Arduino GPS Logger: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Θέλατε ποτέ να καταγράψετε τις συντεταγμένες σας και να ελέγξετε τη διαδρομή σας σε χάρτη; Ελέγξτε τη διαδρομή ενός αυτοκινήτου ή ενός φορτηγού; Βλέπετε την παρακολούθηση ποδηλάτων μετά από ένα μακρύ ταξίδι; (Or κατασκοπεύστε κάποιον που χρησιμοποιεί το αυτοκίνητό σας;:)) Όλα είναι δυνατά με τη βοήθεια αυτής της μικρής συσκευής. Ονομάζεται GPS logger, όχι GPS tracker, καθώς δεν έχετε την ευκαιρία να το ελέγξετε εν κινήσει. Τα δεδομένα αποθηκεύονται σε μια κάρτα SD και μπορείτε να ελέγξετε το ταξίδι σας στη συνέχεια.

Η συσκευή είναι ένα μικρό πλαστικό κουτί με εσωτερικό Arduino. Το Nano χρησιμοποιεί μια μονάδα GPS για να παρακολουθεί τη θέση της και μια κάρτα SD για να την καταγράψει. Υπάρχει επίσης ένα μικρό LED RGB για ανατροφοδότηση. Εάν είστε εξοικειωμένοι με τα πράγματα που χρησιμοποιούνται, μπορείτε να φτιάξετε αυτήν τη συσκευή σε μία ώρα. Θα γράψω βήμα προς βήμα οδηγίες για την κατασκευή, οπότε ας ξεκινήσουμε.

Συνήθως χρησιμοποιώ τη φράση «κάρτα SD» κατά τη διάρκεια του διδακτέου, αλλά αυτό που πραγματικά εννοώ είναι μια κάρτα micro SD.

Ξέρω ότι ο καθένας μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα smartphone για να το κάνει αυτό, αλλά πού είναι η διασκέδαση σε αυτό;

ΥΓ: Εμπιστεύομαι απόλυτα τη γυναίκα μου (προς το παρόν:))

Προμήθειες

Πράγματα που θα χρειαστείτε:

• Συμβατός πίνακας Arduino Nano
• Ενότητα GPS (U-blox NEO 6M με UART)
• Μονάδα κάρτας SD
• κάρτα SD
• RGB LED (προαιρετικό, αλλά πολύ χρήσιμο)
• Αντιστάσεις για το LED (3 τεμάχια περίπου 330 Ohm, μπορεί να είναι ακόμη και 1K με LED υψηλής έντασης)
• Μικρό πλαστικό κουτί
• Βύσμα DC
• 12V βύσμα αναπτήρα αυτοκινήτου (προαιρετικό)

Εργαλεία:

• Συγκολλητικό σίδερο και συγκόλληση
• Βασικά εργαλεία
• Ηλεκτρικό τρυπάνι
• Ταινία διπλής όψης ή θερμή κόλλα (Έλα, σε όλους αρέσει η θερμή κόλλα)
• PC για τον προγραμματισμό του Arduino

Βήμα 1: Τρυπήστε το κουτί

Δυστυχώς δεν έχω 3D εκτυπωτή, οπότε πρέπει να παραγγείλω ένα μικρό πλαστικό περίβλημα από την Κίνα και να ανοίξω τρύπες πάνω του. Το κουτί πρέπει να είναι μικρό, αλλά αρκετά μεγάλο για να χωράει όλα τα ηλεκτρονικά μέσα. Εάν συγκεντρώσετε τα εξαρτήματα, σίγουρα θα συνειδητοποιήσετε πόσο μεγάλο πρέπει να είναι. Παρήγγειλα 5 μικρά μαύρα περιβλήματα, καθώς χρειαζόμουν επίσης μερικά από αυτά για ένα άλλο έργο. Το περίβλημα δεν πρέπει να είναι μεταλλικό, καθώς η μονάδα GPS δεν θα μπορεί να παρακολουθεί δορυφόρους GPS.

Θα χρειαστείτε δύο τρύπες. Ένα για το βύσμα DC και ένα για το LED. Εάν θέλετε να μην χρησιμοποιήσετε LED, προφανώς πρέπει να ανοίξετε μόνο μία τρύπα. Για το βύσμα DC μου, χρειαζόμουν μια τρύπα 8mm και για το LED μια τρύπα 5mm.

Βήμα 2: Συγκόλληση

Εάν το Nano σας έρχεται χωρίς συγκόλληση των κεφαλίδων, μπορείτε να τα κολλήσετε στη θέση τους ή να το αφήσετε όπως είναι, έτσι θα είναι πραγματικά επίπεδο. Εάν επιλέξετε να μην χρησιμοποιήσετε τις κεφαλίδες, συγκολλήστε τα στοιχεία στο Arduino στο βήμα Σύνδεση πραγμάτων. Εάν χρησιμοποιείτε το Nano με τις αρσενικές κεφαλίδες, κολλήστε γυναικείες κεφαλίδες στα καλώδια. Mightσως θελήσετε να χρησιμοποιήσετε σωλήνες θερμοσυστελλόμενης για να μονώσετε τα πάντα καλά.

Εάν επιλέξετε να χρησιμοποιήσετε ένα LED RGB όπως έκανα εγώ, θα χρειαστεί να κολλήσετε τις αντιστάσεις στις καθόδους. Χρησιμοποιώ έναν κοινό τύπο LED ανόδου. (Εάν χρησιμοποιείτε έναν κοινό τύπο καθόδου, θα πρέπει να κολλήσετε τις αντιστάσεις στις άνοδος, να τροποποιήσετε τον κώδικα και να τον συνδέσετε στο GND αντί για 5V.)

Η μονάδα GPS NEO-6M διαθέτει 4 συνδετήρες. Θα χρησιμοποιήσουμε μόνο 3 από αυτά, VCC, GND και Tx. Η μονάδα GPS χρησιμοποιεί σειριακή επικοινωνία και θα χρησιμοποιήσουμε σειριακό λογισμικό για την ανάγνωσή της. Το VCC πηγαίνει στα 5V, το GND στο GND και το Tx στο pin Arduino D9.

Η μονάδα κάρτας micro SD διαθέτει 6 υποδοχές. Χρησιμοποιεί επικοινωνία SPI. Το Arduino D11 θα μεταβεί στο MOSI, το D12 στο MISO, το D13 στο SCK και το D4 στο Chip Select ή CS.

Χρειάζεστε δύο καλώδια για το βύσμα DC. Το ένα είναι για GND και το άλλο για 5-12V DC. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε διάφορα τροφοδοτικά για να τροφοδοτήσετε τη συσκευή. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα βύσμα τσιγάρου αυτοκινήτου 12V (όχι βύσμα τσιγάρου φορτηγού 24V), μπαταρίες LiPo 2 ή 3 κυττάρων, τροφοδοτικά 5V ή οτιδήποτε σας δίνει 5-12V DC.

Βήμα 3: Προγραμματισμός

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το σκίτσο μου για να καταγράψετε τη θέση της συσκευής ή μπορείτε να γράψετε τη δική σας.

Εάν επιλέξετε να χρησιμοποιήσετε το σκίτσο μου, θα πρέπει να κάνετε λήψη του κωδικού προγράμματος και της βιβλιοθήκης SdFat. Εξαγάγετε τα αρχεία και μετακινήστε τους φακέλους στον φάκελο Arduino. Ο φάκελος SdFat πηγαίνει στο φάκελο βιβλιοθήκες.

Συνδέστε το Arduino στον υπολογιστή σας. Βεβαιωθείτε ότι έχετε εγκαταστήσει όλα τα απαραίτητα προγράμματα οδήγησης. Στο Arduino IDE επιλέξτε τον πίνακα και την κατάλληλη θύρα. Ανοίξτε το έργο, πατήστε upload και προσευχηθείτε. Εάν όλα πάνε καλά, δεν πρέπει να έχετε κανένα σφάλμα και το υλικολογισμικό καταγραφής GPS σας είναι έτοιμο για χρήση.

Δεν χρειάζεται να δημιουργήσετε το αρχείο καταγραφής με μη αυτόματο τρόπο, το πρόγραμμα θα δημιουργήσει ένα, εάν δεν εντοπίσει κανένα αρχείο log.txt στην κάρτα SD.

Βήμα 4: Σύνδεση πραγμάτων

Θα πρέπει να κάνετε τις συνδέσεις όπως γράφεται παρακάτω. Οι εικόνες μπορούν να βοηθήσουν. Βεβαιωθείτε ότι έχετε ασφαλείς επαφές, καθώς η συσκευή μπορεί να υποστεί κραδασμούς ή κουνήματα κατά τη διάρκεια της διαδρομής.

Συνδέστε το LED Anode στο Arduino 5V, το RED στο D3, το ΠΡΑΣΙΝΟ στο D5 και το ΜΠΛΕ στο D6. Εάν θέλετε, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε άλλες καρφίτσες, αλλά λάβετε υπόψη ότι πρέπει να αλλάξετε και τους ορισμούς στον κώδικα του προγράμματος.

Συνδέστε το GPS VCC στο Arduino 5V, το GND στο GND και το Tx στο D9.

Συνδέστε τη μονάδα SD MOSI στο Arduino D11, το MISO στο D12, το SCK στο D13 και το CS στο D4. Δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε άλλες καρφίτσες για αυτές τις συνδέσεις, η μόνη μεταβλητή είναι η CS, την οποία πρέπει να αλλάξετε στον κώδικα του προγράμματος.

Συνδέστε το GND της υποδοχής DC στο Arduino GND. Συνδέστε τα 5-12V της υποδοχής DC στο Arduino VIN. Μην το συνδέσετε σε 5V!

Συνιστάται να τοποθετήσετε όλα τα εξαρτήματα στη βάση του περιβλήματος, ώστε να μπορεί να αφαιρεθεί η κορυφή. (Ασφάλισα τα πάντα στην κορυφή, ώστε να έχω εύκολη πρόσβαση στην κάρτα SD. Το μόνο πράγμα στη βάση είναι ο σύνδεσμος DC. Αυτό δεν θα ήταν πρόβλημα με ένα προσαρμοσμένο σχεδιασμένο περίβλημα 3D εκτύπωσης.)

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ταινία διπλής όψης ή ζεστή κόλλα. Μπορείτε ακόμη και να ασφαλίσετε τις μονάδες με μικρά μπουλόνια.

Βήμα 5: Δοκιμή και χάρτης

Για να δοκιμάσετε τη συσκευή, πρέπει να την ενεργοποιήσετε. Το LED ανατροφοδότησης θα σας πει για την κατάσταση της συσκευής. Μπορεί να χρειαστούν λίγα λεπτά (ειδικά την πρώτη φορά) για την παρακολούθηση αρκετών δορυφόρων. Μόλις δει αρκετούς δορυφόρους, ο χρόνος και η θέση θα καταγραφούν στην κάρτα micro SD και το πρόγραμμα θα περιμένει 20 δευτερόλεπτα. Μπορείτε να το διακρίνετε από το LED. Θα είναι πράσινο για πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, μετά μπλε. Μπορείτε να μπείτε στον κωδικό μου, εάν το διάστημα καταγραφής είναι πολύ μικρό για εσάς (ορίστε τον ορισμό του χρόνου ύπνου όπως θέλετε σε χιλιοστά του δευτερολέπτου). Εάν η συσκευή δεν βλέπει δορυφόρους, η λυχνία LED θα αναβοσβήνει ΚΟΚΚΙΝΗ. Αν δει μερικά, αλλά όχι αρκετά, θα αναβοσβήνει ΚΙΤΡΙΝΟ. Η συσκευή θα καταγράψει τη θέση μόνο εάν παρακολουθεί περισσότερους από 5 δορυφόρους και η ποιότητα των δεδομένων που αναφέρονται από το GPS είναι 1. Θα καταγράψει την ημερομηνία, την ώρα, το γεωγραφικό πλάτος, το γεωγραφικό πλάτος, την ταχύτητα, την ποιότητα των δεδομένων και τον αριθμό των δορυφόρων που παρακολουθούνται. Εάν δεν υπάρχει συνδεδεμένη κάρτα SD ή δεν εντοπιστεί, η λυχνία LED θα αναβοσβήνει με κόκκινες και μπλε λυχνίες.

Για να δείτε τη διαδρομή σας στο χάρτη, χρειάζεστε τα δεδομένα από την κάρτα micro SD. Πρέπει να αντιγράψετε το περιεχόμενο του αρχείου καταγραφής txt και να το επικολλήσετε στο excel. Θα χρειαστεί να αντιγράψετε τις στήλες γεωγραφικού πλάτους και γεωγραφικού πλάτους του φύλλου εργασίας σας.

Επικολλήστε τα δεδομένα σε αυτόν τον ιστότοπο για να δείτε τα αποτελέσματα:

www.gpsvisualizer.com/map_input?form=data

Πρέπει να καταργήσετε την επιλογή "Άνοιγμα σε νέο παράθυρο". Μπορεί να δώσει μια προειδοποίηση για τα δεδομένα, αλλά μην ανησυχείτε, θα λειτουργήσει. Πατήστε το κουμπί "Σχεδιάστε τον χάρτη" πραγματικά γρήγορα και σκληρά και το έχετε.

Βήμα 6: Τέλος και σημειώσεις

Τελείωσες! C̶o̶n̶g̶r̶a̶t̶h̶s̶u̶a̶t̶i̶o̶n̶! ̶ ̶C̶o̶n̶g̶r̶a̶s̶u̶l̶a̶t̶i̶o̶n̶! ̶ ̶C̶o̶n̶g̶r̶a̶t̶! Συγχαρητήρια!

Σημειώσεις:

• Η σύνδεση GPS χρειάζεται λίγο χρόνο για να δημιουργηθεί
• Είναι πιο γρήγορο αν το δοκιμάσετε σε υπαίθριο χώρο, αλλά λειτουργεί επίσης σε αυτοκίνητα και φορτηγά
• Μην χρησιμοποιείτε περισσότερο από 12V για να τροφοδοτήσετε τη συσκευή
• Το LED ανατροφοδότησης είναι προαιρετικό
• Τα δεδομένα ημερομηνίας και ώρας μπορεί να καταστραφούν, οπότε εμφανίζονται ειδικοί χαρακτήρες στη θέση των κατεστραμμένων χαρακτήρων. Η μονάδα GPS στέλνει τα κατεστραμμένα δεδομένα, οπότε δεν μπόρεσα να βρω μια λύση.
• Μην κοιτάτε απευθείας το λειτουργικό άκρο της συσκευής
• Μην βυθίζετε τη συσκευή στο υγρό, έστω και μερικώς

Όταν τροφοδοτείτε τη συσκευή από 12V για μεγάλο χρονικό διάστημα, ο ρυθμιστής τάσης στο Arduino μπορεί να ζεσταθεί. Δεν βρίσκεται στη μη λειτουργική ή επαναφορά ζεστού εύρους, αλλά στην περιοχή hottothetouchbutitshouldbeokay. Η χρήση περισσότερων από 12V ενδέχεται να προκαλέσει ζημιά στον ρυθμιστή τάσης του σκάφους.

Τώρα είστε έτοιμοι να χρησιμοποιήσετε αυτό το μικρό gadget για να καταγράψετε το ταξίδι σας και να το χαρτογραφήσετε ενώ έχετε μια τούρτα. Μόλις τελειώσετε, πρέπει να πω: Απίστευτο! Εσείς, Όνομα Θέματος Εδώ, πρέπει να είστε το καμάρι του Θέματος της Πατρίδας Εδώ.