Old Man und das Arduino GPS - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Also kann dieser Lazy Old Geek (L. O. G.) seit einigen Jahren kein Instructable machen. Mit 70 Jahren funktioniert das Gehirn nicht mehr so gut wie früher und es ist schwer, sich auf große Projekte zu konzentrieren, geschweige denn zu versuchen, darüber zu schreiben.

(Ich nehme am Arduino-Wettbewerb teil.)

Aber mit Hilfe meines liebevollen Hundes Sadie und meinem CPAP-Gerät werde ich es versuchen. Sadie ist mein Antidepressivum, hält mich bei Laune und wir gehen jeden Morgen spazieren. Mein CPAP hilft mir, besser zu schlafen und deshalb etwas besser zu denken.

GPS: Nun, ich habe mich schon immer für GPS interessiert. Die meisten kommerziellen GPS-Geräte können nur bis auf 2-3 Meter genau lokalisieren. Mein Cousin, der ein großer Farmer ist, sagt, dass seine Ausrüstung viel besser kann. Ich weiß, dass einer der örtlichen Landwirte seine John Deere-Traktoren verwendet, um mit benutzerdefiniertem GPS Getreide in Furchen zu pflanzen.

Ich verbringe viel Zeit damit, im Internet zu surfen und habe über preiswerte GPS-Geräte gelesen, die auf Zentimeter genau messen können! Unglaublich. Praktisch benötige ich das nicht wirklich. Wenn ich spazieren gehe, muss ich nicht genau wissen, wo ich bin. Auch auf Roadtrips nutze ich mein Smartphone mit Android Auto, um mich wissen zu lassen, wo ich gerade bin.

Aber ich bin auch ein Technofreak, also habe ich angefangen, nach GPSs für Bastler zu suchen. Einer der beliebtesten war Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Schritt 1: Adafruchtfeder

Nun, eine der Versionen des Adafruit Ultimate GPS ist der Featherwing. Jetzt habe ich noch nie von der Adafruit Feather-Serie gehört, also mehr Surfen. Wow, Adafruit und Lady Ada haben auf Basis einer kleinen Plattform namens Feather eine ganze Reihe von Mikrocontrollern und Zubehör entwickelt. Für Arduinoites ähnelt es der grundlegenden Arduino UNO-Plattform, ist jedoch kleiner und aktueller. Adafruit hat auch die gesamte Software entwickelt, damit sie mit der Arduino-Software kompatibel ist.

Ich schätze die Arbeit, die Adafruit und Lady Ada für Heimwerker geleistet haben, sehr und ich mochte den Feather M4 Express sehr:

www.adafruit.com/product/3857

Im Gegensatz zum Standard-Arduino mit 16-MHz-Takt ist es mit 120-MHz-Takt superschnell. Es sind 3,3 V, was so ziemlich der neue Standard für neue DIY-Elektronik ist. Es ist mit Arduino kompatibel, mit dem ich ziemlich vertraut bin, und kann auch mit Circuit Python (Adafruits benutzerdefinierte Version von Python) programmiert werden. Ich bin alt und habe Schwierigkeiten, neue Dinge zu lernen, aber das würde mir eine Chance geben, mich zu verzweigen.

Also habe ich einen gebrauchten bei ebay bestellt und auch einen bei Mouser bestellt. Amazon, Mouser und DigiKey führen einige der Adafruit-Produkte. Ich hätte gerne einen direkt bei Adafruit gekauft, aber damals hatten sie nicht alle FeatherWings, die ich bekommen wollte. In diesem Fall ist es günstiger, viele Sachen auf einmal zu bestellen, damit Sie nicht so viel Versandkosten bezahlen müssen. In meinem Fall kostet der Versand von drei Artikeln so viel wie einer.

PROBLEM: JST2.0 Batterieanschluss am M4express. Vor langer Zeit habe ich eine Reihe von JST2.0-Stromanschlüssen wie auf dem Bild gekauft. Leider ist das Rot / Schwarz das Gegenteil von dem, was der M4express verwendet, und ich habe viele Batterien und Projekte, die diese Polarität verwenden.

Nun ja. Es ist kinderleicht, die Drähte vom Stecker zu entfernen und ihre Positionen zu wechseln. Also habe ich das mit mehreren Akkus und einem LiPo-Ladegerät gemacht. Ich habe sie mit rotem Nagellack versehen, damit sie hoffentlich nicht verwechselt werden.

