Old Man and the Arduino GPS: 6 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Så denne dovne gamle nørd (L. O. G.) har ikke været i stand til at lave en instruerbar i et par år. Ved 70 år fungerer hjernen ikke så godt, som den plejede, og det er svært at fokusere på store projekter, endsige forsøge at skrive om dem.

(Jeg deltager i Arduino Contest.)

Men ved hjælp af min kærlige hund, Sadie og min CPAP -maskine, vil jeg prøve det. Sadie er min antidepressive, holder humøret oppe, og vi går hver morgen. Min CPAP hjælper mig med at sove bedre og derfor tænke lidt bedre.

GPS: Nå, jeg har altid været interesseret i GPS. De fleste kommercielle GPS kan kun identificere ned til 2-3 meter. Min fætter, der er en stor landmand, siger, at hans udstyr kan gøre meget bedre. Jeg ved, at en af de lokale landmænd bruger sine John Deere -traktorer til at plante afgrøder i furer ved hjælp af brugerdefineret GPS.

Jeg bruger meget tid på at surfe på Internettet og har læst om rimelige GPS'er, der kan måle ned til centimeter! Utrolig. På den praktiske side har jeg ikke rigtig brug for det. Når jeg går ture, behøver jeg ikke rigtig at vide præcis, hvor jeg er. Selv på ture bruger jeg min smartphone med Android Auto til at fortælle mig, hvor jeg er.

Men jeg er også en teknogeek, så jeg begyndte at kigge på GPS’er til hobbyfolk. En af de mest populære var Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Trin 1: Adafruit fjer

Nå, en af versionerne af Adafruit Ultimate GPS er Featherwing. Nu har jeg aldrig hørt om Adafruit Feather -serien, så mere surfing. Wow, Adafruit og Lady Ada har udviklet en hel flok mikrokontrollere og tilbehør baseret på en lille platform kaldet Feather. For Arduinoites ligner den den grundlæggende Arduino UNO -platform, men mindre og mere opdateret. Adafruit udviklede også al softwaren, så de kunne være kompatible med Arduino -softwaren.

Jeg sætter stor pris på det arbejde, Adafruit og Lady Ada har udført for DIYers, og jeg kunne virkelig godt lide Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

I modsætning til standard Arduino med 16mHz ur er det superhurtigt med 120mHz ur. Det er 3,3V, som stort set er den nye standard for ny DIY -elektronik. Det er kompatibelt med Arduino, som jeg er ret fortrolig med, plus det kan også programmeres med Circuit Python (Adafruit's brugerdefinerede version af Python). Jeg er gammel og har svært ved at lære nye ting, men det ville give mig en chance for at forgrene mig.

Så jeg bestilte en brugt på ebay og bestilte også en fra Mouser. Amazon, Mouser og DigiKey har nogle af Adafruit -produkterne. Jeg ville gerne købe en direkte fra Adafruit, men dengang havde de ikke alle de FeatherWings, jeg ville have. I dette tilfælde er det billigere at bestille mange ting på én gang, så du ikke skal betale så mange forsendelsesomkostninger. I mit tilfælde koster tre varer lige så meget at sende som en.

PROBLEM: JST2.0 batteristik på M4express. For lang tid siden købte jeg en flok JST2.0 strømstik som billedet. Desværre er den rød/sorte modsat hvad M4express bruger, og jeg har mange batterier og projekter, der bruger denne polaritet.

Åh, godt. Det er fe let at fjerne ledningerne fra stikket og skifte deres position. Så jeg gjorde dette med flere batterier og en LiPo oplader. Jeg lagde noget rødt neglelak på dem, så forhåbentlig ikke får dem blandet sammen.

Til M4express valgte jeg at bruge de kvindelige overskrifter med lange stifter. Se billede. Dette tillod FeatherWings som min GPS at slutte til toppen. Plus M4express kan tilsluttes FeatherWings som den 3,5”TFT, som jeg købte.

Til denne applikation bruges stifterne ikke, så jeg havde et lille Protoboard og tilsluttede M4express til dette, så benene ikke blev udsat og ikke kunne blive bøjede, når jeg bærer det rundt.

Trin 2: Min GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

En af de store ting, jeg godt kan lide ved Adafruit, er, at de stærkt dokumenterer deres produkter, jeg antager, så hobbyfolk kan bygge deres egne. Nu har M4express en SMD -mikrokontroller, som er for lille til, at en gammel mand som mig kan arbejde med, så jeg købte et par i stedet for at prøve at lave en. Men FeatherWing Ultimate GPS er lidt bedre, så jeg besluttede at prøve at lave min egen. Så jeg bestilte et MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 modul fra Ebay eller Aliexpress (kan ikke huske). Nogle gange kaldes det LadyBird1.

Så ved hjælp af Eagle Cadsoft, (nu, Autodesk) software kopierede jeg Adafruit's skematisk og ændrede den. Først kan jeg kun lave enkeltsidede printkort, og for det andet har jeg ikke mange SMD -komponenter, så jeg forenklede det.

GPS_MTK3339.zip

Så jeg lavede printkortet ved hjælp af min toneroverførselsmetode:

www.instructables.com/id/Vinyl-Sticker-PCB-How-To/

PROBLEMER: Som jeg nogle gange husker, er jeg gammel, og her er nogle problemer, jeg har. For det meste kan jeg ikke se nærbilleder så godt, så jeg bruger et af disse hobbyværktøjer og et tændt forstørrelsesglas (se billeder), jeg fik fra Aliexpress. Jeg bruger et Aoyue loddejern, så jeg kan styre temperaturen og vælge loddetip.

Selv med alt dette havde jeg mange problemer med at lodde GPS -modulets ben og u.fl -antennestikket. Jeg bruger også et Dremel-klonværktøj til at bore hullerne. Jeg er aldrig i stand til at bore lige huller, men kunne heldigvis få alt til at fungere.

Forresten, jeg bestilte nogle SMD 0805 ferritperler, men fik dem aldrig, så jeg ventede på nogle flere. Imens lod jeg en ledning hen over kontakterne for at få det til at fungere. Ferritperlen formodes at reducere støj på spændingsnålen til GPS -chippen.

Trin 3: MicroSD -kortlæser

Ok, så GPS'en fungerede ret godt, men den fungerede kun, da den var bundet til en computer, så du kan se, hvad der foregår. For at være mere nyttig har jeg brug for noget, der ikke er koblet til en computer, f.eks. En skærm eller et micro SD -kort. For nu ville jeg gemme GPS -oplysninger. Adafruit har nogle FeatherWings med microSD -kort, f.eks. 3,5”displayet og RTC -kortet. Men jeg ville ikke stable FeatherWings, så jeg kopierede microSD -kredsløbet fra RTC -kortet og lavede mit eget.

Da jeg ikke ønskede at stable en anden FeatherWing, kom jeg med en plan om at vedhæfte dette til mit GPS -printkort. Da kredsløbet er ret enkelt, lavede jeg det bare med fem pads, så jeg kan vedhæfte ledninger til dette printkort og til mit GPS -kort.

MyDataLogger.zip

Så for at vedhæfte dette placerede jeg det under mit GPS-printkort, loddet på nogle wire-wrap-ledninger og sluttede dem til mit GPS-printkort. For nogle skar jeg noget af isoleringen af hovedstifterne af, så jeg kunne lodde ledningerne uden at forstyrre printkortet på M4express. Det burde du kunne se på billedet. Derefter brugte jeg lidt Gorillalim til forsigtigt at lime de to kort sammen. Vær meget forsigtig, da Gorilla Lim udvides.

PROBLEMER: Nå, det er faktisk med microSD -kortene. Jeg bestilte nogle microSD -kort på ebay. Jeg fandt ud af, at der er forskel på simple microSD -kort og microSDHC -kort. For det første kan nogle af de ældre adaptere, som jeg har (sandsynligvis) ikke læse HC -versionerne. For det andet er microSDHC -versionerne fra 4 GB til 32 GB. Der er en anden version kaldet microSDXC med 64 gB og større størrelser. Nå, jeg modtog nogle 64 gB kort, men kunne ikke læse dem med mine adaptere. Jeg kunne ikke finde ud af, hvad der var galt. Men efter at have fundet ud af forskellene tænkte jeg, at mine adaptere måske ikke kunne læse HC -versionen, men yderligere undersøgelser sagde, at HC -versionen maksimalt er 32 gB, og som billedet viser, er disse mærket med microSDHC 64 gB. Selvom der står, at Kingston er falske. Jeg kontaktede sælgeren, og han refunderede straks mine penge. Du kan finde meget på Internettet om falske microSD -kort.

Selvom de er falske, betyder det ikke, at de ikke virker. Jeg venter på et par nye adaptere, der formodes at kunne læse nogle HC -kort, plus jeg bestilte nogle forskellige HC -kort.

Trin 4: GPS -antenne

Endnu en katastrofe for en gammel mand. Så jeg bestilte en aktiv GPS-antenne og en RP-SMA til u.fl-adapter fra ebay/Aliexpress. Forresten havde jeg glemt, at jeg allerede havde en af disse adaptere. Anyway, jeg fik endelig antennen i, og den passede ikke til adapteren. Nu tror jeg, at mange af disse kinesiske leverandører ikke rigtig forstår, hvad de sælger. Mange identificerer f.eks. Ikke stikkene på antenner, og nogle viser det ikke engang tydeligt på billederne. Tja, jeg tror, at den, jeg fik, viste stikket ret godt, men identificerede det ikke. Efter nogle undersøgelser (tror jeg), identificerede jeg det som et MCX -stik. Anyway, jeg bestilte en anden antenne og modtog den endelig, og den passede heller ikke. Jeg tror igen, at dette for det meste er min skyld, selvom der er meget forvirring mellem SMA og RP-SMA han og hun og stik og stik.

Bundlinjen er lige nu, jeg har ikke en separat fungerende antenne.

ADVARSEL: u.fl -stik på Adafruit og mit GPS -kort er meget skrøbelige, og det anbefales, at du fysisk aflaster forbindelsen.

Trin 5: Sæt det hele sammen

Adafruit har nogle fremragende tutorials om, hvordan man får M4express, så det fungerer med Arduino.

Min Arduino -skitse er vedhæftet:

GPSDatalogger.zip

Det gør følgende:

Skriver GPS -strenge til en fil på microSD -kortet kaldet data.nmea

En gang i minuttet skriver det også nogle andre data som tid, #satellitter, signalkvalitet, hastighed til en fil kaldet misc.txt. Jeg lavede nogle ændringer, som at groft konvertere til Mountain Standard -tid og knob til mph.

Begge filer er tekstfiler.

I øvrigt forsøgte jeg at lave nogle ting med Circuit Python. Jeg var i stand til at køre eksemplerne, men syntes at have problemer med at sende kommandoer til GPS -modulet. Kan besøge igen i fremtiden.

Trin 6: Brug

GPS'er bruger noget, der kaldes ephemeris -data og almanak til at beregne placering. Når det først tændes, tager det et stykke tid, før disse oplysninger behandles. Dette kan tage et par minutter. Godt MTK3339 GPS -modulet har et batteri tilbage til at gemme disse oplysninger. Jeg gætter stadig på, hvordan dette fungerer, men det, jeg gør, er cirka 5 minutter før vores gåtur, jeg tilslutter min M4express/GPS til pc uden microSD -kortet. Når jeg gør mig klar til at tage af sted, tager jeg stikket ud, sætter microSD -kort i og tænder med et batteri og tager af.

Problem: Jeg tror, jeg beskadigede et af mine M4express -moduler muligvis med statisk elektricitet. Når den er tilsluttet en computer, blinker opladningsstatus -LED'en. (M4express har et LiPo batterioplader kredsløb). Jeg gætter på, at oplader kredsløbet ikke fungerer, selvom jeg ikke har tjekket det. Anyway, udover den blinkende LED ser det ud til at fungere fint både på computeren og på batteristrøm, det blinker ikke, så jeg lever med det.

Google Earth Pro

En af grundene til, at jeg lavede nmea -filen, er, så jeg kan bruge den med Google Earth Pro. Jeg fjerner microSD -kortet fra GPS -modulet, sætter det i en af mine adaptere og sætter det i min computer.

For at bruge, start Google Earth Pro, vælg (FILE) (ÅBEN). Ved siden af feltet Filer er der et udvalg til filtyper. Vælg (GPS). Gennemse for at finde data.nmea -filen og åbne den.

Endnu et vindue dukker op. Jeg vælger alle Opret KML -spor, Opret KML LineStrings, Juster højder til jordhøjde.

Det første eksempel viser en prøve. Den blå linje, der skyder ud, er fejlagtige data, sandsynligvis støj.

I det andet eksempel er der en stor metalhal. De blå spor har normalt pile, der viser kørselsretning, men rundt i laden viser de sig til firkanter. Jeg antager, at dette er tab af signal, da vi ikke gik gennem laden, men gik langs toppen af laden.

Misc.txt kan læses af Excel som en kommaafgrænset fil (eller som en tekstfil). Se vedhæftet et eksempel taget i en bil under kørsel.

Ting jeg bemærkede var, at breddegrad og længdegrad var til mange decimaler, ved ikke hvor præcist det er. Hastighed ser ud til at virke. Normalt på mine gåture er satellitter omkring 10, i bil var det 7, hvilket gør på grund af metaltag. HDOP i bilen virkede højere i bilen. På gåture var det mere omkring 1 eller derunder (bedre).

Jeg forstår ikke Angle. I en strækning, hvor Latitude forblev den samme, ville jeg tro, at vinklen ville være 0, 90, 180 eller 270 ikke 66.

Konklusioner: Det ser ud til at fungere ret godt. Jeg tror, at M4express er så meget hurtigere end Atmega328'erne, som jeg er vant til. Det kan sandsynligvis lave noget støjfiltrering for at slippe af med nogle af NMEA -sporfejlene uden at ødelægge prøvernes hastigheder på ét sekund. Jeg gider nok ikke. Et af mine fremtidige projekter ville være at lave nogle 'opmålinger', jeg bor i landbrugsland med mange marker. Nogle gange vil jeg gerne vide, hvor mange hektar der er på en mark. Jeg kunne sandsynligvis bruge min GPS med min 3,5”touchscreen til den applikation.

Vil også se om en ekstern antenne gør meget forskel. Jeg bemærkede, at nogle af mine NMEA -spor ikke er helt, hvor de skulle være.

MTK3339 er i øvrigt ikke mere præcis end andre GPS’er som uBlox.

Et andet projekt er, at jeg købte nogle L80 GPS -moduler, som synes at være billigere end MTK3339, men formodentlig skulle være det samme. Måske er de kloner? En stor fordel for mig er, at de har 0,1”afstand på stifterne, hvilket er meget lettere at arbejde med.