Strömbesparande GPS med E-Ink-display: 4 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Varje sommar vandrar jag på avlägsna platser. Ibland, när spåret är svagt eller till och med försvinner, måste jag använda min telefons GPS för att få mina koordinater och sedan kontrollera min position på en papperskarta (jag har ofta ingen signal så papperskartor är obligatoriska). För att spara telefonens batteri bestämde jag mig för att bygga en lågeffekts GPS-enhet baserad på arduino och använda en E-Ink-skärm. En E-Ink-skärm behöver bara ström för att aktualisera skärmen, därför är den väl lämpad för energibesparande enheter.

Vad är principen för denna GPS?

Du slår på GPS: n genom att trycka på en tryckknapp, displayen aktualiserar din plats, höjd och antalet satelliter som används för att beräkna din plats och stängs sedan av automatiskt för att spara batteriet. Tack vare E-Ink-displayen förblir din plats på skärmen även när GPS: n är avstängd. Du kan ändra koordinatsystemet som används av GPS (longitud/latitud i decimalgrader, UTM -system och dess varianter …) med hjälp av tryckknappar, så att du kan använda det med kartor från många olika länder.

Jag lärde mig så mycket saker under det här lilla projektet och hoppas att du kommer att ha lika roligt som jag gjorde det!

Varning:

Jag är tillräckligt säker på detta bygge så att jag kommer att använda det under mina nästa vandringar, men jag kommer alltid att ha min telefon som en backup -GPS. Om du inte är säker på vad du gör rekommenderar jag att du köper en kommersiell GPS istället för att bygga en själv. Jag uppmuntrar dig att själv kontrollera kretsen och koden och jag kan inte hållas ansvarig om GPS: en som du byggde enligt denna instruktion misslyckas

En annan sak: denna GPS fungerar inte i Norge och Svalbard i UTM -läge. UTM -nätet är faktiskt inte utformat på samma sätt på dessa platser jämfört med resten av världen och jag kunde inte inkludera denna specificitet i arduino på grund av minnesbegränsningar …

Tillbehör

- 1 x Arduino Nano

- 1 x Ublox-6m GPS-modul

- 1 x E-Ink-display med dess modul. Jag använde den här:

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

- 1 x 18650 Li-Ion-batteri (ca 2000mAh borde räcka)

- 1 x 18650 batterihållare

- 1 x laddnings- och skyddsmodul för Li-Ion-batterier baserade på en TP4056 som denna:

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

- 1 x tvålägesbrytare (ON/OFF -typ)

- 3 x små knappar

- 1 x 1 MΩ motstånd

- 1 x N -kanal mosfet för allmänt ändamål (jag tog bort en från en datorns nätaggregat)

- 1 x Stripboard

- Trådar

- 1 x brödbräda för prototyper

Steg 1: Prototypa GPS: en

Först och främst måste du montera enheten på en brödbräda för att testa komponenterna och arduino -koden.

Driva GPS: en

För att driva enheten använde jag ett Li-Ion 18650-batteri på 2000 mAh. Denna typ av batteri behöver, precis som Li-Po-batterier, laddas och laddas ur på ett kontrollerat sätt. Att ladda batteriet på fel sätt kan ta eld eller till och med explodera precis som en Li-Po! För att kunna ladda den med en klassisk telefonladdare måste du använda en TP4056 -baserad modul.

I det här första steget behöver du bara löda den positiva (röda) ledningen från batterihållaren till B+ på modulen och den negativa (svarta) kabeln från batterihållaren till B-. Sedan måste du löd kablarna till OUT+ och OUT- på modulen, de ansluts senare till enheten.

VIKTIGT: När enheten är klar måste vi ansluta arduino till datorn, då är det VERKLIGT VIKTIGT ATT TA AV BATTERIET FRÅN ENHETEN, annars finns det en risk att arduino börjar ladda batteriet i en fel sätt och det finns återigen risk för att det tar eld.

Koppla upp saker på brödbrädan

Nästa steg kan vara lite knepigt: du måste tråda allt på brödbrädan så att det matchar schemat ovan.

Ett litet tips: ta maximalt med utrymme på din brödbräda och … ta dig tid;)

Steg 2: Ladda upp koden

Nu är det dags att ladda upp koden på arduino!

Se först till att batteriet tas ur batterihållaren, anslut sedan arduino till datorn, ladda upp den bifogade arduino -koden och koppla ur arduino. Du kan äntligen sätta batteriet i enheten.

