Pak Tua dan GPS Arduino: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Jadi Geek Tua Malas (L. O. G.) ini belum dapat melakukan Instructable selama beberapa tahun. Pada usia 70 tahun, otak tidak bekerja sebaik dulu dan sulit untuk fokus pada proyek-proyek besar apalagi mencoba menulis tentangnya.

(Saya mengikuti Kontes Arduino.)

Tetapi dengan bantuan anjing kesayangan saya, Sadie dan mesin CPAP saya, saya akan mencobanya. Sadie adalah antidepresan saya, menjaga semangat saya dan kami berjalan setiap pagi. CPAP saya membantu saya tidur lebih baik dan karena itu, berpikir sedikit lebih baik.

GPS: Ya, saya selalu tertarik dengan GPS. Sebagian besar GPS komersial hanya dapat menunjukkan hingga 2-3 meter. Sepupu saya, yang merupakan seorang petani besar mengatakan bahwa peralatannya dapat melakukan jauh lebih baik. Saya tahu salah satu petani lokal menggunakan traktor John Deere untuk menanam tanaman di alur menggunakan GPS khusus.

Saya menghabiskan banyak waktu menjelajahi Internet dan telah membaca tentang GPS dengan harga terjangkau yang dapat mengukur hingga sentimeter! Menakjubkan. Di sisi praktis, saya tidak terlalu membutuhkan itu. Ketika saya pergi jalan-jalan, saya tidak benar-benar perlu tahu persis di mana saya berada. Bahkan dalam perjalanan, saya menggunakan ponsel cerdas saya dengan Android Auto untuk memberi tahu saya di mana saya berada.

Tapi saya juga seorang technogeek, jadi saya mulai mencari GPS untuk penghobi. Salah satu yang paling populer adalah Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Langkah 1: Adafruit Feather

Nah, salah satu versi dari Adafruit Ultimate GPS adalah Featherwing. Sekarang saya belum pernah mendengar tentang seri Adafruit Feather, jadi lebih banyak berselancar. Wow, Adafruit dan Lady Ada telah mengembangkan banyak mikrokontroler dan aksesoris berdasarkan platform kecil yang disebut Feather. Untuk Arduinoites, ini mirip dengan platform Arduino UNO dasar tetapi lebih kecil dan lebih mutakhir. Adafruit juga mengembangkan semua perangkat lunak agar kompatibel dengan perangkat lunak Arduino.

Saya sangat menghargai pekerjaan yang telah dilakukan Adafruit dan Lady Ada untuk DIYers dan saya sangat menyukai Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

Berbeda dengan Arduino standar dengan clock 16MHz, ini sangat cepat dengan clock 120MHz. Ini 3.3V yang merupakan standar baru untuk elektronik DIY baru. Ini kompatibel dengan Arduino yang saya cukup kenal dan juga dapat diprogram dengan Circuit Python (versi kustom Python dari Adafruit). Saya sudah tua dan sulit mempelajari hal-hal baru tetapi ini akan memberi saya kesempatan untuk berkembang.

Jadi saya memesan yang bekas di ebay dan juga memesan satu dari Mouser. Amazon, Mouser dan DigiKey membawa beberapa produk Adafruit. Saya ingin membelinya langsung dari Adafruit tetapi pada saat itu, mereka tidak memiliki semua FeatherWings yang ingin saya dapatkan. Dalam hal ini lebih murah untuk memesan banyak barang sekaligus sehingga Anda tidak perlu membayar biaya pengiriman yang banyak. Dalam kasus saya, tiga item berharga sama dengan satu pengiriman.

MASALAH: Konektor baterai JST2.0 pada M4express. Beberapa waktu yang lalu saya membeli banyak konektor daya JST2.0 seperti gambar. Sayangnya, warna merah/hitam berlawanan dengan apa yang digunakan M4express, dan saya memiliki banyak baterai dan proyek yang menggunakan polaritas ini.

Baiklah. Sangat mudah untuk melepas kabel dari konektor dan mengganti posisinya. Jadi saya melakukan ini dengan beberapa baterai dan satu pengisi daya LiPo. Saya mengoleskan cat kuku merah pada mereka jadi mudah-mudahan tidak akan tercampur.

Untuk M4express, saya memilih untuk menggunakan header perempuan dengan pin panjang. Lihat gambar. Ini memungkinkan FeatherWings seperti GPS saya untuk dicolokkan ke atas. Plus M4express dapat dicolokkan ke FeatherWings seperti TFT 3,5” yang saya beli.

Untuk aplikasi ini, pin tidak digunakan jadi saya memiliki Protoboard kecil dan memasang M4express ke dalamnya sehingga pin tidak terbuka dan tidak bisa bengkok saat saya membawanya.

Langkah 2: Sayap Bulu GPS Saya

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Salah satu hal hebat yang saya sukai dari Adafruit adalah mereka banyak mendokumentasikan produk mereka, saya berasumsi agar para penghobi dapat membangunnya sendiri. Sekarang M4express memiliki mikrokontroler SMD yang terlalu kecil untuk digunakan oleh orang tua seperti saya, jadi saya membeli sepasang daripada mencoba membuatnya. Tapi FeatherWing Ultimate GPS sedikit lebih baik jadi saya memutuskan untuk mencoba membuatnya sendiri. Jadi saya memesan modul GPS MTK3339 MediaTek (GlobalTop) dari Ebay atau Aliexpress (tidak ingat). Kadang-kadang disebut LadyBird1.

Jadi menggunakan perangkat lunak Eagle Cadsoft, (sekarang, Autodesk) saya menyalin skema Adafruit dan memodifikasinya. Pertama saya hanya bisa membuat PCB satu sisi dan kedua saya tidak punya banyak komponen SMD jadi saya sederhanakan.

GPS_MTK3339.zip

Jadi saya membuat PCB menggunakan metode transfer toner saya:

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

MASALAH: Seperti yang terkadang saya ingat, saya sudah tua dan inilah beberapa masalah yang saya miliki. Kebanyakan saya tidak bisa melihat closeup dengan baik, jadi saya menggunakan salah satu alat hobi ini dan kaca pembesar yang menyala (lihat gambar) yang saya dapatkan dari Aliexpress. Saya menggunakan besi solder Aoyue sehingga saya dapat mengontrol suhu dan memilih ujung solder.

Bahkan dengan semua ini, saya memiliki banyak masalah dalam menyolder pin modul GPS dan konektor antena u.fl. Juga, saya menggunakan alat klon Dremel untuk mengebor lubang. Saya tidak pernah bisa mengebor lubang lurus tapi untungnya bisa membuat semuanya bekerja.

Omong-omong, saya memesan beberapa manik-manik ferit SMD 0805 tetapi tidak pernah mendapatkannya jadi menunggu lagi. Sementara itu saya menyolder kabel di seluruh kontak untuk membuatnya berfungsi. Manik ferit seharusnya mengurangi kebisingan pada pin tegangan ke chip GPS.

Langkah 3: Pembaca Kartu MicroSD

Oke, jadi GPS bekerja dengan cukup baik tetapi hanya berfungsi saat dihubungkan ke komputer sehingga Anda dapat melihat apa yang terjadi. Agar lebih berguna, saya memerlukan sesuatu yang tidak ditambatkan ke komputer, seperti layar atau kartu micro SD. Untuk saat ini saya ingin menyimpan informasi GPS. Adafruit memiliki beberapa FeatherWings dengan kartu microSD, seperti layar 3,5” dan kartu RTC. Tapi saya tidak ingin menumpuk FeatherWings jadi saya menyalin sirkuit microSD dari kartu RTC dan membuatnya sendiri.

Karena saya tidak ingin menumpuk FeatherWing lain, saya membuat rencana untuk melampirkan ini ke PCB GPS saya. Karena rangkaiannya cukup sederhana, saya hanya membuatnya dengan lima bantalan sehingga saya dapat memasang kabel ke PCB ini dan ke papan GPS saya.

MyDataLogger.zip

Jadi untuk melampirkan ini, saya meletakkannya di bawah PCB GPS saya, disolder pada beberapa kabel pembungkus dan menghubungkannya ke PCB GPS saya. Untuk beberapa saya memotong beberapa insulasi pada pin header, jadi saya bisa menyolder kabel tanpa mengganggu pemasangan PCB ke M4express. Anda harus dapat melihat bahwa dalam gambar. Kemudian saya menggunakan lem Gorilla untuk merekatkan kedua kartu dengan hati-hati. Berhati-hatilah saat Gorilla Glue mengembang.

MASALAH: Nah, ini sebenarnya dengan kartu microSD. Saya memesan beberapa kartu microSD di ebay. Saya menemukan ada perbedaan antara kartu microSD sederhana dan kartu microSDHC. Pertama, beberapa adaptor lama seperti yang saya miliki (mungkin) tidak dapat membaca versi HC. Kedua, versi microSDHC dari 4gB hingga 32gB. Ada versi lain yang disebut microSDXC dengan 64gB dan ukuran lebih besar. Yah, saya menerima beberapa kartu 64gB tetapi tidak dapat membacanya dengan adaptor saya. Saya tidak tahu apa yang salah. Tapi setelah mengetahui perbedaannya, saya pikir mungkin adaptor saya tidak bisa membaca versi HC tetapi penelitian lebih lanjut mengatakan versi HC maksimal 32gB dan seperti yang ditunjukkan gambar ini berlabel microSDHC 64gB. Meski begitu, dikatakan Kingston ini palsu. Saya menghubungi penjual dan dia segera mengembalikan uang saya. Anda dapat menemukan banyak di Internet tentang kartu microSD palsu.

Sekarang meskipun mereka palsu, itu tidak berarti mereka tidak akan berfungsi. Saya sedang menunggu beberapa adaptor baru yang seharusnya dapat membaca beberapa kartu HC, ditambah saya memesan beberapa kartu HC yang berbeda.

Langkah 4: Antena GPS

Bencana orang tua lainnya. Jadi saya memesan antena GPS aktif dan adaptor RP-SMA ke u.fl dari ebay/Aliexpress. Omong-omong, saya lupa bahwa saya sudah memiliki salah satu adaptor ini. Bagaimanapun, saya akhirnya mendapatkan antena dan tidak sesuai dengan adaptor. Sekarang, saya pikir banyak dari pemasok Cina ini tidak benar-benar mengerti apa yang mereka jual. Misalnya, banyak yang tidak mengidentifikasi konektor pada antena dan beberapa bahkan tidak menunjukkannya dengan jelas di gambar. Yah, saya pikir yang saya dapatkan menunjukkan konektor dengan cukup baik tetapi tidak mengidentifikasinya. Nah, setelah beberapa penelitian, saya (berpikir) saya mengidentifikasinya sebagai konektor MCX. Omong-omong, saya memesan antena lain dan akhirnya menerimanya dan tidak cocok juga. Saya pikir sekali lagi ini sebagian besar kesalahan saya, meskipun ada banyak kebingungan antara SMA dan RP-SMA pria dan wanita dan colokan dan jack.

Intinya adalah saat ini saya tidak memiliki antena kerja yang terpisah.

PERINGATAN: Konektor u.fl pada Adafruit dan papan GPS saya sangat rapuh dan Anda disarankan untuk meregangkan sambungan secara fisik.

Langkah 5: Menyatukan Semuanya

Adafruit memiliki beberapa tutorial bagus tentang cara mendapatkan M4express sehingga dapat bekerja dengan Arduino.

Sketsa Arduino saya terlampir:

GPSDatalogger.zip

Ia melakukan hal berikut:

Menulis string GPS ke file di kartu microSD yang disebut data.nmea

Sekali satu menit, ia juga menulis beberapa data lain seperti waktu, #satelit, kualitas sinyal, kecepatan ke file bernama misc.txt. Saya melakukan beberapa modifikasi, seperti mengubah secara kasar ke waktu Standar Gunung dan knot ke mph.

Kedua file tersebut adalah file teks.

Omong-omong, saya mencoba melakukan beberapa hal dengan Circuit Python. Saya dapat menjalankan contoh-contohnya tetapi tampaknya mengalami beberapa masalah dengan mengirim perintah ke modul GPS. Dapat mengunjungi kembali di masa depan.

Langkah 6: Penggunaan

GPS menggunakan sesuatu yang disebut data ephemeris dan almanak untuk menghitung lokasi. Saat pertama kali dinyalakan, dibutuhkan beberapa saat untuk memproses informasi ini. Ini mungkin memakan waktu beberapa menit. Nah modul GPS MTK3339 memiliki baterai cadangan untuk menyimpan informasi ini. Saya masih menebak-nebak bagaimana cara kerjanya tetapi yang saya lakukan sekitar 5 menit sebelum perjalanan kami, saya mencolokkan M4express/GPS saya ke PC tanpa kartu microSD. Ketika, saya bersiap-siap untuk pergi, saya mencabutnya, memasukkan kartu microSD dan daya dengan baterai dan lepas landas.

Masalah: Saya pikir saya merusak salah satu modul M4express saya mungkin dengan listrik statis. Saat dicolokkan ke komputer, LED status pengisian daya berkedip. (M4express memiliki sirkuit pengisi daya baterai LiPo). Yah, saya kira sirkuit pengisi daya tidak berfungsi, meskipun saya belum memeriksanya. Lagi pula, selain LED yang berkedip, tampaknya berfungsi dengan baik baik di komputer maupun di daya baterai, itu tidak berkedip, jadi saya menerimanya.

Google Earth Pro

Salah satu alasannya, saya membuat file nmea agar saya dapat menggunakannya dengan Google Earth Pro. Saya mengeluarkan kartu microSD dari modul GPS, mencolokkannya ke salah satu adaptor saya dan mencolokkannya ke komputer saya.

Untuk menggunakan, mulai Google Earth Pro, pilih (FILE)(OPEN). Di sebelah kotak File, ada pilihan untuk jenis file. Pilih (GPS). Telusuri untuk menemukan file data.nmea dan buka.

Jendela lain muncul. Saya memilih semua Create KML Tracks, Create KML LineStrings, Adjust Altitudes to ground height.

Contoh pertama menunjukkan sampel. Pemotretan garis biru adalah data yang salah, mungkin noise.

Pada contoh kedua, ada gudang logam besar. Trek biru biasanya memiliki panah yang menunjukkan arah perjalanan, tetapi di sekitar gudang mereka berubah menjadi kotak. Saya berasumsi ini adalah kehilangan sinyal karena kami tidak berjalan melalui gudang tetapi melewati bagian atas gudang.

Misc.txt dapat dibaca oleh Excel sebagai file yang dibatasi koma (atau sebagai file teks). Lihat terlampir untuk contoh yang diambil di dalam mobil saat mengemudi.

Hal yang saya perhatikan adalah bahwa Lintang dan Bujur adalah banyak tempat desimal, tidak tahu seberapa akurat itu. Kecepatan tampaknya bekerja. Biasanya di jalan-jalan saya, Satelit sekitar 10, di mobil itu 7 yang dibuat karena atap logam. HDOP di dalam mobil tampak lebih tinggi di dalam mobil. Di jalan-jalan itu lebih sekitar 1 atau di bawah (lebih baik).

Saya tidak mengerti Angle. Untuk peregangan ketika Latitude tetap sama, saya akan berpikir sudutnya adalah 0, 90, 180, atau 270 bukan 66.

Kesimpulan: Tampaknya bekerja cukup baik. Saya pikir M4express jauh lebih cepat daripada Atmega328 yang biasa saya gunakan. Mungkin dapat melakukan beberapa penyaringan kebisingan untuk menghilangkan beberapa gangguan trek NMEA tanpa mengacaukan laju sampel satu detik. Saya mungkin tidak akan repot. Salah satu proyek masa depan saya adalah melakukan 'survei'. Saya tinggal di negara pertanian dengan banyak ladang. Terkadang saya ingin tahu berapa hektar di sebuah ladang. Saya mungkin bisa menggunakan GPS saya dengan layar sentuh 3,5” untuk aplikasi itu.

Juga ingin melihat apakah antena eksternal membuat banyak perbedaan. Saya perhatikan bahwa beberapa trek NMEA saya tidak berada di tempat yang seharusnya.

Omong-omong, MTK3339 tidak lebih akurat daripada GPS lain seperti uBlox.

Proyek lain adalah saya membeli beberapa modul GPS L80 yang tampaknya lebih murah daripada MTK3339 tetapi pada dasarnya adalah hal yang sama. Mungkin mereka klon? Satu keuntungan besar bagi saya adalah mereka memiliki jarak 0,1” pada pin yang jauh lebih mudah untuk digunakan.