LTE Arduino GPS Tracker + IoT Dashboard (část 1): 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Úvod

Jak se máte kluci! Tento Instructable navazuje na můj první Instructable o používání štítu Botletics LTE/NB-IoT pro Arduino, takže pokud jste to ještě neudělali, přečtěte si jej a získejte dobrý přehled o tom, jak štít používat a o čem to celé je. V tomto tutoriálu se zaměřím na protokolování dat IoT, konkrétně na sledování GPS a teploty, a poskytnu vám veškerý kód a pokyny, které potřebujete k tomu, abyste vyrazili na cestu a vyzkoušeli ji!

Tento Instructable je zaměřen hlavně na štít LTE, který jsem osobně navrhl a postavil, ale všechno zde (včetně knihovny Github Arduino) by mělo fungovat i na 2G a 3G modulech SIMComu, jako je SIM800/808/900/5320, protože je to jen aktualizovaný verze knihovny Adafruit FONA. Bez ohledu na hardware je koncept naprosto stejný a můžete s ním dělat spoustu skvělých věcí, včetně protokolování dat ze senzorů, vzdáleného monitorování počasí, sledování GPS automatické krádeže karmy atd … tak čtěte dál!

Krok 1: Shromážděte součásti

Seznam je stejný jako v mém prvním tutoriálu a je opravdu jednoduchý!

• Arduino Uno, Mega nebo Leonardo. Alternativně můžete použít jakýkoli jiný 3,3 V nebo 5 V mikrokontrolér, ale budete muset zapojit kolíky externě.
• Sada štítů Botletics SIM7000 (dodává se se štítem, duální anténou LTE/GPS uFL a skládacími zásuvkami). Projděte si tento tutoriál a vyberte příslušnou verzi!
• Hologramová SIM karta. První SIM karta (nazývaná „vývojářská“SIM karta) je zcela zdarma a přichází s 1 MB dat za měsíc! V USA budete s největší pravděpodobností v síti Verizon, pokud používáte SIM kartu Hologram. Pokud je to ještě pohodlnější, můžete si ho také vyzvednout podél štítu Botletics.
• 3.7V LiPo baterie (doporučená kapacita 1000mAH nebo vyšší).
• Kabel USB k programování nebo napájení Arduina.

Pro test sledování GPS!

• Při testování štítu na silnici můžete k napájení Arduina použít USB adaptér do auta.
• Alternativně můžete použít baterii (7-12 V) k napájení Arduina přes piny VIN a GND.

Krok 2: Fyzické shromáždění

Nyní, když máte všechny své součásti, zde je rychlá rekapitulace toho, co musíte udělat pro nastavení hardwaru:

• Připájejte stohující ženské hlavičky na štít. Podívejte se na tento návod, jak to udělat.
• Zapojte štít do Arduina a ujistěte se, že jste seřadili všechny kolíky, abyste je nepoškodili!
• Vložte SIM kartu podle obrázku. Kovové kontakty směřují dolů a poznamenávají si umístění zářezu v rohu.
• Připojte LiPo baterii ke konektoru JST na štítu
• Připojte Arduino k počítači pomocí kabelu USB. Můžete si všimnout, že zelená kontrolka napájení štítu nesvítí. To je zcela normální, protože kolík PWRKEY štítu musí být trochu pulzován, aby se zapnul. Příklad skici Arduina v následující části se o to postará za vás!
• Připojte dvojitou anténu LTE/GPS ke konektorům uFL na pravém okraji štítu. Všimněte si, že vodiče se protnou, takže nezapojujte špatné!
• Jste připraveni na software!

Krok 3: Nastavení Arduino a testování zařízení

Nastavení Arduino IDE

Pokud jste to ještě neudělali, přečtěte si prosím kroky „Nastavení Arduino IDE“a „Příklad Arduino“v hlavním produktu Instructable, abyste se ujistili, že vaše deska funguje správně. V těchto pokynech budete muset stáhnout knihovnu na stránce Github a otevřít ukázkový kód „LTE_Demo“. Po provedení těchto pokynů byste měli vyzkoušet síťové připojení, GPS a odesílání dat na dweet.io.

Náčrt příkladu IoT

Nyní, když jste otestovali základní funkce svého štítu, načtěte skicu „IoT_Example“do Arduino IDE. Najdete ho také zde na Githubu. Nahrajte tento kód do svého Arduina a otevřete sériový monitor a měli byste vidět, jak Arduino najde modul SIM7000, připojí se k mobilní síti, povolí GPS a bude to zkoušet, dokud nezíská opravu místa, a zveřejní data na dweet.io. To vše by mělo běžet bez změny jakéhokoli řádku kódu, za předpokladu, že používáte štít LTE a SIM kartu Hologram.

Ve výchozím nastavení uvidíte následující řádek definující vzorkovací frekvenci (ve skutečnosti zpoždění mezi příspěvky).

#define samplingRate 30 // Čas mezi příspěvky, v sekundách

Pokud tento řádek ponecháte bez komentáře, Arduino bude odesílat data, zpožďovat 30 s, odesílat data znovu, opakovat atd. Během zpoždění 30 s můžete dělat věci, jako je přepnout Arduino do režimu nízké spotřeby a podobné věci, ale zachovat věci jednoduché K pozastavení operace použiji pouze funkci delay (). Pokud tento řádek okomentujete, Arduino bude zveřejňovat data a poté přejde přímo do režimu spánku s nízkou spotřebou energie na dobu neurčitou, dokud na svém Arduinu nestisknete tlačítko reset. To je užitečné, pokud něco testujete a nechcete vypálit svá drahocenná volná data (i když upřímně, každý příspěvek prakticky nic nepoužívá) nebo možná máte externí obvody pro resetování Arduina (časovač 555? Přerušení RTC? Přerušení akcelerometru? Snímač teploty vyrušit? Přemýšlejte mimo krabici!). Ve skutečnosti v tutoriálu Burgalert 7000 ukazuji, jak můžete pomocí PIR detektoru pohybu probudit mikrokontrolér.

Další řádek nastavuje, zda se štít po zveřejnění dat vypne nebo zůstane zapnutý. Můžete se rozhodnout pro předchozí volbu odkomentováním řádku, pokud vzorkování provádíte pouze jednou za čas, ale pokud máte relativně vysokou vzorkovací frekvenci, budete chtít nechat řádek komentovaný, aby štít zůstal zapnutý a neměl znovu inicializovat, znovu povolit GPRS a GPS atd. Je-li štít ponechán na svém místě, dokáže odesílat příspěvky extrémně rychle!

//#define turnOffShield // Vypněte štít po zveřejnění dat

Mějte také na paměti, že tento příklad automaticky načte číslo modulu IM7000 specifické pro modul a globálně jedinečné a použije jej jako ID zařízení (nebo „jméno“, chcete-li) k identifikaci zařízení při zveřejňování dat na dweet.io. Pokud chceš, můžeš to změnit, tak jsem si říkal, že ti dám vědět:)

Chcete -li zkontrolovat, zda jsou vaše data skutečně odesílána na dweet.io, jednoduše vyplňte příslušné informace a zkopírujte/vložte adresu URL do libovolného prohlížeče:

dweet.io/get/latest/dweet/for/{deviceID}

kde {deviceID} by mělo být nahrazeno číslem IMEI, které je vytištěno na sériovém monitoru na začátku, hned poté, co jej Arduino najde. Po zadání této adresy URL ve vašem prohlížeči byste měli vidět odpověď JSON, jako je tato:

Při pohledu na „obsah“byste měli vidět zeměpisnou šířku, délku vaší polohy, vaši rychlost (v kilometrech za hodinu), směr směru (stupně, přičemž 0 stupňů je sever), nadmořskou výšku (metry), teplotu (*C, ale cítit) zdarma převést v kódu) a napájecí napětí v milivoltech (což je VBAT, napětí baterie). Další informace o datovém řetězci NMEA naleznete na straně 149 příkazového manuálu SIM7000 AT.

Jakmile ověříte, že vaše nastavení úspěšně odesílá data na dweet, nastavíme hlavní panel tak, aby zobrazoval všechna naše data na příjemném rozhraní!

Krok 4: Nastavení Freeboard.io

Pro tento tutoriál použijeme freeboard.io, opravdu skvělý řídicí panel IoT, který lze propojit s mnoha cloudovými platformami, jako je PubNub a dweet, a také s dalšími funkcemi, jako jsou JSON a MQTT. Jak jste pravděpodobně uhodli, budeme také používat dweet.io, který je použit v ukázkovém kódu z předchozí části. Jako důležitá poznámka se zdá, že přetahování podoken ve freeboard.io v prohlížeči Chrome nefunguje, takže místo toho použijte Firebox nebo Microsoft Edge. Pokud tak neučiníte, může to být skutečný „podokno“k opětovnému uspořádání položek na obrazovce!

Nastavení účtu a zařízení

• První věc, kterou musíte udělat, je vytvořit si účet kliknutím na červené tlačítko „ZAČÍT HNED“na domovské stránce freeboard.io, zadejte přihlašovací údaje a klikněte na „Vytvořit můj účet“. Poté obdržíte e -mailové oznámení potvrzující váš nový účet.
• Nyní klikněte na „Přihlásit“v pravém horním rohu domovské stránky a po přihlášení byste měli vidět své „freeboards“, což jsou pouze dashboardy, které nastavujete pro své projekty. Je zřejmé, že pokud je účet nový, nic zde neuvidíte, stačí zadat nový název projektu a vpravo nahoře kliknout na „Vytvořit nový“. Tím se dostanete na prázdný řídicí panel, kde můžete nastavit rozhraní tak, jak se vám líbí. Na freeboardu můžete nastavit různé „podokna“a každé podokno může mít jeden nebo více „widgetů“, což jsou věci jako grafy, mapy, měřidla atd., Které nějakým způsobem zobrazují vaše data.
• První věc, kterou teď musíme udělat, je nastavit skutečný zdroj dat, kterým je váš štít Arduino + LTE. Chcete -li to provést, klikněte vpravo nahoře na „PŘIDAT“v části „Zdroje dat“. Dále vyberte „Dweet.io“a do pole „Název“zadejte libovolné požadované jméno. Ujistěte se však, že pod pole „Thing Name“zadáte číslo IMEI štítu místo libovolného libovolného jména, protože to je to, co freeboard použije k vytažení dat z dweet.
• Po kliknutí na „Uložit“byste měli vidět své zařízení v sekci „Zdroje dat“a také poslední odeslání dat na dweet. Můžete také kliknout na tlačítko Obnovit a zkontrolovat nejnovější hodnoty, ale freeboard se aktualizuje sám, takže byste toto tlačítko normálně neměli používat.

Nastavení řídicího panelu

Nyní se podívejme na to, jak nastavit skutečné zvonky a píšťaly, které chcete vidět na obrazovce!

• Chcete -li přidat podokno, klikněte vlevo nahoře na tlačítko „PŘIDAT PANE“a uvidíte, že na obrazovku přidá malé okno. Zatím tu však nic není, protože jsme nepřidali žádné widgety!
• Chcete -li přidat widget, klikněte v podokně na malé tlačítko „+“. Zobrazí se rozevírací nabídka s různými možnostmi widgetu. Protože budeme provádět nějaké GPS sledování, vyberme si widget „Google Map“. Poté byste měli vidět dvě pole, zeměpisnou šířku a délku. Abyste je mohli správně vyplnit, musí být vaše zařízení již odesláno na dweet. Za předpokladu, že ano, měli byste být schopni kliknout na „+ Datový zdroj“, kliknout na zdroj dat („SIM7000 GPS Tracker“), poté kliknout na „lat“, což je název proměnné, který štít používá při zveřejňování na dweet. Pokud chcete, aby mapa kreslila čáry mezi datovými body k označení místa, kde jste byli, zopakujte postup pro pole zeměpisné délky a klikněte na posuvník v dolní části.
• Nyní byste měli vidět malou mapu vaší přibližné polohy! Chcete -li otestovat, zda mapa funguje, zkuste změnit aktuální GPS lat/long na něco mírně odlišného změnou například první číslice za desetinnou čárkou hodnot lat/long v URL dweet, která byla vytištěna v sériovém monitoru v Arduino IDE, když štít zveřejnil data. Po jejich vylepšení zkopírujte a vložte adresu URL a spusťte ji ve svém prohlížeči.

dweet.io/dweet/for/112233445566778?lat=11.223344&long=-55.667788&speed=0&head=10&alt=324.8&temp=22.88&batt=3629

Nyní přepněte zpět na volný bok a měli byste vidět, že vykreslil vaši vyladěnou polohu a nakreslil mezi body oranžovou čáru! Skvělé věci, co? Myslím si tedy, že získáte obrázek, že náš GPS tracker odešle údaje o poloze na dweet, abyste je mohli vidět na freeboardu v reálném čase nebo po skončení dobrodružství

Doplňky

Protože náš malý sledovač GPS odesílá nejen data o šířce/délce, ale také nadmořskou výšku, rychlost, směr a teplotu, vrhněme několik dalších widgetů, aby byl náš palubní panel barevnější!

• Začněme přidáním nového podokna a poté přidejte měřidlo do nového podokna, klikněte v podokně na tlačítko „+“a vyberte „Ukazatel“. Stejně jako dříve použijte zdroj dat a jako data, která nás zajímají, načítejte pro toto měřidlo „rychlost“. Pak byste měli na palubní desce vidět pěkný rozchod!
• Opakujte to pro hodnoty nadmořské výšky a teploty.
• Nyní k nadpisu přidejme místo toho „ukazatel“. Toto je v podstatě kompas, protože začíná mířit nahoru (sever) o 0 stupňů a otáčí se ve směru hodinových ručiček pro pozitivní nadpisy.. Perfecto!
• Chcete -li změnit velikost podokna, umístěte kurzor nad podokno, které obsahuje mapu, a vpravo nahoře byste měli vidět malý symbol klíče. Klikněte na to a zadejte název podokna a do pole „Sloupce“zadejte „2“, čímž zvětšíte šířku podokna.
• Chcete -li změnit umístění tabulek, jednoduše je přetáhněte! Můžete také experimentovat s přidáním „Sparkline“, což je v podstatě jen spojnicový graf, abyste viděli nejen nejnovější data, ale také historická data.

Bavte se a nastavte si to, jak se vám to líbí, protože jsme připraveni vyrazit na výlet!

Krok 5: Testování

K otestování vašeho nastavení bych doporučil nastavit čas vzorkování na nižší hodnotu, například 10–20 s, abyste mohli zachytit svou cestu s vyšším rozlišením. Proměnnou „turnOffShield“bych také nechal okomentovanou, aby štít nespal. To mu umožňuje rychle odesílat data.

Po nahrání kódu do vašeho Arduina si buď pořiďte baterii (7-12 V) pro napájení Arduina, nebo jednoduše připojte Arduino pomocí automobilového USB adaptéru. Budete také potřebovat 3,7 V LiPo baterii zapojenou do štítu, jak bylo uvedeno výše; štít zobrazený na obrázku výše je stará verze a neměla podporu baterie LiPo, ale nyní je potřeba u všech novějších verzí.

Dále někde otevřete freeboard, takže po návratu uvidíte výsledky! Jakmile připojíte Arduino, můžete vyrazit! Začněte jezdit, dát si kávu, vrátit se domů a data byste měli vidět vykreslená na freeboardu. Pokud opravdu chcete (nedoporučuji to za jízdy …), můžete si data volného boku prohlížet na svém telefonu v reálném čase, zatímco váš přítel řídí vozidlo. Zábavné věci!

Krok 6: Výsledky

Pro tento test jsme s tátou šli koupit kuřecí bubny u Trader Joe's (omnomnomnom…) a shromáždili jsme docela přesná data. Nechal jsem zařízení odesílat data každých 10 s a maximální rychlost z cesty byla asi 92 km / h (přibližně 57 mph), což je docela přesné, protože jsme po celou dobu sledovali tachometr. LTE štít rozhodně dělá svou práci docela dobře a odesílá data do cloudu velmi rychle. Zatím je vše dobré!

Možná ale ne tak dobrou zprávou je, že widget mapy na freeboardu není tak skvělý, jak jsem si původně myslel. Neumožňuje vám přesunout polohu myši a zůstává soustředěna na posledním místě, takže je skvělá pro věci, jako je automobilový sledovač GPS, ale ne, pokud chcete analyzovat dokončenou cestu se všemi datovými body, zvláště pokud byla to dlouhá cesta.

V tomto tutoriálu jsme se naučili používat štít LTE jako sledovač GPS a záznamník dat a jak rychle zobrazit data na freeboard.io. Nyní použijte svou představivost a použijte ji ve svém vlastním projektu. Můžete dokonce přidat další štíty a přeměnit tuto věc na nízkoenergetický solární datalogger! (Možná ve skutečnosti plánuji v budoucnu udělat tutoriál!). Vzhledem k omezením mapy na volné ploše také plánuji vytvořit zbrusu nový návod, jak vytvořit vlastní aplikaci pro Android, která načte data z dweet a umožní vám graficky znázornit polohu trackeru v Mapách Google se začátkem, pozastavení a zastavení funkcí vaší cesty! Zůstaňte naladěni!

• Pokud se vám tento projekt líbil, věnujte mu prosím srdce!
• Pokud máte nějaké dotazy, komentáře, návrhy na nový tutoriál nebo jste si tento projekt sami vyzkoušeli, rozhodně komentujte níže!
• Sledujte mě zde na Instructables, přihlaste se k odběru mého kanálu YouTube nebo mě sledujte na Twitteru, abyste měli aktuální informace o mých nejnovějších projektech Arduino! Jsem mladý inženýr s vášní sdílet to, co jsem se naučil, takže určitě brzy budou další návody!
• Pokud chcete podpořit to, co dělám, při sdílení hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem a jejich důkladné dokumentaci pro vzdělávací účely, zvažte nákup vlastního štítu na Amazon.com, se kterým si zahrajete!