Strømbesparende GPS med e-blekkdisplay: 4 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

Hver sommer går jeg på tur på avsidesliggende steder. Noen ganger, når stien er svak eller til og med forsvinner, må jeg bruke telefonens GPS for å få koordinatene mine og deretter kontrollere posisjonen min på et papirkart (jeg har ofte ikke signal, så papirkart er obligatorisk). For å spare telefonens batteri bestemte jeg meg for å bygge en lav-effekt GPS-enhet basert på arduino og bruke en E-Ink-skjerm. En E-Ink-skjerm trenger bare strøm for å aktualisere skjermen, derfor er den godt egnet for energisparende enheter.

Hva er prinsippet for denne GPS -en?

Du slår på GPS -en ved å trykke på en trykknapp, displayet aktualiserer posisjonen din, høyden og antall satellitter som brukes til å beregne posisjonen din, og slår deretter av automatisk for å spare batteri. Takket være E-Ink-skjermen forblir posisjonen din på skjermen selv når GPS-en er slått av. Du kan endre koordinatsystemet som brukes av GPS (lengdegrad/breddegrad i desimalgrader, UTM -system og varianter …) ved hjelp av trykknapper, slik at du kan bruke det med kart fra mange forskjellige land.

Jeg lærte så mye under dette lille prosjektet og håper du vil ha det like gøy som jeg gjorde det!

Ansvarsfraskrivelse:

Jeg er trygg nok på denne bygningen, slik at jeg vil bruke den under mine neste turer, men jeg vil alltid ha telefonen som en backup -GPS. Hvis du ikke er sikker på hva du gjør, anbefaler jeg at du kjøper en kommersiell GPS i stedet for å bygge en selv. Jeg oppfordrer deg til å sjekke kretsen og koden selv, og jeg kan ikke holdes ansvarlig hvis GPS -en du bygde i henhold til denne instruksen svikter deg

En annen ting: denne GPS -en vil ikke fungere i Norge og Svalbard i UTM -modus. UTM -rutenettet er faktisk ikke designet på samme måte på disse stedene sammenlignet med resten av verden, og jeg kunne ikke inkludere denne spesifisiteten i arduinoen på grunn av minnebegrensninger …

Rekvisita

- 1 x Arduino Nano

- 1 x Ublox-6m GPS-modul

- 1 x E-Ink-skjerm med modulen. Jeg brukte 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 lade- og beskyttelsesmodul for Li-Ion-batterier basert på en TP4056 som denne:

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

- 1 x to -posisjonsbryter (PÅ/AV -typen)

- 3 x små trykknappbrytere

- 1 x 1 MΩ motstand

- 1 x N -kanal mosfet for generelle formål (jeg fjernet en fra en datamaskinens strømforsyningsenhet)

- 1 x Stripboard

- Ledninger

- 1 x brødbrett for prototyping

Trinn 1: Prototyping av GPS -en

Først av alt må du montere enheten på et brødbrett for å teste komponentene og arduino -koden.

Drar GPS -en

For å drive enheten brukte jeg et Li-Ion 18650 batteri på 2000 mAh. Denne typen batterier må, akkurat som Li-Po-batterier, lades og tømmes på en kontrollert måte. Hvis du lader batteriet på feil måte, kan det ta fyr eller eksplodere akkurat som en Li-Po! For å kunne lade den med en klassisk telefonlader må du bruke en TP4056 -basert modul.

I dette første trinnet trenger du bare å lodde den positive (røde) ledningen fra batteriholderen til B+ på modulen og den negative (svarte) ledningen fra batteriholderen til B-. Deretter må du lodde ledninger til OUT+ og OUT- på modulen, de kobles senere til enheten.

VIKTIG: Når enheten er fullført, må vi koble arduinoen til datamaskinen, da er det VIRKELIG VIKTIG å TA BATTERIET FRA ENHETEN, ellers er det fare for at arduinoen begynner å lade batteriet i en feil måte, og det er igjen en risiko for at det tar fyr.

Kabling av ting på brødbrettet

Det neste trinnet kan være litt vanskelig: du må koble alt på brødbrettet slik at det samsvarer med skjematikken ovenfor.

Et lite tips: ta maksimalt med plass tilgjengelig på brødbrettet, og … ta deg god tid;)

Trinn 2: Last opp koden

Nå er det på tide å laste opp koden på arduinoen!

Først må du kontrollere at batteriet er tatt ut av batteriholderen, og deretter koble arduinoen til datamaskinen, laste opp den vedlagte arduino -koden og koble fra arduinoen. Du kan endelig sette batteriet i enheten.

