LTE Arduino GPS sledilnik + IoT nadzorna plošča (1. del): 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Uvod

Kaj se dogaja! Ta Instructable je nadaljevanje mojega prvega Instructable o uporabi ščita Botletics LTE/NB-IoT za Arduino, zato ga, če tega še niste storili, preberite, če želite dobiti dober pregled o tem, kako uporabljati ščit in za kaj gre. V tej vadnici se bom osredotočil na beleženje podatkov IoT, natančneje GPS in sledenje temperaturi, ter vam ponudil vso kodo in navodila, ki jih boste potrebovali za pot in preizkus!

Ta Instructable je osredotočen predvsem na ščit LTE, ki sem ga osebno oblikoval in izdelal, vendar bi vse tukaj (vključno s knjižnico Github Arduino) moralo delovati tudi na modulih 2G in 3G SIMCom, kot je SIM800/808/900/5320, saj je le posodobljen različico knjižnice Adafruit FONA. Ne glede na strojno opremo je koncept popolnoma enak in s tem lahko naredite veliko kul stvari, vključno z beleženjem podatkov senzorjev, daljinskim spremljanjem vremena, sledenjem GPS zaradi karte kraje, itd. Zato berite naprej!

Korak: Zberite dele

Seznam je enak kot v moji prvi vadnici in je zelo preprost!

• Arduino Uno, Mega ali Leonardo. Druga možnost je, da uporabite kateri koli drug 3.3V ali 5V mikrokrmilnik, vendar boste morali priključke priključiti od zunaj.
• Komplet ščita SIM7000 Botletics (priložen je ščit, dvojna LTE/GPS uFL antena in zložljive ženske glave). Preberite to vadnico in izberite ustrezno različico!
• Hologramska kartica SIM. Prva kartica SIM (imenovana kartica »razvijalec«) je popolnoma brezplačna in ima 1 MB podatkov na mesec! V ZDA boste najverjetneje v omrežju Verizon, če uporabljate kartico SIM Hologram. Lahko ga vzamete tudi ob ščit Botletics, če je to bolj primerno.
• 3,7 V LiPo baterija (priporočena zmogljivost 1000 mAH ali več).
• USB kabel za programiranje ali napajanje vašega Arduina.

Za test GPS sledenja!

• Med testiranjem ščita na cesti lahko uporabite avtomobilski USB adapter za napajanje vašega Arduina.
• Druga možnost je, da za napajanje Arduina prek zatičev VIN in GND uporabite baterijski paket (7-12V).

2. korak: Fizična montaža

Zdaj, ko imate vse svoje dele, je na kratko povzetek, kaj morate narediti za nastavitev strojne opreme:

• Spajate zložljive ženske glave na ščit. Oglejte si to vadnico o tem, kako to storiti.
• Priključite ščit v Arduino in pazite, da poravnate vse zatiče, da jih ne poškodujete!
• Vstavite kartico SIM, kot je prikazano na sliki. Kovinski kontakti so obrnjeni navzdol in zabeležijo lokacijo zareze v kotu.
• Priključite LiPo baterijo v priključek JST na ščitu
• Arduino priključite v računalnik s kablom USB. Morda boste opazili, da zelena LED za napajanje ščita ne zasveti. To je povsem normalno, saj je treba za vklop vtiča PWRKEY ščita za nekaj časa pritisniti nizko. Primer Arduinove skice v naslednjem razdelku bo za to poskrbel za vas!
• Dvojno anteno LTE/GPS pritrdite na priključke uFL na desnem robu ščita. Upoštevajte, da se bodo žice križale, zato ne priključujte napačnih!
• Vse ste pripravljeni za programsko opremo!

Korak: Nastavitev in preskušanje naprave Arduino

Namestitev Arduino IDE

Če tega še niste storili, si oglejte koraka "Nastavitev Arduino IDE" in "Primer Arduino" v glavnem izdelku Instructable, da se prepričate, da vaša plošča deluje pravilno. V teh navodilih boste morali prenesti knjižnico na stran Github in odpreti primer kode "LTE_Demo". Po upoštevanju teh navodil bi morali preizkusiti omrežno povezavo, GPS in objaviti podatke na dweet.io.

Primer skice IoT

Zdaj, ko ste preizkusili osnovne funkcije vašega ščita, naložite skico "IoT_Example" v Arduino IDE. Najdete ga tudi tukaj na Githubu. Naložite to kodo v svoj Arduino in odprite serijski monitor. Videti morate, da Arduino najde modul SIM7000, se poveže z mobilnim omrežjem, omogoči GPS in poskuša, dokler ne dobi popravka na lokaciji, ter objavi podatke na dweet.io. Vse to bi moralo delovati brez spreminjanja vrstice kode, ob predpostavki, da uporabljate ščit LTE in kartico SIM s hologramom.

Privzeto boste videli, da naslednja vrstica določa stopnjo vzorčenja (no, pravzaprav zamuda med objavami).

#define samplingRate 30 // Čas med objavami, v sekundah

Če te vrstice ne komentirate, bo Arduino objavil podatke, zakasnil 30 sekund, znova objavil podatke, ponovil itd. Med zamikom 30-ih lahko naredite stvari, kot je, da Arduino preklopite v način nizke porabe in podobne stvari, vendar preproste stvari bom uporabil funkcijo delay (), da začasno ustavim operacijo. Če komentirate to vrstico, bo Arduino objavil podatke, nato pa pojdite neposredno v način spanja z nizko porabo energije za nedoločen čas, dokler ne pritisnete gumba za ponastavitev na svojem Arduinu. To je uporabno, če nekaj preizkušate in ne želite zapisati svojih dragocenih brezplačnih podatkov (čeprav pošteno vsaka objava ne uporablja skoraj nič) ali pa imate morda zunanje vezje za ponastavitev Arduina (časovnik 555? Prekinitev merilnika pospeška? Prekinitev merilnika pospeška? Senzor temperature prekiniti? Razmislite izven okvira!). Pravzaprav v vadnici Burgalert 7000 pokažem, kako lahko z detektorjem gibanja PIR prebudite mikrokrmilnik.

Naslednja vrstica določa, ali se bo ščit izklopil po objavi podatkov ali bo ostal vklopljen. Lahko se odločite za prvo izbiro tako, da komentirate vrstico, če občasno vzorčite, če pa imate relativno visoko stopnjo vzorčenja, boste želeli pustiti vrstico komentirano, tako da ščit ostane vklopljen in nima za ponovno inicializacijo, ponovno omogočanje GPRS in GPS itd. Ko je ščit puščen, lahko zelo hitro objavlja!

//#define turnOffShield // Po objavi podatkov izklopite ščit

Upoštevajte tudi, da ta primer samodejno pridobi specifično za modul in globalno edinstveno številko IMEI kartice SIM7000 in jo uporabi kot ID naprave (ali "ime", če želite) za identifikacijo naprave, ko objavi podatke na dweet.io. Če želite, lahko to spremenite, zato sem mislil, da vam to sporočim:)

Če želite preveriti, ali se vaši podatki dejansko pošiljajo na dweet.io, preprosto vnesite ustrezne podatke in URL kopirajte/prilepite v kateri koli brskalnik:

dweet.io/get/latest/dweet/for/{deviceID}

kjer je treba {deviceID} nadomestiti s številko IMEI, ki je natisnjena v serijskem monitorju na začetku, takoj po tem, ko jo najde Arduino. Po vnosu tega URL -ja v brskalnik bi morali videti odgovor JSON, kot je naslednji:

Če pogledate "vsebino", bi morali videti zemljepisno širino, dolžino vaše lokacije, vašo hitrost (v kilometrih na uro), smer smeri (stopinje, pri čemer je 0 stopinj severno), nadmorsko višino (metri), temperaturo (*C, vendar občutite lahko pretvorite v kodo) in napajalno napetost v milivoltih (kar je VBAT, napetost baterije). Za več informacij o podatkovnem nizu NMEA si oglejte stran 149 ukaznega priročnika SIM7000 AT.

Ko preverite, ali vaša nastavitev uspešno pošilja podatke v dweet, nastavimo nadzorno ploščo za ogled vseh naših podatkov na lepem vmesniku!

4. korak: Namestitev programa Freeboard.io

Za to vadnico bomo uporabili freeboard.io, res kul nadzorno ploščo IoT, ki se lahko poveže s številnimi platformami v oblaku, kot sta PubNub in dweet, ter drugimi funkcijami, kot sta JSON in MQTT. Kot ste verjetno uganili, bomo uporabili tudi dweet.io, ki je uporabljen v primeru kode iz prejšnjega razdelka. Pomembno je, da vlečenje podoknov v freeboard.io ne deluje v Chromu, zato raje uporabite Firebox ali Microsoft Edge. Če tega ne storite, je lahko pravo "podokno" za prerazporeditev elementov na zaslonu!

