PDA Adapterkabel

PDA Adapterkabel
Anleitung zum Bau von PDA-Adapterkabeln für Flugzeug und PC
(MDA, IPAQ/HP)
Geschrieben und fotografiert von Marcel Blank
Version: 1.0
Datum: 31.12.2006
FLARM Einbauanleitung - Einleitung
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Inhaltsverzeichnis:
1.
2.
3.
4.
5.
Einleitung ........................................................................................................................... 3
Der Flugzeugadapter .......................................................................................................... 4
Das PDA-Kabel.................................................................................................................. 9
Der PC-Adapter................................................................................................................ 11
Der Einsatz des Adapters ................................................................................................. 15
5.1.
In der Luft................................................................................................................. 15
5.2.
Am Boden ................................................................................................................ 16
6. Fazit.................................................................................................................................. 17
7. Anhang ............................................................................................................................. 18
7.1.
Steckerbelegungen rund um FLARM/PC/PDA ....................................................... 18
7.1.1.
USB-Buchse (PC-Seite): .................................................................................. 18
7.1.2.
Seriell (Stecker – PC-Seite): ............................................................................ 18
7.1.3.
8pol Stecker (RJ45).......................................................................................... 18
7.1.4.
MDA................................................................................................................. 19
7.1.5.
IPAQ (3850, 4700, 4150, …)........................................................................... 20
©2006 Marcel Blank
v1.0 - 31.12.2006
FLARM Einbauanleitung - Einleitung
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1. Einleitung
In dieser Anleitung beschreibe ich den Bau von Adapterkabeln für die Nutzung von PDAs an
FLARM-Geräten (und anderen Loggern) sowie am PC.
Ziel war es, diese Kabel möglichst preisgünstig und vielseitig auszulegen, so dass so wenige
Adapterkabel wie nötig entstehen.
In unserem Verein setzen wir als Abstandswarngerät FLARM (www.flarm.com) ein. Da dieses
ein GPS-Signal samt Informationen über andere Flugzeuge in der Nähe ausgibt, ist es
interessant dieses Signal an ein PDA weiterzuleiten. Letzteres benutzt wiederrum eine
spezielle Flugsoftware (pocket*strepla, seeyou, xcsoar oder soaringpilot). Diese bietet
hervorragende Navigationshilfen sowie laufende Auswertungen über zurückgelegte
Flugstrecken und Endanflughilfen.
Um nun beide Geräte miteinander kommunizieren zu lassen, haben wir als erstes in jedes
Clubflugzeug ein PDA-Anschlußpanel eingebaut. Dieses ist im Prinzip eine RJ45-Netzwerkdose
mit zwei Ausgängen. Die Belegung der acht Adern richtet sich an die offiziell genormte
Belegung von FAI-Loggern. Somit lassen sich mit Hilfe normaler Patchkabel (1:1-Belegung) an
dem einen Anschluss ein normaler Logger (volkslogger, posigraph, u.a.) anschließen. Dessen
GPS-Signal samt Zielvorgabe dient dem Flugzeug eigenen Endanflugrechner als Datenquelle.
Der andere Anschluss dient als Ausgangsposition für den hier beschriebenen Adapter.
Die offizielle Belegung sieht eine Spannung von ca. 12V und einen seriellen Anschluss vor.
Den seriellen Anschluss kann man dem PDA direkt zuführen, jedoch müssen die ungeregelten
12V erst noch auf eine geregelte Spannung von 5V herabgesetzt werden.
Die Wahl fiel auf die günstig am Markt verfügbaren, so genannten 3in1-Ladeadapter. Diese
zeichnen sich durch einen, für die 12V-Zigarettenanzünder-Dose gedachten Adapter mit USBAnschlussdose und einem USB-Kabel für das entsprechende PDA-Modell aus.
Mit dem Kabel alleine lässt sich das PDA am Rechner laden und per USB synchronisieren.
(Diese Sets sind für unter 15,-€ zu haben bei z.B. 3..2..1..deins)
Im ersten Abschnitt geht es um den Umbau des Adapters auf RJ45-Eingang.
Im zweiten Abschnitt wird das USB-Kabel modifiziert, um die seriellen Signale an das PDA
weiterzugeben.
