Urmărirea traseului GPS V2: 4 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Proiect: GPS Route Tracking V2

Data: mai - iunie 2020

ACTUALIZAȚI

Prima versiune a acestui proiect, deși a funcționat în principiu, avea o serie de defecte care trebuiau remediate. În primul rând nu mi-a plăcut cutia, așa că am înlocuit-o cu alta. În al doilea rând, calculele pentru viteză și distanță nu sunt corecte. Testări suplimentare pe teren cu unitatea plasată în interiorul unui vehicul și permisă cartografierea traseului și apoi acest traseu cartografiat a fost cartografiat pe GPS Visualizer și Google Earth Pro cu rezultate excelente atât în ceea ce privește traseul real cartografiat, cât și distanța calculată în funcție de opțiunea „riglă” în Earth Pro

În plus, circuitele au fost actualizate astfel încât bateriile 18650 să alimenteze direct placa ESP32 DEV, în timp ce unitatea NEO7M GSP a fost alimentată direct din modulul Step Down, mai degrabă decât prin placa DEV. Acest lucru a produs un sistem mai stabil. Software-ul a fost în general ordonat, cu opțiunea Email și conexiunea ulterioară la routerul local efectuată numai dacă unitatea a găsit un fișier sau fișiere disponibile pentru a fi trimise. O îmbunătățire finală a fost schimbarea testului „gps.location.isValid” la „gps.location.isUpdated”, ceea ce a asigurat că doar locațiile GPS actualizate sunt salvate în fișierul de rută, mai degrabă decât locațiile GPS multiple având fiecare aceeași latitudine și longitudine

Aș remarca în acest moment că acesta este primul sistem bazat pe GPS pe care l-am creat, iar versiunile ulterioare ar înlocui în mare măsură cablajul existent cu o placă bazată pe PCB. Pentru a vă asigura că toate conexiunile de sârmă nu se defectează, în timpul manipulării brute, toate aceste conexiuni au fost lipite

Am actualizat fișierele ICO și Fritzing și am adăugat fotografii noi pentru a arăta modificările pe care le-am făcut

PREZENTARE GENERALĂ

Acest proiect a fost o schimbare completă de direcție pentru mine, îndepărtându-mă de Nixie Clocks și de roboții bazați pe WiFi. Utilizarea unui modul Arduino bazat pe GPS m-a intrigat de ceva vreme și, având în vedere că am avut timp liber să aștept piese suplimentare pentru proiectul principal la care lucrez, am decis să construiesc un dispozitiv de urmărire a traseului GPS, alimentat de la baterie, ușor, portabil și capabil să-și transfere informațiile de rută fie printr-un card micro SD, fie, dacă era disponibilă o rețea WiFi, prin e-mail și un fișier atașat. Acest proiect a necesitat utilizarea a patru componente pe care nu le folosisem până acum, și anume un ecran oLED de 0,96”, cititor de carduri SD, modul GPS și placa de dezvoltare ESP32. Dimensiunea finală a unității, deși sigur portabilă, ar putea fi redusă și mai mult, cu 25-50%, dacă cablajul pe care l-am folosit a fost înlocuit cu o placă PCB atașată direct la placa de dezvoltare ESP32 și bateriile 18650 și descărcarea modul în care a fost înlocuit cu un acumulator Li-ion 5V potrivit.

Provizii

1. Consiliul de dezvoltare ESP32

2. DS3231 Ceas RTC cu baterie de rezervă

3. Cititor de card Micro SD bazat pe SPI, cu card micro SD de 1 GB

4. Ecran bazat pe OLED I2C de 0,96”

5. Modul GPS NEO-7M-0-000

6. Condensator 10uF

7. 2 rezistențe de 10K, rezistență de 4,7K

8. Transformator de curent continuu DC-DC

9. 2 baterii 18650

10. Suport dublu baterie 18650

11. Comutator unipolar

12. Comutator de apăsare momentan

13. 2 cutii proiect 2 x 100mmx50mmx65mm

14. Firuri Dupont, lipici fierbinte.

Pasul 1: CONSTRUCȚIE

Diagrama Fritzing atașată prezintă aspectul circuitului. Cele două baterii 18650 și modulul step-down ar putea fi înlocuite cu un pachet de baterii Li-ion care furnizează direct 5V. Recomand modulul NEO-7M cu mufa de antenă externă SMA integrată care vă permite să adăugați o bucată simplă de sârmă de 30cm lungime care să preia informațiile despre satelit, aceasta durează adesea câteva minute după ce unitatea este pornită inițial. Partea inferioară a celor două cutii de proiect are deschideri pentru ecran, antenă GPS, comutator și card SD, conține și ceas RTC, cititor de carduri SD, ecran oLED de 0,96”, buton, modul GPS și placă PCB. Cutia superioară a proiectului conține placa de dezvoltare ESP32, baterii 18650 și suport baterie, modul de coborâre și o singură deschidere pentru întrerupătorul unipolar. Partea superioară a acestei cutii de proiect este ținută în poziție cu patru șuruburi contra scufundate care pot fi scoase pentru a permite îndepărtarea, încărcarea și înlocuirea celor două baterii 18650 reîncărcabile. Unitatea nu este rezistentă la apă, însă ar putea fi făcută astfel. Un încărcător de baterii adecvat pe bază de USB ar putea fi, de asemenea, instalat în această cutie superioară de proiect, cu o deschidere adecvată, pentru a permite încărcarea bateriilor din interior fără a fi nevoie să scoateți capacul cutiei. În timp ce modulul GPS poate furniza ora și data, astfel cum a fost obținut de la satelit, am decis că ora și data locală ar fi mai potrivite, așa că am adăugat un modul RTC.

Unele dintre fotografiile de construcție arată dezvoltarea timpurie a acestui proiect în care foloseam o placă WeMos D1 R2 și un afișaj LED simplu de 16x2, ambele fiind înlocuite în versiunea finală.

Pasul 2: SOFTWARE

Motivul pentru placa Arduino bazat pe ESP32 a fost că, după unele cercetări, am constatat că ESP32 poate trimite cu succes un e-mail către un cont G-Mail, cu condiția ca setările contului să fie modificate astfel încât să permită „primirea de e-mailuri mai puțin sigure”, acest lucru necesită o modificare a setărilor contului G-Mail. Pentru a accesa acest lucru, accesați opțiunea de meniu „Gestionați contul Google”, apoi selectați „Securitate” și derulați în jos până când vedeți „Acces la aplicații mai puțin sigur”, activați această caracteristică.

Va trebui să descărcați și să instalați următoarele fișiere: TinyGPS ++. H, SoftwareSerial.h, "RTClib.h", "ESP32_MailClient.h", "SPIFFS.h", WiFiClient.h, math.h, Wire.h, SPI.h, SD.h, Adafruit_GFX.h și Adafruit_SSD1306.h.

Programul a fost dezvoltat folosind versiunea 1.8.12 a Arduino IDE, iar placa selectată a fost „DOIT ESP32 DEVKIT V1”.

Datorită dimensiunii programului, nu puteți dezvolta acest program pe un Arduino UNO, de asemenea, atunci când descărcați software-ul, este necesar să scoateți firul TX din modulul GSP, altfel descărcarea va eșua. Un condensator de 10 uF a fost atașat la pinii „EN” și „GND” ai plăcii ESP32, astfel încât nu a fost necesar ca butonul „EN” să fie apăsat de fiecare dată când a fost descărcat un nou program software.

Software-ul Arduino a fost dezvoltat pentru a permite utilizatorului sistemului să înregistreze fie o rută sau rute în interiorul unității și apoi să scoată cardul SD și să le încarce printr-un cititor de carduri pe computer, fie să selecteze opțiunea de meniu E-Mail și să aibă toate fișierele de rute deținute pe unitate trimise către un cont G-Mail, câte o rută atașată fiecărui e-mail. Fișierele de rută sunt formatate în cadrul Unității și pot lua forma a două stiluri diferite, format „GPX”, care poate fi vizualizat direct folosind „GPS Viewer”, o aplicație Google disponibilă gratuit pe internet sau „KML” format care poate fi vizualizat direct utilizând aplicația „Google Earth Pro” disponibilă pentru descărcare de pe Internet. Aceeași aplicație poate citi și afișa fișierele de rute bazate pe „GPX”. Ambele formate de fișiere sunt disponibile gratuit sub formă de scheme de fișiere și pot fi găsite pe internet la Wikipedia. Odată ce e-mail-ul sau e-mailurile au fost trimise, unitatea va reveni la monitorizarea rutei, însă va fi implicit la formatul de fișier GPX. Butonul este utilizat pentru a selecta opțiunea E-Mail, pentru a selecta formatul de fișier GPX sau KML și pentru a porni și opri înregistrarea traseului. În modul de monitorizare a rutei, ecranul oLED va afișa longitudinea și latitudinea poziției curente și apoi pe un al doilea ecran va afișa ora curentă, data, altitudinea în metri, numărul de sateliți utilizați, viteza în Km și, în cele din urmă, cursul dat ca unul a punctelor busolei cardinale. În timp ce în modul de înregistrare a rutei, ecranul va afișa fișierul de rută pe care l-a deschis, apoi, pe lângă cele două ecrane descrise anterior, va fi afișat un al treilea ecran care detaliază fișierul de rută utilizat, numărul de puncte de trecere pe care le-a înregistrat și, în final, distanța parcursă în Km.

Următoarele imagini arată modul în care e-mailurile, create și trimise de unitate, sunt primite și afișate prin G-Mail.

Pasul 3: CONCLUZIE

Am învățat multe lucruri din dezvoltarea acestui proiect, însă această unitate poate fi considerată doar un „back end” pentru un sistem bazat pe aplicații care preia fișierele GPX sau KML pe care le afișează. Utilizarea de software de la terți a fost o alternativă acceptabilă pentru dezvoltarea ulterioară a acestui software. Disponibilitatea opțiunii de meniu „Aplicație mai puțin sigură” din meniul Gestionare cont Google poate fi limitată, deoarece pot apărea modificări în iunie 2020, dacă acesta este cazul, poate fi necesară redirecționarea e-mailului către un cont alternativ sau utilizând portul 586 de pe serverul de e-mail.

Pasul 4: Formate de fișiere GPS și KML

Următorul arată un conținut tipic de fișier pentru fiecare tip de fișier pe care îl generează unitatea (valorile de latitudine și longitudine nu se schimbă prea mult în aceste exemple din cauza unității staționare). Ambele fișiere conțin datele minime de antet și subsol cerute de GPS Viewer și Google Earth pro pentru a afișa o linie neagră simplă care arată ruta parcursă:

Fișierul KML:

Fișierul GPX: