Raspberry Pi GPS Logger: 10 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Αυτό το διδακτικό σάς εξηγεί πώς να φτιάξετε ένα συμπαγές καταγραφικό GPS με βατόμουρο πι μηδέν. Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του συστήματος είναι ότι περιλαμβάνει μπαταρία και επομένως είναι πολύ συμπαγές.

Η συσκευή αποθηκεύει τα δεδομένα σε ένα αρχείο.nmea. Τα ακόλουθα δεδομένα μπορούν εύκολα να εμφανιστούν στο google earth:

• Θέση
• Ταχύτητα
• Υψόμετρο
• Απόσταση

Αυτό το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μέρη όπου δεν θέλετε να τοποθετήσετε το smartphone σας, για παράδειγμα:

• Longboarding (ειδική κατάβαση)
• Σε drone

Βήμα 1: Υλικό

Για να πραγματοποιήσετε αυτό το διδακτικό, χρειάζεστε το ακόλουθο υλικό:

• Raspberry Pi Zero με προσαρμογέα HDMI και USB
• Κάρτα Micro SD
• GPS Adafruit
• Φορτιστής Powerboost Adafruit 500mAh
• Μπαταρία Li-Po, που μπορεί να παρέχει αρκετή ισχύ για την αύξηση της ισχύος (2500mAh σε tutoriel)
• PCB Stripboard (τουλάχιστον 29x23 οπές)
• ένα χάλκινο σύρμα
• 2x αντιστάσεις 200 Ohm (ή με μεγαλύτερη αντίσταση)
• Αντίσταση 3x 10 kiloohm
• πράσινες και κόκκινες λυχνίες LED (πακέτο LED και αντιστάσεων)
• 3x κουμπιά

Τα εργαλεία που χρειάζεστε:

• υπολογιστή με συσκευή ανάγνωσης καρτών SD
• keboard για το raspberry pi
• οθόνη με HDMI
• Καλώδιο HDMI
• Καλώδιο Ethernet
• Προσαρμογέας USB σε LAN
• Σταθμός συγκόλλησης
• μερικά τσιμπιδάκια για να κόψουν και να λυγίσουν σύρματα χαλκού

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα άλλο βατόμουρο pi (όχι μηδέν) για την εγκατάσταση εάν δεν έχετε τους κατάλληλους προσαρμογείς.

Προσοχή: Οι μπαταρίες λιθίου μπορεί να είναι πολύ επικίνδυνες! Επιλέξτε μια μπαταρία Li-Po που μπορεί να παρέχει αρκετή ισχύ και έχει ενσωματωμένο κύκλωμα προστασίας. Δεν είμαι υπεύθυνος σε περίπτωση ατυχήματος.

Βήμα 2: Εγκαταστήστε το Raspberry Pi

Για να εγκαταστήσετε το raspberry pi πρέπει να κατεβάσετε δύο πράγματα:

Win32diskImager: https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/Raspbian Jessy lite:

Βεβαιωθείτε ότι έχετε κατεβάσει την έκδοση 32 bit του Raspbian.

Εγκαταστήστε το Win32DiskImager και ανοίξτε το. Επιλέξτε το αρχείο Raspbianimg και μια κενή κάρτα SD. Πατήστε το κουμπί εγγραφής, περιμένετε έως ότου τελειώσει το win32DiskImagerhave και αφαιρέστε την κάρτα SD από τον υπολογιστή.

Βήμα 3: Προσθήκη σεναρίου

Ο απλούστερος τρόπος για να προσθέσετε το σενάριο είναι να το αντιγράψετε στην κάρτα sd με έναν υπολογιστή.

Αντιγράψτε τα αρχεία από αυτό το αποθετήριο στο διαμέρισμα της κάρτας SD ή κλωνοποιήστε το αποθετήριο στο raspberry pi και μετακινήστε το στο φάκελο /boot.

Αποθετήριο Github:

Και αν σας αρέσει ο προγραμματισμός checkout στο Instagram μου:)

Βήμα 4: Εγκατάσταση πακέτων

Εάν έχετε τον προσαρμογέα ethernet και HDMI, συνδέστε το raspberry pi zero σε μια οθόνη HDMI και στο δίκτυο. Βάλτε την κάρτα SD και ξεκινήστε το raspberry pi. Εάν δεν έχετε τους προσαρμογείς, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα άλλο βατόμουρο pi για την εγκατάσταση. Σε αυτό το έργο χρησιμοποίησα ένα βατόμουρο πι μοντέλο Β.

Ξεκινήστε το raspberry pi και εισαγάγετε το προεπιλεγμένο όνομα χρήστη: pi και τον κωδικό πρόσβασης: βατόμουρο. Πληκτρολογήστε την εντολή για να ξεκινήσετε το εργαλείο διαμόρφωσης.

sudo raspi-config

Αναπτύξτε το σύστημα αρχείων για να βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείται ολόκληρη η κάρτα SD και απενεργοποιήστε το σειριακό τερματικό στην προηγμένη ενότητα. Μπορεί επίσης να θέλετε να αλλάξετε τον κωδικό πρόσβασης, τη διάταξη πληκτρολογίου ή να ενεργοποιήσετε το SSH.

Πριν εγκαταστήσετε το πακέτο, επανεκκινήστε το raspberry pi και κάντε μια ενημέρωση:

sudo apt-get ενημέρωση

Στη συνέχεια, εγκαταστήστε όλα τα πακέτα python για την επικοινωνία με το GPS και το GPIO.

sudo apt-get install python-dev python-rpi.gpio python-serial

Βήμα 5: Διαμόρφωση του Crontab

Για αυτό, το σενάριο ακούει τα κουμπιά που είναι συνδεδεμένα στο GPIO, το χρειαζόμαστε για να τρέξει αμέσως μετά την εκκίνηση του raspberry pi. Για να γίνει αυτό χρειαζόμαστε crontab. Το Crontab είναι εγκατεστημένο από προεπιλογή.

sudo crontab -e

Εάν εμφανιστεί μήνυμα σφάλματος, απλώς πατήστε enter.

στο τέλος του αρχείου, αμέσως μετά τα σχόλια, προσθέστε την ακόλουθη γραμμή:

@reboot sh /boot/gps.sh

Αυτό θα εκτελέσει το σενάριο gps.sh μετά από κάθε εκκίνηση. Αποθηκεύστε τις τροποποιήσεις και κλείστε τον επεξεργαστή με CTRL+O και CTRL+X. Το raspberry pi σας είναι τώρα έτοιμο, μπορείτε να το κλείσετε με:

sudo κλείσιμο τώρα

Βήμα 6: Διάγραμμα PCB

Στις εικόνες βλέπετε τα διαγράμματα που έφτιαξα για το PCB αυτού του έργου.

Για το διάγραμμα PCB:

• Οι κάθετες γραμμές είναι οι άλτες.
• Οι τελείες είναι σημεία συγκόλλησης
• Οι κύκλοι είναι συνδέσεις με στοιχεία εκτός του PCB
• Και οι σταυροί είναι σπασίματα στις λωρίδες του ποτηριού.
• Τα ορθογώνια είναι αντιστάσεις (το σύμβολο είναι το ευρωπαϊκό)
• Οι οριζόντιες γραμμές είναι για καλύτερη κατανόηση του κυκλώματος

Η δεύτερη εικόνα εξηγεί κάθε εξωτερική σύνδεση του κύριου PCB.

Μπορεί να θέλετε να βελτιωθείτε, να αλλάξετε τα διαγράμματα μου ή να προσθέσετε άλλες λειτουργίες στο κύκλωμα. Για παράδειγμα, μπορείτε να προσθέσετε αισθητήρα θερμοκρασίας, υγρασίας ή επιτάχυνσης. Λάβετε όμως υπόψη ότι χρειάζεστε χώρο για κάθε στοιχείο (raspberry pi, gps, powerboost και μπαταρία) και ότι ο σύνδεσμος USB powerboost πρέπει να είναι προσβάσιμος για τη φόρτιση της μπαταρίας.

Σημείωση: Τα διαγράμματα είναι όψεις από την πλευρά του χαλκού των PCB.

Βήμα 7: Κουμπιά συγκόλλησης και LED

Για τη διεπαφή χρήστη κόψτε ένα μικρό PCB για να κολλήσετε τα LED και τα κουμπιά σε αυτά. Εάν το PCB έχει σειρές χαλκού όπως στην εικόνα, χρειάζεστε ένα εργαλείο για να διακόψετε τη λωρίδα κουπ. Εάν δεν έχετε ένα τέτοιο εργαλείο, χρησιμοποιήστε κάτι αιχμηρό σαν ένα κομμάτι αλουμινίου από μια παλιά δισκέτα.

Στην πρώτη εικόνα βλέπετε το PCB που έχει τελειώσει, με ένα σύρμα για κάθε εξάρτημα (LED ή κουμπί) και ένα κοινό καλώδιο γείωσης. Κάθε ένα από αυτά τα καλώδια πρέπει να κολληθεί στο κύριο PCB.

Σημείωση: Ο καφέ χαλκός στο PCB οφείλεται στη θερμότητα του συγκολλητικού σιδήρου.

Βήμα 8: Προετοιμάστε το PCB

Κόψτε ένα PCB με 23 γραμμές και 29 στήλες. Είναι πολύ βοηθητικό εάν το PCB έχει σειρές χαλκού και όχι μόνο χτυπά γύρω από κάθε τρύπα. Προετοιμάστε τους βραχυκυκλωτήρες από ένα σύρμα για να συνδέσετε τις σειρές του PCB. Διακόψτε τη σειρά χαλκού στα σημεία που φαίνονται στο διάγραμμα από το βήμα 6 (σταυροί).

Βήμα 9: Συγκολλητικό PCB

Ξεκινήστε να κολλάτε τους βραχυκυκλωτήρες, επειδή είναι το συστατικό του smalles. Κόψτε όλο το πλεονάζον σύρμα και τις καρφίτσες.

Συνεχίστε με τις αντιστάσεις. Μετά τις αντιστάσεις το PCB έχει τελειώσει.

Τώρα πρέπει να προετοιμάσουμε το άλλο PCB (GPS, power boost και raspberry pi). Συγκολλήστε τις απαιτούμενες ακίδες σε αυτά τα εξαρτήματα (δείτε διάγραμμα).

Τέλος, μπορείτε να κολλήσετε όλα τα μέρη μαζί. Να είστε προσεκτικοί στη συγκόλληση, οι σύνδεσμοι της μπαταρίας δεν πρέπει να ακουμπούν μεταξύ τους.

Για να προστατεύσετε τη συσκευή, τοποθετήστε την σε ένα χαρτόνι ή σε ένα κουτί. Δεν είναι απαραίτητο, εξαρτάται από πού το χρησιμοποιείτε.

Βήμα 10: Χρήση

Τοποθετήστε την εγκατεστημένη κάρτα SD στο μηδέν pi και ενεργοποιήστε τη συσκευή αλλάζοντας το διακόπτη. Μέχρι να ανάψει το κόκκινο LED, το raspberry pi είναι έτοιμο να καταγράψει τα δεδομένα GPS από τον δέκτη GPS.

Η κόκκινη λυχνία LED στον δέκτη GPS αναβοσβήνει πιθανώς μία φορά το δευτερόλεπτο, αυτό σημαίνει ότι ο δέκτης κάνει αναζήτηση σε δορυφόρους. Πηγαίνετε έξω και περιμένετε μερικά λεπτά, το αναβοσβήνει αλλάζει από μία φορά το δευτερόλεπτο σε μία φορά κάθε 15 δευτερόλεπτα, αυτό σημαίνει ότι έχει βρει αρκετούς δορυφόρους για τον υπολογισμό των συντεταγμένων.

Για να ξεκινήσετε την εγγραφή των συντεταγμένων, πατήστε το κουμπί δίπλα στην πράσινη λυχνία LED (εκκίνηση στο διάγραμμα)