GPS ประหยัดพลังงานพร้อมจอแสดงผล E-Ink: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

ทุกฤดูร้อนฉันจะไปเดินป่าในสถานที่ห่างไกล บางครั้ง เมื่อเส้นทางจางหรือหายไป ฉันต้องใช้ GPS ในโทรศัพท์เพื่อรับพิกัด จากนั้นตรวจสอบตำแหน่งของฉันบนแผนที่กระดาษ (ฉันมักจะไม่มีสัญญาณ ดังนั้นจึงต้องใช้แผนที่กระดาษ) เพื่อประหยัดแบตเตอรี่โทรศัพท์ของฉัน ฉันตัดสินใจสร้างอุปกรณ์ GPS ที่ใช้พลังงานต่ำโดยใช้ Arduino และใช้จอแสดงผล E-Ink จอแสดงผล E-Ink ต้องการพลังงานเพียงเพื่อทำให้หน้าจอเป็นจริง ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับอุปกรณ์ประหยัดพลังงาน

หลักการของ GPS นี้คืออะไร?

คุณเปิด GPS โดยการกดปุ่ม หน้าจอจะแสดงตำแหน่งของคุณ ระดับความสูง และจำนวนดาวเทียมที่ใช้ในการคำนวณตำแหน่งของคุณ จากนั้นจะปิดโดยอัตโนมัติเพื่อประหยัดแบตเตอรี่ ด้วยการแสดงผล E-Ink ตำแหน่งของคุณจึงยังคงอยู่บนหน้าจอแม้ในขณะที่ปิด GPS คุณสามารถเปลี่ยนระบบพิกัดที่ใช้โดย GPS (ลองจิจูด/ละติจูดเป็นองศาทศนิยม ระบบ UTM และตัวแปรต่างๆ…) โดยใช้ปุ่มกด เพื่อให้คุณสามารถใช้กับแผนที่จากประเทศต่างๆ ได้

ฉันได้เรียนรู้สิ่งต่างๆ มากมายระหว่างทำโปรเจ็กต์เล็กๆ นี้ และหวังว่าคุณจะสนุกเหมือนที่ฉันทำ!

ข้อจำกัดความรับผิดชอบ:

ฉันมั่นใจในโครงสร้างนี้มากพอที่จะใช้มันในระหว่างการเดินป่าครั้งต่อไป อย่างไรก็ตาม ฉันจะมีโทรศัพท์เป็น GPS สำรองเสมอ หากคุณไม่แน่ใจว่ากำลังทำอะไรอยู่ เราขอแนะนำให้คุณซื้อ GPS เชิงพาณิชย์แทนการสร้างด้วยตัวเอง ฉันแนะนำให้คุณตรวจสอบวงจรและรหัสด้วยตัวเองและฉันไม่สามารถรับผิดชอบได้หาก GPS ที่คุณสร้างขึ้นตามคำแนะนำนี้ทำให้คุณล้มเหลว

อีกสิ่งหนึ่ง: GPS นี้จะไม่ทำงานในนอร์เวย์และ Svalbard ในโหมด UTM อันที่จริง กริด UTM ไม่ได้ออกแบบมาในลักษณะเดียวกันในที่เหล่านี้เมื่อเปรียบเทียบกับส่วนอื่นๆ ของโลก และฉันไม่สามารถรวมความเฉพาะเจาะจงนี้ใน Arduino ได้เนื่องจากข้อจำกัดของหน่วยความจำ…

เสบียง

- 1 x Arduino นาโน

- 1 x โมดูล GPS Ublox-6m

- 1 x จอแสดงผล E-Ink พร้อมโมดูล ฉันใช้อันนี้:

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

- 1 x 18650 Li-Ion แบตเตอรี่ (ประมาณ 2000 มิลลิแอมป์ชั่วโมงน่าจะเพียงพอ)

- ที่ใส่แบตเตอรี่ 1 x 18650

- 1 x โมดูลการชาร์จและป้องกันสำหรับแบตเตอรี่ Li-Ion ที่ใช้ TP4056 ดังนี้:

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

- 1 x สวิตช์สองตำแหน่ง (แบบเปิด/ปิด)

- 3 x สวิตช์ปุ่มกดขนาดเล็ก

- ตัวต้านทาน 1 x 1 MΩ

- 1 x วัตถุประสงค์ทั่วไป N channel mosfet (ฉันดึงหนึ่งอันจากหน่วยจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์)

- 1 x สตริปบอร์ด

- สายไฟ

- 1 x เขียงหั่นขนมสำหรับการสร้างต้นแบบ

ขั้นตอนที่ 1: การสร้างต้นแบบ GPS

ก่อนอื่นคุณต้องประกอบอุปกรณ์บนเขียงหั่นขนมเพื่อทดสอบส่วนประกอบและรหัส Arduino

การเปิดเครื่อง GPS

ในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ ฉันใช้แบตเตอรี่ Li-Ion 18650 ขนาด 2,000 mAh แบตเตอรี่ประเภทนี้ต้องการเช่นเดียวกับแบตเตอรี่ Li-Po เพื่อชาร์จและคายประจุในลักษณะที่ควบคุมได้ การชาร์จแบตเตอรี่ในทางที่ผิดอาจลุกเป็นไฟหรือระเบิดได้เช่นเดียวกับ Li-Po ! หากต้องการชาร์จโดยใช้ที่ชาร์จโทรศัพท์แบบคลาสสิก คุณต้องใช้โมดูลที่ใช้ TP4056

ในขั้นแรกนี้ คุณเพียงแค่บัดกรีสายบวก (สีแดง) จากที่ใส่แบตเตอรี่ไปที่ B+ บนโมดูล และลวดลบ (สีดำ) จากที่ใส่แบตเตอรี่ไปยัง B- จากนั้นคุณต้องบัดกรีสายไฟเข้ากับ OUT+ และ OUT- บนโมดูล พวกมันจะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ในภายหลัง

สำคัญ: เมื่ออุปกรณ์เสร็จสิ้น เราจะต้องเสียบ Arduino เข้ากับคอมพิวเตอร์ เมื่อทำเช่นนั้น เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะถอดแบตเตอรี่ออกจากอุปกรณ์ มิฉะนั้น อาจมีความเสี่ยงที่ Arduino จะเริ่มชาร์จแบตเตอรี่ใน วิธีที่ไม่ถูกต้องและมีความเสี่ยงที่จะถูกไฟไหม้อีกครั้ง

การเดินสายไฟบนเขียงหั่นขนม

ขั้นตอนต่อไปอาจยุ่งยากเล็กน้อย: คุณต้องเชื่อมต่อทุกอย่างบนเขียงหั่นขนมเพื่อให้ตรงกับแผนผังด้านบน

เคล็ดลับเล็กน้อย: ใช้พื้นที่ว่างบนเขียงหั่นขนมของคุณอย่างเต็มที่ และ … ใช้เวลาของคุณ;)

ขั้นตอนที่ 2: อัปโหลดรหัส

ตอนนี้ได้เวลาอัปโหลดโค้ดบน Arduino แล้ว !

ก่อนอื่น ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ถอดแบตเตอรี่ออกจากที่ใส่แบตเตอรี่ จากนั้นเสียบ Arduino เข้ากับคอมพิวเตอร์ อัปโหลดรหัส Arduino ที่แนบมา และถอดปลั๊ก Arduino คุณสามารถใส่แบตเตอรี่ลงในอุปกรณ์ได้ในที่สุด

หากคุณมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับรหัส อย่าลังเลที่จะถามพวกเขาในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง !:)

ขั้นตอนที่ 3: ทำให้มันใช้งานได้

ตอนนี้ให้ฉันอธิบายว่า GPS นี้ทำงานอย่างไร:

เมื่อคุณกดปุ่มที่เชื่อมต่อกับกราวด์และพิน +5V จาก Arduino ประมาณ 3 วินาที GPS จะบู๊ต

GPS สามารถบู๊ตได้สองโหมด: โหมดการกำหนดค่าและโหมด GPS จริง ในการเลือกโหมดที่คุณจะบูตเครื่อง คุณต้องเปลี่ยนตำแหน่งของทั้งสองตำแหน่งสลับที่เชื่อมต่อระหว่าง A0 กับพื้น

โหมดการกำหนดค่า: ในโหมดนี้ คุณสามารถเลือกได้ว่าจะให้ GPS แสดงตำแหน่งของคุณ (ละติจูด ลองจิจูด ระดับความสูง และจำนวนดาวเทียมที่ใช้ในการคำนวณตำแหน่งของคุณ) เป็นองศาทศนิยม หรือหากคุณต้องการให้แสดงตำแหน่งของคุณ (ตะวันออก เหนือ สูง โซนและจำนวนดาวเทียมที่ใช้ในการคำนวณตำแหน่งของคุณ) ที่ฉายบนกริด UTM (หรือรูปแบบอื่น ๆ ตามที่เราจะเห็นในภายหลัง) หากต้องการสลับระหว่างโหมด Easting/Northing และ Latitude/Longitude เพียงกดปุ่มเชื่อมต่อ A1 กับพื้นจนกว่าหน้าจอจะแสดง "MODE: E/N" (สำหรับ Easting/Northing) หรือ "MODE: L/L" (สำหรับ Latitude /ลองจิจูด).

