Úsporný GPS s displejem E-Ink: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Každé léto chodím na túry do vzdálených míst. Někdy, když je stezka slabá nebo dokonce zmizí, musím pomocí GPS svého telefonu zjistit souřadnice a poté zkontrolovat svou polohu na papírové mapě (často nemám signál, takže papírové mapy jsou povinné). Abych ušetřil baterii svého telefonu, rozhodl jsem se postavit zařízení s nízkým výkonem GPS založené na arduinu a pomocí displeje E-Ink. Displej E-Ink potřebuje energii pouze k aktualizaci obrazovky, a proto je vhodný pro zařízení šetřící energii.

Jaký je princip tohoto GPS?

GPS zapnete stisknutím tlačítka, displej aktualizuje vaši polohu, nadmořskou výšku a počet satelitů použitých k výpočtu vaší polohy a poté se automaticky vypne, aby šetřil baterii. Díky displeji E-Ink zůstane vaše poloha na obrazovce, i když je GPS vypnuto. Souřadnicový systém používaný GPS (zeměpisná délka/šířka v desítkových stupních, systém UTM a jeho varianty …) můžete změnit pomocí tlačítek, takže jej můžete používat s mapami z mnoha různých zemí.

Během tohoto malého projektu jsem se naučil tolik věcí a doufám, že se budete bavit stejně jako já!

Prohlášení:

Jsem si v této sestavě natolik jistý, že ji budu používat při svých dalších túrách, ale svůj telefon budu mít vždy jako záložní GPS. Pokud si nejste jisti, co děláte, doporučuji vám, abyste si místo vlastní stavby pořídili komerční GPS. Doporučuji vám, abyste si sami zkontrolovali obvod a kód, a nemohu nést odpovědnost, pokud vás GPS, které jste vytvořili podle tohoto pokynu, selže

Další věc: tento GPS nebude fungovat v Norsku a na Špicberkách v režimu UTM. Ve skutečnosti není mřížka UTM v těchto místech navržena stejným způsobem ve srovnání se zbytkem světa a tuto specifičnost jsem nemohl zahrnout do arduina kvůli omezení paměti…

Zásoby

- 1 x Arduino Nano

- 1 x modul GPS Ublox-6m

- 1 x E-Ink displej s jeho modulem. Použil jsem tento:

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

- 1 x 18650 Li-Ion baterie (asi 2000 mAh by mělo stačit)

- 1 x držák baterie 18650

- 1 x nabíjecí a ochranný modul pro Li-Ion baterie na bázi TP4056, jako je tento:

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

- 1 x přepínač dvou poloh (typ ON/OFF)

- 3 x malé tlačítkové spínače

- odpor 1 x 1 MΩ

- 1 x Mosfet N kanálu pro obecné účely (jeden jsem zachytil z napájecí jednotky počítače)

- 1 x Stripboard

- Dráty

- 1 x Breadboard pro prototypování

Krok 1: Prototypování GPS

Nejprve musíte zařízení sestavit na prkénko, abyste otestovali součásti a arduino kód.

Napájení GPS

K napájení zařízení jsem použil Li-Ion 18650 baterii 2000 mAh. Tento druh baterie potřebuje, stejně jako baterie Li-Po, nabíjet a vybíjet kontrolovaným způsobem. Nabití baterie nesprávným způsobem může způsobit požár nebo dokonce výbuch jako Li-Po! Abyste ji mohli nabíjet pomocí klasické telefonní nabíječky, musíte použít modul TP4056.

V tomto prvním kroku stačí připájet kladný (červený) vodič z držáku baterie k B+ na modulu a záporný (černý) vodič z držáku baterie do B-. Poté musíte pájet vodiče k OUT+ a OUT- na modulu, ty se připojí později k zařízení.

DŮLEŽITÉ: Jakmile bude zařízení dokončeno, budeme muset arduino zapojit do počítače, při tom je SKUTEČNĚ DŮLEŽITÉ VYBRAT BATERII ZE ZAŘÍZENÍ, jinak hrozí, že arduino začne nabíjet baterii v nesprávným způsobem a opět existuje riziko požáru.

Zapojení věcí na prkénko

Další krok může být trochu ošidný: vše musíte zapojit na prkénko tak, aby odpovídalo výše uvedenému schématu.

Malý tip: využijte maximum místa, které máte na prkénku, a … udělejte si čas;)

Krok 2: Nahrajte kód

Nyní je čas nahrát kód na arduino!

Nejprve se ujistěte, že je baterie vyjmuta z držáku baterie, poté připojte arduino k počítači, nahrajte přiložený arduino kód a arduino odpojte. Nakonec můžete do zařízení vložit baterii.

Pokud máte ke kódu jakýkoli dotaz, klidně se ho zeptejte v sekci komentáře níže!:)

Krok 3: Nechte to fungovat

Nyní mi vysvětlete, jak tento GPS vlastně funguje:

Když na přibližně 3 sekundy stisknete tlačítko, které spojuje zem a +5V piny z arduina, spustí se GPS.

GPS lze spustit ve dvou různých režimech: konfiguračním režimu a skutečném režimu GPS. Chcete -li zvolit režim, ve kterém nastartujete, musíte změnit polohu přepínače dvou poloh připojeného mezi A0 a zemí.

Konfigurační režim: V tomto režimu můžete zvolit, zda GPS zobrazí vaši polohu (zeměpisná šířka, zeměpisná délka, nadmořská výška a počet satelitů použitých k výpočtu vaší polohy) v desetinných stupních, nebo chcete, aby zobrazovala vaši polohu (východ, sever, nadmořská výška, zóna a počet satelitů použitých k výpočtu vaší polohy) promítnuté do mřížky UTM (nebo jakékoli její varianty, jak uvidíme později). Chcete -li přepínat mezi režimem Východní/Severní a Zeměpisná šířka/Zeměpisná délka, stiskněte tlačítko spojující A1 se zemí, dokud se na displeji nezobrazí „MODE: E/N“(pro Easting/Northing) nebo „MODE: L/L“(pro Latitude /Zeměpisná délka).

Pokud chcete souřadnice v desítkových stupních, vyberte režim „L/L“a poté přepněte zpět přepínač dvou poloh do režimu GPS. Vaše nastavení se nyní uloží do paměti arduina a zařízení se nyní synchronizuje se satelity a zobrazí vaši polohu, nadmořskou výšku a počet satelitů použitých k výpočtu vaší polohy. Pozor: musíte být venku nebo blízko okna, aby mohl GPS slyšet satelity! Zařízení se poté automaticky vypne, aby šetřilo baterii.

Chcete -li najít svou polohu na mapě, budete pravděpodobně muset použít souřadnice, pokud jde o východ a sever. Tento systém je ve skutečnosti projekcí vašich souřadnic GPS na mřížku. Většinu času bude mapa odstupňována v systému UTM, ale některé země používají variantu tohoto systému, proto musíte nastavit jiný parametr, abyste si mohli vybrat mezi systémem UTM a variantou vaší mapy.

Abyste našli systém své mapy, musíte často kontrolovat malá písma v jejím rohu. Pokud je vaše mapa v systému UTM, pak je parametrizace GPS jednoduchá: stačí stisknout tlačítko spojující A2 se zemí, aby se na obrazovce zobrazilo „ZONE: AUTO“.

V mnoha zemích jsou mapy v místní variantě systému UTM: například ve Švédsku jsou mapy často v systému SWEREF 99 TM. Tento systém používá stejnou projekci jako systém UTM v zóně 33, ale je rozšířen po celé zemi! To znamená, že pokud v SWEREF 99 TM používáte mapu, budete muset zónu GPS opravit na 33 ručně. Chcete -li to provést, stiskněte tlačítko spojující A2 se zemí, dokud se na displeji nezobrazí „ZONE: AUTO“, a poté stiskněte tlačítko spojující A1 se zemí, dokud se na displeji nezobrazí „ZONE: 33“. Podobně ve Finsku většina map používá systém ETRS-TM35, což je systém UTM v zóně 35 rozšířené po celé zemi (proto byste zde měli vybrat „ZONE: 35“). Spousta zemí má tento druh variant systému UTM.

Jakmile správně nastavíte parametry GPS, přepněte zpět přepínač dvou poloh do režimu GPS, vaše nastavení se nyní uloží a zařízení se nyní synchronizuje se satelity, zobrazí vaši polohu a vypne se.

Režim GPS:

Zařízení se spustí a přímo zobrazí vaše pozice podle parametrů uložených v jeho paměti. Jakmile je pozice vytištěna, zařízení se samo vypne, aby šetřilo baterii.

Krok 4: Pájejte součásti na páskové desce a sestavte zařízení

Nyní, když vše funguje, připájejte součásti na stripboard podle schématu. Můžete začít tím, jak jste uspořádali součásti na stripboadu jako výchozí bod pro návrh stripboardu. Neváhejte a poškrábejte měď z některých pruhů, abyste vytvořili kompaktnější obvod.

Důležité: Nezapomeňte odstranit měď přes kolíky arduina;)

Nakonec přilepte obrazovku, držák baterie a anténu modulu GPS na stripboard horkým lepidlem. V případě potřeby použijte izolační elektrickou pásku, aby nedošlo ke zkratu.

Abyste mohli zařízení dokončit, máte nyní dvě možnosti: můžete buď online vyhledat plastovou krabičku, která by vyhovovala rozměrům vašeho hotového GPS (budete muset vyříznout otvory pro obrazovku, tlačítka, přepínač a mikro USB nabíjecí vstup) nebo si můžete 3D vytisknout plastové pouzdro, které bude dokonale vyhovovat vaší stavbě.