Varčevanje z energijo GPS z zaslonom E-Ink: 4 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Vsako poletje se odpravim na pohod na oddaljene lokacije. Včasih, ko je sled šibka ali celo izgine, moram uporabiti GPS telefona, da dobim svoje koordinate, nato pa preverim svoj položaj na papirnatem zemljevidu (pogosto nimam signala, zato so papirnati zemljevidi obvezni). Da bi prihranil baterijo telefona, sem se odločil zgraditi napravo z nizko porabo energije, ki temelji na arduinu in uporabi zaslona E-Ink. Zaslon E-Ink potrebuje samo moč za aktualizacijo zaslona, zato je zelo primeren za naprave za varčevanje z energijo.

Kakšno je načelo tega GPS -a?

GPS vklopite s pritiskom na gumb, na zaslonu se prikaže vaša lokacija, nadmorska višina in število satelitov, uporabljenih za izračun vaše lokacije, nato pa se samodejno izklopi, da prihrani baterijo. Zahvaljujoč zaslonu E-Ink vaša lokacija ostane na zaslonu, tudi ko je GPS izklopljen. S pomočjo gumbov lahko spremenite koordinatni sistem, ki ga uporablja GPS (zemljepisna dolžina/zemljepisna širina v decimalnih stopinjah, sistem UTM in njegove različice …), tako da ga lahko uporabljate z zemljevidi iz različnih držav.

V tem malem projektu sem se naučil toliko stvari in upam, da se boste tako zabavali kot jaz!

Zavrnitev odgovornosti:

V to gradnjo sem dovolj samozavesten, da ga bom uporabljal med naslednjimi pohodi, vendar bom vedno imel telefon kot rezervni GPS. Če niste prepričani o tem, kaj počnete, vam svetujem, da namesto, da bi ga sami zgradili, kupite komercialni GPS. Spodbujam vas, da sami preverite vezje in kodo in ne morem prevzeti odgovornosti, če vam GPS, ki ste ga zgradili v skladu s temi navodili, ne uspe

Še nekaj: ta GPS ne bo deloval na Norveškem in na Svalbardu v načinu UTM. Dejansko mreža UTM na teh mestih ni zasnovana na enak način v primerjavi s preostalim svetom in te posebnosti nisem mogel vključiti v arduino zaradi omejitev spomina …

Zaloge

- 1 x Arduino Nano

- 1 x Ublox-6m GPS modul

- 1 x zaslon E-Ink s svojim modulom. Uporabil sem tole:

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

- 1 x 18650 Li-Ion baterija (približno 2000mah bi moralo biti dovolj)

- 1 x držalo za baterijo 18650

- 1 x polnilni in zaščitni modul za Li-Ion baterije na osnovi TP4056, kot je ta:

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

- 1 x stikalo z dvema položajema (tip ON/OFF)

- 3 kratna stikalna stikala

- 1 x 1 MΩ upor

- 1 x večnamenski N -kanalni MOSFET (enega sem pobral iz računalniške napajalne enote)

- 1 x trak

- Žice

- 1 x plošča za izdelavo prototipov

1. korak: Izdelava prototipa GPS -a

Najprej morate napravo sestaviti na mizo, da preizkusite komponente in kodo arduino.

Napajanje GPS -a

Za napajanje naprave sem uporabil Li-Ion 18650 baterijo 2000 mAh. Tako baterijo je treba, tako kot Li-Po baterije, nadzorovati in polniti. Nepravilno polnjenje baterije lahko vname ali celo eksplodira tako kot Li-Po! Če ga želite polniti s klasičnim polnilnikom za telefon, morate uporabiti modul na osnovi TP4056.

V tem prvem koraku morate le spajkati pozitivno (rdečo) žico od nosilca baterije do B+ na modulu in negativno (črno) žico od nosilca baterije do B-. Nato morate spajati žice na OUT+ in OUT- na modulu, pozneje se bodo priključile na napravo.

POMEMBNO: Ko bo naprava dokončana, bomo morali arduino priključiti na računalnik, pri tem pa je ZELO POMEMBNO ODSTRANITI BATERIJO IZ NAPRAVE, sicer obstaja nevarnost, da bo arduino začel polniti baterijo v napačen način in spet obstaja nevarnost, da bi zagorelo.

Ožičenje stvari na plošči

Naslednji korak je lahko nekoliko zapleten: vse, kar je na plošči, morate povezati tako, da ustreza zgornji shemi.

Majhen nasvet: izkoristite največ prostora, ki je na voljo na vaši plošči, in … vzemite si čas;)

2. korak: Naložite kodo

Zdaj je čas, da kodo naložite na arduino!

Najprej se prepričajte, da je baterija odstranjena iz nosilca baterije, nato priključite arduino na računalnik, naložite priloženo kodo arduino in odklopite arduino. Končno lahko baterijo vstavite v napravo.