Im dritten Abschnitt gehe ich auf einen speziellen Adapter ein, der es ermöglicht, das im
zweiten Abschnitt angefertigte Kabel zu benutzen, um den Segelflugsimulator ‚Condor’
(www.condorsoaring.com) als ‚GPS’-Quelle zu nutzen. Vorteil dieses Szenarios ist die
gefahrlose Erlernung der Bedienung der PDA-Software in einer realen Situation. So können
am PC gewisse Flugsituationen (z.B. Endanflug) erflogen werden und man kann die Nutzung
der PDA-Software erlernen. Fliegt man dann in einem realen Segelflugzeug, ist die Nutzung
des PDAs keine zusätzliche Belastung mehr und man kann von den vorher optimierten
Einstellungen und dem sicheren Umgang profitieren.
Auch im theoretischen Unterricht kann dieser Adapter samt Simulation eingesetzt werden.
Denn so kann der Fluglehrer per Beamer gewisse, interessante Flugsituationen vorführen,
während die Schüler das PDA in die Hand nehmen und spielerisch die Handhabung erlernen
und verstehen können. Ein ideales Hilfsmittel für die Streckenflugschulung.
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FLARM Einbauanleitung - Der Flugzeugadapter
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2. Der Flugzeugadapter
Um das PDA im Flugzeug nutzen zu können, benötigt es 5V und ein serielles GPS-Signal. Da
wir RJ45-Netzwerkanschlüsse verwenden, gehe ich hier auf diesen flugzeugseitigen Anschluss
ein. Andere ‚Kabelenden’ zum Flugzeug hin sind denkbar.
Abbildung 1: Der geöffnete Autoadapter.
In Abb. 1 sieht man den typischen 12V auf 5V Wandler der besagten 3in1-Adapter-Sets. Der
Aufbau der Wandlerelektronik ist immer der gleiche. Die eingehenden 8-16V werden durch
einen getakteten Step-Down-Wandler auf geregelte 5V mit einer geringen Restwelligkeit
herabtransformiert. Hierbei liefert er maximal ca. 1A. Dies reicht für die meisten PDAs aus,
um geladen zu werden bei gleichzeitigem Betrieb. Der PDA-seitige Anschluss ist eine normale
USB-Buchse wie am PC. Hier werden jedoch nur die 5V-Leitung und GND (Masse) benutzt und
beschaltet. Die zwei Datenleitungen für normalerweise USB sind nicht belegt. Hier setzt die
Idee an und wir werden diese Leitungen für das ebenso serielle Nutzsignal, welches vom
Flugzeug kommt, nutzen.
Da wir keinen Zigarettenanzünder im Segelflugzeug besitzen und der Adapter auch nicht mehr
im Automobil eingesetzt werden soll, wird kurzerhand die Sicherung, der Sicherungshalter,
Die Sicherungsfeder entfernt. Ziel aller Abspeckungen ist auf Abb. 1 zu sehen.
Als nächstes wird ein Patchkabel an einem Ende auf ca. 0,5m gekürzt. Man kann es auch
länger oder kürzer machen, dies hängt von den Umständen im Cockpit ab.
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FLARM Einbauanleitung - Der Flugzeugadapter
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Abbildung 2: Das gekürzte und abisolierte Patchkabel
+12V
GND
TX
RX
Abbildung 3: Belegung bei FAI konformer RJ45-Belegung
Auf der Abb. 3 sieht man die standardisierte Belegung der Kabel. Wobei ‚TX’ bedeutet, dass
hier ein serielles Signal vom Flugzeug, also vom FLARM kommt. ‚RX’ heißt, das diese Leitung
zum FLARM führt (Belegung der RJ45-Stecker siehe Anhang 7.1.4).
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FLARM Einbauanleitung - Der Flugzeugadapter
GND
TX
6
RX
+5V
Abbildung 4: Sicht auf die PDA-Buchse des Adapters und Belegung
Auf Abb. 4 sieht man die Belegung der USB-Buchse. Statt den normalen USB-Signalen liegen
nun TX und RX der seriellen Verbindung (Siehe auch Anhang 7.1.1).
Bevor man die Kabel anlötet, darf man die Verschraubungsteile des Adapters nicht vergessen
aufzufädeln. Hier wurde noch ein Stück Schrumpfschlauch passend aufgeschrumpft, welches
als Knickschutz fungiert. Ein Kabelbinder wird nach dem Zusammenbau als Zugentlastung
dienen.
Abbildung 5: Aufgefädelte Verschraubungsteile des Adapters
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FLARM Einbauanleitung - Der Flugzeugadapter
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Im nächsten Schritt werden die Kabel des Patchkabels an die entsprechenden Stellen der
Platine gelötet (siehe Abb. 5).
