Strømbesparende GPS med E-Ink-display: 4 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Hver sommer går jeg på vandreture på fjerntliggende steder. Nogle gange, når stien er svag eller endda forsvinder, skal jeg bruge min telefons GPS til at få mine koordinater og derefter kontrollere min position på et papirkort (jeg har ofte ikke signal, så papirkort er obligatoriske). For at spare min telefons batteri besluttede jeg at bygge en lav-effekt GPS-enhed baseret på arduino og ved hjælp af en E-Ink-skærm. En E-Ink-skærm har kun brug for strøm til at aktualisere skærmen, derfor er den velegnet til energibesparende enheder.

Hvad er princippet for denne GPS?

Du tænder for GPS'en ved at trykke på en trykknap, displayet aktualiserer din placering, højde og antallet af satellitter, der bruges til at beregne din position, og slukker derefter automatisk for at spare på batteriet. Takket være E-Ink-displayet forbliver din placering på skærmen, selv når GPS'en er slukket. Du kan ændre koordinatsystemet, der bruges af GPS'en (længdegrad/breddegrad i decimalgrader, UTM -system og dets varianter …) ved hjælp af trykknapper, så du kan bruge det med kort fra mange forskellige lande.

Jeg lærte så mange ting under dette lille projekt og håber, at du vil have det så sjovt som jeg gjorde det!

Ansvarsfraskrivelse:

Jeg er sikker nok på dette byggeri, så jeg vil bruge det under mine næste vandreture, men jeg vil altid have min telefon som backup -GPS. Hvis du ikke er sikker på, hvad du laver, råder jeg dig til at købe en kommerciel GPS i stedet for at bygge en selv. Jeg opfordrer dig til selv at kontrollere kredsløbet og koden, og jeg kan ikke holdes ansvarlig, hvis den GPS, du byggede i henhold til denne instruktion, fejler dig

En anden ting: denne GPS fungerer ikke i Norge og Svalbard i UTM -tilstand. UTM -nettet er faktisk ikke designet på samme måde på disse steder i forhold til resten af verden, og jeg kunne ikke inkludere denne specificitet i arduinoen på grund af hukommelsesbegrænsninger …

Forbrugsvarer

- 1 x Arduino Nano

- 1 x Ublox-6m GPS-modul

- 1 x E-Ink display med dets modul. Jeg brugte denne:

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

- 1 x 18650 Li-Ion batteri (ca. 2000mah burde være nok)

- 1 x 18650 batteriholder

- 1 x opladnings- og beskyttelsesmodul til Li-Ion-batterier baseret på en TP4056 som denne:

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

- 1 x topositionskontakt (ON/OFF -typen)

- 3 x små trykknapkontakter

- 1 x 1 MΩ modstand

- 1 x N -kanal mosfet til generelle formål (jeg fjernede en fra en computerens strømforsyningsenhed)

- 1 x Stripboard

- Ledninger

- 1 x brødbræt til prototyper

Trin 1: Prototyping af GPS'en

Først og fremmest skal du samle enheden på et brødbræt for at teste komponenterne og arduino -koden.

Tænder GPS'en

For at drive enheden brugte jeg et Li-Ion 18650 batteri på 2000 mAh. Denne slags batterier skal, ligesom Li-Po-batterier, oplades og aflades kontrolleret. Opladning af batteriet på den forkerte måde kan tage ild eller endda eksplodere ligesom en Li-Po! For at kunne oplade den ved hjælp af en klassisk telefonoplader skal du bruge et TP4056 -baseret modul.

I dette første trin skal du bare lodde den positive (røde) ledning fra batteriholderen til B+ på modulet og den negative (sorte) ledning fra batteriholderen til B-. Derefter skal du lodde ledninger til OUT+ og OUT- på modulet, de forbinder senere til enheden.

VIGTIGT: Når enheden er færdig, bliver vi nødt til at tilslutte arduino til computeren, når det gør det, er det VIRKELIG VIGTIGT AT TAGE BATTERIET FRA ENHEDEN, ellers er der risiko for, at arduinoen begynder at oplade batteriet i en forkert måde, og der er igen risiko for, at det tager ild.

Kabelføring af tingene på brødbrættet

Det næste trin kan være lidt vanskeligt: du skal koble alt på brødbrættet, så det matcher skematisk ovenfor.

Et lille tip: tag maksimal plads på dit brødbræt, og … tag dig god tid;)

Trin 2: Upload koden

Nu er det tid til at uploade koden på arduinoen!

Sørg først for, at batteriet tages ud af batteriholderen, tilslut derefter arduinoen til computeren, upload den vedhæftede arduino -kode, og tag arduinoen ud. Du kan endelig sætte batteriet i enheden.