Om du har några frågor om koden, ställ dem gärna i kommentarsfältet nedan!:)

Steg 3: Få det att fungera

Låt mig nu förklara hur denna GPS faktiskt fungerar:

När du trycker på knappen som ansluter marken och +5V stift från arduinoen i cirka 3 sekunder startar GPS: en.

GPS: n kan starta i två olika lägen: konfigurationsläget och det faktiska GPS -läget. För att välja vilket läge du vill starta upp måste du ändra positionen för de två lägesomkopplare som är anslutna mellan A0 och marken.

Konfigurationsläge: I det här läget kan du välja om GPS: n visar din plats (latitud, longitud, höjd och antal satelliter som används för att beräkna din plats) i decimalgrader eller om du vill att den ska visa din plats (österut, nordost, höjd, zon och antal satelliter som används för att beräkna din plats) som projiceras på UTM -nätet (eller någon variant av den som vi får se senare). För att växla mellan Easting/Northing och Latitude/Longitude -läget, tryck bara på tryckknappen som ansluter A1 till marken tills displayen visar "MODE: E/N" (för Easting/Northing) eller "MODE: L/L" (för Latitude /Longitud).

Om du vill ha dina koordinater i decimalgrader väljer du "L/L" -läget och växlar sedan tillbaka tvålägesomkopplaren till GPS -läget. Dina inställningar sparas nu i arduino -minnet och enheten synkroniseras nu med satelliterna och visar din position, höjden och antalet satelliter som används för att beräkna din plats. Akta dig: du måste vara utanför eller nära ett fönster för att GPS: n ska kunna höra satelliterna! Enheten stängs sedan av automatiskt för att spara batteriet.

För att hitta din position på en karta måste du förmodligen använda dina koordinater när det gäller Easting och Northing. Detta system är faktiskt en projektion av dina GPS -koordinater på ett rutnät. För det mesta kommer kartan att examineras i UTM -systemet, men vissa länder använder en variant av detta system därför måste du ställa in en annan parameter för att välja mellan UTM -systemet och varianten av din karta.

För att hitta systemet på din karta måste du ofta kontrollera små skrifter i ett hörn av den. Om din karta är i UTM -systemet är parametrering av GPS: en enkelt: tryck bara på tryckknappen som ansluter A2 till marken så att skärmen visar "ZONE: AUTO".

I många länder finns kartorna i en lokal variant av UTM -systemet: till exempel i Sverige finns kartor ofta i SWEREF 99 TM -systemet. Detta system använder samma projektion som UTM -systemet i zon 33 men utvidgas till hela landet! Det betyder att om du använder en karta i SWEREF 99 TM måste du fixa zonen för GPS till 33 manuellt. För att göra detta, tryck på tryckknappen som ansluter A2 till marken tills displayen visar "ZONE: AUTO" och tryck sedan på tryckknappen som ansluter A1 till marken tills displayen visar "ZONE: 33". På samma sätt använder de flesta kartor i Finland ETRS-TM35-systemet som är UTM-systemet i zonen 35 som är utökat till hela landet (därför måste du här välja "ZONE: 35"). Många länder har den här typen av UTM -systemvarianter.

När du har parametrerat GPS -enheten på rätt sätt växlar du bara tillbaka tvålägesomkopplaren till GPS -läge, dina inställningar sparas nu och enheten synkroniseras nu med satelliterna, visar din position och stängs av.

GPS -läge:

Enheten startar upp och visar dina positioner direkt enligt parametrarna som lagras i minnet. När positionen har skrivits ut stängs enheten av direkt för att spara batteriet.

Steg 4: Löd komponenterna på en remsa och montera enheten

Nu när allt fungerar, löd komponenterna på bandplattan enligt schemat. Du kan utgå från hur du organiserade komponenterna på bandbågen som en utgångspunkt för designen på bandplattan. Tveka inte att repa koppar från några ränder för att göra en mer kompakt krets.

Viktigt: Glöm inte att ta bort koppar över arduino -stiften;)

Slutligen klistrar du fast skärmen, batterihållaren och GPS -modulantennen på bandplattan med varmt lim. Använd isolerande tejp om det behövs för att undvika kortslutning.

För att slutföra enheten har du nu två alternativ: du kan antingen söka online efter en plastlåda som passar dimensionen på din färdiga GPS (du måste klippa hål för skärmen, tryckknapparna, omkopplaren och mikro USB-laddare ingång) eller så kan du 3D-skriva ut ett plastfodral som passar perfekt för din byggnad.