GPS -reitin seuranta V2: 4 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Projekti: GPS -reittiseuranta V2

Päivämäärä: toukokuu - kesäkuu 2020

PÄIVITTÄÄ

Vaikka tämän projektin ensimmäisessä versiossa se toimi periaatteessa, siinä oli useita vikoja, jotka oli korjattava. Ensinnäkin en pitänyt laatikosta, joten olen vaihtanut sen toiseen. Toiseksi nopeuden ja matkan laskelmat eivät ole oikein. Ylimääräiset kenttätestit, kun yksikkö sijoitettiin ajoneuvon sisään ja sen annettiin kartoittaa reitti, minkä jälkeen tämä kartoitettu reitti kartoitettiin GPS -visualisoijaan ja Google Earth Prohon erinomaisilla tuloksilla sekä todellisen reitin kartoituksen että etäisyyden laskiessa "viivain" -vaihtoehdon perusteella Earth Prossa

Lisäksi piirit päivitettiin niin, että 18650 akkua toimitti virtaa suoraan ESP32 DEV -kortille, kun taas NEO7M GSP -yksikkö sai virtansa suoraan Step Down -moduulista eikä DEV -kortin kautta. Tämä tuotti vakaamman järjestelmän. Ohjelmisto yleensä siivottiin, ja Sähköposti -vaihtoehto ja myöhempi yhteys paikalliseen reitittimeen tehtiin vain, jos laite löysi lähetettävän tiedoston tai tiedostoja. Viimeinen parannus oli muuttaa "gps.location.isValid" -testi arvoksi "gps.location.isUpdated", mikä varmisti, että vain päivitetyt GPS -sijainnit tallennettiin reittitiedostoon sen sijaan, että useat GPS -sijainnit, joilla kullakin oli sama leveys- ja pituusaste

Huomautan tässä vaiheessa, että tämä on ensimmäinen luomani GPS -pohjainen järjestelmä, ja myöhemmät versiot korvaisivat suurelta osin nykyiset johdot PCB -pohjaisella levyllä. Jotta kaikki johdinliitännät eivät pettäisi, kaikki nämä liitännät on liimattu karkean käsittelyn aikana

Olen päivittänyt ICO- ja Fritzing -tiedostot ja lisännyt uusia valokuvia tekemieni muutosten näyttämiseksi

YLEISKATSAUS

Tämä projekti oli täydellinen suunnanmuutos minulle siirtyessäsi pois Nixie -kelloista ja WiFi -pohjaisista roboteista. GPS -pohjaisen Arduino -moduulin käyttö on kiehtonut minua jo jonkin aikaa, ja koska minulla oli vapaa -aikaa odotellessa lisäosia pääprojektiini, jota myös työstän, päätin rakentaa GPS -reitin seurantalaitteen, paristokäyttöisen, kevyen, kannettava ja pystyy siirtämään reittitietonsa joko micro SD -kortin kautta tai, jos käytettävissä oli WiFi-verkko, sähköpostin ja liitetiedoston kautta. Tämä projekti vaati neljän komponentin käyttöä, joita en ollut aiemmin käyttänyt, nimittäin 0,96 tuuman oLED-näyttö, SD-kortinlukija, GPS-moduuli ja ESP32-kehityskortti. Yksikön lopullista kokoa, vaikka se on varmasti kannettava, voitaisiin pienentää edelleen, täydellä 25-50%: lla, jos käyttämäni johdot korvataan suoraan ESP32-kehityskorttiin kiinnitetyllä piirilevyllä ja 18650-paristoilla moduuli, joka on korvattu sopivalla 5 V: n litiumioniakulla.

