Stary człowiek i Arduino GPS: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Więc to Lazy Old Geek (L. O. G.) nie był w stanie zrobić Instructable przez kilka lat. Na 70 lat, mózg nie działa jak dawniej i trudno skupić się na duże projekty nie mówiąc już okazję pisać o nich.

(Uczestniczę w konkursie Arduino.)

Ale z pomocą mojego kochającego psa Sadie i mojej maszyny CPAP zamierzam spróbować. Sadie jest moim antydepresantem, podtrzymuje mnie na duchu i codziennie rano spacerujemy. Mój CPAP pomaga mi lepiej spać i dlatego myślę trochę lepiej.

GPS: Cóż, zawsze interesowałem się GPS. Większość komercyjnych odbiorników GPS może namierzyć tylko do 2-3 metrów. Mój kuzyn, który jest wielkim farmerem, mówi, że jego sprzęt może działać o wiele lepiej. Wiem, że jeden z lokalnych rolników używa swoich ciągników John Deere do sadzenia roślin w bruzdach przy użyciu niestandardowego GPS.

Spędzam dużo czasu surfując po Internecie i czytam o niedrogich GPS-ach, które mogą mierzyć do centymetrów! Niesamowity. Od strony praktycznej tak naprawdę tego nie potrzebuję. Kiedy chodzę na spacery, tak naprawdę nie muszę dokładnie wiedzieć, gdzie jestem. Nawet podczas podróży używam smartfona z Androidem Auto, aby wiedzieć, gdzie jestem.

Ale jestem też technogeekiem, więc zacząłem szukać GPS dla hobbystów. Jednym z najpopularniejszych był Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Krok 1: Pióro Adafruit

Cóż, jedną z wersji Adafruit Ultimate GPS jest Featherwing. Teraz nigdy nie słyszałem o serii Adafruit Feather, więc więcej surfowania. Wow, Adafruit i Lady Ada opracowali całą masę mikrokontrolerów i akcesoriów w oparciu o małej platformie zwanej Feather. W przypadku Arduinoites jest podobny do podstawowej platformy Arduino UNO, ale mniejszy i bardziej aktualny. Adafruit opracował również całe oprogramowanie, aby było kompatybilne z oprogramowaniem Arduino.

Naprawdę doceniam pracę, którą Adafruit i Lady Ada wykonali dla majsterkowiczów i naprawdę podobał mi się Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

W przeciwieństwie do standardowego Arduino z zegarem 16mHz, jest superszybki z zegarem 120mHz. To 3,3 V, co jest prawie nowym standardem dla nowej elektroniki DIY. Jest kompatybilny z Arduino, z którym jestem dość zaznajomiony, a także można go zaprogramować za pomocą Circuit Python (niestandardowa wersja Pythona Adafruit). Jestem stary i ciężko mi się uczyć nowych rzeczy, ale to dałoby mi szansę na rozwój.

Zamówiłem więc używany na eBayu, a także zamówiłem u Mouser. Amazon, Mouser i DigiKey oferują niektóre produkty Adafruit. Ja lubiłem, aby kupić bezpośrednio od Adafruit ale w tym czasie nie mieli wszystkie FeatherWings chciałem uzyskać. W tym przypadku taniej jest zamówić dużo rzeczy na raz, więc nie musisz płacić tak wysokich kosztów wysyłki. W moim przypadku trzy przedmioty kosztują tyle samo, co jeden.

PROBLEM: Złącze baterii JST2.0 w M4express. Dawno temu kupiłem wiązkę złącz zasilających JST2.0 jak na zdjęciu. Niestety, kolor czerwony/czarny jest przeciwieństwem tego, czego używa M4express, a mam dużo baterii i projektów wykorzystujących tę polaryzację.

No cóż. Wyjęcie przewodów ze złącza i zamiana ich pozycji jest dość łatwe. Zrobiłem to więc z kilkoma akumulatorami i jedną ładowarką LiPo. Nałożyłem na nie czerwony lakier do paznokci, więc mam nadzieję, że się nie pomylą.

W przypadku M4express wybrałem żeńskie nagłówki z długimi pinami. Widzieć zdjęcie. To pozwoliło FeatherWings, takim jak mój GPS, podłączyć się do góry. Dodatkowo M4express można podłączyć do FeatherWings, takich jak 3,5-calowy wyświetlacz TFT, który kupiłem.

W przypadku tej aplikacji szpilki nie są używane, więc miałem małą płytkę Protoboard i podłączyłem do niej M4express, aby szpilki nie były odsłonięte i nie mogły się wygiąć, gdy noszę go ze sobą.

Krok 2: Mój GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Jedną z wielkich rzeczy, które lubię w Adafruit, jest to, że mocno dokumentują swoje produkty, zakładam, że hobbyści mogą budować własne. Teraz M4express ma mikrokontroler SMD, który jest za mały dla starszego człowieka, takiego jak ja, więc kupiłem kilka, zamiast próbować zrobić jeden. Ale FeatherWing Ultimate GPS jest trochę lepszy, więc postanowiłem spróbować stworzyć własny. Więc zamówiłem MediaTek (GlobalTop) moduł GPS MTK3339 z Ebay lub Aliexpress (nie pamiętam). Czasami nazywa się to LadyBird1.

Używając oprogramowania Eagle Cadsoft (obecnie Autodesk), skopiowałem schemat Adafruit i zmodyfikowałem go. Po pierwsze mogę wykonać tylko płytki drukowane jednostronnie, a po drugie nie mam wielu elementów SMD, więc uprościłem to.

GPS_MTK3339.zip

Płytkę wykonałem więc moją metodą transferu tonera:

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

PROBLEMY: Jak czasem pamiętam, jestem Stary i mam tu kilka problemów. Przeważnie nie widzę zbliżenie tak dobrze, więc mogę używać jednego z tych narzędzi hobbystów i lupy oświetlony (patrz zdjęcia) dostałam od Aliexpress. Używam lutownicy Aoyue, dzięki czemu mogę kontrolować temperaturę i dobierać groty lutownicze.

Nawet przy tym wszystkim miałem sporo problemów z lutowaniem pinów modułu GPS i złącza antenowego u.fl. Do wiercenia otworów używam również narzędzia Dremel-Clone. Nigdy nie jestem w stanie wywiercić prostych otworów, ale na szczęście udało mi się wszystko uruchomić.

Przy okazji zamówiłem koraliki ferrytowe SMD 0805, ale nigdy ich nie dostałem, więc czekam na więcej. W międzyczasie przylutowałem przewód przez styki, aby działał. Koralik ferrytowy ma redukować szumy na bolcu napięciowym do układu GPS.

Krok 3: Czytnik kart MicroSD

Ok, więc GPS działał całkiem nieźle, ale działał tylko wtedy, gdy był podłączony do komputera, więc możesz zobaczyć, co się dzieje. Aby być bardziej użytecznym, potrzebuję czegoś, co nie jest przywiązane do komputera, na przykład wyświetlacza lub karty micro SD. Na razie chciałem przechowywać informacje GPS. Adafruit ma kilka FeatherWings z kartami microSD, takimi jak wyświetlacz 3,5” i karta RTC. Ale nie chciałem układać FeatherWings, więc skopiowałem obwody microSD z karty RTC i stworzyłem własne.

Ponieważ nie chciałem układać kolejnego FeatherWing, wymyśliłem plan przymocowania tego do mojej płytki GPS. Ponieważ obwód jest dość prosty, zrobiłem go właśnie z pięcioma podkładkami, aby móc podłączyć przewody do tej płytki drukowanej i do mojej płytki GPS.

MyDataLogger.zip

Aby to dołączyć, umieściłem go pod płytką GPS, przylutowałem do niektórych przewodów do owijania i podłączyłem je do mojej płytki GPS. Dla niektórych wyciąć niektóre z izolacją na kołkach nagłówka, więc może lutowania przewodów bez zakłócania mocowania płytek drukowanych na M4express. Powinieneś być w stanie zobaczyć to na zdjęciu. Następnie użyłem kleju Gorilla, aby ostrożnie skleić dwie karty. Bądź bardzo ostrożny, gdy klej Gorilla Glue się rozszerza.