Če imate kakršno koli vprašanje o kodi, jih vprašajte v spodnjem razdelku za komentarje!:)

3. korak: Naj vam uspe

Naj zdaj razložim, kako ta GPS dejansko deluje:

Ko za približno 3 sekunde pritisnete gumb, ki povezuje ozemljitev in +5V zatiče z arduina, se GPS zažene.

GPS se lahko zažene na dva različna načina: konfiguracijski način in dejanski način GPS. Če želite izbrati način zagona, morate spremeniti položaj stikala za dve poziciji, povezani med A0 in tlemi.

Konfiguracijski način: V tem načinu lahko izberete, ali GPS prikaže vašo lokacijo (zemljepisno širino, dolžino, nadmorsko višino in število satelitov, uporabljenih za izračun vaše lokacije) v decimalnih stopinjah, ali če želite, da prikazuje vašo lokacijo (vzhod, sever, nadmorska višina, območje in število satelitov, uporabljenih za izračun vaše lokacije), projiciranih na mreži UTM (ali kateri koli njeni različici, kot bomo videli kasneje). Če želite preklopiti med vzhodno/severno in zemljepisno širino/dolžino, samo pritisnite gumb, ki povezuje A1 s tlemi, dokler se na zaslonu ne prikaže "MODE: E/N" (za Easting/Northing) ali "MODE: L/L" (za Latitude /Dolžina).

Če želite svoje koordinate v decimalnih stopinjah, izberite način "L/L" in nato preklopite stikalo za dva položaja nazaj v način GPS. Vaše nastavitve so zdaj shranjene v pomnilniku arduina in naprava se bo sinhronizirala s sateliti in prikazala vaš položaj, nadmorsko višino in število satelitov, uporabljenih za izračun vaše lokacije. Pazite: biti morate zunaj ali blizu okna, da GPS sliši satelite! Naprava se nato samodejno izklopi, da prihrani baterijo.

Za iskanje svojega položaja na zemljevidu boste verjetno morali uporabiti svoje koordinate glede na Easting in Northing. Ta sistem je pravzaprav projekcija vaših GPS koordinat na mreži. Večino časa bo zemljevid razvrščen v sistem UTM, vendar nekatere države uporabljajo različico tega sistema, zato morate za izbiro med sistemom UTM in različico zemljevida nastaviti drug parameter.

Če želite najti sistem svojega zemljevida, morate pogosto preveriti drobne spise v njegovem kotu. Če je vaš zemljevid v sistemu UTM, je parametriranje GPS -a preprosto: samo pritisnite gumb, ki povezuje A2 s tlemi, tako da se na zaslonu prikaže "ZONE: AUTO".

V mnogih državah so zemljevidi v lokalni različici sistema UTM: na primer na Švedskem so zemljevidi pogosto v sistemu SWEREF 99 TM. Ta sistem uporablja isto projekcijo kot sistem UTM v coni 33, vendar razširjen na celotno državo! To pomeni, da boste morali v primeru uporabe zemljevida v SWEREF 99 TM ročno določiti območje GPS -a na 33. To storite tako, da pritisnete gumb, ki povezuje A2 s tlemi, dokler se na zaslonu ne prikaže "ZONE: AUTO", nato pa pritisnite gumb, ki povezuje A1 s tlemi, dokler se na zaslonu ne prikaže "ZONE: 33". Podobno na Finskem večina zemljevidov uporablja sistem ETRS-TM35, ki je sistem UTM v coni 35, razširjen na celotno državo (zato bi morali tukaj izbrati "ZONE: 35"). Veliko držav ima tovrstne različice sistema UTM.

Ko pravilno nastavite GPS, preprosto preklopite stikalo za dve poziciji nazaj v način GPS, vaše nastavitve so zdaj shranjene in naprava se bo sinhronizirala s sateliti, prikazala vaš položaj in se izklopila.

Način GPS:

Naprava se bo zagnala in neposredno prikazala vaše položaje glede na parametre, shranjene v njenem pomnilniku. Ko je položaj natisnjen, se naprava samodejno izklopi, da prihrani baterijo.

4. korak: Spajate komponente na trak ploščo in sestavite napravo

Zdaj, ko vse deluje, komponente spajkajte na trak v skladu s shemo. Začnete lahko od tega, kako ste komponente na stripboadu organizirali kot izhodišče za oblikovanje traku. Ne oklevajte in opraskajte baker na nekaterih črtah, da naredite bolj kompaktno vezje.

Pomembno: Ne pozabite odstraniti bakra čez zatiče arduina;)

Na koncu zaslon, nosilec baterije in anteno modula GPS prilepite z vročim lepilom na trak. Po potrebi uporabite izolacijski trak, da se izognete kratkemu stiku.

Če želite dokončati napravo, imate zdaj dve možnosti: na spletu lahko poiščete plastično škatlo, ki bi ustrezala dimenziji vašega končnega GPS -a (morali boste izrezati luknje za zaslon, potisne gumbe, stikalo in mikro Vhod za polnilnik USB) ali pa 3D-natisnete plastično ohišje, ki bi popolnoma ustrezalo vaši zgradbi.