GPS sledenje poti V2: 4 koraki (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Projekt: GPS sledenje poti V2

Datum: maj - junij 2020

NADGRADNJA

Prva različica tega projekta, čeprav je načeloma delovala, je imela številne napake, ki jih je bilo treba odpraviti. Najprej mi škatla ni bila všeč, zato sem jo zamenjala z drugo. Drugič, izračuni hitrosti in razdalje niso pravilni. Dodatni terenski testi z enoto, ki je nameščena v vozilu in so omogočili preslikavo poti, nato pa je bila ta preslikana pot preslikana v GPS Visualizer in Google Earth Pro z odličnimi rezultati tako v smislu dejanske preslikane poti kot izračunane razdalje glede na možnost "ravnilo" v programu Earth Pro

Poleg tega je bilo vezje posodobljeno, tako da je 18650 baterij napajalo neposredno na ploščo ESP32 DEV, medtem ko se je enota GSP NEO7M napajala neposredno iz modula Step Down in ne prek plošče DEV. Tako je bil izdelan bolj stabilen sistem. Programska oprema je bila na splošno urejena, možnost E -pošta in kasnejša povezava z lokalnim usmerjevalnikom pa so bili izvedeni le, če je enota našla datoteko ali datoteke, ki so na voljo za pošiljanje. Zadnja izboljšava je bila sprememba testa "gps.location.isValid" v "gps.location.isUpdated", kar je zagotovilo, da so bile v datoteki poti shranjene samo posodobljene lokacije GPS, ne pa več lokacij GPS z isto zemljepisno širino in dolžino

Na tej točki bi rad opozoril, da je to prvi sistem, ki temelji na GPS -u, ki sem ga ustvaril, in naslednje različice bi v veliki meri nadomestile obstoječe ožičenje s ploščo na osnovi PCB. Za zagotovitev, da vse žične povezave ne pokvarijo, so bile med grobim ravnanjem vse te povezave zlepljene

Posodobil sem datoteke ICO in Fritzing ter dodal nove fotografije, ki prikazujejo moje spremembe

PREGLED

Ta projekt je bil zame popolna sprememba smeri, saj sem se oddaljil od ur Nixie in robotov, ki temeljijo na WiFi. Uporaba modula Arduino, ki temelji na GPS -u, me je že nekaj časa navdušila in ker sem imel nekaj prostega časa v čakanju na dodatne dele za glavni projekt, na katerem tudi delam, sem se odločil zgraditi napravo za sledenje poti GPS, ki jo poganja baterija, majhna teža, prenosni in lahko prenašajo podatke o svoji poti bodisi prek kartice micro SD ali, če je bilo na voljo omrežje WiFi, prek e-pošte in priložene datoteke. Ta projekt je zahteval uporabo štirih komponent, ki jih prej nisem uporabljal, in sicer 0,96-palčni zaslon oLED, bralnik kartic SD, modul GPS in razvojno ploščo ESP32. Končno velikost enote, čeprav je vsekakor prenosna, bi lahko še dodatno zmanjšali za 25-50%, če bi ožičenje, ki sem ga uporabil, zamenjali s tiskano vezje, pritrjeno neposredno na razvojno ploščo ESP32 in 18650 baterijami ter znižanjem modul, kjer je bil zamenjan z ustrezno Li-ion 5V baterijo.

Zaloge

1. Razvojni odbor ESP32

2. Ura DS3231 RTC z rezervno baterijo

3. Čitalnik SPI na osnovi kartice Micro SD z 1 GB kartico micro SD

4. 0,96 -palčni zaslon na osnovi oLED I2C

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

6. 10uF kondenzator

7. 2 x 10K upori, 4,7K upori

8. DC-DC stopenjski transformator

9. 2 x 18650 baterij

10. Dvojno držalo za baterijo 18650

11. Enopolno stikalo

12. Stikalo za trenutek

13. 2 x 100 mm x 50 mm x 65 mm projektne škatle

14. Dupont žice, vroče lepilo.

1. korak: GRADNJA

Priloženi diagram Fritzing prikazuje postavitev vezja. Dve bateriji 18650 in padajoči modul bi lahko zamenjali z Li-ionsko baterijo, ki neposredno napaja 5 V. Priporočam modul NEO-7M z vgrajenim vtičem za zunanjo anteno SMA, ki vam omogoča, da dodate preprost kos žice dolžine 30 cm, ki pobere satelitske informacije, kar pogosto traja nekaj minut po prvem vklopu enote. Spodnja od obeh projektnih oken ima odprtine za zaslon, anteno GPS, stikalo in SD-kartico, vsebuje tudi uro RTC, bralnik kartic SD, 0,96-palčni oLED zaslon, gumb, modul GPS in ploščo PCB. Zgornja škatla projekta vsebuje razvojno ploščo ESP32, 18650 baterij in držalo za baterije, padajoči modul in eno odprtino za enopolno stikalo. Zgornji del te projektne škatle je pritrjen s štirimi vijaki, ki jih je mogoče odstraniti, da lahko dve bateriji za ponovno polnjenje 18650 odstranite, napolnite in nato zamenjate. Enota ni vodoodporna, vendar bi jo bilo mogoče izdelati. V zgornjo škatlo projekta z ustrezno odprtino je mogoče namestiti tudi ustrezen polnilnik baterij na osnovi USB, ki omogoča polnjenje baterij v notranjosti, ne da bi morali odstraniti pokrov škatle. Medtem ko lahko modul GPS zagotavlja čas in datum, pridobljen s satelita, sem se odločil, da bi bil lokalni čas in datum bolj primeren, zato sem dodal modul RTC.

Nekatere gradbene fotografije prikazujejo zgodnji razvoj tega projekta, kjer sem uporabljal ploščo WeMos D1 R2 in preprost LED zaslon 16x2, ki sta bila v končni različici zamenjana.

2. korak: PROGRAMSKA OPREMA

Razlog za ploščo Arduino, ki temelji na ESP32, je bil ta, da sem po nekaj raziskavah ugotovil, da lahko ESP32 uspešno pošlje e-pošto na račun G-Mail, pod pogojem, da so nastavitve računa spremenjene tako, da omogoča "manj varno prejemanje e-pošte", to zahteva spremembo nastavitev računa G-Mail. Za dostop do tega pojdite na možnost menija »Upravljanje Google Računa«, nato izberite »Varnost« in se na koncu pomaknite navzdol, dokler ne vidite »Dostop do manj varnih aplikacij«, vklopite to funkcijo.

Prenesti in namestiti morate naslednje datoteke: TinyGPS ++. H, SoftwareSerial.h, "RTClib.h", "ESP32_MailClient.h", "SPIFFS.h", WiFiClient.h, math.h, Wire.h, SPI.h, SD.h, Adafruit_GFX.h in Adafruit_SSD1306.h.

Program je bil razvit z različico 1.8.12 Arduino IDE, izbrana plošča pa je bila “DOIT ESP32 DEVKIT V1”.

Zaradi velikosti programa tega programa ne morete razviti na Arduino UNO, tudi pri nalaganju programske opreme je potrebno odstraniti žico TX iz modula GSP, sicer prenos ne bo uspel. Na nožice “EN” in “GND” plošče ESP32 je bil pritrjen kondenzator 10uF, tako da ni bilo treba pritisniti gumba “EN” vsakič, ko je bil naložen nov program.

Programska oprema Arduino je bila razvita, da uporabniku sistema omogoči, da posname pot ali poti znotraj enote, nato pa odstrani kartico SD in jih naloži prek bralnika kartic v računalniku ali pa izbere možnost menija E-pošta in vse datoteke poti, shranjene na enoti, poslane na račun G-Mail, vsaka e-pošta je priložena ena pot. Datoteke poti so oblikovane znotraj enote in so lahko v obliki dveh različnih stilov, zapisa »GPX«, ki si ga lahko neposredno ogledate z uporabo »GPS Viewerja«, Googlove aplikacije, ki je na voljo za brezplačno uporabo v internetu, ali »KML«. formatu, ki si ga lahko ogledate neposredno z aplikacijo »Google Earth Pro«, ki je na voljo za prenos iz interneta. Ta ista aplikacija lahko bere in prikazuje datoteke poti, ki temeljijo na GPX. Oba formata datotek sta prosto dostopna kot shemi zapisa datotek in jih najdete na internetu na Wikipediji. Ko so e-poštna sporočila ali e-poštna sporočila poslana, se bo enota vrnila na spremljanje poti, privzeto pa bo v datotečni obliki GPX. S pritiskom na gumb lahko izberete možnost E-pošta, izberete obliko datoteke GPX ali KML ter zaženete in ustavite snemanje poti. V načinu spremljanja poti bo zaslon oLED prikazal zemljepisno dolžino in širino trenutnega položaja, nato pa na drugem zaslonu prikaz trenutnega časa, datuma, nadmorske višine v metrih, števila uporabljenih satelitov, hitrosti v Km in na koncu tečaja kot enega kardinalnih točk kompasa. Medtem ko je v načinu snemanja poti na zaslonu prikazana datoteka poti, ki jo je odprl, se bo poleg dveh prej opisanih zaslonov prikazal še tretji zaslon, ki podrobno opisuje uporabljeno datoteko poti, število točk poti, ki jih je posnela, in nazadnje prevožena razdalja v km.

Naslednje slike prikazujejo, kako G-Mail sprejema in prikazuje e-poštna sporočila, ki jih ustvari in pošlje enota.

3. korak: SKLEP

Pri razvoju tega projekta sem se veliko naučil, vendar se ta enota lahko šteje samo za »back end« v sistemu, ki temelji na aplikacijah in vzame datoteke GPX ali KML, ki jih prikažejo. Uporaba programske opreme tretjih oseb je bila sprejemljiva alternativa nadaljnjemu razvoju te programske opreme. Razpoložljivost možnosti menija »Manj varna aplikacija« v meniju za upravljanje Google Računa je lahko omejena, saj se lahko spremembe zgodijo junija 2020, če je temu tako, bo morda potrebno preusmeriti e-pošto na drug račun ali z uporabo vrat 586 na poštnem strežniku.

4. korak: Formati datotek GPS in KML

Spodaj je prikazana značilna vsebina datoteke za vsako vrsto datoteke, ki jo ustvari enota (vrednosti zemljepisne širine in dolžine se v teh primerih ne spreminjajo veliko, ker enota miruje). Obe datoteki vsebujeta minimalne podatke o glavi in nogi, ki jih zahtevata GPS Viewer in Google Earth pro za prikaz preproste črne črte, ki prikazuje prehojeno pot:

Datoteka KML:

Datoteka GPX: