הזקן וה- Arduino GPS: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

אז החנון העצלן העצל הזה (L. O. G.) לא הצליח לבצע הוראה במשך כמה שנים. בגיל 70 המוח לא עובד כמו פעם וקשה להתמקד בפרויקטים גדולים שלא לדבר על ניסיון לכתוב עליהם.

(אני נכנס לתחרות ארדואינו).

אבל בעזרת הכלב האוהב שלי, סיידי ומכונת ה- CPAP שלי, אני אנסה. סיידי היא האנטי דיכאון שלי, שומרת על הרוח ואנחנו הולכים כל בוקר. ה- CPAP שלי עוזר לי לישון טוב יותר ולכן, לחשוב קצת יותר טוב.

GPS: ובכן, תמיד התעניינתי ב- GPS. רוב ה- GPS המסחרי יכול להצביע רק עד 2-3 מטרים. בן דוד שלי, שהוא חקלאי בגדול אומר שהציוד שלו יכול לעשות הרבה יותר טוב. אני יודע שאחד החקלאים המקומיים משתמש בטרקטורים של ג'ון דיר כדי לשתול יבולים בתלמים באמצעות GPS מותאם אישית.

אני מבלה הרבה זמן בגלישה באינטרנט וקראתי על מכשירי GPS במחירים סבירים שיכולים למדוד עד סנטימטרים! מדהים. בצד המעשי, אני לא באמת צריך את זה. כשאני יוצאת לטיולים אני לא ממש צריכה לדעת איפה אני נמצאת. אפילו בנסיעות, אני משתמש בסמארטפון שלי עם Android Auto כדי ליידע אותי היכן אני נמצא.

אבל אני גם טכנוגניק, אז התחלתי להסתכל על מכשירי GPS לחובבים. אחד הפופולריים ביותר היה Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

שלב 1: נוצת אדפרוט

ובכן, אחת הגרסאות של ה- GPS Ultimate של Adafruit היא ה- Featherwing. עכשיו אף פעם לא שמעתי על סדרת נוצות Adafruit, אז יותר גלישה. וואו, Adafruit וליידי עדה פיתחו חבורה שלמה של מיקרו -בקרים ואביזרים המבוססים על פלטפורמה קטנה בשם Feather. עבור Arduinoites, הוא דומה לפלטפורמת Arduino UNO הבסיסית אך קטן יותר ועדכני יותר. Adafruit פיתחה גם את כל התוכנות כך שיוכלו להיות תואמות לתוכנת Arduino.

אני מאוד מעריך את העבודה שעשו Adafruit וליידי עדה למען עשה זאת בעצמך ומאוד אהבתי את Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

שלא כמו הארדואינו הסטנדרטי עם שעון 16 מגהרץ, הוא מהיר במיוחד עם שעון של 120 מגהרץ. זה 3.3V שזה פחות או יותר הסטנדרט החדש לאלקטרוניקה חדשה של DIY. הוא תואם ל- Arduino שאני די מכיר ובנוסף ניתן לתכנת אותו גם עם Circuit Python (הגרסה המותאמת אישית של Adafruit של Python). אני זקן ומתקשה ללמוד דברים חדשים אבל זה ייתן לי הזדמנות להסתעף.

אז הזמנתי משומש ב- ebay וגם הזמנתי אחת ממוזר. אמזון, Mouser ו- DigiKey נושאות כמה ממוצרי Adafruit. הייתי רוצה לקנות אחד ישירות מ- Adafruit אבל באותו הזמן לא היו להם את כל FeatherWings שרציתי להשיג. במקרה זה זול יותר להזמין הרבה דברים בו זמנית, כך שלא תצטרך לשלם כל כך הרבה עלויות משלוח. במקרה שלי שלושה פריטים עולים כמו למשלוח.

בעיה: מחבר סוללה JST2.0 ב- M4express. לפני זמן רב קניתי חבורה של מחברי חשמל JST2.0 כמו התמונה. לרוע המזל, האדום/השחור מנוגד למה שמשתמש ב- M4express, ויש לי הרבה סוללות ופרויקטים המשתמשים בקוטביות הזו.

נו טוב. קל מאוד להסיר את החוטים מהמחבר ולהחליף את מיקומם. אז עשיתי את זה עם כמה סוללות ומטען LiPo אחד. שמתי עליהם לק אדום כך שאני מקווה שלא יבלבל אותם.

עבור M4express, בחרתי להשתמש בכותרות הנשיות עם סיכות ארוכות. לראות תמונה. זה אפשר ל- FeatherWings כמו ה- GPS שלי להתחבר לחלק העליון. בנוסף ניתן לחבר את M4express ל- FeatherWings כמו ה- TFT בגודל 3.5 אינץ 'שקניתי.

ליישום זה, הסיכות אינן בשימוש ולכן היה לי פרוטובארד קטן וחיברתי את ה- M4express אליו כך שהסיכות לא נחשפות ולא יכולות להתכופף כשאני נושאת אותו.

שלב 2: ה- FeatherWing GPS שלי

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

אחד הדברים הגדולים שאני אוהב באדאפרוט הוא שהם מתעדים את המוצרים שלהם בכבדות, אני מניח שאומנם חובבים יוכלו לבנות משלהם. עכשיו ל- M4express יש מיקרו -בקר SMD שהוא קטן מכדי שאדם זקן כמוני יכול לעבוד איתו אז רכשתי זוג במקום לנסות להכין אחד. אבל ה- FeatherWing Ultimate GPS קצת יותר טוב אז החלטתי לנסות ליצור משלי. אז הזמנתי מודול MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 מ- eBay או Aliexpress (לא זוכר). לפעמים זה נקרא LadyBird1.

אז באמצעות תוכנת Eagle Cadsoft, (עכשיו, Autodesk) העתקתי את הסכמטיקה של Adafruit ושיניתי אותה. ראשית אני יכול לייצר רק PCB חד צדדי ושנית אין לי הרבה רכיבי SMD אז פישטתי את זה.

GPS_MTK3339.zip

אז הכנתי את ה- PCB בשיטת העברת הטונר שלי:

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

בעיות: כפי שאני זוכר לפעמים, אני זקן והנה כמה בעיות שיש לי. לרוב אני לא יכול לראות תקריב כל כך טוב, אז אני משתמש באחד מהכלים החובבים האלה ובזכוכית מגדלת מוארת (ראו תמונות) שקיבלתי מ- Aliexpress. אני משתמש במגהץ Aoyue כדי שאוכל לשלוט בטמפרטורה ולבחור עצות הלחמה.

אפילו עם כל זה, היו לי הרבה בעיות בהלחמת סיכות מודול ה- GPS ומחבר האנטנה u.fl. כמו כן, אני משתמש בכלי שיבוט Dremel כדי לקדוח את החורים. אני אף פעם לא מסוגל לקדוח חורים ישרים אך למרבה המזל הצלחתי לגרום להכל לעבוד.

אגב, הזמנתי כמה חרוזי פריט מסוג SMD 0805 אך מעולם לא קיבלתי אותם כל כך מחכה לעוד כמה. בינתיים הלחמתי חוט על פני המגעים כדי שזה יעבוד. חרוז הפריט אמור להפחית את הרעש של סיכת המתח לשבב ה- GPS.

שלב 3: קורא כרטיסי MicroSD

אוקיי, אז ה- GPS עבד די טוב אבל הוא עבד רק כשהוא קשור למחשב כדי שתוכל לראות מה קורה. כדי להיות שימושי יותר, אני צריך משהו שאינו קשור למחשב, כמו צג או כרטיס מיקרו SD. לעת עתה רציתי לאחסן מידע GPS. ל- Adafruit יש כמה FeatherWings עם כרטיסי microSD, כמו התצוגה בגודל 3.5 אינץ 'וכרטיס ה- RTC. אבל לא רציתי לערום את FeatherWings אז העתקתי את מעגל ה- microSD מכרטיס ה- RTC והכנתי את שלי.

מכיוון שלא רציתי לערום עוד FeatherWing, מצאתי תוכנית לצרף את זה ל- PCB ה- GPS שלי. מכיוון שהמעגל די פשוט, פשוט עשיתי אותו עם חמישה רפידות כדי שאוכל לחבר חוטים למחשב הלוח הזה ולוח ה- GPS שלי.

MyDataLogger.zip

אז כדי לצרף את זה הנחתי אותו מתחת ללוח ה- GPS שלי, הלחמתי על כמה חוטי עטיפה וחיברתי אותם ל- PCB ה- GPS שלי. עבור חלקן חתכתי מעט מהבידוד על סיכות הכותרת, כדי שאוכל להלחם את החוטים מבלי להפריע להתאמת ה- PCB על ה- M4express. אתה אמור להיות מסוגל לראות זאת בתמונה. לאחר מכן השתמשתי בדבק גורילה כדי להדביק בזהירות את שני הכרטיסים. היזהר מאוד מכיוון שדבק גורילה מתרחב.

בעיות: ובכן, זה בעצם עם כרטיסי ה- microSD. הזמנתי כמה כרטיסי microSD באיביי. גיליתי שיש הבדל בין כרטיסי microSD פשוטים ובין כרטיסי microSDHC. ראשית, חלק מהמתאמים הישנים יותר כמוני (כנראה) לא יכולים לקרוא את גרסאות ה- HC. שנית, גרסאות ה- microSDHC הן מ -4 GB ל- 32 GB. יש גרסה נוספת בשם microSDXC עם 64gB וגדלים גדולים יותר. ובכן, קיבלתי כמה כרטיסי 64 ג'יגה -בתים אך לא יכולתי לקרוא אותם עם המתאמים שלי. לא הצלחתי להבין מה לא בסדר. אבל לאחר שנודע לי על ההבדלים, חשבתי שאולי המתאמים שלי לא יכולים לקרוא את גרסת ה- HC, אך מחקר נוסף אמר כי גרסת ה- HC היא מקסימלית של 32gB וכפי שהתמונה מראה אלה מסומנים ב- microSDHC 64gB. אפילו אם כן, כתוב שקינגסטון אלה זיופים. יצרתי קשר עם המוכר והוא החזיר לי את הכסף מיד. אתה יכול למצוא הרבה באינטרנט על כרטיסי microSD מזויפים.

עכשיו למרות שהם מזויפים, זה לא אומר שהם לא יעבדו. אני מחכה לכמה מתאמים חדשים שאמורים להיות מסוגלים לקרוא כמה כרטיסי HC, בנוסף הזמנתי כמה כרטיסי HC שונים.

שלב 4: אנטנת GPS

עוד אסון של זקן. אז הזמנתי אנטנת GPS פעילה ומתאם RP-SMA ל- u.fl מ- ebay/Aliexpress. אגב, שכחתי שכבר היה לי אחד מהמתאמים האלה. בכל מקרה, סוף סוף הכנסתי את האנטנה והיא לא התאימה למתאם. עכשיו, אני חושב שרבים מהספקים הסינים האלה לא ממש מבינים מה הם מוכרים. למשל, רבים אינם מזהים את המחברים באנטנות וחלקם אפילו לא מראים זאת בבירור בתמונות. ובכן, אני חושב שמי שקיבלתי אכן הראה את המחבר די טוב אבל לא זיהה אותו. ובכן, לאחר מחקר, חשבתי שזיהיתי אותו כמחבר MCX. בכל מקרה, הזמנתי אנטנה נוספת ולבסוף קיבלתי אותה וגם היא לא התאימה. אני חושב שוב שזו בעיקר אשמתי, אם כי יש הרבה בלבול בין SMA לבין RP-SMA זכר ונקבה לבין תקעים ושקעים.

השורה התחתונה היא כרגע אין לי אנטנת עבודה נפרדת.

אזהרה: מחברי u.fl ב- Adafruit ולוח ה- GPS שלי שבירים מאוד ומומלץ שתאמץ פיזית את החיבור.

שלב 5: לשים את הכל ביחד

ל- Adafruit יש כמה הדרכות מצוינות כיצד להשיג את M4express כך שהוא יעבוד עם Arduino.

מערכון הארדואינו שלי מצורף:

GPSDatalogger.zip

הוא עושה את הפעולות הבאות:

כותב מחרוזות GPS לקובץ בכרטיס ה- microSD הנקרא data.nmea

פעם בדקה הוא גם כותב נתונים אחרים כמו זמן, #satellites, איכות אותות, מהירות לקובץ שנקרא misc.txt. עשיתי כמה שינויים, כמו המרה גסה לשעון הסטנדרטי של ההר וקשרים לקמ ש.

שני הקבצים הם קבצי טקסט.

אגב, ניסיתי לעשות כמה דברים עם מעגל פייתון. הצלחתי להריץ את הדוגמאות אך נראה שיש לי קצת בעיות בשליחת פקודות למודול ה- GPS. עשוי לבקר שוב בעתיד.

שלב 6: שימוש

מכשירי GPS משתמשים במשהו שנקרא נתוני אפמריס ואלמנאך לחישוב המיקום. כאשר הוא מופעל לראשונה, לוקח זמן לעבד מידע זה. זה יכול לקחת כמה דקות. ובכן, מודול ה- GPS MTK3339 כולל גיבוי סוללה לאחסון מידע זה. אני עדיין מנחש איך זה עובד אבל מה שאני עושה זה בערך 5 דקות לפני ההליכה שלי, אני מחבר את ה- M4express/GPS שלי למחשב ללא כרטיס ה- microSD. כאשר אני מתכונן לעזוב, אני מנתק אותו, מחבר כרטיס microSD ומפעיל באמצעות סוללה וממריא.

בעיה: אני חושב שפגעתי באחד ממודולי M4express שלי אולי בחשמל סטטי. כאשר הוא מחובר למחשב נורית מצב הטעינה מהבהבת. (ל- M4express יש מעגל מטען סוללות LiPo). ובכן, אני מנחש שמעגל המטען אינו פועל, אם כי לא בדקתי אותו. בכל מקרה, מלבד הנורית המהבהבת נראה שהוא עובד מצוין גם במחשב וגם בסוללה הוא לא מהבהב אז אני חי איתו.

Google Earth Pro

אחת הסיבות שעשיתי את קובץ ה- nmea היא כדי שאוכל להשתמש בו עם Google Earth Pro. אני מסיר את כרטיס ה- microSD ממודול ה- GPS, מחבר אותו לאחד המתאמים שלי ומחבר אותו למחשב שלי.

כדי להשתמש, הפעל את Google Earth Pro, בחר (FILE) (OPEN). ליד התיבה קובץ, יש מבחר לסוגי קבצים. בחר (GPS). דפדף כדי למצוא את קובץ data.nmea ופתח אותו.

חלון נוסף צץ. אני בוחר את כל צור מסלולי KML, צור קווים KML קווים, התאם גבהים לגובה הקרקע.

הדוגמה הראשונה מציגה מדגם. הקו הכחול הירי הוא נתונים שגויים, כנראה רעש.

בדוגמה השנייה, יש אסם מתכת גדול. המסלולים הכחולים מכילים בדרך כלל חיצים המראים כיוון נסיעה, אך מסביב לאסם הם פונים לריבועים. אני מניח שזה אובדן אות מכיוון שלא הלכנו דרך האסם אלא הלכנו לאורך החלק העליון של האסם.

ניתן לקרוא את ה- misc.txt על ידי Excel כקובץ המופרד בפסיקים (או כקובץ טקסט). ראה מצורף דוגמה שצולמה במכונית בזמן נהיגה.

דברים ששמתי לב אליהם הם שאורך הרוחב והאורך נמצאים במקומות עשרוניים רבים, לא יודע עד כמה זה מדויק. נראה שהמהירות עובדת. בדרך כלל בהליכות שלי, הלוויין הוא בסביבות 10, במכונית זה היה 7 מה שהופך אותו בגלל גג מתכת. HDOP במכונית נראה גבוה יותר במכונית. בטיולים זה היה בסביבות 1 או למטה (טוב יותר).

אני לא מבין את זווית. במשך תקופה שבה Latitude נשאר אותו דבר הייתי חושב שהזווית תהיה 0, 90, 180 או 270 לא 66.

מסקנות: נראה שזה עובד די טוב. אני חושב שה- M4express מהיר הרבה יותר מזה של Atmega328 שהייתי רגיל אליו. זה כנראה יכול לעשות קצת סינון רעש כדי להיפטר מכמה מהתקלות במסילת NMEA מבלי לפגוע בשיעורי הדגימה של שנייה אחת. אני כנראה לא אטרח. אחד הפרויקטים העתידיים שלי יהיה לעשות קצת 'סקר' שאני גר במדינה חקלאית עם הרבה שדות. לפעמים הייתי רוצה לדעת כמה דונם יש בשדה. סביר להניח שאוכל להשתמש ב- GPS שלי עם מסך המגע 3.5 אינץ 'שלי ליישום זה.

רוצה גם לראות אם אנטנה חיצונית עושה הבדל רב. שמתי לב שחלק מרצועות ה- NMEA שלי אינן בדיוק היכן שהן צריכות להיות.

אגב ה- MTK3339 אינו מדויק יותר מאשר מכשירי GPS אחרים כמו uBlox.

פרויקט נוסף הוא שקניתי כמה מודולי GPS L80 שנראים זולים יותר מה- MTK3339 אך אמורים להיות אותו הדבר בעצם. אולי הם שיבוטים? יתרון אחד גדול בשבילי הוא שיש להם מרווח של 0.1 אינץ 'על הפינים וזה הרבה יותר קל לעבוד איתם.