Регистратор GPS Arduino: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Вы когда-нибудь хотели записать свои координаты и проверить свой маршрут на карте? Проверить маршрут автомобиля или грузовика? Наблюдаете за своим велосипедным трекингом после долгого путешествия? (Или шпионить за y̶o̶u̶r̶ ̶w̶i̶f̶e, кто использует вашу машину?:)) Все это возможно с помощью этого маленького устройства. Это называется GPS-регистратором, а не GPS-трекером, так как у вас нет возможности проверить его на ходу. Данные сохраняются на SD-карте, и вы можете позже проверить свое путешествие.

Устройство представляет собой небольшую пластиковую коробку с Arduino внутри. Nano использует модуль GPS для отслеживания своего местоположения и SD-карту для его регистрации. Также есть небольшой светодиод RGB для обратной связи. Если вы знакомы с используемыми вещами, то сможете сделать это устройство за час. Я собираюсь написать пошаговое руководство по сборке, так что приступим.

Обычно я использую фразу «SD-карта» во время инструктажа, но на самом деле я имею в виду карту micro SD.

Я знаю, что любой может использовать для этого смартфон, но где в этом веселье?

PS: Полностью доверяю жене (пока:))

Запасы

Вам понадобятся:

• Плата, совместимая с Arduino Nano
• Модуль GPS (U-blox NEO 6M с UART)
• Модуль SD-карты
• SD Card
• RGB LED (необязательно, но очень полезно)
• Резисторы для светодиода (3 штуки по 330 Ом, может быть даже 1K с светодиодами высокой интенсивности)
• Маленькая пластиковая коробка
• Разъем постоянного тока
• Штекер автомобильного прикуривателя 12 В (опционально)

Инструменты:

• Паяльник и припой
• Основные инструменты
• Электрическая дрель
• Двусторонний скотч или горячий клей (да ладно, все любят горячий клей)
• ПК для программирования Arduino

Шаг 1. Просверлите коробку

К сожалению, у меня нет 3D-принтера, поэтому мне пришлось заказать небольшой пластиковый корпус из Китая и просверлить в нем отверстия. Коробка должна быть небольшой, но достаточно большой, чтобы в нее поместилась вся электроника. Собрав компоненты, вы обязательно поймете, насколько он должен быть большим. Я заказал 5 маленьких черных корпусов, так как мне понадобилось несколько из них для другого проекта. Корпус не должен быть металлическим, так как модуль GPS не сможет отслеживать какие-либо спутники GPS.

Вам понадобится два отверстия. Один для разъема постоянного тока и один для светодиода. Если вы не хотите использовать светодиод, вам, очевидно, нужно просверлить только одно отверстие. Для разъема постоянного тока мне понадобилось отверстие 8 мм, а для светодиода - 5 мм.

Шаг 2: пайка

Если ваш Nano поставляется без припаянных разъемов, вы можете припаять их на место или оставить как есть, так что он будет действительно плоским. Если вы решите не использовать заголовки, припаяйте компоненты к Arduino на этапе подключения. Если вы используете Nano с разъемами «папа», припаяйте разъемы «мама» к проводам. Вы можете использовать термоусадочные трубки, чтобы хорошо изолировать все.

Если вы решите использовать светодиод RGB, как это сделал я, вам нужно будет припаять резисторы к катодам. Я использую светодиоды обычного анодного типа. (Если вы используете обычный катод, вам следует припаять резисторы к анодам, изменить код и подключить его к GND вместо 5V.)

GPS-модуль НЕО-6М имеет 4 разъема. Мы будем использовать только 3 из них: VCC, GND и Tx. Модуль GPS использует последовательную связь, и мы будем использовать серийный номер программного обеспечения для его чтения. VCC идет на 5 В, GND на GND и Tx на вывод D9 Arduino.

Модуль карты micro SD имеет 6 разъемов. Он использует связь SPI. Arduino D11 перейдет к MOSI, D12 к MISO, D13 к SCK и D4 к Chip Select или CS.

Вам понадобится два провода для разъема постоянного тока. Один для GND, а другой для 5–12 В постоянного тока. Для питания устройства можно использовать различные блоки питания. Вы можете использовать автомобильную вилку для сигарет 12 В (не вилку для грузовиков на 24 В), 2- или 3-элементные литий-полимерные батареи, аккумуляторы на 5 В или все, что дает 5–12 В постоянного тока.

Шаг 3: программирование

Вы можете использовать мой набросок для записи положения устройства или написать свой собственный.

Если вы решите использовать мой скетч, вам нужно будет загрузить программный код и библиотеку SdFat. Извлеките файлы и переместите папки в папку Arduino. Папка SdFat переходит в папку библиотек.

Подключите ваш Arduino к компьютеру. Убедитесь, что у вас установлены все необходимые драйверы. В среде Arduino IDE выберите свою плату и соответствующий порт. Откройте проект, нажмите «Загрузить» и молитесь. Если все пойдет хорошо, у вас не должно быть ошибок и прошивка вашего GPS-логгера готова к использованию.

