GPS de economia de energia com visor E-Ink: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Todo verão eu faço caminhadas em locais remotos. Às vezes, quando a trilha é fraca ou até mesmo desaparece, tenho que usar o GPS do meu telefone para obter minhas coordenadas e verificar minha posição em um mapa de papel (muitas vezes não tenho sinal, portanto, os mapas de papel são obrigatórios). A fim de economizar a bateria do meu telefone, decidi construir um dispositivo GPS de baixa potência baseado no arduino e usando um display E-Ink. Um display E-Ink precisa apenas de energia para atualizar a tela, portanto, é adequado para dispositivos de economia de energia.

Qual é o princípio deste GPS?

Você liga o GPS pressionando um botão, o display atualiza sua localização, altitude e o número de satélites usados para calcular sua localização e então desliga automaticamente para economizar bateria. Graças ao visor E-Ink, sua localização permanece na tela mesmo quando o GPS é desligado. Você pode alterar o sistema de coordenadas usado pelo GPS (longitude / latitude em graus decimais, sistema UTM e suas variantes …) usando botões de pressão, para que você possa usá-lo com mapas de muitos países diferentes.

Aprendi muito durante este pequeno projeto e espero que você se divirta tanto quanto eu ao fazê-lo!

Isenção de responsabilidade:

Estou confiante o suficiente nesta construção para que possa usá-la nas minhas próximas caminhadas, mas sempre terei meu telefone como um GPS de backup. Se você não tem certeza do que está fazendo, aconselho que compre um GPS comercial em vez de construir um você mesmo. Recomendo que você verifique o circuito e o código por si mesmo e não posso ser responsabilizado se o GPS que você construiu de acordo com este manual falhar com você

Outra coisa: este GPS não funcionará na Noruega e o Svalbard no modo UTM. Na verdade, a grade UTM não é projetada da mesma maneira nesses lugares em comparação com o resto do mundo e eu não fui capaz de incluir essa especificidade no arduino devido a restrições de memória …

Suprimentos

- 1 x Arduino Nano

- 1 módulo GPS Ublox-6m

- 1 display E-Ink com seu módulo. Eu usei este:

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

- 1 bateria de íons de lítio 18650 (cerca de 2.000 mah deve ser suficiente)

- 1 suporte de bateria 18650

- 1 módulo de carregamento e proteção para baterias de íon-lítio com base em um TP4056 como este:

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

- 1 x interruptor de duas posições (o tipo ON / OFF)

- 3 pequenos interruptores de botão

- 1 x 1 resistor MΩ

- 1 x mosfet de canal N de uso geral (eu limpei um de uma unidade de alimentação de computador)

- 1 x stripboard

- Fios

- 1 placa de ensaio para prototipagem

Etapa 1: Prototipar o GPS

Em primeiro lugar, você precisa montar o dispositivo em uma placa de ensaio para testar os componentes e o código do arduino.

Ligando o GPS

Para alimentar o dispositivo, usei uma bateria Li-Ion 18650 de 2.000 mAh. Este tipo de bateria precisa, assim como as baterias Li-Po, ser carregadas e descarregadas de maneira controlada. Carregar a bateria da maneira errada pode pegar fogo ou até explodir como um Li-Po! Para poder carregá-lo usando um carregador de telefone clássico, você precisa usar um módulo baseado em TP4056.

Nesta primeira etapa, você só precisa soldar o fio positivo (vermelho) do suporte da bateria ao B + no módulo e o fio negativo (preto) do suporte da bateria ao B-. Em seguida, você deve soldar os fios em OUT + e OUT- no módulo, eles se conectarão mais tarde ao dispositivo.

IMPORTANTE: Assim que o dispositivo estiver concluído teremos que conectar o arduino ao computador, ao fazê-lo é MUITO IMPORTANTE DESLIGAR A BATERIA DO DISPOSITIVO, caso contrário, existe o risco de o arduino começar a carregar a bateria em um forma incorreta e há, novamente, o risco de ele pegar fogo.

Conectando coisas na placa de ensaio

A próxima etapa pode ser um pouco complicada: você tem que conectar tudo na placa de ensaio para que corresponda ao esquema acima.

Uma pequena dica: aproveite ao máximo o espaço disponível em sua placa de ensaio e … não tenha pressa;)

Etapa 2: faça upload do código

Agora é hora de fazer o upload do código para o arduino!

Primeiro, certifique-se de que a bateria foi retirada do suporte da bateria, em seguida, conecte o arduino ao computador, carregue o código do arduino anexado e desconecte o arduino. Você pode finalmente colocar a bateria no dispositivo.