Račun in nastavitev naprave

• Najprej morate ustvariti račun, tako da na domači strani freeboard.io kliknete rdeči gumb »ZAGON«, vnesete poverilnice in kliknete »Ustvari moj račun«. Nato boste po e -pošti prejeli obvestilo, ki potrjuje vaš novi račun.
• Zdaj kliknite »Prijava« v zgornjem desnem kotu domače strani in po prijavi bi morali videti »proste deske«, ki so le nadzorne plošče, ki ste jih nastavili za svoje projekte. Če je račun nov, očitno tukaj ne boste videli ničesar, zato samo vnesite novo ime projekta in kliknite »Ustvari novega« v zgornjem desnem kotu. To vas bo nato pripeljalo na prazno nadzorno ploščo, kjer lahko nastavite vmesnik, ki vam je všeč. V prostem desku lahko nastavite različne "podokna" in vsako podokno ima lahko en ali več "pripomočkov", ki so na primer grafi, zemljevidi, merilniki itd., Ki na nek način prikazujejo vaše podatke.
• Prva stvar, ki jo moramo storiti, je, da nastavimo dejanski vir podatkov, ki je vaš Arduino + LTE ščit. Če želite to narediti, kliknite »DODAJ« v zgornjem desnem kotu pod »Viri podatkov«. Nato izberite "Dweet.io" in v polje "Ime" vnesite poljubno ime. Poskrbite pa, da v polje "Ime stvari" vnesete številko IMEI ščita namesto poljubnega imena, ker bo to prosti bok uporabil za pobiranje podatkov iz dweeta.
• Ko kliknete »Shrani«, bi se morala vaša naprava prikazati pod »Viri podatkov« in nazadnje, ko je poslala podatke v dweet. Prav tako lahko kliknete gumb za osvežitev, da preverite najnovejše vrednosti, vendar se bo prosti prostor posodobil sam, zato tega gumba običajno ne bi smeli uporabljati.

Nastavitev nadzorne plošče

Zdaj pa poglejmo, kako nastaviti dejanske zvonce in piščalke, ki jih želite videti na zaslonu!

• Če želite dodati podokno, kliknite gumb »DODAJ PANE« v zgornjem levem kotu in videli boste, da na zaslon doda majhno okno. Vendar tukaj še ni ničesar, ker nismo dodali nobenega pripomočka!
• Če želite dodati pripomoček, kliknite majhen gumb "+" na podoknu. To bo odprlo spustni meni z različnimi možnostmi gradnikov. Ker bomo delali GPS sledenje, izberite pripomoček "Google Map". Nato bi morali videti dve polji, zemljepisno širino in dolžino. Če želite te podatke pravilno izpolniti, mora biti vaša naprava že objavljena na Twitterju. Ob predpostavki, da bi morali, lahko kliknete »+ Podatkovni vir«, kliknete na podatkovni vir (»SIM7000 GPS sledilnik«), nato pa kliknete na »lat«, ki je ime spremenljivke, ki ga ščit uporablja pri objavljanju na Twitterju. Ponovite postopek za polje zemljepisne dolžine in kliknite drsnik na dnu, če želite, da zemljevid potegne črte med podatkovnimi točkami, da označi, kje ste bili.
• Zdaj bi morali videti majhen zemljevid vaše približne lokacije! Če želite preveriti, ali zemljevid deluje, poskusite spremeniti vašo trenutno zemljepisno širino/dolžino GPS na nekaj nekoliko drugačnega, tako da na primer spremenite prvo številko za decimalno vejico vrednosti širine/dolžine v spletnem naslovu dweet, ki je bil natisnjen v serijskem monitorju v Arduino IDE, ko je ščit objavil podatke. Ko jih prilagodite, kopirajte in prilepite URL ter ga izvedite v brskalniku.

dweet.io/dweet/for/112233445566778?lat=11.223344&long=-55.667788&speed=0&head=10&alt=324.8&temp=22.88&batt=3629

Zdaj se vrnite na prosti bok in videli boste, da je preslikal vašo spremenjeno lokacijo in med točkami potegnil oranžno črto! Kul stvari a? Zato mislim, da dobite sliko, da bo naš GPS sledilnik poslal podatke o lokaciji, da jih boste videli v realnem času ali po tem, ko se vaša pustolovščina konča

Dodatki

Ker naš mali GPS sledilnik ne pošilja le podatkov o širini/dolžini, ampak tudi o višini, hitrosti, smeri in temperaturi, vstavimo še nekaj pripomočkov, da bo naša armaturna plošča bolj barvita!

• Začnimo z dodajanjem novega podokna, nato pa dodamo merilnik v novo podokno, na podoknu kliknite gumb "+" in izberite "Merilnik". Tako kot prej uporabite podatkovni vir in izberite "hitrost" kot podatke, ki jih želimo pridobiti za ta merilnik. Na armaturni plošči bi morali videti lep merilnik!
• To ponovite za vrednosti nadmorske višine in temperature.
• Zdaj pa naslovu namesto tega dodajmo "kazalec". To je v bistvu kompas, ker začne kazati navzgor (sever) pri 0 stopinjah in se vrti v smeri urinega kazalca za pozitivne smeri. Popolnoma!
• Če želite spremeniti velikost podokna, se pomaknite nad podokno, ki vsebuje zemljevid, v zgornjem desnem kotu pa bi morali videti simbol ključa. Kliknite to in vnesite naslov podokna ter pod »Stolpci« vnesite »2«, da povečate širino podokna.
• Če želite spremeniti lokacije podoknov, jih preprosto povlecite! Poskusite lahko tudi z dodajanjem "Sparkline", ki je v bistvu le črtni graf, tako da lahko vidite ne samo najnovejše podatke, ampak tudi zgodovinske podatke.

Zabavajte se in vse nastavite tako, kot vam je všeč, ker smo pripravljeni na izlet!

5. korak: Testiranje

Če želite preizkusiti nastavitve, priporočam, da nastavite čas vzorčenja na nižjo vrednost, na primer 10–20 s, da boste lahko posneli svojo pot z višjo ločljivostjo. Pustil bi tudi komentirano spremenljivko "turnOffShield", da ščit ne zaspi. To mu omogoča hitro objavo podatkov.

Ko naložite kodo v svoj Arduino, si priskrbite baterijo (7-12V) za napajanje Arduina ali pa preprosto priključite Arduino z avtomobilskim USB vmesnikom. Potrebovali boste tudi 3,7 V LiPo baterijo, priključeno v ščit, kot je bilo že omenjeno; ščit, prikazan na zgornji sliki, je stara različica in ni imel podpore za LiPo baterije, zdaj pa je potreben za vse novejše različice.

Nato odprite prosti prostor nekje, da boste ob vrnitvi videli rezultate! Ko priključite Arduino, ste pripravljeni! Začnite se voziti, si privoščite kavo, se vrnite domov in morali bi videti podatke, izrisane na prostem prometu. Če res želite (tega ne priporočam med vožnjo…), si lahko v realnem času ogledate podatke o prosti ladji v telefonu, ko vaš prijatelj vozi vozilo. Zabavne stvari!

6. korak: Rezultati

Za ta test sva z očetom odšla po piščančje bobne pri trgovcu Joe's (omnomnomnom …) in zbrala nekaj precej natančnih podatkov. Naprava je pošiljala podatke vsakih 10 sekund, največja hitrost potovanja pa je bila približno 92 km / h, kar je precej natančno, ker smo ves čas opazovali merilnik hitrosti. Ščit LTE vsekakor dobro opravlja svoje delo in zelo hitro pošilja podatke v oblak. Zaenkrat tako dobro!

Morda pa ni tako dobra novica, da pripomoček za zemljevid na prosti deski ni tako velik, kot sem sprva mislil. Ne omogoča premikanja lokacije miške in ostane osredotočena na zadnjo lokacijo, zato je odlična za stvari, kot je avtomobilski GPS sledilnik, ne pa tudi, če želite analizirati opravljeno potovanje z vsemi podatkovnimi točkami, še posebej, če je bila dolga pot.

V tej vadnici smo se naučili, kako uporabljati ščit LTE kot sledilnik GPS in zapisovalnik podatkov ter kako hitro videti podatke na spletnem mestu freeboard.io. Zdaj uporabite domišljijo in jo uporabite v svojem projektu. Lahko celo dodate več ščitov in to stvar spremenite v sončni zapisovalnik podatkov z nizko porabo energije! (Morda bom v resnici načrtoval, da bi o tem v prihodnosti naredil vadnico!). Zaradi omejitev zemljevida na prostem načrtujem tudi izdelavo popolnoma nove vadnice o tem, kako narediti lastno aplikacijo za Android, ki pridobiva podatke iz dweeta in vam bo omogočila, da z začetkom narišete lokacijo sledilnika v Google Zemljevidih, zaustavite in ustavite funkcije za svoje potovanje! Ostani na vezi!

• Če vam je bil ta projekt všeč, mu dajte srce!
• Če imate vprašanja, pripombe, predloge o novi vadnici ali ste sami preizkusili ta projekt, vsekakor komentirajte spodaj!
• Sledite mi tukaj na Instructables, naročite se na moj kanal v YouTubu ali me spremljajte na Twitterju, da boste na tekočem z mojimi najnovejšimi projekti Arduino! Sem mlad inženir s strastjo deliti naučeno, zato bo kmalu zagotovo še nekaj vaj!
• Če želite podpreti, kar počnem pri skupni rabi odprtokodne strojne opreme in njihovo temeljito dokumentiranje v izobraževalne namene, razmislite o nakupu lastnega ščita na Amazon.com za igranje!