GPS d'estalvi d'energia amb pantalla de tinta electrònica: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Cada estiu faig excursions en llocs remots. De vegades, quan la pista és feble o fins i tot desapareix, he d’utilitzar el GPS del telèfon per obtenir les coordenades i després comprovar la meva posició en un mapa en paper (sovint no tinc senyal, de manera que els mapes en paper són obligatoris). Per tal d'estalviar la bateria del meu telèfon, vaig decidir construir un dispositiu GPS de baix consum basat en arduino i amb una pantalla E-Ink. Una pantalla E-Ink només necessita energia per actualitzar la pantalla, per tant és molt adequada per a dispositius d’estalvi energètic.

Quin és el principi d’aquest GPS?

Enceneu el GPS prement un botó polsador, la pantalla actualitzarà la vostra ubicació, altitud i el nombre de satèl·lits utilitzats per calcular la vostra ubicació i, a continuació, s'apagarà automàticament per estalviar la bateria. Gràcies a la pantalla E-Ink, la vostra ubicació es manté a la pantalla fins i tot un cop desactivat el GPS. Podeu canviar el sistema de coordenades que fa servir el GPS (longitud / latitud en graus decimals, sistema UTM i les seves variants …) mitjançant botons policials, de manera que pugueu utilitzar-lo amb mapes de molts països diferents.

Vaig aprendre tantes coses durant aquest petit projecte i espero que us ho passeu tan bé com ho vaig fer!

Exempció de responsabilitat:

Estic prou confiat en aquesta versió perquè el pugui utilitzar durant les properes excursions, però sempre tindré el meu telèfon com a GPS de seguretat. Si no esteu segur del que feu, us aconsello que compreu un GPS comercial en lloc de construir-ne un. Us animo a comprovar vosaltres mateixos el circuit i el codi i no em puc fer responsable si el GPS que heu construït segons aquesta instrucció us falla

Una altra cosa: aquest GPS no funcionarà a Noruega i les Svalbard en mode UTM. De fet, la graella UTM no està dissenyada de la mateixa manera en aquests llocs en comparació amb la resta del món i no he pogut incloure aquesta especificitat a l’arduino a causa de restriccions de memòria …

Subministraments

- 1 x Arduino Nano

- 1 x mòdul GPS Ublox-6m

- 1 x pantalla E-Ink amb el seu mòdul. He utilitzat aquest:

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

- 1 x 18650 bateria de ions de Li-Ion

- Suport de bateria 1 x 18650

- 1 mòdul de protecció i càrrega per a bateries de ions de Li basat en un TP4056 com aquest:

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

- 1 commutador de dues posicions (tipus ON / OFF)

- 3 x petits botons polsadors

- Resistència 1 x 1 MΩ

- 1 x Mosfet de canal N de propòsit general (n’he descarregat un d’una font d’alimentació d’ordinador)

- 1 x Stripboard

- Filferros

- 1 x Taula de pa per prototipar

Pas 1: prototipatge del GPS

Primer de tot, heu de muntar el dispositiu en una taula de proves per provar els components i el codi arduino.

Alimentació del GPS

Per poder alimentar el dispositiu he utilitzat una bateria Li-Ion 18650 de 2000 mAh. Aquest tipus de bateria necessita, igual que les bateries Li-Po, carregar-se i descarregar-se de manera controlada. Carregar la bateria de manera equivocada pot provocar foc o fins i tot explotar com un Li-Po. Per poder carregar-lo mitjançant un carregador de telèfon clàssic, heu d’utilitzar un mòdul basat en TP4056.

En aquest primer pas només heu de soldar el cable positiu (vermell) del suport de la bateria a B + del mòdul i el cable negatiu (negre) del suport de la bateria a B-. A continuació, heu de soldar els cables a OUT + i OUT- del mòdul, que es connectaran més tard al dispositiu.

IMPORTANT: Un cop completat el dispositiu, haurem de connectar l’arduino a l’ordinador; en fer-ho, és MOLT IMPORTANT TREURE LA BATERIA DEL DISPOSITIU; si no, hi ha el risc que l’arduino comenci a carregar la bateria en un de manera incorrecta i, de nou, hi ha el risc que es prengui foc.

Cablatge de les coses a la taula de treball

El següent pas pot ser una mica complicat: heu de connectar-ho tot a la taula perquè coincideixi amb l'esquema anterior.

Un petit consell: aprofiteu al màxim l'espai disponible a la taula de treball i … preneu-vos el temps;)

Pas 2: pengeu el codi

Ara és hora de penjar el codi a l’arduino.

Primer assegureu-vos que la bateria es tregui del suport de la bateria, després connecteu l’arduino a l’ordinador, pengeu el codi arduino adjunt i desconnecteu l’arduino. Finalment, podeu posar la bateria al dispositiu.

Si teniu alguna pregunta sobre el codi, no dubteu a fer-los a la secció de comentaris següent.:)

Pas 3: feu que funcioni

Ara permeteu-me explicar com funciona realment aquest GPS:

En prémer el botó que connecta el sòl i els pins de + 5V de l’arduino durant uns 3 segons, s’engega el GPS.

El GPS pot arrencar en dos modes diferents: el mode de configuració i el mode GPS real. Per triar el mode en què arrenceu, heu de canviar la posició del commutador de dues posicions connectat entre A0 i terra.

Mode de configuració: en aquest mode podeu triar si el GPS mostra la vostra ubicació (latitud, longitud, altitud i nombre de satèl·lits utilitzats per calcular la vostra ubicació) en graus decimals o si voleu que mostri la vostra ubicació (est, nord, altitud, zona i nombre de satèl·lits que s’utilitzen per calcular la vostra ubicació) projectats a la quadrícula UTM (o qualsevol variant d’aquesta com veurem més endavant). Per canviar entre el mode Orientació / Nord i Latitud / Longitud, només cal prémer el botó de connexió que connecta A1 a terra fins que la pantalla mostri "MODE: E / N" (per a Orientació / Northing) o "MODE: L / L" (per a Latitude / Longitud).

Si voleu que les coordenades en graus decimals seleccioneu el mode "L / L" i torneu a canviar el commutador de dues posicions al mode GPS. La vostra configuració es desa a la memòria de l’arduino i el dispositiu es sincronitzarà amb els satèl·lits i mostrarà la vostra posició, l’altitud i el nombre de satèl·lits utilitzats per calcular la vostra ubicació. Compte: heu d'estar fora o a prop d'una finestra per permetre que el GPS senti els satèl·lits. El dispositiu s’apaga automàticament per estalviar la bateria.

Per trobar la vostra posició en un mapa, probablement haureu d'utilitzar les vostres coordenades en termes d'Esting i Northing. Aquest sistema és en realitat una projecció de les vostres coordenades GPS en una quadrícula. La majoria de les vegades el mapa es graduarà al sistema UTM, però alguns països utilitzen una variant d’aquest sistema, per tant, heu d’establir un altre paràmetre per triar entre el sistema UTM i la variant del vostre mapa.

Per trobar el sistema del vostre mapa, sovint heu de revisar minúscules escriptures en un racó del mateix. Si el vostre mapa es troba en el sistema UTM, parametritzar el GPS és senzill: només heu de prémer el botó de connexió A2 a terra perquè la pantalla mostri "ZONE: AUTO".

En molts països, els mapes es troben en una variant local del sistema UTM: per exemple, a Suècia els mapes sovint es troben al sistema SWEREF 99 TM. Aquest sistema utilitza la mateixa projecció que el sistema UTM a la zona 33, però estès a tot el país. Això significa que si utilitzeu un mapa a SWEREF 99 TM haurà de fixar la zona del GPS a 33 manualment. Per fer-ho, premeu el polsador que connecta A2 a terra fins que la pantalla mostri "ZONE: AUTO" i, a continuació, premeu el botó que connecta A1 a terra fins que la pantalla mostri "ZONE: 33". De manera similar, a Finlàndia la majoria dels mapes utilitzen el sistema ETRS-TM35, que és el sistema UTM de la zona 35 estesa a tot el país (per tant, aquí hauríeu de seleccionar "ZONA: 35"). Molts països tenen aquest tipus de variants del sistema UTM.

Un cop hàgiu parametritzat correctament el GPS, només cal que torneu a canviar el commutador de dues posicions al mode GPS, ara es guardaran els paràmetres i el dispositiu es sincronitzarà amb els satèl·lits, mostrarà la vostra posició i s'apagarà.

Mode GPS:

El dispositiu arrencarà i mostrarà directament les vostres posicions segons els paràmetres emmagatzemats a la memòria. Un cop impresa la posició, el dispositiu s'apagarà directament per estalviar la bateria.

Pas 4: soldeu els components en una placa de cintes i munteu el dispositiu

Ara que tot funciona, soldeu els components del tauler d'acord amb l'esquema. Podeu començar des de com organitzeu els components del stripboad com a punt de partida per al disseny del stripboard. No dubteu a ratllar el coure d'algunes ratlles per tal de fer un circuit més compacte.

Important: no oblideu treure el coure dels passadors de l'arduino;)

Finalment, enganxeu la pantalla, el suport de la bateria i l'antena del mòdul GPS al tauler de tires amb cola calenta. Utilitzeu cinta elèctrica aïllant si cal per evitar curtcircuits.

Per completar el dispositiu, ara teniu dues opcions: podeu cercar en línia una caixa de plàstic que s’adapti a la mida del vostre GPS acabat (haureu de tallar forats per a la pantalla, els botons, l’interruptor i el micro Entrada del carregador USB) o podeu imprimir en 3D una funda de plàstic que s’adapti perfectament a la vostra construcció.