GPS-ul Old Man și Arduino: 6 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Deci, acest Lazy Old Geek (L. O. G.) nu a reușit să facă un Instructable de câțiva ani. La 70 de ani, creierul nu funcționează la fel de bine ca înainte și este greu să te concentrezi pe proiecte mari, darămite să încerci să scrii despre ele.

(Particip la Concursul Arduino.)

Dar cu ajutorul câinelui meu iubitor, Sadie și a mașinii mele CPAP, o să încerc. Sadie este antidepresivul meu, îmi menține spiritul ridicat și mergem în fiecare dimineață. CPAP-ul meu mă ajută să dorm mai bine și, prin urmare, să mă gândesc puțin mai bine.

GPS: Ei bine, am fost întotdeauna interesat de GPS. Majoritatea GPS-urilor comerciale pot indica doar 2-3 metri. Vărul meu, care este un fermier mare, spune că echipamentul său se poate descurca mult mai bine. Știu că unul dintre fermierii locali își folosește tractoarele John Deere pentru a planta culturi în brazde folosind GPS personalizat.

Petrec mult timp navigând pe Internet și citesc despre GPS-uri la prețuri rezonabile, care pot măsura până la centimetri! Incredibil. Din punct de vedere practic, nu prea am nevoie de asta. Când merg la plimbări, nu trebuie să știu exact unde mă aflu. Chiar și în călătorii pe drum, îmi folosesc smartphone-ul cu Android Auto pentru a-mi spune unde sunt.

Dar sunt și un tehnogeek, așa că am început să mă uit la GPS-uri pentru amatori. Unul dintre cele mai populare a fost Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Pasul 1: Adafruit Feather

Ei bine, una dintre versiunile GPS Adafruit Ultimate este Featherwing. Acum nu am auzit niciodată de seria Adafruit Feather, deci mai mult surfing. Wow, Adafruit și Lady Ada au dezvoltat o grămadă de microcontrolere și accesorii bazate pe o mică platformă numită Feather. Pentru Arduinoites, este similar cu platforma de bază Arduino UNO, dar mai mică și mai actualizată. Adafruit a dezvoltat tot software-ul, astfel încât acestea să poată fi compatibile cu software-ul Arduino.

Apreciez foarte mult munca pe care Adafruit și Lady Ada au făcut-o pentru DIYers și mi-a plăcut foarte mult Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

Spre deosebire de Arduino standard cu ceas de 16 MHz, este foarte rapid cu ceas de 120 MHz. Este de 3,3 V, care este aproape noul standard pentru noua electronică DIY. Este compatibil cu Arduino, cu care sunt destul de familiarizat, plus că poate fi programat și cu Circuit Python (versiunea personalizată Adafruit a Python). Sunt bătrân și îmi este greu să învăț lucruri noi, dar acest lucru mi-ar oferi șansa de a mă ramifica.

Așa că am comandat unul folosit pe eBay și am comandat unul de la Mouser. Amazon, Mouser și DigiKey transportă unele dintre produsele Adafruit. Mi-ar fi plăcut să cumpăr unul direct de la Adafruit, dar la acea vreme nu aveau toate FeatherWings pe care mi-l doream. În acest caz, este mai ieftin să comandați multe lucruri simultan, astfel încât să nu trebuie să plătiți la fel de mult costurile de expediere. În cazul meu, trei articole costă la fel de mult pentru livrare, ca unul.

PROBLEMĂ: Conector baterie JST2.0 pe M4express. Cu mult timp în urmă am cumpărat o grămadă de conectori de alimentare JST2.0 ca imaginea. Din păcate, roșu / negru este opus celor pe care le folosește M4express și am o mulțime de baterii și proiecte folosind această polaritate.

Oh bine. Este ușor să scoateți firele din conector și să le schimbați poziția. Așa că am făcut asta cu mai multe baterii și un încărcător LiPo. Le-am pus niște oje roșii, așa că sper să nu le amestec.

Pentru M4express, am ales să folosesc anteturile feminine cu ace lungi. Vezi poza. Acest lucru a permis FeatherWings ca GPS-ul meu să se conecteze în partea de sus. În plus, M4express poate fi conectat la FeatherWings, cum ar fi TFT-ul de 3,5”pe care l-am cumpărat.

Pentru această aplicație, pinii nu sunt utilizați, așa că am avut un Protoboard mic și am conectat M4express la acesta, astfel încât pinii să nu fie expuși și să nu se poată îndoaie când îl port în jur.

Pasul 2: GPS-ul meu FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Unul dintre lucrurile grozave care îmi plac la Adafruit este că își documentează produsele în mare măsură, presupun astfel încât amatorii să își poată construi propriile lor. Acum, M4express are un microcontroler SMD care este prea mic pentru ca un bătrân ca mine să poată lucra, așa că am cumpărat un cuplu în loc să încerc să fac unul. Dar GPS-ul FeatherWing Ultimate este puțin mai bun, așa că am decis să încerc să-mi creez propriile. Așa că am comandat un modul MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 de la Ebay sau Aliexpress (nu-mi amintesc). Uneori se numește LadyBird1.

Prin urmare, folosind software-ul Eagle Cadsoft, (acum Autodesk) am copiat schema Adafruit și am modificat-o. În primul rând pot face doar PCB-uri pe o singură față și în al doilea rând nu am multe componente SMD, așa că l-am simplificat.

GPS_MTK3339.zip

Așa că am făcut PCB folosind metoda de transfer a tonerului:

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

PROBLEME: După cum îmi amintesc uneori, sunt bătrân și iată câteva probleme pe care le am. De cele mai multe ori nu văd atât de bine detaliile, așa că folosesc unul dintre aceste instrumente hobbyiste și o lupă luminată (vezi imaginile) pe care le-am primit de la Aliexpress. Folosesc un fier de lipit Aoyue, astfel încât să pot controla temperatura și să aleg sfaturi de lipit.

Chiar și cu toate acestea, am avut multe probleme la lipirea pinilor modulului GPS și a conectorului antenei u.fl. De asemenea, folosesc un instrument de clonare Dremel pentru a găuri găurile. Nu sunt niciodată capabil să găuresc găuri drepte, dar din fericire am reușit să pun totul în funcțiune.

Apropo, am comandat niște margele de ferită SMD 0805, dar nu le-am mai așteptat așa. Între timp am lipit un fir peste contacte pentru a-l face să funcționeze. Perla de ferită ar trebui să reducă zgomotul de pe pinul de tensiune la cipul GPS.

Pasul 3: Cititor de carduri MicroSD

Ok, deci GPS-ul a funcționat destul de bine, dar a funcționat doar atunci când a fost legat de un computer, astfel încât să puteți vedea ce se întâmplă. Pentru a fi mai util, am nevoie de ceva care nu este legat de un computer, cum ar fi un afișaj sau un card micro SD. Deocamdată am vrut să stochez informații GPS. Adafruit are câteva FeatherWings cu carduri microSD, precum afișajul de 3,5”și cardul RTC. Dar nu am vrut să stivuiesc FeatherWings, așa că am copiat circuitele microSD de pe cardul RTC și mi le-am creat.

Din moment ce nu am vrut să stivuiesc un alt FeatherWing, am venit cu un plan de a atașa acest lucru la PCB-ul meu GPS. Deoarece circuitul este destul de simplu, tocmai l-am realizat cu cinci tampoane, astfel încât să pot atașa fire la acest PCB și la placa mea GPS.

MyDataLogger.zip

Deci, pentru a atașa acest lucru, l-am așezat sub PCB-ul meu GPS, am lipit-o pe niște fire de înfășurare și le-am conectat la PCB-ul meu GPS. Pentru unii am decupat o parte din izolația de pe știfturile antetului, astfel încât să pot lipi firele fără a interfera cu montarea PCB-ului pe M4express. Ar trebui să puteți vedea asta în imagine. Apoi am folosit niște lipici Gorilla pentru a lipi cu grijă cele două cărți împreună. Fiți foarte atenți, deoarece Gorilla Glue se extinde.

PROBLEME: Ei bine, acest lucru este de fapt cu cardurile microSD. Am comandat niște carduri microSD pe eBay. Am aflat că există o diferență între cardurile microSD simple și cardurile microSDHC. În primul rând, unele dintre adaptoarele mai vechi ca mine (probabil) nu pot citi versiunile HC. În al doilea rând, versiunile microSDHC sunt de la 4gB la 32gB. Există o altă versiune numită microSDXC cu 64 GB și dimensiuni mai mari. Ei bine, am primit câteva carduri de 64 GB, dar nu le-am putut citi cu adaptoarele mele. Nu mi-am putut da seama ce nu era în regulă. Dar după ce am aflat despre diferențe, m-am gândit că poate adaptorii mei nu puteau citi versiunea HC, dar cercetările ulterioare au spus că versiunea HC este maximă de 32gB și, după cum arată imaginea, acestea sunt etichetate microSDHC 64gB. Chiar și asta, spune Kingston că acestea sunt falsuri. Am contactat vânzătorul și acesta mi-a rambursat prompt banii. Puteți găsi multe pe Internet despre carduri microSD false.

Acum, deși sunt falsuri, nu înseamnă că nu vor funcționa. Aștept câteva adaptoare noi care ar trebui să poată citi câteva carduri HC, plus că am comandat câteva carduri HC diferite.

Pasul 4: Antena GPS

Un alt dezastru bătrân. Așa că am comandat o antenă GPS activă și un adaptor RP-SMA la u.fl de pe eBay / Aliexpress. Apropo, am uitat că am avut deja unul dintre aceste adaptoare. Oricum, am primit în sfârșit antena și nu se potrivea cu adaptorul. Acum, cred că mulți dintre acești furnizori chinezi nu înțeleg cu adevărat ce vând. De exemplu, mulți nu identifică conectorii de pe antene și unii nici măcar nu-l arată clar în imagini. Ei bine, cred că cel pe care l-am primit a arătat conectorul destul de bine, dar nu l-a identificat. Ei bine, după unele cercetări, am (cred) că l-am identificat ca un conector MCX. Oricum, am comandat o altă antenă și am primit-o în cele din urmă și nici nu se potrivea. Cred că din nou aceasta este vina mea, deși există o mulțime de confuzie între SMA și RP-SMA masculin și feminin și mufe și mufe.

Linia de fund este acum, nu am o antenă de lucru separată.

AVERTISMENT: Conectorii u.fl de pe Adafruit și de pe placa GPS sunt foarte fragili și vă recomandăm să vă descurcați fizic conexiunea.

Pasul 5: Puneți totul împreună

Adafruit are câteva tutoriale excelente despre cum să obțineți M4express, astfel încât să funcționeze cu Arduino.

Schița mea Arduino este atașată:

GPSDatalogger.zip

Face următoarele:

Scrie șiruri GPS într-un fișier de pe cardul microSD numit data.nmea

O dată pe minut, scrie și alte date precum ora, #satellites, calitatea semnalului, viteza într-un fișier numit misc.txt. Am făcut unele modificări, cum ar fi conversia aproximativă la ora Mountain Standard și noduri la mph.

Ambele fișiere sunt fișiere text.

Apropo, am încercat să fac câteva lucruri cu Circuit Python. Am reușit să rulez exemplele, dar mi s-a părut că am probleme cu trimiterea comenzilor către modulul GPS. Poate revizita în viitor.