PROBLEMY: Cóż, tak naprawdę jest z kartami microSD. Zamówiłem kilka kart microSD w serwisie eBay. Dowiedziałem się, że istnieje różnica między prostymi kartami microSD a kartami microSDHC. Po pierwsze, niektóre starsze adaptery, takie jak ja (prawdopodobnie) nie mogą odczytać wersji HC. Po drugie wersje microSDHC mają od 4gB do 32gB. Istnieje inna wersja o nazwie microSDXC z 64 GB i większymi rozmiarami. Cóż, otrzymałem kilka kart 64 GB, ale nie mogłem ich odczytać za pomocą moich adapterów. Nie mogłem dowiedzieć się, co się stało. Ale po ustaleniu różnic pomyślałem, że może moje adaptery nie mogą odczytać wersji HC, ale dalsze badania wykazały, że wersja HC ma maksymalnie 32 GB i jak pokazuje zdjęcie, są one oznaczone jako microSDHC 64 GB. Mimo to mówi Kingston, że to podróbki. Skontaktowałem się ze sprzedawcą i szybko zwrócił mi pieniądze. W Internecie można znaleźć wiele o fałszywych kartach microSD.

Teraz, mimo że są podróbkami, nie oznacza to, że nie będą działać. Czekam kilka nowych kart, które mają być w stanie przeczytać kilka kart HC, plus ja zamówiliśmy kilka różnych kart HC.

Krok 4: Antena GPS

Kolejna katastrofa starego człowieka. Zamówiłem więc aktywną antenę GPS i przejściówkę RP-SMA na u.fl z ebay/Aliexpress. Swoją drogą zapomniałem, że mam już jeden z tych adapterów. W każdym razie w końcu dostałem antenę i nie pasowała do adaptera. Myślę, że wielu z tych chińskich dostawców tak naprawdę nie rozumie, co sprzedają. Np. wiele z nich nie identyfikuje złączy na antenach, a niektóre nawet nie pokazują tego wyraźnie na zdjęciach. Cóż, myślę, że ten, który otrzymałem, dość dobrze pokazał złącze, ale go nie zidentyfikował. Cóż, po kilku badaniach (myślę), że zidentyfikowałem to jako złącze MCX. W każdym razie zamówiłem kolejną antenę i w końcu ją otrzymałem i też nie pasowała. I znowu, że to głównie moja wina, choć istnieje wiele nieporozumień między SMA i RP-SMA męskie i żeńskie i Wtyki i gniazda.

Podsumowując, w tej chwili nie mam osobnej działającej anteny.

OSTRZEŻENIE: U. FL złącza na Adafruit i moim pokładzie GPS są bardzo delikatne i to zaleca się fizycznie przed wyrwaniem połączenie.

Krok 5: Składanie wszystkiego razem

Adafruit ma kilka doskonałych samouczków, jak uzyskać M4express, aby działał z Arduino.

Mój szkic Arduino w załączeniu:

GPSDatalogger.zip

Wykonuje następujące czynności:

Zapisuje ciągi GPS do pliku na karcie microSD o nazwie data.nmea

Raz na minutę, ale również pisze jakieś inne dane, jak czas, #satellites, jakość sygnału, szybkości w pliku o nazwie misc.txt. Zrobiłem kilka modyfikacji, jak z grubsza przeliczając czas na Mountain Standard i węzły na milę na godzinę.

Oba pliki są plikami tekstowymi.

Nawiasem mówiąc, próbowałem zrobić kilka rzeczy z Circuit Pythonem. Udało mi się uruchomić przykłady, ale wydawało mi się, że mam problemy z wysyłaniem poleceń do modułu GPS. Może ponownie w przyszłości.

Krok 6: Użycie

GPS używa danych efemeryd i almanachu do obliczania lokalizacji. Po pierwszym włączeniu przetworzenie tych informacji zajmuje trochę czasu. To może zająć parę minut. Cóż, moduł GPS MTK3339 ma zapasową baterię do przechowywania tych informacji. Ja wciąż zgadywać, jak to działa, ale co mogę zrobić, to około 5 minut przed naszym spacerze, podłączam mojego M4express / GPS do komputera bez karty microSD. Kiedy szykuję się do wyjścia, odłączam, wkładam kartę microSD, zasilam baterią i startuję.

Problem: Myślę, że uszkodziłem jeden z moich modułów M4express prawdopodobnie przez elektryczność statyczną. Po podłączeniu do komputera dioda LED stanu ładowania miga. (M4express posiada układ ładowania akumulatorów LiPo). Cóż, zgaduję, że obwód ładowarki nie działa, chociaż nie sprawdziłem tego. W każdym razie, oprócz miganie diody wydaje się działać dobrze zarówno na komputerze i na baterii to nie miga więc z tym żyć.

Google Earth Pro

Jednym z powodów, dla których stworzyłem plik nmea, jest to, że mogę go używać z Google Earth Pro. Wyjmuję kartę microSD z modułu GPS, podłączam ją do jednego z moich adapterów i podłączam do komputera.

Aby użyć, uruchom Google Earth Pro, wybierz (PLIK)(OPEN). Obok pola Plik znajduje się wybór typów plików. Wybierz (GPS). Przeglądaj, aby znaleźć plik data.nmea i otwórz go.

Pojawi się kolejne okno. Zaznaczam wszystkie Utwórz ścieżki KML, Utwórz ciągi linii KML, Dostosuj wysokości do wysokości gruntu.

Pierwszy przykład pokazuje próbkę. Wystrzeliwująca niebieska linia to błędne dane, prawdopodobnie szum.

W drugim przykładzie jest duża metalowa stodoła. Niebieskie tory zwykle mają strzałki wskazujące kierunek jazdy, ale wokół stodoły zamieniają się w kwadraty. Zakładam, że jest to utrata sygnału, ponieważ nie przeszliśmy przez stodołę, ale poszliśmy wzdłuż jej szczytu.

Plik misc.txt może zostać odczytany przez program Excel jako plik rozdzielany przecinkami (lub jako plik tekstowy). Zobacz w załączeniu przykład wykonany w samochodzie podczas jazdy.

Zauważyłem, że szerokość i długość geograficzna były do wielu miejsc po przecinku, nie wiem, jak to jest dokładne. Wydaje się, że prędkość działa. Zwykle na moich spacerach Satelity mają około 10, w samochodzie było ich 7, które robią ze względu na metalowy dach. HDOP w samochodzie wydawał się wyższy w samochodzie. Na spacerach było więcej około 1 lub mniej (lepiej).

Nie rozumiem Angle'a. Na odcinku, gdy szerokość geograficzna nie zmieniła się, pomyślałbym, że kąt będzie wynosił 0, 90, 180 lub 270, a nie 66.

Wnioski: Wydaje się, że działa całkiem nieźle. Myślę, że M4express jest o wiele szybszy niż Atmega328, do którego jestem przyzwyczajony. Prawdopodobnie może wykonać pewne filtrowanie szumów, aby pozbyć się niektórych usterek ścieżek NMEA bez zakłócania jednosekundowych częstotliwości próbkowania. Prawdopodobnie nie będę się tym zawracał. Jednym z moich przyszłych projektów byłoby zrobienie „pomiaru” Mieszkam na farmie z dużą ilością pól. Czasami chciałbym wiedzieć, ile akrów jest na polu. Prawdopodobnie mógłbym używać mojego GPS z moim 3,5-calowym ekranem dotykowym do tej aplikacji.

Chcę również sprawdzić, czy zewnętrzna antena robi dużą różnicę. Zauważyłem, że niektóre z moich utworów NMEA nie są dokładnie tam, gdzie powinny.

Nawiasem mówiąc, MTK3339 nie jest dokładniejszy niż inne GPSy, takie jak uBlox.

Kolejnym projektem jest to, że kupiłem kilka modułów L80 GPS, które wydają się być tańsze niż MTK3339 ale mają być w zasadzie to samo. Może to klony? Dużą zaletą dla mnie jest to, że mają odstęp 0,1” na pinach, co jest o wiele łatwiejsze w obsłudze.