หากคุณต้องการให้พิกัดเป็นองศาทศนิยม ให้เลือกโหมด "L/L" แล้วสลับกลับเป็นสวิตช์ตำแหน่งสองตำแหน่งกลับเป็นโหมด GPS ตอนนี้การตั้งค่าของคุณจะถูกบันทึกไว้ในหน่วยความจำของ Arduino และอุปกรณ์จะซิงค์กับดาวเทียมและแสดงตำแหน่งของคุณ ระดับความสูง และจำนวนดาวเทียมที่ใช้ในการคำนวณตำแหน่งของคุณ ระวัง: คุณต้องอยู่นอกหรือใกล้หน้าต่างเพื่อให้ GPS ได้ยินดาวเทียม ! อุปกรณ์จะปิดโดยอัตโนมัติเพื่อประหยัดแบตเตอรี่

ในการหาตำแหน่งของคุณบนแผนที่ คุณอาจต้องใช้พิกัดของคุณในแง่ของตะวันออกและเหนือ ระบบนี้เป็นการฉายภาพพิกัด GPS ของคุณบนกริด ส่วนใหญ่แผนที่จะจบในระบบ UTM แต่บางประเทศใช้ตัวแปรของระบบนี้ ดังนั้นคุณต้องตั้งค่าพารามิเตอร์อื่นเพื่อเลือกระหว่างระบบ UTM และรูปแบบแผนที่ของคุณ

ในการค้นหาระบบแผนที่ของคุณ คุณมักจะต้องตรวจสอบข้อพระคัมภีร์เล็กๆ ที่มุมหนึ่งของแผนที่ หากแผนที่ของคุณอยู่ในระบบ UTM การกำหนดพารามิเตอร์ GPS นั้นตรงไปตรงมา เพียงกดปุ่มเชื่อมต่อ A2 กับพื้นเพื่อให้หน้าจอแสดง "ZONE: AUTO"

ในหลายประเทศ แผนที่อยู่ในรูปแบบท้องถิ่นของระบบ UTM: ตัวอย่างเช่น แผนที่ในสวีเดนมักจะอยู่ในระบบ SWEREF 99 TM ระบบนี้ใช้โครงแบบเดียวกับระบบ UTM ในโซน 33 แต่ขยายไปทั่วประเทศ ! ซึ่งหมายความว่าหากคุณใช้แผนที่ใน SWEREF 99 TM คุณจะต้องแก้ไขโซนของ GPS เป็น 33 ด้วยตนเอง ในการดำเนินการดังกล่าว ให้กดปุ่มเชื่อมต่อ A2 กับพื้นจนกระทั่งหน้าจอแสดง "ZONE: AUTO" จากนั้นกดปุ่มที่เชื่อมต่อ A1 กับพื้นจนหน้าจอแสดง " ZONE: 33" ในทำนองเดียวกัน แผนที่ส่วนใหญ่ในฟินแลนด์ใช้ระบบ ETRS-TM35 ซึ่งเป็นระบบ UTM ในโซน 35 ที่ขยายไปทั่วประเทศ (ดังนั้น คุณจะต้องเลือก "ZONE: 35") หลายประเทศมีระบบ UTM ประเภทนี้

เมื่อคุณกำหนดพารามิเตอร์ GPS อย่างถูกต้องแล้ว เพียงแค่สลับกลับสวิตช์ตำแหน่งสองตำแหน่งเป็นโหมด GPS ตอนนี้การตั้งค่าของคุณจะถูกบันทึกและอุปกรณ์จะซิงค์กับดาวเทียม แสดงตำแหน่งของคุณและปิดเครื่อง

โหมด GPS:

อุปกรณ์จะบู๊ตและแสดงตำแหน่งของคุณโดยตรงตามพารามิเตอร์ที่จัดเก็บไว้ในหน่วยความจำ เมื่อพิมพ์ตำแหน่งแล้ว อุปกรณ์จะปิดตัวเองโดยตรงเพื่อประหยัดแบตเตอรี่

ขั้นตอนที่ 4: ประสานส่วนประกอบบน Strip Board และประกอบอุปกรณ์

ตอนนี้ทุกอย่างใช้งานได้แล้ว ประสานส่วนประกอบบนแผ่นกระดานตามแผนผัง คุณสามารถเริ่มต้นจากวิธีที่คุณจัดระเบียบส่วนประกอบบนแผ่นกระดานเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการออกแบบแผ่นแถบ อย่าลังเลที่จะขีดข่วนทองแดงจากแถบบางอันเพื่อสร้างวงจรที่กะทัดรัดยิ่งขึ้น

สำคัญ: อย่าลืมถอดทองแดงที่ขาของ Arduino ออก;)

สุดท้าย ติดหน้าจอ ที่ใส่แบตเตอรี่ และเสาอากาศโมดูล GPS เข้ากับแผ่นกระดานด้วยกาวร้อน ใช้เทปพันสายไฟฉนวนถ้าจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจร

เพื่อให้อุปกรณ์สมบูรณ์ คุณมีสองตัวเลือก: คุณสามารถค้นหากล่องพลาสติกที่เหมาะกับขนาดของ GPS ที่ทำเสร็จแล้วได้ทางออนไลน์ (คุณจะต้องเจาะรูสำหรับหน้าจอ ปุ่มกด สวิตช์ และไมโคร อินพุตที่ชาร์จ USB) หรือพิมพ์ 3 มิติในกล่องพลาสติกที่เหมาะกับงานสร้างของคุณ