Икономичен GPS с дисплей с електронно мастило: 4 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Всяко лято ходя на туризъм на отдалечени места. Понякога, когато следата е бледа или дори изчезва, трябва да използвам GPS на телефона си, за да получа координатите си и след това да проверя позицията си върху хартиена карта (често нямам сигнал, така че хартиените карти са задължителни). За да спестя батерията на телефона си, реших да създам GPS устройство с ниска мощност, базирано на arduino и използващо E-Ink дисплей. Екранът с електронно мастило се нуждае само от захранване, за да актуализира екрана, поради което е много подходящ за енергоспестяващи устройства.

Какъв е принципът на този GPS?

Включвате GPS с натискане на бутон, дисплеят актуализира вашето местоположение, надморска височина и броя на сателитите, използвани за изчисляване на вашето местоположение и след това автоматично се изключва, за да спести батерията. Благодарение на дисплея E-Ink вашето местоположение остава на екрана дори след като GPS е изключен. Можете да промените координатната система, използвана от GPS (дължина/ширина в десетични градуси, UTM система и нейните варианти …), като използвате бутони, така че да можете да я използвате с карти от много различни държави.

Научих толкова много неща по време на този малък проект и се надявам, че ще се забавлявате толкова, колкото аз го правех!

Опровержение:

Аз съм достатъчно уверен в това изграждане, така че ще го използвам по време на следващите ми походи, но винаги ще имам телефона си като резервен GPS. Ако не сте сигурни какво правите, съветвам ви да си купите търговски GPS, вместо да го изграждате сами. Насърчавам ви да проверите сами веригата и кода и не мога да нося отговорност, ако GPS, който сте изградили съгласно тази инструкция, ви провали

Друго нещо: този GPS няма да работи в Норвегия и Шпицберген в режим UTM. Всъщност мрежата на UTM не е проектирана по същия начин на тези места в сравнение с останалия свят и не успях да включа тази специфичност в arduino поради ограничения в паметта …

Консумативи

- 1 x Arduino Nano

- 1 x Ublox-6m GPS модул

- 1 x E-Ink дисплей с неговия модул. Използвах този:

www.amazon.fr/gp/product/B072Q4WTWH/ref=pp…

- 1 x 18650 литиево-йонна батерия (около 2000mah трябва да е достатъчно)

- 1 x 18650 държач за батерия

- 1 x модул за зареждане и защита за Li-Ion батерии на базата на TP4056 като този:

www.amazon.fr/gp/product/B0798M12N8/ref=pp…

- 1 x двупозиционен превключвател (тип ON/OFF)

- 3 малки превключвателя с бутони

- 1 x 1 MΩ резистор

- 1 x M -канал с общо предназначение N канал (изчистих един от компютърно захранване)

- 1 х табла

- проводници

- 1 x Платка за прототипиране

Стъпка 1: Прототипиране на GPS

На първо място, трябва да сглобите устройството на макет, за да тествате компонентите и кода на arduino.

Захранване на GPS

За да захранвам устройството използвах Li-Ion 18650 батерия от 2000 mAh. Този вид батерии се нуждаят, точно както Li-Po батериите, да се зареждат и разреждат по контролиран начин. Зареждането на батерията по грешен начин може да предизвика пожар или дори да експлодира точно като Li-Po! За да можете да го зареждате с помощта на класическо зарядно устройство за телефон, трябва да използвате модул, базиран на TP4056.

В тази първа стъпка просто трябва да запоите положителния (червен) проводник от държача на батерията към B+ на модула и отрицателния (черен) проводник от държача на батерията към B-. След това трябва да запоите проводници към OUT+ и OUT- на модула, те ще се свържат по-късно с устройството.

ВАЖНО: След като устройството бъде завършено, ще трябва да включим arduino към компютъра, когато го правим е НАИСТИНА ВАЖНО ДА ИЗХВЪРЛЕТЕ АКУМУЛАТОРА ОТ УСТРОЙСТВОТО, в противен случай съществува риск ардуино да започне да зарежда батерията в неправилен начин и отново съществува риск той да се запали.

Окабеляване на нещата на чертежа

Следващата стъпка може да бъде малко сложна: трябва да свържете всичко по макета, така че да съответства на схемата по -горе.

Малък съвет: използвайте максималното място, което е на разположение на вашата дъска, и … отделете време;)

Стъпка 2: Качете кода

Сега е време да качите кода на arduino!

Първо се уверете, че батерията е извадена от държача на батерията, след това включете arduino към компютъра, качете прикачения код arduino и изключете arduino. Най -накрая можете да поставите батерията в устройството.