Abbildung 6: Der Spannungswandler ist fertig verdrahtet
Für den angebrachten Kabelbinder muss in den Adaptergehäusehälften noch eine Aussparung
mit dem Seitenschneider angefertigt werden. Danach kann die Platine samt Kabel wieder
eingepasst und das Gehäuse wieder komplettiert werden.
Abbildung 7: Der Adapter - fertig zum Verschließen
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FLARM Einbauanleitung - Der Flugzeugadapter
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Abbildung 8: Der fertige Adapter, bereit zum Einsatz
Nach dem Zusammenfügen der beiden Gehäusehälften werden die aufgefädelten
Verschraubungsteile wieder aufgeschraubt und somit das Gehäuse verschlossen. Wer will,
kann noch um den schmalen Teil, wo vorher die Massefedern herausschauten, noch ein paar
Lagen Isolierband wickeln.
Nun kommen von rechts (siehe Abb. 8) 12V und GPS-Daten und links verlassen letztere
ungefiltert und stabilisierte 5V den Adapter am USB-Anschluss.
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FLARM Einbauanleitung - Das PDA-Kabel
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3. Das PDA-Kabel
Das im 3in1-Set enthaltene Kabel ist ein USB Lade- und Synchronisations-Kabel. Um es zu
einem Seriellen Lade- und Synchronisations-Kabel umzufunktionieren, müssen lediglich zwei
Kabel im Stecker zum PDA umgelötet werden (siehe Abb. 9). Dies gelingt, da diese Stecker
immer voll mit Kontakten besetzt sind. Fast jedes PDA besitzt nun noch einen seriellen Port,
der auf diesen Steckkontakt geführt wird. Betrachtet man den geöffneten Stecker, so sieht
man, dass nur die USB-Anschlüsse belegt sind. Die Belegungstabelle des PDAs verrät nun die
Position des seriellen Ports. Mit einer feinen Lötspitze kann man nun das grüne und das
weiße Kabel ablöten. Im Anhang (7.1.5 für das MDA und 6 für IPAQ/HP) finden sich die
Positionen am Stecker.
Abbildung 9: Geöffneter und modifizierter PDA-Stecker
Sind die Leitungen wieder festgelötet, empfiehlt es sich ein Stückchen Tesafilm
zusammenzukleben und das entstehende, nicht klebende Folienstück zwischen die Kontakte
zu schieben, um einen Kurzschluss sicher vermeiden zu können. Wer so ein dünnes Stück
Schrumpfschlauch besitzt, darf das auch gerne benutzen.
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FLARM Einbauanleitung - Das PDA-Kabel
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Nun kann der Stecker wieder geschlossen werden und einem Testlauf im Flugzeug steht
nichts mehr im Weg.
Abbildung 10: Testlauf des Adapterkabels im Cockpit
Auf Abb. 10 ist das Kabel zum ersten Mal im Einsatz und liefert erwartungsgemäß den
Ladestrom (orange LED am PDA leuchtet) und das GPS-Signal vom FLARM. Dass das Signal
stimmt, zeigt uns die Autonavigationssoftware TomTom auf dem PDA sehr anschaulich. Die
ASK 21 steht in unserer Montabaurer Flugzeughalle (blauer Pfeil auf dem Bildschirm) und auf
der Karte sieht man die genaue Position dieser neben der Landesstrasse und weiter nördlich
verläuft die B49 (Für Skeptiker: http://www.lscww.de/Anfahrt.48.0.html).
Beispiele des fliegenden Einsatzes findet man am Ende dieser Anleitung im Kapitel 5.
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FLARM Einbauanleitung - Der PC-Adapter
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4. Der PC-Adapter
Will man nun das PDA am PC anschließen, so wird dies mit dem modifizierten USB-Kabel
nicht mehr gelingen. USB ist zwar seriell aber ein wenig hoch getaktet für den seriellen Port
des PDAs ;o)
Da nun die meisten neueren Rechner (vor allem Notebooks) nicht mehr in den Genuss einer
seriellen Schnittstelle im alten Sinne kommen (dafür aber um so mehr USB-Ports), muss ein
USB-Seriell-Wandler her. Nicht nur kann dieser für dieses Projekt hier verwendet werden,
sondern auch zum Zwecke des Auslesens des FLARMs oder für dessen Software-Updates.
Diese Wandler bekommt man z.B. sehr günstig bei ebay als Neuware schon für unter 10,-€.