Pasul 6: utilizare

GPS-urile folosesc ceva numit date despre efemeride și almanah pentru a calcula locația. La prima pornire, este nevoie de o vreme pentru ca aceste informații să fie procesate. Aceasta s-ar putea sa dureze cateva minute. Ei bine, modulul GPS MTK3339 are o baterie de rezervă pentru a stoca aceste informații. Încă ghicesc cum funcționează acest lucru, dar ceea ce fac este cu aproximativ 5 minute înainte de mersul pe jos, îmi conectez M4express / GPS la computer fără cardul microSD. Când mă pregătesc să plec, îl deconectez, introduc cardul microSD și alimentez cu bateria și decolez.

Problemă: cred că am deteriorat unul dintre modulele M4express, eventual cu electricitate statică. Când este conectat la un computer, LED-ul de stare de încărcare clipește. (M4express are un circuit de încărcare a bateriei LiPo). Ei bine, presupun că circuitul încărcătorului nu funcționează, deși nu l-am verificat. Oricum, pe lângă LED-ul intermitent, pare să funcționeze bine atât pe computer, cât și pe baterie, nu clipește, așa că trăiesc cu el.

Google Earth Pro

Unul dintre motive, pentru care am creat fișierul nmea este astfel încât să îl pot folosi cu Google Earth Pro. Scoat cardul microSD din modulul GPS, îl conectez la unul dintre adaptoarele mele și îl conectez la computer.

Pentru utilizare, porniți Google Earth Pro, selectați (FILE) (OPEN). Lângă caseta Fișier, există o selecție pentru tipurile de fișiere. Selectați [GPS]. Răsfoiți pentru a găsi fișierul data.nmea și deschideți-l.

Apare o altă fereastră. Selectez toate Create KML Tracks, Create KML LineStrings, Adjust Altitudes to ground ground.

Primul exemplu prezintă un eșantion. Linia albastră de fotografiere este date eronate, probabil zgomot.

În al doilea exemplu, există un hambar mare din metal. Urmele albastre au în mod normal săgeți care arată direcția de deplasare, dar în jurul hambarului se transformă în pătrate. Presupun că aceasta este pierderea semnalului, deoarece nu am mers prin hambar, ci am mers de-a lungul vârfului hambarului.

Misc.txt poate fi citit de Excel ca fișier delimitat de virgule (sau ca fișier text). A se vedea atașat pentru un exemplu luat într-o mașină în timp ce conducea.

Lucrurile pe care le-am observat au fost că latitudinea și longitudinea erau la multe zecimale, nu știu cât de exactă este. Viteza pare să funcționeze. De obicei, în plimbările mele, sateliții sunt în jur de 10, în mașină erau 7 care fac din cauza acoperișului metalic. HDOP în mașină părea mai mare în mașină. La plimbări era mai mult de 1 sau mai puțin (mai bine).

Nu înțeleg unghiul. Pentru o perioadă în care Latitude a rămas la fel, aș crede că unghiul ar fi 0, 90, 180 sau 270, nu 66.

Concluzii: Se pare că funcționează destul de bine. Cred că M4express este mult mai rapid decât Atmega328 cu care sunt obișnuit. Poate, probabil, să facă ceva filtrare a zgomotului pentru a scăpa de unele dintre problemele de urmărire NMEA fără a deranja ratele de eșantionare de o secundă. Probabil că nu mă voi deranja. Unul dintre proiectele mele viitoare ar fi să fac o „inspecție” pe care o trăiesc în țara fermă, cu o mulțime de câmpuri. Uneori aș vrea să știu câte acri sunt într-un câmp. Aș putea folosi GPS-ul meu cu ecranul meu tactil de 3,5”pentru acea aplicație.

De asemenea, doriți să vedeți dacă o antenă externă face diferența. Am observat că unele dintre melodiile mele NMEA nu sunt chiar acolo unde ar trebui să fie.

Apropo, MTK3339 nu este mai precis decât alte GPS-uri precum uBlox.

Un alt proiect este că am cumpărat câteva module GPS L80 care par a fi mai ieftine decât MTK3339, dar se presupune că sunt practic același lucru. Poate sunt clone? Un mare avantaj pentru mine este că au o distanță de 0,1”pe ace, care este mult mai ușor de lucrat.