Starac i Arduino GPS: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Dakle, ovaj Lazy Old Geek (L. O. G.) već nekoliko godina ne može napraviti Instructable. Sa 70 godina mozak ne radi više kao prije i teško se usredotočiti na velike projekte, a kamoli pokušati pisati o njima.

(Ulazim na Arduino natjecanje.)

No, uz pomoć svog ljubavnog psa, Sadie i mog CPAP stroja, pokušat ću. Sadie je moj antidepresiv, diže me i hodamo svako jutro. Moj CPAP pomaže mi da bolje spavam i zato razmislite malo bolje.

GPS: Pa, oduvijek me zanimao GPS. Većina komercijalnih GPS-a može odrediti samo do 2-3 metra. Moj rođak, koji je veliki poljoprivrednik, kaže da njegova oprema može biti puno bolja. Znam da jedan od lokalnih poljoprivrednika koristi svoje John Deere traktore za sadnju usjeva u brazde pomoću prilagođenog GPS -a.

Provodim puno vremena surfajući internetom i čitao sam o GPS -ovima povoljnih cijena koji se mogu mjeriti i do centimetara! Nevjerojatan. S praktične strane, to mi zapravo ne treba. Kad idem u šetnju, ne moram znati točno gdje sam. Čak i na putovanjima koristim svoj pametni telefon sa sustavom Android Auto da me obavijestite gdje sam.

Ali i ja sam tehnogek, pa sam počeo tražiti GPS -ove za hobiste. Jedan od najpopularnijih bio je Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Korak 1: Adafrutovo pero

Pa, jedna od verzija Adafruit Ultimate GPS -a je Featherwing. Sad nikad nisam čuo za seriju Adafruit Feather, pa više surfajte. Wow, Adafruit i Lady Ada razvile su čitavu hrpu mikrokontrolera i pribora temeljenih na maloj platformi pod nazivom Feather. Za Arduinoite je sličan osnovnoj Arduino UNO platformi, ali manji i ažuriraniji. Adafruit je također razvio sav softver kako bi mogli biti kompatibilni sa softverom Arduino.

Zaista cijenim posao koji su Adafruit i Lady Ada učinile za DIYers i jako mi se svidio Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

Za razliku od standardnog Arduina sa taktom od 16 mHz, superbrz je sa taktom od 120 mHz. To je 3.3V što je prilično novi standard za novu DIY elektroniku. Kompatibilan je s Arduinom s kojim sam prilično upoznat, a može se programirati i sa Circuit Pythonom (Adafrutova prilagođena verzija Pythona). Ja sam star i teško učim nove stvari, ali to bi mi dalo priliku da se raširim.

Tako sam na ebayu naručio rabljeno, a naručilo sam ga i od Mousera. Amazon, Mouser i DigiKey nose neke od Adafruit proizvoda. Volio bih ga kupiti izravno od Adafruta, ali u to vrijeme nisu imali sve FeatherWings koje sam želio nabaviti. U ovom slučaju jeftinije je naručiti puno stvari odjednom, tako da ne morate platiti toliko troškove dostave. U mom slučaju tri artikla koštaju koliko i jedna.

PROBLEM: Konektor baterije JST2.0 na M4express. Davno sam kupio hrpu JST2.0 konektora za napajanje poput slike. Nažalost, crveno/crno je suprotno od onoga što koristi M4express, a ja imam puno baterija i projekata koji koriste ovaj polaritet.

Oh, dobro. Lako je ukloniti žice iz priključka i promijeniti njihove položaje. Učinio sam to s nekoliko baterija i jednim LiPo punjačem. Stavila sam im malo crvenog laka za nokte pa se nadam da ih neće pomiješati.

Za M4express odlučio sam koristiti ženska zaglavlja s dugim iglama. Pogledajte sliku. To je omogućilo FeatherWings -u poput mog GPS -a da se uključi na vrh. Osim toga, M4express se može priključiti na FeatherWings poput 3,5 -inčnog TFT -a koji sam kupio.

Za ovu aplikaciju, igle se ne koriste pa sam imao malu Protoboard ploču i uključio M4express u nju tako da igle nisu izložene i ne mogu se saviti kad je nosim.

Korak 2: Moje GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Jedna od sjajnih stvari koje mi se sviđaju kod Adafruta je to što oni jako dokumentiraju svoje proizvode, pretpostavljam da hobisti mogu sami izgraditi. Sada M4express ima SMD mikrokontroler koji je premalen za rad sa starcem poput mene pa sam kupio par umjesto da pokušam napraviti jedan. No, FeatherWing Ultimate GPS je malo bolji pa sam odlučio pokušati napraviti svoj. Zato sam naručio MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 modul s Ebaya ili Aliexpressa (ne sjećam se). Ponekad se naziva LadyBird1.

Tako sam koristeći softver Eagle Cadsoft (sada Autodesk) kopirao Adafrutovu shemu i promijenio je. Prvo mogu napraviti samo jednostrane PCB -e, a drugo nemam mnogo SMD komponenti pa sam to pojednostavio.