Вам не нужно создавать файл журнала вручную, программа создаст его, если не обнаружит log.txt на SD-карте.

Шаг 4: Соединяем вещи

Вы должны выполнить соединения, как написано ниже. Картинки могут помочь. Убедитесь, что у вас надежные контакты, так как во время поездки устройство может сотрясаться.

Подключите светодиодный анод к Arduino 5V, КРАСНЫЙ - к D3, ЗЕЛЕНЫЙ - к D5 и СИНИЙ - к D6. Вы можете использовать другие контакты, если хотите, но имейте в виду, что вам также нужно изменить определения в программном коде.

Подключите GPS VCC к Arduino 5V, GND к GND и Tx к D9.

Подключите SD-модуль MOSI к Arduino D11, MISO к D12, SCK к D13 и CS к D4. Вы не можете использовать для этих подключений другие пины, единственная переменная - CS, которую необходимо изменить в программном коде.

Подключите GND разъема постоянного тока к Arduino GND. Подключите 5–12 В разъема постоянного тока к VIN Arduino. Не подключайте его к 5В!

Рекомендуется установить все компоненты на основание корпуса, чтобы можно было снять верхнюю часть. (Я закрепил все наверху, чтобы можно было легко получить доступ к SD-карте. Единственное, что находится на основании, - это разъем постоянного тока. Это не будет проблемой для корпуса, специально разработанного для 3D-печати.)

Можно использовать двусторонний скотч или горячий клей. Вы даже можете закрепить модули маленькими болтами.

Шаг 5: Тест и карта

Чтобы протестировать устройство, вам необходимо включить его. Светодиод обратной связи сообщит вам о состоянии устройства. Для отслеживания достаточного количества спутников может потребоваться несколько минут (особенно в первый раз). Как только он сможет увидеть достаточно спутников, время и положение будут записаны на карту micro SD, и программа будет ждать 20 секунд. Об этом можно судить по светодиоду. Он будет очень короткое время зеленым, затем синим. Вы можете повозиться с моим кодом, если интервал регистрации слишком мал для вас (установите определение времени сна в миллисекундах). Если устройство не видит спутников, светодиод будет мигать КРАСНЫМ. Если он видит что-то, но недостаточно, он будет мигать ЖЕЛТЫМ. Устройство будет регистрировать положение только в том случае, если оно отслеживает более 5 спутников и качество данных, сообщаемое GPS, равно 1. Оно регистрирует дату, время, долготу, широту, скорость, качество данных и количество отслеживаемых спутников. Если SD-карта не подключена или не обнаружена, светодиод будет мигать КРАСНЫМ и СИНИМ светом.

Чтобы увидеть свой маршрут на карте, вам понадобятся данные с карты памяти micro SD. Вам нужно скопировать содержимое файла журнала txt и вставить его в Excel. Вам нужно будет скопировать столбцы долготы и широты вашего рабочего листа.

Вставьте данные на этот веб-сайт, чтобы увидеть результаты:

www.gpsvisualizer.com/map_input?form=data

Вы должны снять флажок «Открыть в новом окне». Это может дать предупреждение о данных, но не волнуйтесь, это сработает. Нажмите кнопку «Нарисовать карту» очень быстро и сильно, и вот она.

Шаг 6: Готово и примечания

Вы сделали! C̶o̶n̶g̶r̶a̶t̶h̶s̶u̶a̶t̶i̶o̶n̶! ̶ ̶C̶o̶n̶g̶r̶a̶s̶u̶l̶a̶t̶i̶o̶n̶! ̶ ̶C̶o̶n̶g̶r̶a̶t̶! Грац!

Примечания:

• Для установления соединения GPS требуется некоторое время.
• Это быстрее, если вы попробуете его на открытом воздухе, но он также работает в легковых и грузовых автомобилях.
• Не используйте более 12 В для питания устройства.
• Светодиод обратной связи не является обязательным.
• Данные даты и времени могут быть повреждены, и в этом случае вместо поврежденных символов появляются специальные символы. Модуль GPS отправляет поврежденные данные, поэтому я не смог найти обходного пути.
• Не смотрите прямо на рабочий конец устройства.
• Не погружайте устройство в жидкость, даже частично.

При длительном питании устройства от 12 В регулятор напряжения на Arduino может нагреваться. Он находится не в диапазоне неработающего или перезагружаемого горячего режима, а в диапазоне от горячего к сенсорному, но он должен быть допустимым. Использование более 12 В может привести к повреждению бортового регулятора напряжения.

Теперь вы готовы использовать этот маленький гаджет, чтобы записывать свое путешествие и составлять карту, пока вы пьете торт. Как только вы закончите, я должен сказать: невероятно! Вы, имя субъекта здесь, должно быть, гордость субъекта, родного здесь.