Raspberry Pi GPS Logger: 10 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

คำแนะนำนี้จะอธิบายวิธีสร้างตัวบันทึก GPS ขนาดกะทัดรัดด้วย raspberry pi zero ข้อได้เปรียบหลักของระบบนี้คือมีแบตเตอรี่และมีขนาดกะทัดรัดมาก

อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลในไฟล์.nmea ข้อมูลต่อไปนี้สามารถแสดงได้อย่างง่ายดายใน Google Earth:

• ตำแหน่ง
• ความเร็ว
• ระดับความสูง
• ระยะทาง

ระบบนี้สามารถใช้ได้ในสถานที่ที่คุณไม่ต้องการใส่สมาร์ทโฟน เช่น

• ลองบอร์ดดิ้ง (โดยเฉพาะทางลงเขา)
• บนโดรน

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ

หากต้องการทราบคำแนะนำนี้คุณต้องมีฮาร์ดแวร์ต่อไปนี้:

• Raspberry Pi Zero พร้อมอะแดปเตอร์ HDMI และ USB
• การ์ดไมโคร SD
• อดาฟรุต GPS
• เครื่องชาร์จ Powerboost Adafruit 500mAh
• แบตเตอรี่ Li-Po ที่สามารถให้พลังงานเพียงพอสำหรับการเพิ่มพลัง (2500mAh ในกวดวิชา)
• Stripboard PCB (อย่างน้อย 29x23 รู)
• ลวดทองแดงบาง
• ตัวต้านทาน 2x 200 โอห์ม (หรือความต้านทานมากกว่า)
• ตัวต้านทาน 3x 10 กิโลโอห์ม
• ไฟ LED สีเขียวและสีแดง (ชุด LED และตัวต้านทาน)
• 3x ปุ่มกด

เครื่องมือที่คุณต้องการ:

• คอมพิวเตอร์ที่มีเครื่องอ่านการ์ด SD
• keboard สำหรับราสเบอร์รี่ pi
• แสดงผลด้วย HDMI
• สาย HDMI
• สายอีเธอร์เน็ต
• อะแดปเตอร์ USB เป็น LAN
• สถานีบัดกรี
• คีมตัดและดัดลวดทองแดง

คุณสามารถใช้ราสเบอร์รี่ pi อื่น (ไม่ใช่ศูนย์) สำหรับการติดตั้งหากคุณไม่มีอะแดปเตอร์ที่เหมาะสม

คำเตือน: แบตเตอรี่ลิเธียมอาจเป็นอันตรายได้! เลือกแบตเตอรี่ Li-Po ที่สามารถให้พลังงานเพียงพอและมีวงจรป้องกันในตัว ฉันไม่รับผิดชอบในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ

ขั้นตอนที่ 2: ติดตั้ง Raspberry Pi

ในการติดตั้ง raspberry pi ของคุณ คุณต้องดาวน์โหลดสองสิ่ง:

Win32diskImager: https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/Raspbian Jessy lite:

อย่าลืมดาวน์โหลด Raspbian เวอร์ชัน 32 บิต

ติดตั้ง Win32DiskImager แล้วเปิดขึ้นมา เลือกไฟล์ Raspbianimg และการ์ด SD เปล่า กดปุ่มเขียน รอจนกระทั่ง win32DiskImager เสร็จสิ้นและนำการ์ด SD ออกจากคอมพิวเตอร์

ขั้นตอนที่ 3: เพิ่มสคริปต์

วิธีที่ง่ายที่สุดในการเพิ่มสคริปต์คือการคัดลอกไปยังการ์ด sd ด้วยคอมพิวเตอร์

คัดลอกไฟล์จากที่เก็บนี้ลงในพาร์ติชันของการ์ด SD หรือโคลนที่เก็บข้อมูลบน raspberry pi แล้วย้ายไปยังโฟลเดอร์ /boot

ที่เก็บ Github:

และถ้าคุณชอบเขียนโปรแกรม ชำระเงิน Instagram ของฉัน:)

ขั้นตอนที่ 4: ติดตั้งแพ็คเกจ

หากคุณมีอีเทอร์เน็ตและอะแดปเตอร์ HDMI ให้เชื่อมต่อ raspberry pi zero กับจอแสดงผล HDMI และเครือข่าย ใส่การ์ด SD แล้วเริ่มราสเบอร์รี่ pi หากคุณไม่มีอะแดปเตอร์ คุณสามารถใช้ raspberry pi อื่นในการติดตั้งได้ ในโครงการนี้ ฉันใช้ราสเบอร์รี่ pi รุ่น B

เริ่ม raspberry pi และป้อนชื่อผู้ใช้เริ่มต้น: pi และรหัสผ่าน: raspberry พิมพ์คำสั่งเพื่อเริ่มเครื่องมือกำหนดค่า

sudo raspi-config

ขยายระบบไฟล์เพื่อให้แน่ใจว่าใช้การ์ด SD ทั้งหมดและปิดใช้งานเทอร์มินัลซีเรียลในส่วนขั้นสูง คุณอาจต้องการเปลี่ยนรหัสผ่าน รูปแบบแป้นพิมพ์ หรือเปิดใช้งาน SSH

ก่อนการติดตั้งแพ็คเกจ ให้รีบูต raspberry pi และทำการอัพเดต:

sudo apt-get update

จากนั้นติดตั้งแพ็คเกจหลามทั้งหมดสำหรับการสื่อสารกับ GPS และ GPIO

sudo apt-get ติดตั้ง python-dev python-rpi.gpio python-serial

ขั้นตอนที่ 5: กำหนดค่า Crontab

เพื่อให้สคริปต์ฟังปุ่มต่างๆ ที่เชื่อมต่อกับ GPIO เราจึงต้องการให้มันทำงานหลังจากที่ raspberry pi เริ่มทำงาน ในการทำเช่นนี้เราต้องใช้ crontab Crontab ได้รับการติดตั้งตามค่าเริ่มต้น

sudo crontab -e

หากข้อความแสดงข้อผิดพลาดปรากฏขึ้นให้กด Enter

ที่ส่วนท้ายของไฟล์ ทันทีหลังความคิดเห็น ให้เพิ่มบรรทัดต่อไปนี้:

@reboot sh /boot/gps.sh

สิ่งนี้จะเรียกใช้สคริปต์ gps.sh หลังจากเริ่มต้นแต่ละครั้ง บันทึกการแก้ไขและปิดตัวแก้ไขด้วย CTRL+O และ CTRL+X ตอนนี้ Raspberry Pi ของคุณพร้อมแล้ว คุณสามารถปิดมันได้ด้วย:

sudo ปิดตอนนี้

ขั้นตอนที่ 6: PCB Diagram

ในภาพที่คุณเห็นไดอะแกรมที่ฉันทำสำหรับ PCB ของโครงการนี้

สำหรับแผนภาพ PCB:

• เส้นแนวตั้งคือจัมเปอร์
• จุดเป็นจุดประสาน
• วงกลมคือการเชื่อมต่อกับส่วนประกอบภายนอก PCB
• และไม้กางเขนก็แตกในแถบคัพเปอร์
• สี่เหลี่ยมคือตัวต้านทาน (สัญลักษณ์คือตัวยุโรป)
• เส้นแนวนอนช่วยให้เข้าใจวงจรได้ดีขึ้น

ภาพที่สองอธิบายแต่ละการเชื่อมต่อภายนอกของ PCB หลัก

คุณอาจต้องการปรับปรุง เปลี่ยนไดอะแกรมของฉัน หรือเพิ่มฟังก์ชันอื่นๆ ให้กับวงจร ตัวอย่างเช่น คุณสามารถเพิ่มเซ็นเซอร์อุณหภูมิ ความชื้น หรือการเร่งความเร็วได้ แต่อย่าลืมว่าคุณต้องการพื้นที่สำหรับแต่ละส่วนประกอบ (raspberry pi, gps, powerboost และ battery) และต้องสามารถเข้าถึงขั้วต่อ powerboost USB เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ได้