Se você tiver alguma dúvida sobre o código, sinta-se à vontade para perguntar na seção de comentários abaixo!:)

Etapa 3: Faça funcionar

Agora, deixe-me explicar como esse GPS realmente funciona:

Quando você pressiona o botão que conecta o solo e os pinos de + 5V do arduino por cerca de 3 segundos, o GPS é inicializado.

O GPS pode inicializar em dois modos diferentes: o modo de configuração e o modo GPS real. Para escolher o modo de inicialização, você deve alterar a posição da chave de duas posições conectada entre A0 e o solo.

Modo de configuração: neste modo, você pode escolher se o GPS exibe sua localização (latitude, longitude, altitude e número de satélites usados para calcular sua localização) em graus decimais ou se deseja mostrar sua localização (leste, norte, altitude, zona e número de satélites usados para computar sua localização) projetados na grade UTM (ou qualquer variante dela, como veremos mais tarde). Para alternar entre o modo Leste / Norte e Latitude / Longitude, pressione o botão conectando A1 ao solo até que o display mostre "MODO: E / N" (para Leste / Norte) ou "MODO: L / L" (para Latitude /Longitude).

Se você quiser suas coordenadas em graus decimais, selecione o modo "L / L" e, em seguida, mude de volta a chave de duas posições para o modo GPS. Suas configurações agora estão salvas na memória do arduino e o dispositivo irá sincronizar com os satélites e exibir sua posição, altitude e o número de satélites usados para calcular sua localização. Cuidado: você tem que estar do lado de fora ou perto de uma janela para permitir que o GPS ouça os satélites! O dispositivo desliga-se automaticamente para economizar bateria.

Para encontrar sua posição em um mapa, você provavelmente terá que usar suas coordenadas em termos de leste e norte. Este sistema é na verdade uma projeção de suas coordenadas GPS em uma grade. Na maioria das vezes o mapa será graduado no sistema UTM, mas alguns países usam uma variante desse sistema, portanto, você deve definir outro parâmetro para escolher entre o sistema UTM e a variante do seu mapa.

Para encontrar o sistema de seu mapa, você geralmente precisa verificar pequenas escrituras em um canto dele. Se o seu mapa estiver no sistema UTM, a parametrização do GPS é simples: basta pressionar o botão conectando A2 ao solo para que a tela mostre "ZONA: AUTO".

Em muitos países, os mapas estão em uma variante local do sistema UTM: por exemplo, na Suécia, os mapas geralmente estão no sistema SWEREF 99 TM. Este sistema usa a mesma projeção do sistema UTM na zona 33, mas se estende a todo o país! Isso significa que se você usar um mapa no SWEREF 99 TM, você terá que fixar a zona do GPS para 33 manualmente. Para tal, prima o botão que liga A2 ao solo até o visor apresentar "ZONA: AUTO" e a seguir prima o botão que liga A1 ao solo até o visor apresentar "ZONA: 33". Da mesma forma, na Finlândia, a maioria dos mapas usa o sistema ETRS-TM35, que é o sistema UTM na zona 35 estendido para todo o país (portanto, você teria que selecionar "ZONA: 35" aqui). Muitos países têm esse tipo de variantes de sistema UTM.

Depois de parametrizar corretamente o GPS, basta alternar de volta a chave de duas posições para o modo GPS, suas configurações agora estão salvas e o dispositivo irá sincronizar com os satélites, exibir sua posição e desligar.

Modo GPS:

O dispositivo irá inicializar e mostrar diretamente suas posições de acordo com os parâmetros armazenados em sua memória. Assim que a posição for impressa, o dispositivo se desligará diretamente para economizar bateria.

Etapa 4: soldar os componentes em uma placa de tiras e montar o dispositivo

Agora que tudo está funcionando, solde os componentes no stripboard de acordo com o esquema. Você pode começar pela organização dos componentes no stripboad como ponto de partida para o design do stripboard. Não hesite em riscar o cobre de algumas faixas para fazer um circuito mais compacto.

Importante: não se esqueça de remover o cobre dos pinos do arduino;)

Finalmente, cole a tela, o suporte da bateria e a antena do módulo GPS no stripboard com cola quente. Use fita isolante elétrica, se necessário, para evitar curto-circuitos.

Para completar o dispositivo, você agora tem duas opções: você pode pesquisar online por uma caixa de plástico que se adapte à dimensão do seu GPS acabado (você terá que fazer orifícios para a tela, os botões de pressão, o interruptor e o micro Entrada do carregador USB) ou você pode imprimir em 3D uma caixa de plástico que se adapte perfeitamente à sua construção.