GPS -rutesporing V2: 4 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Prosjekt: GPS -rutesporing V2

Dato: mai - juni 2020

OPPDATER

Den første versjonen av dette prosjektet, mens det fungerte i prinsippet, hadde en rekke feil som måtte rettes. For det første likte jeg ikke boksen, så jeg har byttet den ut med en annen. For det andre er beregningene for hastighet og avstand ikke korrekte. Ytterligere felttester med enheten plassert inne i et kjøretøy og tillatt å kartlegge ruten og deretter ble denne kartlagte ruten kartlagt på GPS Visualizer og Google Earth Pro med gode resultater både når det gjelder faktisk rute kartlagt og beregnet avstand målt mot alternativet "linjal" i Earth Pro

I tillegg ble kretsen oppdatert slik at 18650 batteriene ga strøm direkte til ESP32 DEV -kortet, mens NEO7M GSP -enheten ble drevet direkte fra Step Down -modulen i stedet for via DEV -kortet. Dette ga et mer stabilt system. Programvaren ble vanligvis ryddet opp, med alternativet E -post og påfølgende tilkobling til den lokale ruteren bare utført hvis enheten fant en eller flere filer som kan sendes. En siste forbedring var å endre "gps.location.isValid" -testen til "gps.location.isUpdated", dette sørget for at bare oppdaterte GPS -steder ble lagret i rutefilen, i stedet for at flere GPS -steder hver hadde samme breddegrad og lengdegrad

Jeg vil merke på dette tidspunktet at dette er det første GPS -baserte systemet jeg har opprettet, og påfølgende versjoner vil i stor grad erstatte de eksisterende ledningene med et PCB -basert kort. For å sikre at alle ledningstilkoblinger ikke mislykkes, har alle disse tilkoblingene blitt limt under grov håndtering

Jeg har oppdatert ICO- og Fritzing -filene og lagt til nye bilder for å vise endringene jeg har gjort

OVERSIKT

Dette prosjektet var en fullstendig retningsendring for meg, og flyttet fra Nixie Clocks og WiFi -baserte roboter. Bruken av en GPS -basert Arduino -modul har fascinert meg en stund, og ettersom jeg hadde litt tid til å vente på flere deler til hovedprosjektet jeg også jobber med, bestemte jeg meg for å bygge en GPS -rutesporingsenhet, batteridrevet, lett, bærbar og i stand til å overføre ruteinformasjon enten via et micro SD-kort eller, hvis et WiFi-nettverk var tilgjengelig, via e-post og en vedlagt fil. Dette prosjektet krevde bruk av fire komponenter som jeg ikke hadde brukt før, nemlig en 0,96”oLED-skjerm, SD-kortleser, GPS-modul og ESP32 Development Board. Den endelige størrelsen på enheten, selv om den absolutt er bærbar, kan reduseres ytterligere med hele 25-50%hvis ledningene jeg brukte ble erstattet med et PCB-kort festet direkte til ESP32 Development Board og 18650 batterier og trinn ned modulen ble erstattet med en passende 5V Li-ion batteripakke.

Rekvisita

1. ESP32 Development Board

2. DS3231 RTC -klokke med batteribackup

3. Micro SD Card SPI -basert leser, med 1 GB micro SD -kort

4. 0,96”oLED I2C -basert skjerm

5. NEO-7M-0-000 GPS-modul

6. 10uF kondensator

7. 2 x 10K motstander, 4.7K motstand

8. DC-DC trinn ned transformator

9. 2 x 18650 batterier

10. Dobbel 18650 batteriholder

11. Enpolet bryter

12. Midlertidig trykkbryter

13. 2 x 100mmx50mmx65mm prosjektbokser

14. Dupont -ledninger, varmt lim.

Trinn 1: KONSTRUKSJON

Det vedlagte Fritzing -diagrammet viser kretsoppsettet. De to 18650 batteriene og nedtrappningsmodulen kan erstattes med en Li-ion batteripakke som gir 5V direkte. Jeg anbefaler NEO-7M-modulen med den integrerte eksterne SMA-antennepluggen som lar deg legge til et enkelt stykke 30 cm langt som tar opp satellittinformasjonen. Dette tar ofte noen minutter etter at enheten ble slått på. Den nedre av de to prosjektboksene har åpninger laget for skjermen, GPS-antenne, bryter og SD-kort, den inneholder også RTC-klokke, SD-kortleser, 0,96”oLED-skjerm, knapp, GPS-modul og kretskort. Den øvre prosjektboksen inneholder ESP32 utviklingsbord, 18650 batterier og batteriholder, nedtrappningsmodul og en enkelt åpning for enpolet bryter. Toppen av denne prosjektboksen holdes på plass med fire sankede skruer som kan fjernes slik at de to 18650 oppladbare batteriene kan fjernes, lades og deretter skiftes ut. Enheten er ikke vanntett, men den kan gjøres slik. En passende USB -basert batterilader kan også installeres i denne øvre prosjektboksen, med en passende åpning, slik at batteriene inni kan lades uten at du må fjerne esken. Selv om GPS -modulen kan oppgi tid og dato, som hentet fra satellitten, bestemte jeg meg for at lokal tid og dato ville være mer egnet, så jeg la til en RTC -modul.