Nun besitzt man einen seriellen D-Sub 9 Ausgang am PC, jedoch kann man seinen PDA immer
noch nicht daran anschließen. Als nächstes benötigen wir das modifizierte Kabel aus Kapitel
2. Um das nun noch fehlende Verbindungsstück von D-Sub auf USB geht es in diesem Kapitel.
Für dieses Kunststück benötigen wir zwei weitere Kabel:
• Serielles Verlängerungskabel (Stecker auf Buchse, 1 zu 1 beschaltet)
• USB-Verlängerungskabel (Stecker A auf Buchse A)
Diese Kabel bekommt man im Computerhandel oder ebenfalls bei ebay zu Preisen im
einstelligen Eurobereich (1 - 3,-€ ohne Versand). Das serielle Kabel wird in zwei Hälften
geschnitten. Wir benötigen hier nur die Seite mit der Buchse (weiblich, siehe Abb. 11).
Eine Messung der Belegung muss dann durchgeführt werden, um die TX- und RX-Leitungen zu
finden. Diese belegen bei D-Sub 9 die Kontakte 2 und 3 (siehe Anhang 7.1.2). Hierbei ist TX
und RX wie bei dem FLARM zu sehen, d.h. TX bedeutet der PC sendet Daten und diese soll
das PDA empfangen.
Abbildung 11: Die verwendete Hälfte des seriellen Verlängerungskabels
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FLARM Einbauanleitung - Der PC-Adapter
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Im nächsten Schritt wird das USB-Kabel aufgeschnitten. Hierzu schneidet man es in zwei
Hälften. Nach dem Abisolieren sieht man die vier Adern und die Masseummantelung (siehe
Abb. 12).
Abbildung 12: Das aufgeschnittene USB-Kabel (Buchsenende)
Masse, die schwarze und die rote Ader können direkt wieder miteinander verbunden werden,
da die 5V des USB-Ports vom PC kommen sollen. Sie sollen das PDA wie gewohnt aufladen.
Abbildung 13: Die Spannungsversorgung übernimmt der USB-Port des PCs
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FLARM Einbauanleitung - Der PC-Adapter
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Das Geheimnis ist nun die Verbindung der zwei USB-Datenleitungen mit den zwei Adern des
vorbereiteten seriellen Kabels (siehe Abb. 14). Bei dem Löten ist auf Verwendung von
Isolierband oder besser, geeignetem Schrumpfschlauch zu achten.
Abbildung 14: Serielle Verbindung ist hergestellt
Im Anschluss, wenn alle Verbindungen gelötet und isoliert sind, kommt noch eine komplette
Ummantelung mit Schrumpfschlauch, evtl. noch ein Kabelbinder zur Zugentlastung.
Abbildung 15: Das fertige Adapterkabel
Nun ist das Adapterkabel fertig und kann getestet werden.
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FLARM Einbauanleitung - Der PC-Adapter
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Abbildung 16: Die komplette Verkabelung für den PC-Einsatz
Auf Abb. 16 sieht man das komplette, zusammengesteckte Setup. Links sind die zwei USBStecker zu sehen, welche am PC anzubringen sind. Links unten ist der USB-Seriell-Wandler zu
sehen. Dieser gibt sein serielles Signal auf das schwarze, serielle Kabelstück. Nun wird dieses
an der eben hergestellten Verbindung in das USB-Kabel eingespeist. An die USB-Buchse des
USB-Verlängerungskabels kann nun das modifizierte USB-Ladekabel des PDAs eingesteckt
werden. An dessen Ende kommt das PDA und erhält nun die 5V und das serielle Signal des
PCs.
Das PDA kann nun mit einem Schwanenhals in der Haube oder auf dem Tisch verankert
werden.
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FLARM Einbauanleitung - Der Einsatz des Adapters
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5. Der Einsatz des Adapters
5.1.
In der Luft
Das Foto der Abb. 17 entstand im Sommer 2006, als wir wieder einmal Fliegerlager in den
Alpen machten. Das MDA ist mit einem Schwanenhals am Haubenglas befestigt. Das
Adapterkabel ist mit dem PDA-Panel des Flugzeugs verbunden. Dieses Panel sitzt bei dieser
LS 4 genau hinter dem FLARM-Display (rechts oben auf dem Instrumentenbrett). Neben den
relevanten Flugdaten erhält man Auswertungen des Fluges und ebenso die Positionen
anderer Flugzeuge vom FLARM (siehe Abb. 18).
Abbildung 17: MDA im LS 4 Cockpit in 3700m über den Alpen
Abbildung 18: Im Pulk im Aufwind – FLARM Ziele auf der Karte
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FLARM Einbauanleitung - Der Einsatz des Adapters
5.2.
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Am Boden
Ist Winter oder schlechtes Wetter, so nutze ich immer öfter den Segelflugsimulator ‚Condor’
(www.condorsoaring.com). Dieser ermöglicht nicht nur eine realistische Simulation von
Wetter und ganzen Wettbewerben, sondern auch die Ausgabe der erflogenen Position auf
eine vorhandene serielle Schnittstelle des PCs. Hier kommt nun das im Kapitel 3 angefertigte
Adapterkabel ins Spiel. Dieses macht nun das PDA Simulatortauglich (siehe Abb. 19). Wie
korrekt die Darstellung ist, kann man auf Abb. 20 erahnen. Beim Flug nördlich von
Unterwössen erkennt man alle Details in der Ausschnittvergrößerung des PDAs.
Abbildung 19: Das PDA am Simulator – perfekte Symbiose
Abbildung 20: Darstellung bei Unterwössen mit Detailvergrößerung (pocket*strepla)
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FLARM Einbauanleitung - Fazit
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6. Fazit
PDAs sind eine tolle Erweiterung des digitalen Lebens und man kann sie vielfältig einsetzen.
Doch nachdem sie im KFZ als Navigationsgerät nicht mehr wegzudenken sind, erobern sie
nun auch die Luft. Um diesen Weg zu erleichtern und für PDA-Besitzer günstig zu realisieren,
habe ich diese Anleitung geschrieben. Sie soll zeigen, wie einfach und günstig eine
Verbindung zu bestehender Instrumentierung und einem vorhandenen PDA hergestellt
werden kann. Das nun der Simulator ‚Condor’ ebenfalls einen GPS-Ausgang besitzt, erweitert
nur mal wieder mehr die Einsatzmöglichkeit des PDAs.
Kapitel 1 und 2 sind optimal auf die Anleitung für den Einbau von FLARM in Flugzeuge
abgestimmt, können aber auch leicht an eigene Bedürfnisse angepasst werden.
Viel Spaß beim Nachbauen,
Marcel Blank
P.S.: Anregungen und Fragen bitte an [email protected]
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FLARM Einbauanleitung - Anhang
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7. Anhang
7.1.
Steckerbelegungen rund um FLARM/PC/PDA
Hier findet man Belegungen und Bedeutungen typischer Stecker und Verbindungen im
Bedeutungsbereich dieser Anleitung.
7.1.1. USB-Buchse (PC-Seite):
1:
2:
3:
4:
+5V
USB-weiß,
USB-grün,
GND
RX – Signal an FLARM von PDA,
TX – Signal von FLARM an PDA,
grün-weißes Patch-Kabel
blaues Patch-Kabel
7.1.2. Seriell (Stecker – PC-Seite):
Pin1: CD Carrier Detect
Pin2: RD Receive Data
Pin3: TD Transmit Data
Pin4: DTR Data Terminal Ready
Pin5: GND Masse
Pin6: DSR Data Set Ready
Pin7: RTS Request to Send
Pin8: CTS Clear to Send
Pin9: RI Ring Indicator
7.1.3. 8pol Stecker (RJ45)
Aus FLARM-Handbuch
Nummerierung weicht von Standard ab!
Orange (1,2):
Grünweiß (3):
Blau (4):
Braun (7,8):
–, GND
RX – Signal an FLARM von PDA
TX – Signal von FLARM an PDA
+, 12V
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FLARM Einbauanleitung - Anhang
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7.1.4. MDA
The MDA connector pinout
1 CAR_MIC_IN
2 GND / SENSE
3 CAR_AUDIO_R
4 CAR_AUDIO_L
5 ANALOG GND
6 RS232_DCD
7 RS232_CTS
8 RS232_TXD an FLARM
9 RS232_RTS
10 RS232_RXD von FLARM kommend
11 RS232_DTR
12 IN_CALL
13 USB_VDD
14 UDC+
15 UDC16 GND
17 GND
18 GND
19 CAR_ON#
20 V_ADP
21 V_ADP
22 V_ADP
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FLARM Einbauanleitung - Anhang
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7.1.5. IPAQ (3850, 4700, 4150, …)
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