Vell i Arduino GPS: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Per tant, aquest Lazy Old Geek (L. O. G.) fa uns anys que no pot fer un instructable. Als 70 anys, el cervell no funciona tan bé com abans i és difícil centrar-se en grans projectes i molt menys intentar escriure sobre ells.

(Entraré al concurs Arduino.)

Però amb l’ajut del meu amorós gos, Sadie i la meva màquina CPAP, faré una prova. La Sadie és la meva antidepressiva, manté l’ànim i caminem cada matí. El meu CPAP m’ajuda a dormir millor i, per tant, a pensar una mica millor.

GPS: bé, sempre m’ha interessat el GPS. La majoria dels GPS comercials només es poden identificar fins a 2-3 metres. El meu cosí, que és un gran agricultor, diu que el seu equip pot fer-ho molt millor. Sé que un dels agricultors locals utilitza els seus tractors John Deere per plantar cultius en solcs mitjançant GPS personalitzat.

Passo molt de temps navegant per Internet i he estat llegint sobre GPSs a un preu raonable que poden arribar a mesurar fins a centímetres. Increïble. Pel que fa a la pràctica, realment no ho necessito. Quan vaig a passejar no necessito saber exactament on sóc. Fins i tot en viatges per carretera, faig servir el meu telèfon intel·ligent amb Android Auto per fer-me saber on sóc.

Però també sóc un tecnogeek, així que vaig començar a buscar GPS per a aficionats. Un dels més populars va ser Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Pas 1: Ploma d'Adafruit

Bé, una de les versions del GPS Adafruit Ultimate és el Featherwing. Ara mai no he sentit parlar de la sèrie Adafruit Feather, així que més surf. Wow, Adafruit i Lady Ada han desenvolupat un munt de microcontroladors i accessoris basats en una petita plataforma anomenada Feather. Per als Arduinoites, és similar a la plataforma Arduino UNO bàsica, però més petit i actualitzat. Adafruit també va desenvolupar tot el programari perquè poguessin ser compatibles amb el programari Arduino.

Agraeixo molt la feina que han fet Adafruit i Lady Ada per als fabricants de bricolatge i em va agradar molt el Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

A diferència de l’Arduino estàndard amb un rellotge de 16 MHz, és molt ràpid amb un rellotge de 120 MHz. És de 3,3 V, que és pràcticament el nou estàndard de la nova electrònica de bricolatge. És compatible amb Arduino, que estic bastant familiaritzat, a més, també es pot programar amb Circuit Python (la versió personalitzada de Adafruit de Python). Sóc vell i em costa aprendre coses noves, però això em donaria l'oportunitat de ramificar-me.

Així que vaig demanar-ne un d'ocasió a eBay i també en vaig demanar un a Mouser. Amazon, Mouser i DigiKey porten alguns dels productes Adafruit. M’hauria agradat comprar-ne un directament a Adafruit, però en aquell moment no tenien totes les FeatherWings que volia obtenir. En aquest cas, és més barat demanar moltes coses alhora, de manera que no haureu de pagar tantes despeses d'enviament. En el meu cas, tres articles costen tant d’enviar-ne un.

PROBLEMA: connector de bateria JST2.0 a M4express. Fa molt de temps vaig comprar un munt de connectors d'alimentació JST2.0 com la imatge. Malauradament, el vermell / negre és oposat al que utilitza el M4express, i tinc moltes bateries i projectes que utilitzen aquesta polaritat.

Ah, bé. És molt fàcil treure els cables del connector i canviar-ne la posició. Així que ho vaig fer amb diverses bateries i un carregador de LiPo. Els hi he posat una mica d’esmalt d’ungles vermelles per tal d’esperar que no es barregin.

Per al M4express, vaig optar per utilitzar les capçaleres femenines amb passadors llargs. Veure imatge. Això va permetre a FeatherWings com el meu GPS connectar-se a la part superior. A més, el M4express es pot connectar a FeatherWings com el TFT de 3,5”que he comprat.

Per a aquesta aplicació, els pins no s’utilitzen, de manera que tenia un Protoboard petit i vaig connectar el M4express perquè no quedessin exposats i no es poguessin doblar quan el portés.

Pas 2: El meu GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Una de les grans coses que m’agraden d’Adafruit és que documenten els seus productes en gran mesura, suposo que els aficionats puguin crear els seus. Ara el M4express té un microcontrolador SMD que és massa petit perquè un home vell com jo pugui treballar, així que vaig comprar un parell en lloc d’intentar fer-ne un. Però el GPS FeatherWing Ultimate és una mica millor, així que vaig decidir provar de fer-ne el meu. Així que vaig demanar un mòdul GPS MTK3339 de MediaTek (GlobalTop) a Ebay o Aliexpress (no me’n recordo). De vegades es diu LadyBird1.

Així doncs, fent servir Eagle Cadsoft, (ara Autodesk), vaig copiar l’esquema d’Adafruit i el vaig modificar. Primer, només puc fabricar PCB de cara única i, en segon lloc, no tinc molts components SMD, així que el vaig simplificar.

GPS_MTK3339.zip

Així que vaig fabricar el PCB amb el meu mètode de transferència de tòner:

www.instructables.com/id/Vinyl-Sticker-PCB-How-To/

PROBLEMES: Com recordo de vegades, sóc vell i heus aquí alguns problemes. Sobretot no puc veure el primer pla tan bé, així que faig servir una d’aquestes eines aficionades i una lupa il·luminada (vegeu les imatges) que he obtingut de Aliexpress. Utilitzo un soldador Aoyue per poder controlar la temperatura i triar consells de soldadura.

Tot i això, vaig tenir molts problemes per soldar els pins del mòdul GPS i el connector de l'antena u.fl. També faig servir una eina de clonatge Dremel per perforar els forats. Mai no sóc capaç de perforar forats rectes, però afortunadament vaig poder fer que tot funcionés.

Per cert, vaig demanar alguns comptes de ferrita SMD 0805, però mai no els vaig esperar tant. Mentrestant, vaig soldar un cable als contactes perquè funcionés. Se suposa que la bola de ferrita redueix el soroll del pin de tensió al xip GPS.

Pas 3: Lector de targetes MicroSD

D’acord, per tant, el GPS funcionava força bé, però només funcionava quan estava lligat a un ordinador per poder veure què passa. Per ser més útil, necessito alguna cosa que no estigui connectada a un ordinador, com ara una pantalla o una targeta micro SD. De moment volia emmagatzemar informació GPS. Adafruit té alguns FeatherWings amb targetes microSD, com la pantalla de 3,5”i la targeta RTC. Però no volia apilar FeatherWings, així que vaig copiar els circuits microSD de la targeta RTC i els vaig fer propis.

Com que no volia apilar un altre FeatherWing, em va venir un pla per connectar-lo al meu PCB GPS. Com que el circuit és bastant senzill, l’he acabat de fer amb cinc coixinets per poder connectar cables a aquesta PCB i a la meva placa GPS.

MyDataLogger.zip

Per adjuntar-ho, el vaig col·locar a sota del meu PCB GPS, el vaig soldar en alguns cables d’embolicar-los i els vaig connectar al meu PCB GPS. Per a alguns, vaig tallar part de l’aïllament dels passadors de capçalera, de manera que podia soldar els cables sense interferir amb l’adaptació del PCB a l’M4express. Hauríeu de poder veure-ho a la imatge. Després vaig utilitzar una mica de cola Gorilla per enganxar amb cura les dues cartes. Tingueu molt de compte a mesura que Gorilla Glue s’expandeix.

PROBLEMES: Bé, això passa realment amb les targetes microSD. Vaig demanar algunes targetes microSD a eBay. Vaig descobrir que hi ha una diferència entre les targetes microSD simples i les targetes microSDHC. En primer lloc, alguns dels adaptadors més antics com jo (probablement) no poden llegir les versions de HC. En segon lloc, les versions microSDHC van des de 4 gB fins a 32 gB. Hi ha una altra versió anomenada microSDXC amb 64 GB i mides més grans. Bé, he rebut algunes targetes de 64 GB, però no les he pogut llegir amb els meus adaptadors. No vaig poder esbrinar què passava. Però després d’assabentar-me de les diferències, vaig pensar que potser els meus adaptadors no podien llegir la versió HC, però més investigacions van dir que la versió HC té un màxim de 32 gB i, tal com es mostra a la imatge, s’etiqueten microSDHC 64 gB. Fins i tot, diu Kingston, es tracta de falsificacions. Em vaig posar en contacte amb el venedor i em va tornar immediatament els diners. Podeu trobar moltes coses a Internet sobre targetes microSD falses.

Ara, tot i que són falsificacions, no vol dir que no funcionin. Estic esperant un parell d'adaptadors nous que se suposa que poden llegir algunes targetes HC, a més de demanar algunes targetes HC diferents.

Pas 4: antena GPS

Un altre desastre del vell. Així que vaig demanar una antena GPS activa i un adaptador RP-SMA a u.fl a ebay / Aliexpress. Per cert, m’havia oblidat que ja tenia un d’aquests adaptadors. De totes maneres, finalment vaig aconseguir l’antena i no s’adaptava a l’adaptador. Ara, crec que molts d’aquests proveïdors xinesos no entenen realment el que venen. Per exemple, molts no identifiquen els connectors de les antenes i alguns ni tan sols ho mostren amb claredat a les imatges. Bé, crec que el que vaig obtenir va mostrar el connector bastant bé, però no el va identificar. Bé, després d'algunes investigacions, (crec) l'he identificat com un connector MCX. De totes maneres, vaig demanar una altra antena i finalment la vaig rebre i tampoc no encaixava. Crec que de nou això és sobretot culpa meva, tot i que hi ha molta confusió entre SMA i RP-SMA masculí i femení i endolls i preses.

En resum, ara mateix no tinc cap antena de treball independent.

ADVERTÈNCIA: els connectors u.fl de l’Adafruit i la meva placa GPS són molt fràgils i es recomana que ajusteu físicament la connexió.

Pas 5: ajuntar-ho tot

Adafruit té uns excel·lents tutorials sobre com obtenir el M4express perquè funcioni amb Arduino.

S'adjunta el meu esbós Arduino:

GPSDatalogger.zip

Fa el següent:

Escriu cadenes GPS en un fitxer de la targeta microSD anomenat data.nmea

Un cop al minut, també escriu algunes altres dades com ara el temps, #satellites, la qualitat del senyal i la velocitat en un fitxer anomenat misc.txt. Vaig fer algunes modificacions, com convertir aproximadament a temps estàndard de muntanya i nusos a mph.

Tots dos fitxers són fitxers de text.

Per cert, vaig intentar fer algunes coses amb Circuit Python. Vaig poder executar els exemples, però semblava que tenia problemes per enviar comandes al mòdul GPS. Pot tornar a visitar en el futur.

Pas 6: Ús

Els GPS utilitzen una cosa anomenada dades d’efemèrides i almanac per calcular la ubicació. Quan s’encén per primer cop, es triga una estona a processar aquesta informació. Això pot trigar uns minuts. Doncs bé, el mòdul GPS MTK3339 té una còpia de seguretat de la bateria per emmagatzemar aquesta informació. Encara estic endevinant com funciona, però el que faig és uns 5 minuts abans de caminar, connecto el M4express / GPS al PC sense la targeta microSD. Quan estic preparat per marxar, el desconnecto, inserto la targeta microSD i l’alimento amb la bateria i m’enlairo.

Problema: crec que he danyat un dels meus mòduls M4express possiblement amb electricitat estàtica. Quan està connectat a un ordinador, el LED d'estat de càrrega parpelleja. (El M4express té un circuit de carregador de bateria LiPo). Bé, suposo que el circuit del carregador no funciona, tot i que no ho he comprovat. De totes maneres, a més del LED parpellejant, sembla que funciona bé tant a l'ordinador com a la bateria, no parpelleja, així que visc amb ell.

Google Earth Pro

Una de les raons per les quals he creat el fitxer nmea és perquè pugui utilitzar-lo amb Google Earth Pro. Retiro la targeta microSD del mòdul GPS, la connecto a un dels meus adaptadors i la connecto a l’ordinador.

Per utilitzar-lo, inicieu Google Earth Pro i seleccioneu (FITXER) (OBRIR). Al costat del quadre Fitxer, hi ha una selecció de tipus de fitxers. Seleccioneu [GPS]. Navegueu per trobar el fitxer data.nmea i obriu-lo.

Apareix una altra finestra. Selecciono tots Crea pistes KML, Creeu línies de línies KML, Ajusto les altituds a l’altura del terra.

El primer exemple mostra una mostra. La disparació de la línia blava és una dada errònia, probablement de soroll.

En el segon exemple, hi ha un gran graner metàl·lic. Les pistes blaves normalment tenen fletxes que indiquen la direcció de la marxa, però al voltant del graner es converteixen en quadrats. Suposo que es tracta d’una pèrdua de senyal, ja que no vam caminar pel graner sinó que vam anar per la part superior del graner.

Excel pot llegir-se misc.txt com un fitxer delimitat per comes (o com un fitxer de text). Vegeu l’adjunt per obtenir un exemple pres en un cotxe mentre conduïu.

El que vaig notar va ser que Latitud i Longitud eren fins a molts decimals, no sé fins a quin punt és exacta. La velocitat sembla funcionar. Normalment, a les meves passejades, els satèl·lits ronden les 10, i al cotxe en feien 7, ja que a causa del sostre metàl·lic. HDOP al cotxe semblava més alt al cotxe. A les passejades era més o menys 1 (millor).

No entenc Angle. Per un tram en què Latitude es mantingués igual, pensaria que l’angle seria de 0, 90, 180 o 270, no 66.

Conclusions: sembla que funciona bastant bé. Crec que el M4express és molt més ràpid que els Atmega328 que estic acostumat. Probablement pot filtrar el soroll per desfer-se d’alguns dels errors de la pista NMEA sense desordenar les taxes de mostreig d’un segon. Probablement no em molestaré. Un dels meus futurs projectes seria fer una “enquesta” que visc al camp de la granja amb molts camps. De vegades m’agradaria saber quantes hectàrees hi ha en un camp. Probablement podria utilitzar el meu GPS amb la meva pantalla tàctil de 3,5 polzades per a aquesta aplicació.

També vull veure si una antena externa fa molta diferència. Em vaig adonar que algunes de les meves pistes de NMEA no són exactament on haurien d’estar.

Per cert, el MTK3339 no és més precís que altres GPS com uBlox.

Un altre projecte és que vaig comprar alguns mòduls GPS L80 que semblen ser més econòmics que el MTK3339, però que se suposa que són bàsicament el mateix. Potser són clons? Un gran avantatge per a mi és que tenen un espaiat de 0,1 als pins, cosa que és molt més fàcil de treballar.