Noen av konstruksjonsbildene viser den tidlige utviklingen av dette prosjektet der jeg brukte et WeMos D1 R2 -kort og en enkel 16x2 LED -skjerm, begge ble erstattet i den endelige versjonen.

Trinn 2: PROGRAMVARE

Årsaken til det ESP32-baserte Arduino-kortet var at jeg etter en del undersøkelser fant ut at ESP32 vellykket kan sende e-post til en G-Mail-konto, forutsatt at kontoens innstillinger endres slik at det gjør det mulig å motta "mindre sikre e-poster", krever dette en endring i innstillingene for G-Mail-kontoen. For å få tilgang til dette, gå til menyen "Administrer Google -konto", velg deretter "Sikkerhet" og rull til slutt til du ser "Mindre sikker apptilgang", slå på denne funksjonen.

Du må laste ned og installere følgende inkluderer filer: TinyGPS ++. H, SoftwareSerial.h, "RTClib.h", "ESP32_MailClient.h", "SPIFFS.h", WiFiClient.h, math.h, Wire.h, SPI.h, SD.h, Adafruit_GFX.h og Adafruit_SSD1306.h.

Programmet ble utviklet ved hjelp av versjon 1.8.12 av Arduino IDE, og brettet som ble valgt var "DOIT ESP32 DEVKIT V1".

På grunn av programmets størrelse kan du ikke utvikle dette programmet på en Arduino UNO, også når du laster ned programvaren, er det nødvendig å fjerne TX -kabelen fra GSP -modulen, ellers vil nedlastingen mislykkes. En 10uF kondensator ble festet til “EN” og “GND” pinnene på ESP32 -kortet, slik at det ikke var nødvendig for at “EN” -knappen skulle trykkes hver gang et nytt program ble lastet ned.

Arduino-programvaren ble utviklet for å la brukeren av systemet enten registrere en rute eller ruter i enheten og deretter fjerne SD-kortet og laste dem opp via en PC-basert kortleser, eller for å velge menyen E-Mail og ha alle rutefilene på enheten som sendes til en G-Mail-konto, en rute knyttet til hver e-post. Rutefilene er formatert i enheten og kan ha form av to forskjellige stiler, "GPX" -format som kan sees direkte ved å bruke "GPS Viewer" en Google-applikasjon tilgjengelig gratis å bruke på Internett, eller "KML" format som kan sees direkte ved å bruke "Google Earth Pro" -appen som er tilgjengelig for nedlasting fra Internett. Den samme applikasjonen kan også lese og vise “GPX” -baserte rutefiler. Begge disse filformatene er fritt tilgjengelige som filformatskjemaer og finnes på internett på Wikipedia. Når e-posten eller e-postene er sendt, vil enheten gå tilbake til ruteovervåking, men det vil som standard være GPX-filformatet. Trykknappen brukes til å velge alternativet E-post, velge enten GPX- eller KML-filformat, og for å starte og stoppe ruteopptaket. I ruteovervåkingsmodus vil oLED -skjermen vise lengdegrad og breddegrad for den nåværende posisjonen, og deretter på en annen skjerm vise gjeldende tid, dato, høyde i meter, antall satellitter som brukes, hastighet i Km, og til slutt kurs gitt som en av kardinalkompasspunktene. I ruteopptaksmodus vil skjermen vise rutefilen den har åpnet, i tillegg til de to tidligere beskrevne skjermene vil en tredje skjerm vises som viser rutefilen som brukes, antall veipunkter den har spilt inn, og til slutt avstandsdekningen i km.

De følgende bildene viser hvordan e-postene, opprettet og sendt av enheten, blir mottatt og vist av G-Mail.

Trinn 3: KONKLUSJON

Jeg har lært mye av å utvikle dette prosjektet, men denne enheten kan bare betraktes som en "back end" til et appbasert system som tar GPX- eller KML -filene som viser dem. Å bruke tredjeparts programvare var et akseptabelt alternativ til videreutvikling av denne programvaren. Tilgjengeligheten til menyen "Mindre sikker app" i menyen for Google Kontostyring kan være begrenset ettersom det kan skje endringer i juni 2020. Hvis dette er tilfelle, kan det være nødvendig å omdirigere e-posten til en alternativ konto eller ved å bruke 586 -porten på e -postserveren.

Trinn 4: GPS- og KML -filformater

Følgende viser et typisk filinnhold for hver filtype enheten genererer, (bredde- og lengdegrad -verdiene endres ikke mye i disse eksemplene på grunn av at enheten er stasjonær). Begge filene inneholder minimum topp- og bunntekstdata som kreves av GPS Viewer og Google Earth pro for å vise en enkel svart linje som viser ruten tatt:

KML -filen:

GPX -filen: