Lumang Tao at ang Arduino GPS: 6 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Kaya't ang Lazy Old Geek (L. O. G.) na ito ay hindi nakagawa ng isang Instructable sa loob ng ilang taon. Sa edad na 70, ang utak ay hindi gumana kagaya ng dati at mahirap ituon ang pansin sa malalaking proyekto pabayaan na subukang isulat ang tungkol sa kanila.

(Papasok ako sa Arduino Contest.)

Ngunit sa tulong ng aking mapagmahal na aso, si Sadie at ng aking CPAP machine, susubukan ko ito. Si Sadie ay ang aking anti-depressant, pinapanatili ang aking espiritu at naglalakad kami tuwing umaga. Tinutulungan ako ng aking CPAP na makatulog nang mas maayos at samakatuwid, mag-isip nang kaunti pa.

GPS: Kaya, palagi akong naging interesado sa GPS. Karamihan sa komersyal na GPS ay maaari lamang matukoy hanggang sa 2-3 metro. Ang pinsan ko, na isang big time magsasaka ay nagsabi na ang kanyang kagamitan ay maaaring gumawa ng maraming mas mahusay. Alam ko na ang isa sa mga lokal na magsasaka ay gumagamit ng kanyang John Deere tractors upang magtanim ng mga pananim sa mga furrow gamit ang pasadyang GPS.

Gumugugol ako ng maraming oras sa pag-surf sa Internet at pagbabasa tungkol sa makatuwirang mga presyong GPS na maaaring masukat hanggang sa sent sentimo! Hindi kapani-paniwala. Sa praktikal na panig, hindi ko talaga iyon kailangan. Kapag naglalakad ako hindi ko talaga kailangang malaman eksakto kung nasaan ako. Kahit na sa mga paglalakbay sa kalsada, ginagamit ko ang aking smartphone sa Android Auto upang ipaalam sa akin kung nasaan ako.

Ngunit isa rin akong technogeek, kaya nagsimula akong tumingin sa mga GPS para sa mga libangan. Ang isa sa pinakatanyag ay ang Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Hakbang 1: Adafruit Feather

Sa gayon, ang isa sa mga bersyon ng Adafruit Ultimate GPS ay ang Featherwing. Hindi ko pa naririnig ang serye ng Adafruit Feather, kaya mas maraming surfing. Wow, Adafruit at Lady Ada ay nakabuo ng isang buong grupo ng mga microcontroller at accessories batay sa isang maliit na platform na tinatawag na Feather. Para sa Arduinoites, katulad ito sa pangunahing platform ng Arduino UNO ngunit mas maliit at mas napapanahon. Binuo din ng Adafruit ang lahat ng software upang magkatugma sila sa Arduino software.

Talagang pinahahalagahan ko ang trabahong ginawa ng Adafruit at Lady Ada para sa mga DIYer at talagang nagustuhan ko ang Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

Hindi tulad ng karaniwang Arduino na may 16mHz na orasan, napakabilis nito sa 120mHz na orasan. Ito ay 3.3V na kung saan ay halos bagong pamantayan para sa mga bagong DIY electronics. Ito ay katugma sa Arduino kung saan medyo pamilyar ako sa plus maaari rin itong mai-program sa Circuit Python (pasadyang bersyon ng Python ng Adafruit). Matanda na ako at nahihirapang matuto ng mga bagong bagay ngunit bibigyan ako nito ng pagkakataong mag-branch out.

Kaya't nag-order ako ng isang gamit sa ebay at nag-order din ng isa mula sa Mouser. Ang Amazon, Mouser at DigiKey ay nagdadala ng ilan sa mga produktong Adafruit. Gusto kong bumili ng isa nang direkta mula sa Adafruit ngunit sa oras na iyon, wala silang lahat ng FeatherWings na nais kong makuha. Sa kasong ito, mas mura itong mag-order ng maraming bagay nang sabay-sabay upang hindi mo kailangang magbayad ng mas maraming gastos sa pagpapadala. Sa aking kaso ang tatlong mga item ay nagkakahalaga ng higit sa pagpapadala ng isa.

PROBLEMA: Ang konektor ng baterya ng JST2.0 sa M4express. Matagal na ang nakakaraan bumili ako ng isang bungkos ng mga konektor ng kuryente ng JST2.0 tulad ng larawan. Sa kasamaang palad, ang pula / itim ay kabaligtaran ng ginagamit ng M4express, at marami akong mga baterya at proyekto na gumagamit ng polarity na ito.

O, mabuti naman. Madaling engkanto na alisin ang mga wire mula sa konektor at ilipat ang kanilang mga posisyon. Kaya't ginawa ko ito sa maraming mga baterya at isang charger ng LiPo. Naglagay ako ng pulang polish ng kuko sa kanila kaya sana hindi sila makihalubilo.

Para sa M4express, pinili ko na gamitin ang mga babaeng header na may mahabang mga pin. Tingnan ang larawan. Pinayagan nitong mag-plug sa tuktok ang FeatherWings tulad ng aking GPS. Dagdag pa ang M4express ay maaaring mai-plug sa FeatherWings tulad ng 3.5 TFT na binili ko.

Para sa application na ito, hindi ginagamit ang mga pin kaya nagkaroon ako ng isang maliit na Protoboard at isinaksak ang M4express dito upang hindi mailantad ang mga pin at hindi mabaluktot kapag dinala ko ito.

Hakbang 2: Ang Aking GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Isa sa mga magagaling na bagay na gusto ko tungkol sa Adafruit ay ang labis nilang pagdokumento ng kanilang mga produkto, ipinapalagay ko upang ang mga hobbyist ay maaaring bumuo ng kanilang sarili. Ngayon ang M4express ay mayroong isang SMD microcontroller na napakaliit para sa isang matandang lalaki na tulad ko upang magtrabaho kasama kaya bumili ako ng isang pares sa halip na subukan na gumawa ng isa. Ngunit ang FeatherWing Ultimate GPS ay medyo mas mahusay kaya nagpasya akong subukang gawin ang sarili ko. Kaya't nag-order ako ng isang module ng MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 mula sa Ebay o Aliexpress (hindi matandaan). Minsan tinatawag itong LadyBird1.

Kaya't gamit ang Eagle Cadsoft, (ngayon, Autodesk) software Kinopya ko ang iskema ng Adafruit at binago ito. Una makakagawa lang ako ng mga solong panig na PCB at pangalawa wala akong maraming mga bahagi ng SMD kaya pinasimple ko ito.

GPS_MTK3339.zip

Kaya't ginawa ko ang PCB gamit ang aking paraan ng paglipat ng toner:

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

MGA PROBLEMA: Tulad ng naalala ko minsan, Matanda na ako at narito ang ilang mga problema na mayroon ako. Kadalasan hindi ko iyon nakikita ng mabuti ang pagsasapup, kaya gumagamit ako ng isa sa mga kagamitang ito ng libangan at isang ilaw na nagpapalaki ng baso (tingnan ang mga larawan) na nakuha ko mula sa Aliexpress. Gumagamit ako ng Aoyue soldering iron upang makontrol ko ang temperatura at pumili ng mga tip sa paghihinang.

Kahit na sa lahat ng ito, marami akong mga problema sa paghihinang ng mga pin ng module ng GPS at ang konektor ng antena ng u.fl. Gayundin, gumagamit ako ng tool na Dremel-clone upang mag-drill ng mga butas. Hindi ako nakakapag-drill ng tuwid na mga butas ngunit sa kabutihang palad ay nakapagtrabaho ang lahat.

Sa pamamagitan ng paraan, nag-order ako ng ilang SMD 0805 ferrite beads ngunit hindi ko nakuha ang mga ito kaya naghihintay sa ilan pa. Samantala naghinang ako ng isang kawad sa mga contact upang maisagawa ito. Ang ferit bead ay dapat na bawasan ang ingay sa boltahe pin sa GPS chip.

Hakbang 3: Reader ng MicroSD Card

Ok, kaya't gumana ang GPS ng maayos ngunit gumana lamang ito nang ito ay nakatali sa isang computer upang makita mo ang nangyayari. Upang mas maging kapaki-pakinabang, kailangan ko ng isang bagay na hindi naka-tether sa isang computer, tulad ng isang display o isang micro SD card. Sa ngayon nais kong mag-imbak ng impormasyon sa GPS. Ang Adafruit ay mayroong ilang FeatherWings na may mga microSD card, tulad ng display na 3.5”at ang RTC card. Ngunit hindi ko nais na mai-stack ang FeatherWings kaya kinopya ko ang microSD circuitry mula sa RTC card at gumawa ng sarili ko.

Dahil hindi ko nais na mag-stack ng isa pang FeatherWing, nakagawa ako ng isang plano na ilakip ito sa aking GPS PCB. Dahil ang circuit ay medyo simple, ginawa ko lang ito sa limang pad upang makalakip ako ng mga wire sa PCB na ito at sa aking GPS board.

MyDataLogger.zip

Kaya upang ilakip ito, inilagay ko ito sa ilalim ng aking GPS PCB, na-solder sa ilang mga wire-wrap wires at ikinonekta ang mga ito sa aking GPS PCB. Para sa ilang pinutol ko ang ilan sa pagkakabukod sa mga header pin, kaya maaari kong maghinang ng mga wire nang hindi makagambala sa PCB na umaangkop sa M4express. Dapat mong makita iyon sa larawan. Pagkatapos ay gumamit ako ng ilang pandikit na Gorilla upang maingat na idikit ang dalawang kard. Maging maingat habang lumalaki ang Gorilla Glue.

