Ušteda energije GPS sa zaslonom e-tinte: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Svakog ljeta idem pješačiti na udaljene lokacije. Ponekad, kad je trag slab ili čak nestane, moram koristiti GPS telefona da dobijem svoje koordinate, a zatim provjerim svoj položaj na papirnoj 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 koristeći E-Ink zaslon. Zaslon E-Ink treba samo napajanje za aktualiziranje zaslona, stoga je vrlo pogodan za uređaje za uštedu energije.

Koji je princip ovog GPS -a?

Uključujete GPS pritiskom na dugme, na ekranu 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 ekranu E-Ink, vaša lokacija ostaje na ekranu čak i kada je GPS isključen. Možete promijeniti koordinatni sistem koji koristi GPS (geografska dužina/širina u decimalnim stupnjevima, UTM sistem i njegove varijante …) pomoću tipki, tako da ga možete koristiti s kartama iz različitih zemalja.

Naučio sam toliko toga tokom ovog malog projekta i nadam se da ćete se i vi zabaviti koliko i ja!

Odricanje odgovornosti:

Dovoljno sam siguran u ovu gradnju pa ću ga koristiti prilikom sljedećih pješačenja, međutim uvijek ću imati telefon kao rezervni GPS. Ako niste sigurni šta 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 ovom uputstvu

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 odnosu na ostatak svijeta, a ja nisam uspio uključiti ovu specifičnost u arduino zbog memorijskih ograničenja …

Supplies

- 1 x Arduino Nano

- 1 x Ublox-6m GPS modul

- 1 x E-Ink ekran 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 računara)

- 1 x Stripboard

- Žice

- 1 x Okvir za izradu prototipova

Korak 1: Prototipiranje GPS -a

Prije svega trebate 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 baterije je potrebno, 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 zasnovan na TP4056.

U ovom prvom koraku samo trebate lemiti pozitivnu (crvenu) žicu iz držača baterije na B+ na modulu i negativnu (crnu) žicu iz 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: Otpremite kôd

Sada je vrijeme za postavljanje koda na arduino!

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

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

Korak 3: Neka uspije

Dopustite mi da objasnim kako ovaj GPS zapravo funkcionira:

Kada pritisnete tipku koja spaja 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 njenoj varijanti, što ćemo vidjeti kasnije). Za prebacivanje između Easting/Northing i Latitude/Longitude načina rada samo pritisnite dugme koje povezuje A1 sa zemljom sve dok se na ekranu 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 dvije pozicije natrag u GPS način rada. Vaše postavke sada su spremljene u memoriju arduina i 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 biste GPS -u mogli čuti satelite! Uređaj se zatim automatski isključuje radi uštede baterije.

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

Da biste pronašli sistem svoje karte, često morate provjeriti male stihove u njenom uglu. Ako je vaša mapa u UTM sistemu, parametriranje GPS -a je jednostavno: samo pritisnite dugme koje povezuje A2 sa zemljom tako da se na ekranu prikaže "ZONE: AUTO".

U mnogim zemljama karte su u lokalnoj varijanti UTM sistema: na primjer u Švedskoj karte su često u sistemu SWEREF 99 TM. Ovaj sistem koristi istu projekciju kao UTM sistem u zoni 33, ali je 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 tipku koja povezuje A2 sa tlom sve dok se na ekranu ne prikaže "ZONE: AUTO", a zatim pritisnite tipku koja povezuje A1 sa zemljom sve dok se na ekranu ne pojavi "ZONE: 33". Slično, u Finskoj većina karata koristi sistem ETRS-TM35 koji je UTM sistem u zoni 35 proširen na cijelu zemlju (stoga biste ovdje trebali odabrati "ZONA: 35"). Mnoge zemlje imaju ovakve varijante UTM sistema.

Nakon što ste pravilno parametrizirali GPS, samo prebacite prekidač za dvije pozicije nazad 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 pozicije prema parametrima pohranjenim u njegovoj memoriji. Nakon što se položaj odštampa, uređaj će se sam isključiti radi uštede baterije.

Korak 4: Lemite komponente na trakastu ploču i sastavite uređaj

Sada kada sve radi, lemite komponente na traku prema shemi. Možete početi od toga kako ste organizirali komponente na stripboad -u kao polazište za dizajn stripboard -a. Ne ustručavajte se izgrebati bakar s nekih pruga kako biste napravili kompaktnije kolo.

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 USB ulaz za punjač) ili možete 3D ispisati plastično kućište koje savršeno odgovara vašoj građi.