Ако имате някакви въпроси относно кода, не се колебайте да ги зададете в секцията за коментари по -долу!:)

Стъпка 3: Направете го работещ

Сега нека да обясня как всъщност работи този GPS:

Когато натиснете бутона, който свързва земята и +5V щифта от arduino за около 3 секунди, GPS се зарежда.

GPS може да се стартира в два различни режима: режим на конфигуриране и действителен режим на GPS. За да изберете режима, в който стартирате, трябва да промените позицията на двата превключвателя на позиции, свързани между A0 и земята.

Режим на конфигуриране: В този режим можете да изберете дали GPS да показва вашето местоположение (географска ширина, дължина, надморска височина и брой сателити, използвани за изчисляване на вашето местоположение) в десетични градуси, или ако искате да показва вашето местоположение (на изток, север, надморска височина, зона и брой спътници, използвани за изчисляване на вашето местоположение), проектирани върху мрежата на UTM (или всеки негов вариант, както ще видим по -късно). За да превключвате между изток/север и режим географска ширина/дължина, просто натиснете бутона, свързващ A1 към земята, докато дисплеят покаже "MODE: E/N" (за Easting/Northing) или "MODE: L/L" (за Latitude /Географска дължина).

Ако искате вашите координати в десетични градуси, изберете режима "L/L" и след това превключете двупозиционния превключвател обратно в GPS режим. Вашите настройки сега се записват в паметта на arduino и устройството вече ще се синхронизира със спътниците и ще покаже вашата позиция, надморската височина и броя на спътниците, използвани за изчисляване на вашето местоположение. Внимавайте: трябва да сте навън или близо до прозорец, за да позволите на GPS да чува спътниците! След това устройството се изключва автоматично, за да спести батерията.

За да намерите позицията си на картата, вероятно ще трябва да използвате координатите си по отношение на Easting и Northing. Тази система всъщност е проекция на вашите GPS координати върху мрежа. През повечето време картата ще бъде завършена в системата UTM, но някои страни използват вариант на тази система, затова трябва да зададете друг параметър, за да избирате между системата UTM и варианта на вашата карта.

За да намерите системата на вашата карта, често трябва да проверявате малки писания в ъгъла й. Ако вашата карта е в UTM система, тогава настройката на GPS е лесна: просто натиснете бутона, свързващ A2 към земята, така че на екрана да се покаже „ZONE: AUTO“.

В много страни картите са в локален вариант на системата UTM: например в Швеция картите често са в системата SWEREF 99 TM. Тази система използва същата проекция като системата UTM в зона 33, но разширена за цялата страна! Това означава, че ако използвате карта в SWEREF 99 TM, ще трябва ръчно да фиксирате зоната на GPS до 33. За да направите това, натиснете бутона, свързващ A2 към земята, докато на дисплея се покаже "ZONE: AUTO", след което натиснете бутона, свързващ A1 към земята, докато дисплеят не покаже "ZONE: 33". По подобен начин във Финландия повечето карти използват системата ETRS-TM35, която е системата UTM в зона 35, разширена за цялата страна (следователно тук трябва да изберете „ЗОНА: 35“). Много страни имат този вариант на UTM система.

След като правилно сте параметризирали GPS, просто превключете двупозиционния превключвател обратно в режим GPS, вашите настройки вече са запазени и устройството вече ще се синхронизира със спътниците, ще покаже вашата позиция и ще се изключи.

GPS режим:

Устройството ще се зареди и директно ще покаже вашите позиции според параметрите, съхранени в неговата памет. След като позицията се отпечата, устройството ще се изключи директно, за да спести батерията.

Стъпка 4: Запоявайте компонентите на лента и сглобете устройството

Сега, когато всичко работи, запоявайте компонентите на лентата съгласно схемата. Можете да започнете от начина, по който сте организирали компонентите на лентата като начална точка за дизайна на лентата. Не се колебайте да надраскате медта от някои ивици, за да направите по -компактна верига.

Важно: Не забравяйте да премахнете медта през щифтовете на arduino;)

Накрая залепете екрана, държача на батерията и антената на GPS модула към лентата с горещо лепило. Използвайте изолационна лента, ако е необходимо, за да избегнете късо съединение.

За да завършите устройството, сега имате две възможности: можете или да потърсите онлайн за пластмасова кутия, която да отговаря на размера на вашия завършен GPS (ще трябва да изрежете дупки за екрана, бутоните, превключвателя и микро USB вход за зарядно устройство) или можете да отпечатате 3D пластмасов калъф, който би паснал идеално на вашата конструкция.