Starac i Arduino GPS: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Tako da 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 takmičenje.)

No, uz pomoć svog ljubavnog psa, Sadie i moje CPAP mašine, pokušat ću. Sadie je moj antidepresiv, diže me i hodamo svako jutro. Moj CPAP mi pomaže 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 mnogo bolja. Znam da jedan od lokalnih poljoprivrednika koristi svoje John Deere traktore za sadnju usjeva u brazdama koristeći prilagođeni GPS.

Provodim puno vremena surfajući internetom i čitao sam o GPS -ovima po pristupačnim cijenama koji se mogu mjeriti i do centimetara! Nevjerovatno. S praktične strane, to mi zaista ne treba. Kad idem u šetnju, ne moram zaista znati gdje sam. Čak i na putovanjima koristim svoj pametni telefon s Android Auto -om 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. Sada nikad nisam čuo za seriju Adafruit Feather, pa više surfajte. Wow, Adafruit i Lady Ada razvili su čitavu hrpu mikrokontrolera i pribora zasnovanih na maloj platformi koja se zove 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 Arduino softverom.

Zaista cijenim posao koji su Adafruit i Lady Ada uradile 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 (Adafruit -ova prilagođena verzija Pythona). Ja sam star i teško učim nove stvari, ali ovo bi mi dalo priliku da se raširim.

Tako sam na ebayu naručio polovnu, a naručio sam je i od Mousera. Amazon, Mouser i DigiKey nose neke od Adafruit proizvoda. Htjela bih ga kupiti direktno od Adafruit -a, ali u to vrijeme nisu imali sve FeatherWings koje sam htjela 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: JST2.0 konektor za bateriju 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 konektora i promijeniti njihove položaje. Učinio sam to s nekoliko baterija i jednim LiPo punjačem. Stavila sam im crveni lak za nokte pa se nadam da ih nećem pomiješati.

Za M4express odabrala sam korištenje ženskih 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 pinovi nisu izloženi i ne mogu se saviti dok je nosim sa sobom.

Korak 2: Moje GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Jedna od sjajnih stvari koje volim kod Adafruit -a je to što oni uveliko dokumentiraju svoje proizvode, pretpostavljam da hobisti mogu sami izgraditi. Sada M4express ima SMD mikrokontroler koji je premali za rad sa starcem poput mene pa sam kupio par umjesto da pokušavam napraviti jedan. Ali FeatherWing Ultimate GPS je malo bolji pa sam odlučio pokušati napraviti svoj. Zato sam naručio MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 modul sa Ebaya ili Aliexpressa (ne sjećam se). Ponekad se naziva LadyBird1.

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

GPS_MTK3339.zip

Tako sam napravio PCB koristeći svoj način 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 krupni plan, pa koristim jedan od ovih hobističkih alata i osvijetljeno povećalo (pogledajte slike) koje sam dobio od Aliexpressa. Koristim lemilicu Aoyue kako bih mogao kontrolirati temperaturu i odabrati vrhove za lemljenje.

Čak i uz sve ovo, imao sam puno problema sa lemljenjem pinova GPS modula i konektora za antenu u.fl. Također, koristim alat za kloniranje Dremel za bušenje rupa. Nikada nisam mogao izbušiti prave rupe, ali na sreću uspio sam sve uspjeti.

Usput, naručio sam neke feritne perle SMD 0805, ali ih nisam dobio pa sam čekao još. U međuvremenu sam zalemio žicu preko kontakata kako bi radio. Feritna kuglica bi trebala smanjiti šum na naponskoj iglici GPS čipa.

Korak 3: Čitač MicroSD kartica

U redu, GPS je radio prilično dobro, ali radio je samo kad je bio vezan za računar, tako da možete vidjeti što se događa. Da bih bio korisniji, potrebno mi je nešto što nije vezano za računar, poput ekrana ili mikro SD kartice. Za sada sam htio pohraniti GPS podatke. Adafruit ima neke FeatherWings sa microSD karticama, poput ekrana od 3,5”i RTC kartice. Ali nisam želio 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 spojiti 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 za pažljivo lijepljenje dvije karte. Budite vrlo oprezni dok se Gorilla ljepilo širi.

PROBLEMI: Pa, ovo se zapravo odnosi na microSD kartice. 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 pod nazivom microSDXC sa 64 gB i većim veličinama. Pa, dobio sam neke 64gB kartice, ali ih nisam mogao pročitati sa svojim adapterima. Nisam mogao shvatiti šta 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 prikazuje, označene su microSDHC 64gB. Čak i ako Kingston kaže da su lažni. Kontaktirao sam prodavca i on mi je brzo vratio novac. Na internetu možete pronaći mnogo o lažnim microSD karticama.

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

Korak 4: GPS antena

Još jedna starčeva katastrofa. Zato sam naručio aktivnu GPS antenu i RP-SMA na u.fl adapter sa ebaya/Aliexpressa. Usput, zaboravio sam da već imam jedan od ovih adaptera. U svakom slučaju, napokon sam ubacio antenu i nije odgovarala adapteru. Sada, mislim da mnogi od ovih kineskih dobavljača zapravo ne razumiju šta 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 pokazao konektor prilično dobro, 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 dobio, a ni ona mi nije odgovarala. Mislim da je opet ovo uglavnom moja greška, iako postoji velika zabuna između SMA i RP-SMA muških i ženskih spojeva i utikača.

Zaključak je da trenutno 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: Sastavite sve zajedno

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

Moja Arduino skica je u prilogu:

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. Možda ću ponovo posjetiti u budućnosti.

Korak 6: Upotreba

GPS -i koriste nešto što se naziva efemernim podacima i almanahom za izračunavanje lokacije. Prilikom prvog uključivanja potrebno je neko vrijeme da se ove informacije obrade. Ovo 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 vjerovatno statičkim elektricitetom. Kada je priključen na računar, LED status punjenja treperi. (M4express ima kolo za punjenje LiPo baterije). Pa, pretpostavljam da krug punjača ne radi, iako to nisam provjerio. U svakom slučaju, osim LED -a koji treperi, čini se da radi dobro i na računaru i na bateriji, ne trepće pa živim s tim.

Google Earth Pro

Jedan od razloga zašto 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 računar.

Za korištenje pokrenite Google Earth Pro, odaberite (FILE) (OPEN). Pored okvira 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, vjerovatno šum.

U drugom primjeru postoji velika metalna štala. Plave tračnice obično imaju strelice koje pokazuju smjer kretanja, ali oko štale se okreću prema kvadratima. Pretpostavljam da je ovo gubitak signala jer nismo prošli kroz štalu već smo prošli uz vrh štale.

Excel može pročitati misc.txt kao datoteku razdvojenu zarezima (ili kao tekstualnu datoteku). U prilogu pogledajte primjer snimljen u automobilu tokom 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 od 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 napraviti neko filtriranje buke kako bi se riješili nekih grešaka u NMEA numeri, a da ne poremeti stopu uzorkovanja od jedne sekunde. Verovatno se neću truditi. Jedan od mojih budućih projekata bio bi da napravim neko „anketiranje“živim u poljoprivrednoj zemlji sa puno polja. Ponekad bih htio znati koliko hektara ima u polju. Za tu aplikaciju bih vjerovatno mogao koristiti svoj GPS sa 3,5 -inčnim ekranom osjetljivim na dodir.

Takođe želim vidjeti ima li vanjska antena veliku razliku. Primijetio sam da neke od mojih numera iz NMEA -e nisu baš tamo gdje bi trebale biti.

Usput, MTK3339 nije precizniji 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 to klonovi? Jedna velika prednost za mene je ta što imaju razmak od 0,1”na pinovima s kojima je puno lakše raditi.