Tarvikkeet

1. ESP32 -kehityslautakunta

2. DS3231 RTC -kello, jossa on vara -akku

3. Micro SD -kortti SPI -pohjainen lukija, jossa on 1 Gt: n mikro -SD -kortti

4. 0,96 tuuman oLED I2C -näyttö

5. NEO-7M-0-000 GPS-moduuli

6. 10uF kondensaattori

7. 2 x 10K vastukset, 4,7K vastus

8. DC-DC-alasmuuntaja

9. 2 x 18650 akkua

10. Kaksinkertainen 18650 -paristopidike

11. Yksinapainen kytkin

12. Hetkellinen painokytkin

13. 2 x 100mmx50mmx65mm projektilaatikot

14. Dupont -johdot, kuuma liima.

Vaihe 1: RAKENTAMINEN

Oheinen Fritzing -kaavio näyttää piirin asettelun. Kaksi 18650-akkua ja alennusmoduuli voidaan korvata litiumioniakulla, joka tarjoaa suoraan 5 V: n jännitteen. Suosittelen NEO-7M-moduulia, jossa on sisäänrakennettu ulkoinen SMA-antennipistoke, jonka avulla voit lisätä yksinkertaisen 30 cm: n pituisen langan, joka kerää satelliittitiedot. Tämä kestää usein muutaman minuutin laitteen käynnistyksen jälkeen. Kahdessa projektiruudun alaosassa on aukot näytölle, GPS-antennille, kytkimelle ja SD-kortille, ja siinä on myös RTC-kello, SD-kortinlukija, 0,96 tuuman oLED-näyttö, painike, GPS-moduuli ja piirilevy. Ylempi projektilaatikko sisältää ESP32-kehityskortin, 18650 akkua ja paristopidikettä, pudotusmoduulin ja yhden aukon yksinapaiselle kytkimelle. Tämän projektilaatikon yläosaa pidetään paikallaan neljällä upotetulla ruuvilla, jotka voidaan irrottaa, jotta kaksi 18650 ladattavaa akkua voidaan poistaa, ladata ja vaihtaa sitten. Laite ei ole vedenkestävä, mutta se voidaan tehdä sellaiseksi. Tähän ylempään projektorilaatikkoon voidaan asentaa myös sopiva USB -pohjainen akkulaturi, jossa on sopiva aukko, jotta sisällä olevat akut voidaan ladata ilman, että kotelon kantta tarvitsee poistaa. Vaikka GPS -moduuli voi antaa kellonajan ja päivämäärän, jotka on saatu satelliitista, päätin, että paikallinen aika ja päivämäärä sopisivat paremmin, joten lisäsin RTC -moduulin.

Jotkut rakennusvalokuvat osoittavat tämän projektin varhaisen kehityksen, jossa käytin WeMos D1 R2 -korttia ja yksinkertaista 16x2 LED -näyttöä, jotka molemmat korvattiin lopullisessa versiossa.

Vaihe 2: OHJELMISTOT

Syy ESP32-pohjaiseen Arduino-korttiin oli, että jonkin tutkimuksen jälkeen huomasin, että ESP32 voi lähettää sähköpostin onnistuneesti G-Mail-tilille edellyttäen, että tilin asetukset muutetaan niin, että se mahdollistaa "vähemmän suojattujen sähköpostiviestien vastaanottamisen", tämä edellyttää G-Mail-tilin asetusten muuttamista. Voit käyttää tätä siirtymällä "Hallinnoi Google -tiliä" -valikkovaihtoehtoon, valitsemalla "Suojaus" ja vierittämällä alaspäin, kunnes näet "Vähemmän turvallinen sovelluksen käyttö", kytke tämä ominaisuus päälle.

Sinun on ladattava ja asennettava seuraavat tiedostot: TinyGPS ++. H, SoftwareSerial.h, "RTClib.h", "ESP32_MailClient.h", "SPIFFS.h", WiFiClient.h, math.h, Wire.h, SPI.h, SD.h, Adafruit_GFX.h ja Adafruit_SSD1306.h.

Ohjelma kehitettiin Arduino IDE: n versiota 1.8.12 käyttäen, ja valituksi levyksi valittiin “DOIT ESP32 DEVKIT V1”.

Ohjelman koon vuoksi et voi kehittää tätä ohjelmaa Arduino UNO -laitteella, myös ohjelmistoa ladattaessa, on tarpeen poistaa lähetysjohto GSP -moduulista, muuten lataus epäonnistuu. 10uF -kondensaattori oli kiinnitetty ESP32 -kortin”EN” ja “GND” nastoihin, joten”EN” -painiketta ei tarvinnut painaa aina, kun uusi ohjelmisto ladattiin.

Arduino-ohjelmisto kehitettiin siten, että järjestelmän käyttäjä voi joko tallentaa reitin tai reittejä laitteen sisällä ja poistaa sitten SD-kortin ja ladata ne PC-pohjaisen kortinlukijan kautta tai valita sähköpostivalikon vaihtoehdon ja kaikki laitteessa olevat reittitiedostot lähetetään G-Mail-tilille, yksi reitti jokaiseen sähköpostiin. Reittitiedostot on muotoiltu yksikössä ja ne voivat olla kahden eri tyylin muodossa, GPX-muodossa, jota voidaan katsella suoraan käyttämällä GPS-katseluohjelmaa, joka on Internetissä vapaasti käytettävissä oleva Google-sovellus, tai "KML" muodossa, jota voi tarkastella suoraan Internetistä ladattavan Google Earth Pro -sovelluksen avulla. Sama sovellus voi myös lukea ja näyttää GPX -pohjaisia reittitiedostoja. Molemmat tiedostomuodot ovat vapaasti saatavilla tiedostomuotokaavioina, ja ne löytyvät Internetistä Wikipediasta. Kun sähköposti tai sähköpostiviestit on lähetetty, laite palaa reitinvalvontaan, mutta oletusasetuksena on GPX-tiedostomuoto. Painikkeella valitaan sähköpostivaihtoehto, valitaan joko GPX- tai KML-tiedostomuoto ja aloitetaan ja lopetetaan reitin tallennus. Reitinvalvontatilassa oLED -näyttö näyttää nykyisen sijainnin pituus- ja leveysasteet ja sitten toisella näytöllä nykyisen ajan, päivämäärän, korkeuden metreinä, käytettävien satelliittien lukumäärän, nopeuden kilometreinä ja lopuksi kurssin kardinaalisista kompassipisteistä. Reitin tallennustilassa näytössä näkyy sen avaama reittitiedosto, ja kahden aiemmin kuvatun näytön lisäksi näytetään kolmas näyttö, joka kertoo käytettävän reittitiedoston, sen tallentamien reittipisteiden määrän ja lopuksi etäisyys kilometreinä.

Seuraavat kuvat osoittavat, miten G-Mail vastaanottaa ja näyttää laitteen luomat ja lähettämät sähköpostit.

Vaihe 3: PÄÄTELMÄ

Olen oppinut paljon tämän projektin kehittämisestä, mutta tätä yksikköä voidaan pitää vain "taustapisteenä" sovelluspohjaisessa järjestelmässä, joka näyttää GPX- tai KML -tiedostot. Kolmannen osapuolen ohjelmistojen käyttö oli hyväksyttävä vaihtoehto tämän ohjelmiston edelleen kehittämiselle. Google-tilinhallinta-valikon Vähemmän suojattu sovellus -valikkovaihtoehdon saatavuus voi olla rajallinen, koska muutoksia saattaa tapahtua kesäkuussa 2020, jos näin on, sähköpostin uudelleenohjaus toiselle tilille saattaa olla tarpeen tai käyttämällä sähköpostipalvelimen 586 -porttia.

Vaihe 4: GPS- ja KML -tiedostomuodot

Seuraavassa esitetään tyypillinen tiedostosisältö kullekin yksikön luomalle tiedostotyypille (leveys- ja pituusaste eivät näissä esimerkeissä muutu paljon, koska laite on paikallaan). Molemmat tiedostot sisältävät vähimmäisotsikko- ja alatunnistetiedot, joita GPS Viewer ja Google Earth pro vaativat yksinkertaisen mustan viivan näyttämiseksi:

KML -tiedosto:

GPX -tiedosto: