Úsporný GPS s displejom E-Ink: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Každé leto chodím na túry do odľahlých miest. Niekedy, keď je chodník slabý alebo dokonca zmizne, musím použiť GPS môjho telefónu, aby som zistil svoje súradnice a potom skontroloval svoju polohu na papierovej mape (často nemám signál, takže papierové mapy sú povinné). Aby som šetril batériu svojho telefónu, rozhodol som sa zostrojiť zariadenie s nízkym výkonom GPS založené na arduine a pomocou displeja E-Ink. Displej E-Ink potrebuje iba energiu na aktualizáciu obrazovky, a preto je vhodný pre zariadenia šetriace energiu.

Aký je princíp tohto GPS?

GPS zapnete stlačením tlačidla, displej aktualizuje vašu polohu, nadmorskú výšku a počet satelitov použitých na výpočet vašej polohy a potom sa automaticky vypne, aby šetril batériu. Vďaka displeju E-Ink zostane vaša poloha na obrazovke, aj keď je vypnutý systém GPS. Súradnicový systém používaný systémom GPS (zemepisná dĺžka/šírka v desatinných stupňoch, systém UTM a jeho varianty …) môžete zmeniť pomocou tlačidiel, aby ste ho mohli používať s mapami z mnohých rôznych krajín.

Počas tohto malého projektu som sa naučil toľko vecí a dúfam, že sa budete baviť rovnako ako ja!

Zrieknutie sa zodpovednosti:

V tejto zostave som si dosť istý, takže ju budem používať aj pri ďalších túrach, ale svoj telefón budem mať vždy ako záložný GPS. Ak si nie ste istí, čo robíte, odporúčame vám, aby ste si namiesto vlastnej výroby kúpili komerčný GPS. Odporúčame vám, aby ste si obvod a kód skontrolovali sami a nemôžem niesť zodpovednosť, ak vás systém GPS, ktorý ste zostavili podľa tohto návodu, zlyhá

Ďalšia vec: tento GPS nebude fungovať v Nórsku a na Svalbarde v režime UTM. V skutočnosti nie je mriežka UTM na týchto miestach navrhovaná rovnakým spôsobom v porovnaní so zvyškom sveta a túto špecifickosť som nedokázal zahrnúť do arduina kvôli obmedzeniam pamäte…

Zásoby

- 1 x Arduino Nano

- 1 x modul GPS Ublox-6m

- 1 x E-Ink displej s jeho modulom. Použil som tento:

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

- 1 x 18650 Li-Ion batéria (asi 2000 mAh by malo stačiť)

- 1 x držiak batérie 18650

- 1 x nabíjací a ochranný modul pre Li-Ion batérie na základe TP4056, ako je tento:

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

- 1 x prepínač dvoch polôh (typ ON/OFF)

- 3 x malé tlačidlové spínače

- odpor 1 x 1 MΩ

- 1 x Mosfet N kanála na všeobecné použitie (zachytil som ho z napájacej jednotky počítača)

- 1 x Stripboard

- Drôty

- 1 x Breadboard na prototypovanie

Krok 1: Prototypovanie systému GPS

Najprv musíte zariadenie zostaviť na dosku, aby ste otestovali komponenty a kód arduino.

Napájanie GPS

Na napájanie zariadenia som použil batériu Li-Ion 18650 s kapacitou 2 000 mAh. Tento druh batérie potrebuje, rovnako ako batérie Li-Po, kontrolované nabíjanie a vybíjanie. Nabíjanie batérie nesprávnym spôsobom môže spôsobiť požiar alebo dokonca výbuch ako Li-Po! Aby ste ju mohli nabíjať pomocou klasickej nabíjačky telefónov, musíte použiť modul TP4056.

V tomto prvom kroku stačí spájkovať kladný (červený) vodič z držiaka batérie na B+ na module a záporný (čierny) vodič z držiaka batérie do B-. Potom musíte spájkovať vodiče k OUT+ a OUT- na module, neskôr sa k zariadeniu pripoja.

DÔLEŽITÉ: Akonáhle je zariadenie dokončené, budeme musieť pripojiť arduino k počítaču, pričom je skutočne SKUTOČNÉ VYBERTE BATÉRIU ZO ZARIADENIA, inak hrozí, že arduino začne nabíjať batériu v nesprávnym spôsobom a opäť existuje riziko požiaru.

Zapojenie vecí na doske

Ďalší krok môže byť trochu zložitý: všetko musíte prepojiť na doske, aby zodpovedalo schéme uvedenej vyššie.

Malý tip: využite maximum miesta, ktoré máte na doske na pečenie, a … urobte si čas;)

Krok 2: Nahrajte kód

Teraz je čas nahrať kód na arduino!

Najprv sa presvedčte, či je batéria vybratá z držiaka batérie, potom arduino zapojte do počítača, nahrajte priložený arduino kód a arduino odpojte. Nakoniec môžete batériu vložiť do zariadenia.

Ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa kódu, pokojne sa ich opýtajte v sekcii komentárov nižšie!:)

Krok 3: Nech to funguje

Teraz mi vysvetlite, ako tento GPS vlastne funguje:

Keď na približne 3 sekundy stlačíte tlačidlo, ktoré spája zem a +5V piny z arduina, GPS sa spustí.