GPS_MTK3339.zip

Stoga sam PCB napravio mojom metodom prijenosa tonera:

www.instructables.com/id/Vinyl-Sticker-PCB-How-To/

PROBLEMI: Kako se ponekad sjećam, star sam i evo nekih problema. Uglavnom ne mogu tako dobro vidjeti izbliza, pa koristim jedan od ovih alata za hobiste i osvijetljeno povećalo (vidi slike) koje sam dobio od Aliexpressa. Koristim lemilicu Aoyue kako bih mogao kontrolirati temperaturu i odabrati vrhove za lemljenje.

Čak i uz sve to, imao sam puno problema sa lemljenjem pinova GPS modula i konektora za antenu u.fl. Također, za bušenje rupa koristim alat Dlonel-clone. Nikad ne mogu izbušiti ravne rupe, ali srećom uspio sam sve uspjeti.

Usput, naručio sam neke feritne perle SMD 0805, ali ih nisam dobio pa sam čekao još. U međuvremenu sam lemio žicu po kontaktima kako bi radio. Feritna kuglica trebala bi smanjiti šum na naponskom pinu na GPS čipu.

Korak 3: Čitač MicroSD kartica

U redu, GPS je radio prilično dobro, ali radio je samo kad je bio vezan za računalo pa možete vidjeti što se događa. Da bih bio korisniji, potrebno mi je nešto što nije vezano za računalo, poput zaslona ili mikro SD kartice. Za sada sam htio pohraniti GPS podatke. Adafruit ima neke FeatherWings s microSD karticama, poput zaslona od 3,5”i RTC kartice. Ali nisam htio slagati FeatherWings pa sam kopirao microSD sklop s RTC kartice i napravio svoj.

Budući da nisam htio slagati još jedno FeatherWing, smislio sam plan da ovo pričvrstim na svoju GPS PCB. Budući da je sklop prilično jednostavan, upravo sam ga napravio s pet jastučića tako da mogu priključiti žice na ovu PCB i na moju GPS ploču.

MyDataLogger.zip

Da bih ovo pričvrstio, stavio sam ga ispod svoje GPS PCB-a, zalemio na neke žice omotane žicom i spojio ih na svoju GPS PCB. Nekima sam izrezao dio izolacije na iglama zaglavlja, tako da sam mogao lemiti žice bez ometanja postavljanja PCB -a na M4express. To biste trebali vidjeti na slici. Zatim sam upotrijebio malo ljepila Gorilla kako bih pažljivo zalijepio dvije kartice. Budite vrlo oprezni dok se Gorilla ljepilo širi.

PROBLEMI: Pa, ovo je zapravo s microSD karticama. Naručio sam neke microSD kartice na ebayu. Otkrio sam da postoji razlika između jednostavnih microSD kartica i microSDHC kartica. Prvo, neki stariji adapteri poput mene (vjerojatno) ne mogu čitati HC verzije. Drugo, verzije microSDHC su od 4gB do 32gB. Postoji još jedna verzija zvana microSDXC s 64 gB i većim veličinama. Pa, dobio sam neke 64gB kartice, ali ih nisam mogao pročitati sa svojim adapterima. Nisam mogao shvatiti što nije u redu. No, nakon što sam saznao o razlikama, pomislio sam da moji adapteri ne mogu pročitati HC verziju, ali daljnje istraživanje je pokazalo da je HC verzija maksimalno 32gB, a kako slika pokazuje to je označeno microSDHC 64gB. Čak i ako Kingston kaže da su lažni. Kontaktirao sam prodavatelja i on mi je odmah vratio novac. Na internetu možete pronaći mnogo o lažnim microSD karticama.

Iako su lažni, to ne znači da neće raditi. Čekam nekoliko novih adaptera koji bi trebali moći čitati neke HC kartice, a naručio sam i neke različite HC kartice.

Korak 4: GPS antena

Još jedna starčeva katastrofa. Zato sam s ebaya/Aliexpressa naručio aktivnu GPS antenu i RP-SMA na u.fl adapter. Usput, zaboravio sam da već imam jedan od ovih adaptera. U svakom slučaju, napokon sam ubacio antenu i nije odgovarala adapteru. Mislim da mnogi od ovih kineskih dobavljača zapravo ne razumiju što prodaju. Na primjer, mnogi ne identificiraju konektore na antenama, a neki to čak ni ne pokazuju jasno na slikama. Pa, mislim da je onaj koji sam dobio prilično dobro pokazao konektor, ali ga nije identificirao. Pa, nakon nekog istraživanja, (mislim) sam ga identificirao kao MCX konektor. U svakom slučaju, naručio sam drugu antenu i napokon je primio, a ni ona mi nije odgovarala. Ponovno mislim da je to uglavnom moja greška, iako postoji velika zabuna između SMA i RP-SMA muškaraca i žena te utikača i utičnica.

Zaključak je trenutno da nemam zasebnu radnu antenu.

UPOZORENJE: U.fl konektori na Adafruit -u i mojoj GPS ploči vrlo su krhki i preporučuje se da fizički rastegnete vezu.