Für den M4express habe ich mich für die Buchsenleisten mit langen Stiften entschieden. Siehe Bild. Dies ermöglichte es FeatherWings wie mein GPS, an die Spitze anzuschließen. Außerdem kann der M4express an FeatherWings wie das 3,5-Zoll-TFT, das ich gekauft habe, angeschlossen werden.

Für diese Anwendung werden die Pins nicht verwendet, also hatte ich ein kleines Protoboard und steckte das M4express darin ein, damit die Pins nicht freiliegen und sich nicht verbiegen können, wenn ich es herumtrage.

Schritt 2: Mein GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Federflügel

www.adafruit.com/product/3133

Eines der großartigen Dinge, die ich an Adafruit mag, ist, dass sie ihre Produkte stark dokumentieren, nehme ich an, damit Hobbyisten ihre eigenen bauen können. Jetzt hat der M4express einen SMD-Mikrocontroller, der für einen alten Mann wie mich zu klein ist, um damit zu arbeiten, also habe ich ein paar gekauft, anstatt zu versuchen, einen zu bauen. Aber das FeatherWing Ultimate GPS ist ein bisschen besser, also habe ich beschlossen, es selbst zu versuchen. Also bestellte ich ein MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 Modul von Ebay oder Aliexpress (kann mich nicht erinnern). Manchmal heißt es LadyBird1.

Also habe ich mit der Software Eagle Cadsoft (jetzt Autodesk) den Schaltplan von Adafruit kopiert und modifiziert. Erstens kann ich nur einseitige Leiterplatten herstellen und zweitens habe ich nicht viele SMD-Komponenten, also habe ich es vereinfacht.

GPS_MTK3339.zip

Also habe ich die Platine mit meiner Tonerübertragungsmethode hergestellt:

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

PROBLEME: Wie ich mich manchmal erinnere, bin ich alt und habe hier einige Probleme. Meistens kann ich Nahaufnahmen nicht so gut sehen, also benutze ich eines dieser Bastlerwerkzeuge und eine beleuchtete Lupe (siehe Bilder), die ich von Aliexpress bekommen habe. Ich benutze einen Aoyue-Lötkolben, damit ich die Temperatur kontrollieren und Lötspitzen auswählen kann.

Trotzdem hatte ich viele Probleme beim Löten der GPS-Modul-Pins und des u.fl-Antennenanschlusses. Außerdem verwende ich ein Dremel-Klon-Werkzeug, um die Löcher zu bohren. Ich bin nie in der Lage, gerade Löcher zu bohren, aber zum Glück konnte ich alles zum Laufen bringen.

Übrigens habe ich einige SMD 0805 Ferritperlen bestellt, aber nie bekommen, so dass ich auf weitere gewartet habe. Inzwischen habe ich einen Draht über die Kontakte gelötet, damit es funktioniert. Die Ferritperle soll das Rauschen am Spannungspin zum GPS-Chip reduzieren.

Schritt 3: MicroSD-Kartenleser

Ok, das GPS funktionierte ziemlich gut, aber es funktionierte nur, wenn es an einen Computer gebunden war, damit Sie sehen können, was vor sich geht. Um nützlicher zu sein, benötige ich etwas, das nicht an einen Computer angeschlossen ist, wie ein Display oder eine Micro-SD-Karte. Fürs Erste wollte ich GPS-Informationen speichern. Adafruit hat einige FeatherWings mit microSD-Karten, wie das 3,5-Zoll-Display und die RTC-Karte. Aber ich wollte FeatherWings nicht stapeln, also habe ich die microSD-Schaltung von der RTC-Karte kopiert und meine eigenen gemacht.

Da ich keinen weiteren FeatherWing stapeln wollte, hatte ich einen Plan, diesen an meiner GPS-Platine zu befestigen. Da die Schaltung ziemlich einfach ist, habe ich es nur mit fünf Pads gemacht, damit ich Drähte an dieser Platine und an meiner GPS-Platine befestigen kann.

MyDataLogger.zip

Um dies zu befestigen, legte ich es unter meine GPS-Platine, lötete einige Wire-Wrap-Drähte an und verband sie mit meiner GPS-Platine. Bei einigen habe ich einen Teil der Isolierung an den Kopfstiften herausgeschnitten, damit ich die Drähte löten konnte, ohne die Leiterplattenmontage auf dem M4express zu stören. Das sollte man auf dem Bild sehen können. Dann habe ich etwas Gorilla-Kleber verwendet, um die beiden Karten sorgfältig zusammenzukleben. Seien Sie sehr vorsichtig, wenn sich Gorilla Glue ausdehnt.

PROBLEME: Nun, das liegt tatsächlich an den microSD-Karten. Ich habe mir bei ebay einige microSD-Karten bestellt. Ich habe herausgefunden, dass es einen Unterschied zwischen einfachen microSD-Karten und microSDHC-Karten gibt. Erstens können einige der älteren Adapter wie ich (wahrscheinlich) die HC-Versionen nicht lesen. Zweitens reichen die microSDHC-Versionen von 4 GB bis 32 GB. Es gibt eine andere Version namens microSDXC mit 64 GB und größeren Größen. Nun, ich habe einige 64-GB-Karten erhalten, konnte sie aber mit meinen Adaptern nicht lesen. Ich konnte nicht herausfinden, was falsch war. Aber nachdem ich die Unterschiede herausgefunden hatte, dachte ich, meine Adapter könnten die HC-Version vielleicht nicht lesen, aber weitere Recherchen ergaben, dass die HC-Version maximal 32 GB groß ist und wie das Bild zeigt, sind diese mit microSDHC 64 GB gekennzeichnet. Trotzdem sagt Kingston, dass dies Fälschungen sind. Ich habe den Verkäufer kontaktiert und er hat mir umgehend mein Geld zurückerstattet. Im Internet findet man viel über gefälschte microSD-Karten.

Obwohl es sich um Fälschungen handelt, heißt das nicht, dass sie nicht funktionieren. Ich warte auf ein paar neue Adapter, die einige HC-Karten lesen können sollen, dazu habe ich verschiedene HC-Karten bestellt.

Schritt 4: GPS-Antenne

Eine weitere Katastrophe des alten Mannes. Also bestellte ich bei ebay/Aliexpress eine aktive GPS-Antenne und einen RP-SMA-zu-u.fl-Adapter. Übrigens hatte ich vergessen, dass ich bereits einen dieser Adapter hatte. Jedenfalls habe ich endlich die Antenne rein bekommen und sie passte nicht in den Adapter. Nun, ich denke, viele dieser chinesischen Lieferanten verstehen nicht wirklich, was sie verkaufen. Zum Beispiel erkennen viele die Anschlüsse an Antennen nicht und einige zeigen es nicht einmal deutlich auf den Bildern. Nun, ich denke, der, den ich bekommen habe, hat den Stecker ziemlich gut gezeigt, aber nicht identifiziert. Nun, nach einigen Recherchen habe ich (glaube) ich ihn als MCX-Anschluss identifiziert. Jedenfalls habe ich eine andere Antenne bestellt und endlich erhalten und sie hat auch nicht gepasst. Ich denke wieder, dass dies hauptsächlich meine Schuld ist, obwohl es eine Menge Verwirrung zwischen SMA und RP-SMA-Stecker und -Buchse und Steckern und Buchsen gibt.

Fazit ist, dass ich im Moment keine separate funktionierende Antenne habe.

WARNUNG: Die u.fl-Anschlüsse von Adafruit und meinem GPS-Board sind sehr zerbrechlich und es wird empfohlen, die Verbindung physisch zu entlasten.

Schritt 5: Alles zusammenfügen

Adafruit hat einige ausgezeichnete Tutorials, wie man den M4express bekommt, damit er mit Arduino funktioniert.

Meine Arduino-Skizze ist beigefügt:

GPSDatalogger.zip

Es macht folgendes:

Schreibt GPS-Strings in eine Datei auf der microSD-Karte namens data.nmea

Einmal pro Minute schreibt es auch einige andere Daten wie Zeit, #Satelliten, Signalqualität, Geschwindigkeit in eine Datei namens misc.txt. Ich habe einige Modifikationen vorgenommen, wie etwa die Umstellung auf Mountain Standard-Zeit und Knoten in mph.

Beide Dateien sind Textdateien.

Übrigens habe ich versucht, einige Sachen mit Circuit Python zu machen. Ich konnte die Beispiele ausführen, schien aber Probleme mit dem Senden von Befehlen an das GPS-Modul zu haben. Kann in Zukunft wiederkommen.

Schritt 6: Verwendung

GPSs verwenden sogenannte Ephemeridendaten und Almanach, um den Standort zu berechnen. Beim ersten Einschalten dauert es eine Weile, bis diese Informationen verarbeitet werden. Das kann ein paar minuten dauern. Nun, das MTK3339 GPS-Modul verfügt über eine Batteriesicherung, um diese Informationen zu speichern. Ich vermute immer noch, wie das funktioniert, aber was ich mache, ist etwa 5 Minuten vor unserem Spaziergang, ich stecke meinen M4express/GPS ohne die microSD-Karte an den PC an. Wenn ich mich zum Aufbruch bereit mache, ziehe ich den Stecker heraus, stecke die microSD-Karte ein und strome mit einem Akku und hebe ab.

Problem: Ich glaube, ich habe eines meiner M4express-Module möglicherweise durch statische Elektrizität beschädigt. Wenn es an einen Computer angeschlossen ist, blinkt die Ladestatus-LED. (Der M4express hat eine LiPo-Ladeschaltung). Nun, ich vermute, dass die Ladeschaltung nicht funktioniert, obwohl ich es nicht überprüft habe. Wie auch immer, abgesehen von der blinkenden LED scheint es sowohl am Computer als auch im Akkubetrieb gut zu funktionieren, es blinkt nicht, also lebe ich damit.

Google Earth Pro

Einer der Gründe, warum ich die nmea-Datei erstellt habe, ist, dass ich sie mit Google Earth Pro verwenden kann. Ich entferne die microSD-Karte aus dem GPS-Modul, stecke sie in einen meiner Adapter und stecke sie in meinen Computer.

Starten Sie zum Verwenden von Google Earth Pro, wählen Sie (DATEI)(ÖFFNEN). Neben dem Feld Datei gibt es eine Auswahl für Dateitypen. Wählen Sie (GPS). Suchen Sie nach der Datei data.nmea und öffnen Sie sie.

Es öffnet sich ein weiteres Fenster. Ich wähle alle KML-Tracks erstellen, KML-LineStrings erstellen, Höhen an Bodenhöhe anpassen.

Das erste Beispiel zeigt ein Beispiel. Die blaue Linie, die abspringt, ist fehlerhafte Daten, wahrscheinlich Rauschen.

Im zweiten Beispiel gibt es eine große Metallscheune. Die blauen Gleise haben normalerweise Pfeile, die die Fahrtrichtung anzeigen, aber um die Scheune herum werden sie zu Quadraten. Ich gehe davon aus, dass dies ein Signalverlust ist, da wir nicht durch die Scheune gingen, sondern oben an der Scheune entlang gingen.

Die misc.txt kann von Excel als kommagetrennte Datei (oder als Textdatei) gelesen werden. Ein Beispiel, das während der Fahrt in einem Auto aufgenommen wurde, finden Sie im Anhang.

Was mir aufgefallen ist, war, dass Breitengrad und Längengrad zu vielen Dezimalstellen angegeben sind, ich weiß nicht, wie genau das ist. Geschwindigkeit scheint zu funktionieren. Normalerweise sind es auf meinen Spaziergängen, Satelliten um die 10, im Auto waren es 7, die da wegen des Metalldachs machen. HDOP im Auto schien im Auto höher zu sein. Bei Spaziergängen war es eher um 1 oder darunter (besser).

Ich verstehe Angle nicht. Für eine Weile, wenn der Breitengrad gleich blieb, würde ich denken, dass der Winkel 0, 90, 180 oder 270 und nicht 66 beträgt.

Schlussfolgerungen: Es scheint ziemlich gut zu funktionieren. Ich denke, der M4express ist so viel schneller als der Atmega328s, an den ich gewöhnt bin. Es kann wahrscheinlich eine Rauschfilterung durchführen, um einige der NMEA-Track-Fehler zu beseitigen, ohne die Abtastraten von einer Sekunde durcheinander zu bringen. werde ich wohl nicht stören. Eines meiner zukünftigen Projekte wäre, eine „Vermessung“durchzuführen. Ich lebe in einem Farmland mit vielen Feldern. Manchmal würde ich gerne wissen, wie viele Hektar ein Feld hat. Ich könnte wahrscheinlich mein GPS mit meinem 3,5-Zoll-Touchscreen für diese Anwendung verwenden.

Wollen auch sehen, ob eine externe Antenne viel Unterschied macht. Mir ist aufgefallen, dass einige meiner NMEA-Tracks nicht ganz dort sind, wo sie sein sollten.

Übrigens ist das MTK3339 nicht genauer als andere GPSs wie das uBlox.

Ein weiteres Projekt ist, dass ich einige L80-GPS-Module gekauft habe, die billiger zu sein scheinen als das MTK3339, aber im Grunde genommen das Gleiche sein sollen. Vielleicht sind es Klone? Ein großer Vorteil für mich ist, dass sie einen Abstand von 0,1 Zoll auf den Stiften haben, was viel einfacher zu handhaben ist.