GPS sa môže spustiť v dvoch rôznych režimoch: v konfiguračnom režime a skutočnom režime GPS. Ak chcete vybrať režim, v ktorom sa spustí, musíte zmeniť polohu prepínača dvoch polôh zapojeného medzi A0 a zemou.

Konfiguračný režim: V tomto režime si môžete vybrať, či GPS zobrazí vašu polohu (zemepisnú šírku, dĺžku, nadmorskú výšku a počet satelitov použitých na výpočet vašej polohy) v desatinných stupňoch alebo či chcete, aby zobrazoval vašu polohu (východ, sever, nadmorská výška, zóna a počet satelitov použitých na výpočet vašej polohy) premietaných do mriežky UTM (alebo akejkoľvek jej varianty, ako uvidíme neskôr). Ak chcete prepnúť medzi režimom východ/sever a zemepisná šírka/dĺžka, stačí stlačiť tlačidlo spájajúce A1 so zemou, kým sa na displeji nezobrazí „MODE: E/N“(pre východ/sever) alebo „MODE: L/L“(pre zemepisnú šírku) /Zemepisná dĺžka).

Ak chcete, aby vaše súradnice boli v desatinných stupňoch, zvoľte režim "L/L" a potom prepnite späť dvojpolohový prepínač do režimu GPS. Vaše nastavenia sa teraz uložia do pamäte Arduina a zariadenie sa teraz synchronizuje so satelitmi a zobrazí vašu polohu, nadmorskú výšku a počet satelitov použitých na výpočet vašej polohy. Dávajte si pozor: musíte byť vonku alebo blízko okna, aby GPS počul satelity! Zariadenie sa potom automaticky vypne, aby šetrilo batériu.

Na nájdenie svojej polohy na mape budete pravdepodobne musieť použiť svoje súradnice, pokiaľ ide o východ a sever. Tento systém je vlastne projekciou vašich súradníc GPS na mriežku. Väčšinu času bude mapa odstupňovaná v systéme UTM, ale niektoré krajiny používajú variant tohto systému, preto musíte vybrať iný parameter, aby ste si mohli vybrať medzi systémom UTM a variantom mapy.

Aby ste našli systém na svojej mape, musíte často kontrolovať malé písma v jeho rohu. Ak je vaša mapa v systéme UTM, parametrizácia systému GPS je jednoduchá: stačí stlačiť tlačidlo spájajúce A2 so zemou, aby sa na obrazovke zobrazilo „ZONE: AUTO“.

V mnohých krajinách sú mapy v miestnom variante systému UTM: napríklad vo Švédsku sú mapy často v systéme SWEREF 99 TM. Tento systém používa rovnakú projekciu ako systém UTM v zóne 33, ale je rozšírený po celej krajine! To znamená, že ak v SWEREF 99 TM používate mapu, budete musieť zónu GPS na 33 opraviť ručne. Za týmto účelom stláčajte tlačidlo spájajúce A2 so zemou, kým sa na displeji nezobrazí „ZONE: AUTO“, a potom stláčajte tlačidlo spájajúce A1 so zemou, kým sa na displeji nezobrazí „ZONE: 33“. Podobne vo Fínsku väčšina máp používa systém ETRS-TM35, čo je systém UTM v zóne 35 rozšírenej po celej krajine (preto by ste tu mali zvoliť „ZONE: 35“). Mnoho krajín má tento druh variantov systému UTM.

Akonáhle ste správne parametrizovali GPS, prepnite späť dvojpolohový prepínač do režimu GPS, vaše nastavenia sa teraz uložia a zariadenie sa teraz synchronizuje so satelitmi, zobrazí vašu polohu a vypne sa.

Režim GPS:

Zariadenie sa spustí a priamo zobrazí vaše polohy podľa parametrov uložených v jeho pamäti. Po vytlačení polohy sa zariadenie priamo vypne, aby šetrilo batériu.

Krok 4: Spájkujte súčiastky na doske a zostavte zariadenie

Teraz, keď všetko funguje, spájkujte komponenty na pásovej doske podľa schémy. Môžete začať tým, ako ste usporiadali súčiastky na stripboade ako východiskový bod pre návrh stripboardu. Neváhajte a poškriabajte meď z niektorých pruhov, aby ste vytvorili kompaktnejší obvod.

Dôležité: Nezabudnite odstrániť meď cez kolíky arduina;)

Nakoniec obrazovku, držiak batérie a anténu modulu GPS prilepte horúcim lepidlom na tabuľu. V prípade potreby použite izolačnú elektrickú pásku, aby ste predišli skratom.

Na dokončenie zariadenia máte teraz dve možnosti: buď môžete online vyhľadať plastový box, ktorý by vyhovoval rozmeru vášho hotového GPS (budete musieť vyrezať otvory pre obrazovku, tlačidlá, prepínač a mikro USB nabíjací vstup) alebo si môžete 3D vytlačiť plastové puzdro, ktoré by sa perfektne hodilo k vašej stavbe.