Korak 5: Sve spojite

Adafruit ima nekoliko izvrsnih vodiča o tome kako nabaviti M4express kako bi radio s Arduinom.

Moja Arduino skica je priložena:

GPSDatalogger.zip

Radi sljedeće:

Zapisuje GPS nizove u datoteku na microSD kartici pod nazivom data.nmea

Jednom u minuti zapisuje i neke druge podatke, poput vremena, #satelita, kvalitete signala, brzine u datoteku pod nazivom misc.txt. Napravio sam neke izmjene, poput grubog pretvaranja u planinsko standardno vrijeme i čvorova u milju na sat.

Obje datoteke su tekstualne datoteke.

Usput, pokušao sam učiniti neke stvari s Circuit Pythonom. Uspio sam pokrenuti primjere, ali činilo se da imam problema sa slanjem naredbi na GPS modul. Može se ponovno posjetiti u budućnosti.

Korak 6: Upotreba

GPS -i za izračunavanje lokacije koriste nešto što se zove efemeridni podaci i almanah. Prilikom prvog uključivanja potrebno je neko vrijeme da se te informacije obrade. To može potrajati nekoliko minuta. Pa, MTK3339 GPS modul ima rezervnu bateriju za pohranu ovih podataka. Još uvijek nagađam kako ovo funkcionira, ali ono što radim je otprilike 5 minuta prije naše šetnje, priključujem svoj M4express/GPS u računalo bez microSD kartice. Kad se spremim za polazak, isključujem ga iz utičnice, ubacujem microSD karticu i napajam baterijom i polećem.

Problem: Mislim da sam oštetio jedan od svojih M4express modula vjerojatno statičkim elektricitetom. Kada je priključen na računalo, LED status punjenja treperi. (M4express ima sklop punjača baterija LiPo). Pa, pretpostavljam da krug punjača ne radi, iako to nisam provjerio. U svakom slučaju, osim trepćuće LED diode, čini se da radi dobro i na računalu i na bateriji, ne trepće pa živim s tim.

Google Earth Pro

Jedan od razloga što sam napravio nmea datoteku je taj da je mogu koristiti s programom Google Earth Pro. Izvadim microSD karticu iz GPS modula, priključim je u jedan od adaptera i priključim u računalo.

Za korištenje pokrenite Google Earth Pro, odaberite (FILE) (OPEN). Uz okvir Datoteka postoji izbor vrsta datoteka. Odaberite (GPS). Pregledajte da biste pronašli datoteku data.nmea i otvorite je.

Pojavljuje se još jedan prozor. Odabirem sve Stvaranje KML zapisa, Kreiranje KML linijskih nizova, Prilagođavanje visina visini tla.

Prvi primjer prikazuje uzorak. Pucanje plavom linijom je pogrešan podatak, vjerojatno šum.

U drugom primjeru nalazi se velika metalna staja. Plave tračnice obično imaju strelice koje pokazuju smjer kretanja, ali oko staje se okreću prema kvadratima. Pretpostavljam da je ovo gubitak signala jer nismo prošli kroz staju, već smo prošli po vrhu staje.

Excel može pročitati misc.txt kao datoteku razdvojenu zarezima (ili kao tekstualnu datoteku). U prilogu pogledajte primjer snimljen u automobilu tijekom vožnje.

Primijetio sam da su zemljopisna širina i dužina na mnogo decimalnih mjesta, ne znam koliko je to točno. Čini se da brzina radi. Obično u mojim šetnjama satelita ima oko 10, u automobilu ih je bilo 7 što je od tada zbog metalnog krova. Činilo se da je HDOP u automobilu veći u automobilu. U šetnjama je bilo više oko 1 ili ispod (bolje).

Ne razumijem Angle. Kad bi Latitude ostao isti, mislio bih da bi kut bio 0, 90, 180 ili 270, a ne 66.

Zaključci: Čini se da radi prilično dobro. Mislim da je M4express toliko brži od Atmega328 na koje sam navikao. Vjerojatno može provesti filtriranje buke kako bi se riješili nekih grešaka na NMEA -inim stazama, a da ne poremeti stopu uzorkovanja od jedne sekunde. Vjerojatno se neću gnjaviti. Jedan od mojih budućih projekata bio bi napraviti ‘anketiranje’ živim u poljoprivrednoj zemlji s puno polja. Ponekad bih htio znati koliko hektara ima u polju. Za tu aplikaciju vjerojatno bih mogao koristiti svoj GPS sa 3,5 -inčnim zaslonom osjetljivim na dodir.

Također želim vidjeti ima li vanjska antena veliku razliku. Primijetio sam da neke moje pjesme NMEA -e nisu baš tamo gdje bi trebale biti.

Usput, MTK3339 nije točniji od ostalih GPS -a poput uBloxa.

Drugi projekt je da sam kupio neke L80 GPS module koji izgledaju jeftiniji od MTK3339, ali bi u osnovi trebali biti ista stvar. Možda su klonovi? Jedna velika prednost za mene je ta što imaju razmak od 0,1”na iglama s kojim je puno lakše raditi.