien perturbé par les autres sous-ensembles en l'éloignant de ceux-ci de quelques mètres en rallongeant les liaisons. Si le fonctionnent est correct dans cette condition il va falloir blinder l'élément perturbateur pour qu'ils puissent cohabiter.

PB

[loulou31]

Bonjour,

Pour l'antenne, le PLA est bien isolant aux ondes GPS (1.5GHz) , par contre la présence de l'élement diélectrique  à  proximité immédiate de l'antenne imprimée perturbe peut être sa réponse?
Moi je ferai quand même un essai antenne hors du boitier.
J'ai l'expérience d'antenne réseau passive et des perturbations apportées par un radome pourtant situé assez loin ( plusieurs lambda).


Jean-Louis

[ivus]

J'ai acheté une carte FTDI. Je vais essayer de suivre des tuto de configuration du module GPS et voir ce que ça donne. Je vous tiendrai au courant.

[ivus]

Après plusieurs séries de tests, j'en arrive à  la conclusion que j'ai 2 problèmes :
- l'esp perturbe la réception des signaux par l'antenne gps (proche de l'esp, le gps perd les fix. une fois éloigné, les fix reviennent)
- l'activité de l'écran perturbe le courant électrique qu'envoie l'esp au module gps (écran éteint, le gps trouve les fix. il les perd dès que j'allume l'écran)

Prochains tests :
- réaménager le boitier pour éloigne le gps et l'esp. OU trouver comment isoler le gps, pour l'instant je n'ai rien trouvé de très concluant.
- ajouter un condensateur entre l'esp et le gps

[papyblue]

Bonjour Ivus,

Vous êtes confronté là  aux problèmes que tout concepteur de système électronique rencontre un jour ou l'autre : la CEM (compatibilité électromagnétique). Ce sont malheureusement bien souvent des problèmes difficiles à  résoudre. Une fois que l'on a identifié les éléments perturbateurs, il faut trouver le mode de transmission : conduction ou rayonnement. Dans le premier cas la solution sera du filtrage et dans la seconde du blindage. Un analyseur de spectre est un outil précieux pour la recherche du fautif. Il faut se méfier en particulier des fils de liaison entre CPU et écran qui constituent  souvent de bonnes antennes.
Dans les grandes entreprises, la CEM c'est un métier alors bon courage.

PB

[loulou31]

Bonjhour,

Il semble que le probléme soit du rayonné car quand l'antenne est éloignée la perturbation n'est plus gênante.
Dans ce cas par ordre de priorité :
- Supprimer la source de rayonnement
- Isoler  la source de rayonnement (blinder)
- Protéger  l'antenne( module GPS) du rayonnement.
Pour supprimer la source il faut l'identifier, ce qui necessite un analyseur de spectre avec une siond ( simple petite boucle).

Dans ce cas moi je blinderai  l'ESP et sa liaison du module GPS.

Mettrer des condensateurs au hasard c'est à  mon avis inutile. De plsu il faut des condensateurs qui aient une faible impédance à  1.5GHz, et donc avec une fréquence de résoanance élevée ( > 1.5GHz)  : il faut mettre des condensateurs CMS de faible valeur : au max 1nF et avec dielectrique NPO qui est ce meilleure qualité en HF( en dehors de elur polus faible tolérance). De plus un condensateur seul ne suffit pas en général, il faut mettre des inductances en série : dans tous les cas cette inductance est virtuelle : fil, piste,  et explique le fait que l'on ait un filtre passe pas : LC.

Une solution consiste à  séparer avec une plaque métallique ou en cuivre  la partie ESP et écran du module GPS .
Il faut savoir que les signaux GPS reçus sont à  un niveau qui est en dessous du bruit et donc très sensible à  la moindre  perturbation autour de 1574,42 GHz ( bande 1MHz environ).
Bon courage

Jean-Louis