PROBLEMA: Sa totoo lang, kasama nito ang mga microSD card. Nag-order ako ng ilang mga microSD card sa ebay. Nalaman kong may pagkakaiba sa pagitan ng mga simpleng microSD card at microSDHC card. Una, ang ilan sa mas matandang mga adaptor na tulad ko (marahil) ay hindi mabasa ang mga bersyon ng HC. Pangalawa ang mga bersyon ng microSDHC ay mula 4gB hanggang 32gB. Mayroong isa pang bersyon na tinatawag na microSDXC na may 64gB at mas malaking sukat. Sa gayon, nakatanggap ako ng ilang mga 64gB card ngunit hindi ko mabasa ang mga ito sa aking mga adapter. Hindi ko mawari kung ano ang mali. Ngunit pagkatapos malaman ang tungkol sa mga pagkakaiba, naisip kong marahil ay hindi mabasa ng aking mga adaptor ang bersyon ng HC ngunit sinabi ng karagdagang pananaliksik na ang bersyon ng HC ay maximum ng 32gB at tulad ng ipinapakita ng larawan na ito ay may label na microSDHC 64gB. Kahit na, sinasabi nitong Kingston ang mga ito ay peke. Nakipag-ugnay ako sa nagbebenta at agad niyang na-refund ang aking pera. Maaari kang makahanap ng maraming sa Internet tungkol sa mga pekeng microSD card.

Ngayon kahit na peke sila, hindi nangangahulugang hindi sila gagana. Naghihintay ako ng isang pares ng mga bagong adaptor na dapat na mabasa ang ilang mga HC card, plus nag-order ako ng ilang iba't ibang mga HC card.

Hakbang 4: Antena ng GPS

Isa pang kalamidad ng Matandang tao. Kaya't nag-order ako ng isang aktibong antena ng GPS at isang RP-SMA sa u.fl adapter mula sa ebay / Aliexpress. Siyanga pala, nakalimutan ko na mayroon na ako ng isa sa mga adaptor na ito. Gayunpaman, sa wakas nakuha ko ang antena at hindi ito magkasya sa adapter. Ngayon, sa palagay ko marami sa mga tagapagtustos ng Tsino na ito ay hindi talaga nauunawaan kung ano ang ibinebenta nila. Hal, marami ang hindi nakikilala ang mga konektor sa mga antena at ang ilan ay hindi rin ipinapakita nang malinaw sa mga larawan. Sa gayon, sa palagay ko ang nakuha ko ay ipinakita nang maayos ang konektor ngunit hindi ito nakilala. Kaya, pagkatapos ng ilang pagsasaliksik, (naisip ko) na nakilala ko ito bilang isang konektor ng MCX. Gayunpaman, nag-order ako ng isa pang antena at sa wakas ay natanggap ito at hindi rin magkasya. Sa tingin ko muli ito ang karamihan sa aking kasalanan, bagaman mayroong maraming pagkalito sa pagitan ng SMA at RP-SMA na lalaki at babae at mga plugs at jacks.

Sa ilalim ng linya ay tama ngayon wala akong hiwalay na gumaganang antena.

BABALA: Ang mga konektor ng u.fl sa Adafruit at ang aking GPS board ay napaka marupok at inirerekumenda na pisikal na pilitin mo ang pag-koneksyon.

Hakbang 5: Pagsasama-sama sa Lahat ng Ito

Ang Adafruit ay may ilang mahusay na mga tutorial sa kung paano makuha ang M4express upang ito ay gagana kasama ng Arduino.

Nakalakip ang aking Arduino sketch:

GPSDatalogger.zip

Ginagawa ang sumusunod:

Nagsusulat ng mga string ng GPS sa isang file sa microSD card na tinatawag na data.nmea

Minsan sa isang minuto, nagsusulat din ito ng ilang iba pang data tulad ng oras, #satellite, kalidad ng signal, bilis sa isang file na tinatawag na misc.txt. Ginawa ko ang ilang mga pagbabago, tulad ng halos pag-convert sa Mountain Standard na oras at buhol sa mph.

Ang parehong mga file ay mga file ng teksto.

Sa pamamagitan ng paraan, sinubukan kong gumawa ng ilang mga bagay-bagay sa Circuit Python. Nagawa kong patakbuhin ang mga halimbawa ngunit tila may ilang problema sa pagpapadala ng mga utos sa module ng GPS. Maaaring muling bisitahin sa hinaharap.

