Ušteda energije GPS-a s zaslonom e-tinte: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Svako ljeto idem pješačiti na udaljene lokacije. Ponekad, kad je trag slab ili čak nestane, moram upotrijebiti GPS svog telefona da dobijem svoje koordinate, a zatim provjeriti svoj položaj na papirnatoj karti (često nemam signal pa su papirnate karte obavezne). Kako bih uštedio bateriju svog telefona, odlučio sam izgraditi GPS uređaj male snage baziran na arduinu i upotrebi zaslona E-Ink. Zaslon E-Ink treba napajanje samo za aktualizaciju zaslona, stoga je vrlo pogodan za uređaje za uštedu energije.

Koji je princip ovog GPS -a?

Uključujete GPS pritiskom na gumb, na zaslonu se prikazuje vaša lokacija, nadmorska visina i broj satelita koji se koriste za izračunavanje vaše lokacije, a zatim se automatski isključuje radi uštede baterije. Zahvaljujući zaslonu E-Ink, vaša lokacija ostaje na zaslonu čak i kad je GPS isključen. Sustav koordinata koji koristi GPS (geografska dužina/širina u decimalnim stupnjevima, UTM sustav i njegove varijante …) možete promijeniti pomoću gumba, tako da ga možete koristiti s kartama iz različitih zemalja.

Naučio sam toliko toga tijekom ovog malog projekta i nadam se da ćete se jednako zabaviti kao i ja!

Odricanje od odgovornosti:

Dovoljno sam siguran u ovu gradnju pa ću ga koristiti tijekom sljedećih pješačenja, međutim uvijek ću imati telefon kao rezervni GPS. Ako niste sigurni što radite, savjetujem vam da kupite komercijalni GPS umjesto da ga sami izgradite. Potičem vas da sami provjerite krug i kôd i ne mogu biti odgovoran ako vam ne uspije GPS koji ste izgradili prema ovim uputama

Još jedna stvar: ovaj GPS neće raditi u Norveškoj i na Svalbardu u UTM načinu rada. Zaista, UTM mreža nije dizajnirana na isti način na ovim mjestima u usporedbi s ostatkom svijeta, a ja nisam uspio uključiti tu specifičnost u arduino zbog ograničenja memorije …

Pribor

- 1 x Arduino Nano

- 1 x Ublox-6m GPS modul

- 1 x E-Ink zaslon sa svojim modulom. Ja sam koristio ovaj:

www.amazon.fr/gp/product/B072Q4WTWH/ref=pp…

- 1 x 18650 Li-Ion baterija (oko 2000mah bi trebalo biti dovoljno)

- 1 x 18650 držač baterije

- 1 x modul za punjenje i zaštitu za Li-Ion baterije na bazi TP4056 poput ovog:

www.amazon.fr/gp/product/B0798M12N8/ref=pp…

- 1 x prekidač s dva položaja (tip ON/OFF)

- 3 x mala prekidača

- 1 x 1 MΩ otpornik

- 1 x N -kanalni MOSFET opće namjene (jedan sam izvadio iz jedinice za napajanje računala)

- 1 x Stripboard

- Žice

- 1 x Oglasna ploča za izradu prototipa

Korak 1: Prototipiranje GPS -a

Prije svega morate sastaviti uređaj na ploči za testiranje komponenti i arduino koda.

Napajanje GPS -a

Za napajanje uređaja koristio sam Li-Ion 18650 bateriju od 2000 mAh. Ovu vrstu baterija treba, baš kao i Li-Po baterije, puniti i prazniti na kontroliran način. Punjenje baterije na pogrešan način moglo bi izazvati požar ili čak eksplodirati poput Li-Po-a! Da biste ga mogli puniti klasičnim punjačem za telefon, morate koristiti modul temeljen na TP4056.

U ovom prvom koraku trebate samo lemiti pozitivnu (crvenu) žicu s držača baterije na B+ na modulu i negativnu (crnu) žicu s držača baterije na B-. Zatim morate lemiti žice na OUT+ i OUT- na modulu, kasnije će se spojiti na uređaj.

VAŽNO: Nakon što je uređaj dovršen, morat ćemo priključiti arduino na računalo, pri tome je ZAISTA VAŽNO UKLONITI BATERIJU S UREĐAJA, u protivnom postoji opasnost da će arduino početi puniti bateriju u pogrešan način i opet postoji opasnost da se zapali.

Ožičenje stvari na ploči

Sljedeći korak može biti pomalo zeznut: morate sve ožičiti na matičnoj ploči tako da odgovara gornjoj shemi.

Mali savjet: iskoristite maksimalno prostora koji je dostupan na vašoj ploči i … odvojite vrijeme;)

Korak 2: Prenesite kôd

Sada je vrijeme za postavljanje koda na arduino!

Prvo provjerite je li baterija izvađena iz držača baterije, zatim priključite arduino na računalo, prenesite priloženi arduino kod i isključite arduino. Konačno možete staviti bateriju u uređaj.

Ako imate bilo kakvih pitanja o kodu, slobodno ih postavite u odjeljku komentara ispod!:)

Korak 3: Neka uspije

Dopustite mi da objasnim kako ovaj GPS zapravo radi:

Kada pritisnete gumb koji povezuje uzemljenje i +5V pinove s arduina oko 3 sekunde, GPS se podiže.

GPS se može pokrenuti na dva različita načina: konfiguracijski način i stvarni GPS način rada. Da biste odabrali način pokretanja, morate promijeniti položaj dva prekidača položaja spojena između A0 i tla.

Način konfiguracije: U ovom načinu rada možete odabrati hoće li GPS prikazivati vašu lokaciju (zemljopisnu širinu, dužinu, nadmorsku visinu i broj satelita koji se koriste za izračunavanje vaše lokacije) u decimalnim stupnjevima ili želite li da prikazuje vašu lokaciju (istočno, sjeverno, nadmorska visina, zona i broj satelita koji se koriste za izračunavanje vaše lokacije) projicirani na UTM mreži (ili bilo kojoj njezinoj varijanti, što ćemo vidjeti kasnije). Za prebacivanje između načina Istok/Sjever i Geografska širina/Geografska dužina samo pritisnite gumb koji povezuje A1 sa zemljom sve dok se na zaslonu ne prikaže "MODE: E/N" (za Easting/Northing) ili "MODE: L/L" (za Latitude /Geografska dužina).

Ako želite svoje koordinate u decimalnim stupnjevima, odaberite način "L/L", a zatim prebacite prekidač za dva položaja natrag u GPS način rada. Vaše postavke sada su spremljene u memoriju arduina, a uređaj će se sada sinkronizirati sa satelitima i prikazati vaš položaj, nadmorsku visinu i broj satelita koji se koriste za izračunavanje vaše lokacije. Pazite: morate biti vani ili blizu prozora kako bi GPS mogao čuti satelite! Uređaj se tada automatski isključuje radi uštede baterije.

Da biste pronašli svoj položaj na karti, vjerojatno ćete morati koristiti svoje koordinate u smislu Easting i Northing. Ovaj sustav je zapravo projekcija vaših GPS koordinata na mreži. Većinu vremena karta će se graditi u UTM sustavu, ali neke zemlje koriste varijantu ovog sustava pa morate postaviti drugi parametar kako biste mogli birati između UTM sustava i varijante karte.

Da biste pronašli sustav svoje karte, često morate provjeriti male stihove u njezinom kutu. Ako je vaša karta u UTM sustavu, parametriziranje GPS -a je jednostavno: samo pritisnite gumb koji povezuje A2 sa tlom tako da se na zaslonu prikaže "ZONE: AUTO".

U mnogim zemljama karte su u lokalnoj varijanti UTM sustava: na primjer u Švedskoj karte su često u sustavu SWEREF 99 TM. Ovaj sustav koristi istu projekciju kao UTM sustav u zoni 33, ali proširen na cijelu državu! To znači da ćete, ako koristite kartu u SWEREF 99 TM, morati ručno popraviti zonu GPS -a na 33. Da biste to učinili, pritisnite gumb za spajanje A2 na tlo dok se na zaslonu ne prikaže "ZONE: AUTO", a zatim pritisnite gumb za spajanje A1 za tlo dok se na zaslonu ne prikaže "ZONE: 33". Slično, u Finskoj većina karata koristi sustav ETRS-TM35 koji je UTM sustav u zoni 35 proširen na cijelu zemlju (stoga biste ovdje trebali odabrati "ZONA: 35"). Mnoge zemlje imaju ovakve varijante UTM sustava.

Nakon što ste ispravno parametrizirali GPS, samo prebacite prekidač za dva položaja natrag u GPS način rada, vaše postavke su sada spremljene i uređaj će se sada sinkronizirati sa satelitima, prikazati vaš položaj i isključiti se.

GPS način rada:

Uređaj će se pokrenuti i izravno prikazati vaše položaje prema parametrima pohranjenim u njegovoj memoriji. Nakon što se položaj ispiše, uređaj će se izravno isključiti radi uštede baterije.

Korak 4: Lemite komponente na trakastu ploču i sastavite uređaj

Sada kada sve funkcionira, lemite komponente na traci prema shemi. Možete krenuti od toga kako ste organizirali komponente na stripboadu kao polazište za dizajn stripboard -a. Ne ustručavajte se izgrebati bakar s nekih pruga kako biste napravili kompaktniji krug.

Važno: Ne zaboravite ukloniti bakar preko igala arduina;)

Na kraju vrućim ljepilom zalijepite ekran, držač baterije i antenu GPS modula na traku. Ako je potrebno, upotrijebite izolacijsku traku kako biste izbjegli kratke spojeve.

Kako biste dovršili uređaj, sada imate dvije mogućnosti: na Internetu možete potražiti plastičnu kutiju koja odgovara dimenzijama vašeg gotovog GPS -a (morat ćete izrezati rupe za zaslon, tipke, prekidač i mikro Ulaz za USB punjač) ili možete 3D ispisati plastično kućište koje savršeno odgovara vašoj građi.