Hvis du har spørgsmål om koden, er du velkommen til at stille dem i kommentarfeltet herunder!:)

Trin 3: Få det til at fungere

Lad mig nu forklare, hvordan denne GPS rent faktisk fungerer:

Når du trykker på knappen, der forbinder jorden og +5V ben fra arduinoen i omkring 3 sekunder, starter GPS'en op.

GPS'en kan starte i to forskellige tilstande: konfigurationstilstanden og den faktiske GPS -tilstand. For at vælge den tilstand, hvor du starter op, skal du ændre positionen for de to positionskontakter, der er forbundet mellem A0 og jorden.

Konfigurationstilstand: I denne tilstand kan du vælge, om GPS'en viser din placering (breddegrad, længdegrad, højde og antal satellitter, der bruges til at beregne din placering) i decimalgrader, eller om du vil have den til at vise din placering (øst, nord, højde, zone og antal satellitter, der bruges til at beregne din placering) projiceret på UTM -nettet (eller en hvilken som helst variant af det, som vi ser senere). For at skifte mellem Easting/Northing og Latitude/Longitude mode skal du blot trykke på trykknappen, der forbinder A1 med jorden, indtil displayet viser "MODE: E/N" (for Easting/Northing) eller "MODE: L/L" (for Latitude /Længde).

Hvis du vil have dine koordinater i decimalgrader, skal du vælge "L/L" -tilstand og derefter skifte topositionskontakten tilbage til GPS -tilstand. Dine indstillinger gemmes nu i arduinoens hukommelse, og enheden synkroniseres nu med satellitterne og viser din position, højden og antallet af satellitter, der bruges til at beregne din placering. Pas på: du skal være udenfor eller tæt på et vindue, for at GPS'en kan høre satellitterne! Enheden slukker derefter automatisk for at spare på batteriet.

For at finde din position på et kort skal du sandsynligvis bruge dine koordinater med hensyn til Easting og Nording. Dette system er faktisk en projektion af dine GPS -koordinater på et gitter. Det meste af tiden vil kortet blive gradueret i UTM -systemet, men nogle lande bruger en variant af dette system, derfor skal du indstille en anden parameter for at vælge mellem UTM -systemet og varianten af dit kort.

For at finde systemet på dit kort skal du ofte kontrollere små skriftsteder i et hjørne af det. Hvis dit kort er i UTM -system, er parametrering af GPS'en ligetil: Bare tryk på trykknappen, der forbinder A2 til jorden, så skærmen viser "ZONE: AUTO".

I mange lande findes kortene i en lokal variant af UTM -systemet: f.eks. I Sverige findes kort ofte i SWEREF 99 TM -systemet. Dette system bruger den samme projektion som UTM -systemet i zone 33, men udvidet til hele landet! Det betyder, at hvis du bruger et kort i SWEREF 99 TM, bliver du nødt til at fastsætte GPS -zonen manuelt til 33. For at gøre dette skal du trykke på trykknappen, der forbinder A2 til jorden, indtil displayet viser "ZONE: AUTO", og tryk derefter på trykknappen, der forbinder A1 med jorden, indtil displayet viser "ZONE: 33". På samme måde anvender de fleste kort i Finland ETRS-TM35-systemet, som er UTM-systemet i zone 35, der er udvidet til hele landet (derfor skal du her vælge "ZONE: 35"). Mange lande har denne form for UTM -systemvarianter.

Når du har parametriseret GPS'en korrekt, skal du bare skifte topositionskontakten tilbage til GPS -tilstand, dine indstillinger gemmes nu, og enheden synkroniseres nu med satellitterne, viser din position og lukker ned.

GPS -tilstand:

Enheden vil starte op og vise dine positioner direkte i henhold til de parametre, der er gemt i dens hukommelse. Når positionen er udskrevet, lukker enheden sig selv direkte for at spare på batteriet.

Trin 4: Lodde komponenterne på et stripkort og saml enheden

Nu hvor alt virker, loddes komponenterne på stribet i henhold til skematisk. Du kan tage udgangspunkt i, hvordan du organiserede komponenterne på stripboaden som udgangspunkt for stripboard -designet. Tøv ikke med at ridse kobberet fra nogle striber for at lave et mere kompakt kredsløb.

Vigtigt: Glem ikke at fjerne kobberet på tværs af arduinoens stifter;)

Lim til sidst skærmen, batteriholderen og GPS -modulantennen til strippladen med varm lim. Brug om nødvendigt isolerende elektrisk tape for at undgå kortslutning.

For at fuldføre enheden har du nu to muligheder: Du kan enten søge online efter en plastkasse, der passer til dimensionen af din færdige GPS (du bliver nødt til at skære huller til skærmen, trykknapperne, kontakten og mikro USB-opladerindgang) eller du kan 3D-printe et plastikhus, der passer perfekt til din bygning.