Hakbang 6: Paggamit

Gumagamit ang mga GPS ng tinatawag na data ng ephemeris at almanac upang makalkula ang lokasyon. Kung kailan paunang pinalakas, kinakailangan ng ilang sandali bago maproseso ang impormasyong ito. Maaari itong tumagal ng ilang minuto. Sa gayon ang MTK3339 module ng GPS ay may naka-back up na baterya upang maiimbak ang impormasyong ito. Hinahulaan ko pa rin kung paano ito gumagana ngunit ang ginagawa ko ay tungkol sa 5 minuto bago ang aming lakad, isaksak ko ang aking M4express / GPS sa PC nang walang microSD card. Kapag, naghahanda na akong umalis, inaalis ko ito, isingit ang microSD card at lakas gamit ang isang baterya at mag-alis.

Suliranin: Sa palagay ko nasira ko ang isa sa aking mga M4express module na posibleng may static na elektrisidad. Kapag naka-plug ito sa isang computer kumikislap ang LED status ng pagsingil. (Ang M4express ay may isang LiPo baterya charger circuit). Sa gayon, hulaan ko na hindi gumagana ang circuit ng charger, kahit na hindi ko ito nasuri. Gayunpaman, bukod sa kumikislap na LED ay tila umaandar ito pareho sa computer at sa lakas ng baterya hindi ito kumikislap kaya't nakatira ako dito.

Google Earth Pro

Isa sa mga kadahilanan, ginawa ko ang file naea upang magamit ko ito sa Google Earth Pro. Inaalis ko ang microSD card mula sa module ng GPS, isaksak ito sa isa sa aking mga adaptor at isaksak ito sa aking computer.

Upang magamit, simulan ang Google Earth Pro, piliin ang (FILE) (BUKAS). Sa tabi ng kahon ng File, mayroong isang pagpipilian para sa mga uri ng mga file. Piliin ang (GPS). Mag-browse upang makita ang file ng data.nmea at buksan ito.

Ang isa pang window ay pop up. Pinipili ko ang lahat ng Lumikha ng Mga Track ng KML, Lumikha ng mga LineLtring ng KML, Ayusin ang mga Altitud sa taas ng lupa.

Ang unang halimbawa ay nagpapakita ng isang sample. Ang pag-shoot ng asul na linya ay maling data, marahil ay ingay.

Sa pangalawang halimbawa, mayroong isang malaking kamalig ng metal. Ang mga asul na track ay karaniwang may mga arrow na nagpapakita ng direksyon ng paglalakbay, ngunit sa paligid ng kamalig ay bumaling sila sa mga parisukat. Ipinapalagay ko na ito ay pagkawala ng signal dahil hindi kami naglakad sa kamalig ngunit sumama sa tuktok ng kamalig.

Ang misc.txt ay maaaring basahin ng Excel bilang isang comma delimited file (o bilang isang text file). Tingnan ang nakakabit para sa isang halimbawang kinuha sa isang kotse habang nagmamaneho.

Ang mga bagay na napansin ko ay ang Latitude at Longitud sa maraming decimal na lugar, hindi alam kung gaano ito katumpak. Tila gumagana ang bilis. Kadalasan sa aking mga paglalakad, ang mga satellite ay nasa 10, sa kotse ay 7 na gumagawa mula dahil sa metal na bubong. Ang HDOP sa kotse ay tila mas mataas sa kotse. Sa mga paglalakad ay higit pa sa paligid ng 1 o mas mababa (mas mabuti).

Hindi ko maintindihan Angle. Para sa isang kahabaan kapag ang Latitude ay nanatiling pareho sa tingin ko ang anggulo ay 0, 90, 180, o 270 hindi 66.

Mga Konklusyon: Tila gumagana itong napakahusay. Sa palagay ko ang M4express ay napakabilis kaysa sa Atmega328s na nakasanayan ko. Marahil ay maaari itong gumawa ng ilang pagsala ng ingay upang mapupuksa ang ilan sa mga glitches ng track ng NMEA nang hindi ginugulo ang isang segundong mga rate ng sample. Marahil ay hindi ako mag-abala. Ang isa sa aking mga hinaharap na proyekto ay ang paggawa ng ilang 'pag-survey' na nakatira ako sa bukid na bansa na may maraming mga patlang. Minsan nais kong malaman kung ilang ektarya ang nasa isang bukid. Marahil ay magagamit ko ang aking GPS gamit ang aking 3.5”touchscreen para sa application na iyon.

Nais ding makita kung ang isang panlabas na antena ay may malaking pagkakaiba. Napansin ko na ang ilan sa aking mga track ng NMEA ay hindi gaanong naroroon.

Sa pamamagitan ng paraan ang MTK3339 ay hindi mas tumpak kaysa sa iba pang mga GPS tulad ng uBlox.

Ang isa pang proyekto ay bumili ako ng ilang mga module ng L80 GPS na tila mas mura kaysa sa MTK3339 ngunit dapat ay magkatulad na bagay. Siguro clones sila? Ang isang malaking kalamangan para sa akin ay mayroon silang 0.1 spacing sa mga pin na mas madaling magtrabaho.