หมายเหตุ: ไดอะแกรมเป็นมุมมองจากด้านทองแดงของ PCBs

ขั้นตอนที่ 7: ปุ่มประสานและ LED

สำหรับอินเทอร์เฟซผู้ใช้ให้ตัด PCB ขนาดเล็กเพื่อประสานไฟ LED และปุ่มต่างๆ หาก PCB มีแถวทองแดงเหมือนในภาพ คุณต้องมีเครื่องมือในการขัดจังหวะแถบคัพเปอร์ ถ้าคุณไม่มีเครื่องมือแบบนี้ ก็แค่ใช้ของมีคมอย่างแผ่นอะลูมิเนียมจากฟลอปปีดิสก์เก่าๆ

ในภาพแรก คุณจะเห็น PCB ที่ทำเสร็จแล้ว โดยมีลวดสำหรับแต่ละส่วนประกอบ (LED หรือปุ่ม) และสายกราวด์ทั่วไป ลวดแต่ละเส้นต้องบัดกรีกับ PCB หลัก

หมายเหตุ: ทองแดงสีน้ำตาลบน PCB เกิดจากความร้อนของหัวแร้ง

ขั้นตอนที่ 8: เตรียม PCB

ตัด PCB ที่มี 23 บรรทัดและ 29 คอลัมน์ออก มีประโยชน์มากหาก PCB มีแถวทองแดงและไม่เพียง แต่วงแหวนรอบ ๆ แต่ละรูเท่านั้น เตรียมจัมเปอร์จากลวดเพื่อเชื่อมต่อแถวของ PCB ขัดจังหวะแถวทองแดงในตำแหน่งที่แสดงในแผนภาพจากขั้นตอนที่ 6 (กากบาท)

ขั้นตอนที่ 9: บัดกรี PCB

เริ่มประสานจัมเปอร์เพราะเป็นส่วนประกอบที่เล็ก ตัดลวดและหมุดส่วนเกินออกทั้งหมด

ต่อด้วยตัวต้านทาน หลังจากตัวต้านทาน PCB เสร็จแล้ว

ตอนนี้เราต้องเตรียม PCB อื่น (GPS, power boost และ raspberry pi) ประสานหมุดที่จำเป็นกับส่วนประกอบเหล่านี้ (ดูแผนภาพ)

ในที่สุดคุณสามารถประสานชิ้นส่วนทั้งหมดเข้าด้วยกัน ระวังในการบัดกรี ขั้วต่อแบตเตอรี่ต้องไม่สัมผัสกัน

เพื่อป้องกันอุปกรณ์ใส่ไว้ใน carboard หรือกล่อง ไม่จำเป็น ขึ้นอยู่กับว่าคุณใช้งานที่ไหน

ขั้นตอนที่ 10: การใช้งาน

ใส่การ์ด SD ที่ติดตั้งไว้ในศูนย์ pi และเปิดเครื่องโดยเปลี่ยนสวิตช์ จนกว่าไฟ LED สีแดงจะสว่างขึ้น raspberry pi ก็พร้อมที่จะบันทึกข้อมูล GPS จากเครื่องรับ GPS

ไฟ LED สีแดงบนเครื่องรับ GPS อาจกะพริบหนึ่งครั้งต่อวินาที ซึ่งหมายความว่าเครื่องรับกำลังค้นหาดาวเทียม ออกไปข้างนอกและรอสักครู่ การกะพริบจะเปลี่ยนจากวินาทีละหนึ่งครั้งเป็นทุกๆ 15 วินาที ซึ่งหมายความว่าพบดาวเทียมมากพอที่จะคำนวณพิกัด

ในการเริ่มบันทึกพิกัด ให้กดปุ่มถัดจากไฟ LED สีเขียว (เริ่มบนไดอะแกรม)

หากต้องการหยุดการบันทึก ให้กดปุ่มถัดจากไฟ LED สีแดง (หยุดบนไดอะแกรม)