Hvis du har spørsmål om koden, kan du stille dem i kommentarfeltet nedenfor!:)

Trinn 3: Få det til å fungere

La meg nå forklare hvordan denne GPS -en faktisk fungerer:

Når du trykker på knappen som kobler bakken og +5V pinner fra arduinoen i omtrent 3 sekunder, starter GPS -en opp.

GPS -en kan starte i to forskjellige moduser: konfigurasjonsmodus og faktisk GPS -modus. For å velge modusen du starter opp, må du endre posisjonen til bryteren for to posisjoner som er koblet mellom A0 og bakken.

Konfigurasjonsmodus: I denne modusen kan du velge om GPS -en viser posisjonen din (breddegrad, lengdegrad, høyde og antall satellitter som brukes til å beregne posisjonen din) i desimalgrader eller om du vil at den skal vise posisjonen din (øst, nord, høyde, sone og antall satellitter som brukes til å beregne posisjonen din) projisert på UTM -rutenettet (eller en hvilken som helst variant av den som vi får se senere). For å veksle mellom Easting/Northing og Latitude/Longitude -modus, trykk bare på trykknappen som kobler A1 til bakken til displayet viser "MODE: E/N" (for Easting/Northing) eller "MODE: L/L" (for Latitude /Lengdegrad).

Hvis du vil ha koordinatene dine i desimalgrader, velg "L/L" -modus og bytt deretter to -posisjonsbryteren tilbake til GPS -modus. Innstillingene dine er nå lagret i minnet til arduinoen, og enheten vil nå synkronisere seg med satellittene og vise posisjonen din, høyden og antall satellitter som ble brukt til å beregne posisjonen din. Vær forsiktig: du må være utenfor eller i nærheten av et vindu for å la GPS -en høre satellittene! Enheten slår seg deretter av automatisk for å spare batteri.

For å finne posisjonen din på et kart må du sannsynligvis bruke koordinatene når det gjelder Easting og Northing. Dette systemet er faktisk en projeksjon av GPS -koordinatene dine på et rutenett. Mesteparten av tiden vil kartet bli uteksaminert i UTM -systemet, men noen land bruker en variant av dette systemet, derfor må du angi en annen parameter for å velge mellom UTM -systemet og varianten av kartet ditt.

For å finne systemet på kartet ditt må du ofte sjekke små skriftsteder i et hjørne av det. Hvis kartet ditt er i UTM -systemet, er parametrering av GPS -en enkel: bare trykk på trykknappen som kobler A2 til bakken, slik at skjermen viser "ZONE: AUTO".

I mange land er kartene i en lokal variant av UTM -systemet: for eksempel i Sverige er kart ofte i SWEREF 99 TM -systemet. Dette systemet bruker samme projeksjon som UTM -systemet i sonen 33, men utvides til hele landet! Dette betyr at hvis du bruker et kart i SWEREF 99 TM, må du fikse sonen til GPS -en til 33 manuelt. For å gjøre dette, trykk på trykknappen som kobler A2 til bakken til displayet viser "ZONE: AUTO", og trykk deretter på trykknappen som kobler A1 til bakken til displayet viser "ZONE: 33". På samme måte bruker de fleste kartene i Finland ETRS-TM35-systemet som er UTM-systemet i sonen 35 utvidet til hele landet (derfor må du her velge "ZONE: 35"). Mange land har denne typen UTM -systemvarianter.

Når du har parametrisert GPS -en riktig, er det bare å bytte to -posisjonsbryteren tilbake til GPS -modus, innstillingene er nå lagret, og enheten vil nå synkronisere seg med satellittene, vise posisjonen din og slå seg av.

GPS -modus:

Enheten vil starte opp og vise posisjonene dine direkte i henhold til parametrene som er lagret i minnet. Når posisjonen er skrevet ut, vil enheten slå seg av direkte for å spare batteri.

Trinn 4: Lodd komponentene på et stripebrett og sett sammen enheten

Nå som alt fungerer, lodd komponentene på tavlen i henhold til skjemaet. Du kan ta utgangspunkt i hvordan du organiserte komponentene på stripboaden som et utgangspunkt for stripboard -designet. Ikke nøl med å klø kobberet fra noen striper for å lage en mer kompakt krets.

Viktig: Ikke glem å fjerne kobberet over tappene på arduinoen;)

Lim til slutt skjermen, batteriholderen og GPS -modulantennen til tavlen med varmt lim. Bruk isolerende elektrisk tape om nødvendig for å unngå kortslutning.

For å fullføre enheten har du nå to alternativer: du kan enten søke på nettet etter en plastboks som passer dimensjonen til din ferdige GPS (du må kutte hull for skjermen, trykknappene, bryteren og mikro USB-laderinngang) eller du kan 3D-skrive ut et plasthylster som passer perfekt til din bygning.