Arduino GPS Logger: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Você já quis registrar suas coordenadas e verificar sua rota em um mapa? Verificar a rota de um carro ou caminhão? Veja o rastreamento de sua bicicleta após uma longa jornada? (Ou espionar você w̶i̶f̶e alguém usando seu carro?:)) Tudo é possível com a ajuda deste pequeno dispositivo. É chamado de registrador GPS, não rastreador GPS, pois você não tem a oportunidade de verificá-lo em trânsito. Os dados são salvos em um cartão SD e você pode verificar sua viagem posteriormente.

O dispositivo é uma pequena caixa de plástico com um Arduino dentro. O Nano usa um módulo GPS para rastrear sua posição e um cartão SD para registrá-lo. Há também um pequeno LED RGB para feedback. Se você está familiarizado com as coisas usadas, pode fazer este dispositivo em uma hora. Vou escrever um passo a passo instrutivo sobre a compilação, então vamos começar.

Eu costumo usar a frase 'cartão SD' durante a instrução, mas o que realmente quero dizer é um cartão micro SD.

Eu sei que qualquer pessoa pode usar um smartphone para fazer isso, mas onde está a diversão nisso?

PS: Eu confio totalmente na minha esposa (por enquanto:))

Suprimentos

Coisas que você vai precisar:

• Placa compatível com Arduino Nano
• Módulo GPS (U-blox NEO 6M com UART)
• Módulo de cartão SD
• cartão SD
• LED RGB (opcional, mas muito útil)
• Resistores para o LED (3 peças de cerca de 330 Ohm, podem até ser 1K com LEDs de alta intensidade)
• Pequena caixa de plástico
• Conector DC
• Plugue de acendedor de cigarros de 12 V (opcional)

Ferramentas:

• Ferro de solda e solda
• Ferramentas básicas
• Furadeira elétrica
• Fita dupla-face ou cola quente (vamos lá, todo mundo adora cola quente)
• PC para programar o Arduino

Etapa 1: Perfure a caixa

Infelizmente, não tenho uma impressora 3D, então tenho que encomendar uma pequena caixa de plástico da China e fazer furos nela. A caixa deve ser pequena, mas grande o suficiente para acomodar todos os componentes eletrônicos. Se você reunir os componentes, certamente perceberá o quão grande eles devem ser. Encomendei 5 caixinhas pretas, pois também precisava de algumas para outro projeto. A caixa não deve ser de metal, pois o módulo GPS não será capaz de rastrear nenhum satélite GPS.

Você precisará de dois orifícios. Um para o conector DC e outro para o LED. Se você não deseja usar um LED, obviamente você só precisa fazer um furo. Para meu conector DC, eu precisava de um orifício de 8 mm e para o LED de um orifício de 5 mm.

Etapa 2: Solda

Se o seu Nano vier sem os conectores soldados, você pode soldá-los no lugar ou deixá-lo como está, para que fique bem plano. Se você optar por não usar os cabeçalhos, solde os componentes no Arduino na etapa Conectando as coisas. Se você usar o Nano com os conectores machos, solde os conectores fêmeas aos fios. Você pode usar tubos termoencolhíveis para isolar bem tudo.

Se você escolher usar um LED RGB como eu fiz, você precisará soldar os resistores aos cátodos. Eu uso um tipo comum de ânodo de LED. (Se você usar um tipo de cátodo comum, você deve soldar os resistores aos ânodos, modificar o código e conectá-lo ao GND em vez de 5V.)

O módulo NEO-6M GPS possui 4 conectores. Usaremos apenas 3 deles, VCC, GND e Tx. O módulo GPS usa comunicação serial e usaremos o software serial para lê-lo. VCC vai para 5V, GND para GND e Tx para Arduino pino D9.

O módulo de cartão micro SD possui 6 conectores. Ele usa comunicação SPI. Arduino D11 irá para MOSI, D12 para MISO, D13 para SCK e D4 para Chip Select ou CS.

Você precisa de dois fios para o conector DC. Um é para GND e o outro para 5-12 V DC. Você pode usar várias fontes de alimentação para alimentar o dispositivo. Você pode usar um plugue de cigarro de carro de 12 V (não um plugue de cigarro de caminhão de 24 V), baterias LiPo de 2 ou 3 células, bancos de energia de 5 V ou qualquer coisa que forneça 5-12 V DC.

Etapa 3: Programação

Você pode usar meu esboço para registrar a posição do dispositivo ou pode escrever o seu próprio.

Se você optar por usar meu esboço, terá que baixar o código do programa e a biblioteca SdFat. Extraia os arquivos e mova as pastas para a pasta Arduino. A pasta SdFat vai para a pasta de bibliotecas.

Conecte seu Arduino ao PC. Certifique-se de ter todos os drivers necessários instalados. No IDE do Arduino, escolha sua placa e a porta apropriada. Abra o projeto, clique em upload e ore. Se tudo correr bem, você não deve ter erros e o firmware do registrador de GPS está pronto para uso.

Você não precisa criar o arquivo de log manualmente, o programa criará um, se não detectar nenhum log.txt no cartão SD.

Etapa 4: conectando as coisas

Você deve fazer as conexões conforme descrito abaixo. As fotos podem ajudar. Certifique-se de ter contatos seguros, pois o dispositivo pode receber choques ou tremores durante o trajeto.

Conecte o ânodo LED ao Arduino 5V, VERMELHO ao D3, VERDE ao D5 e AZUL ao D6. Você pode usar outros pinos se desejar, mas lembre-se de que você também deve alterar as definições no código do programa.

Conecte o GPS VCC ao Arduino 5V, GND ao GND e Tx ao D9.

Conecte o módulo SD MOSI ao Arduino D11, MISO ao D12, SCK ao D13 e CS ao D4. Você não pode usar outros pinos para essas conexões, a única variável é CS, que você deve alterar no código do programa.

Conecte o GND do conector DC ao Arduino GND. Conecte o 5-12V do conector DC ao Arduino VIN. Não conecte em 5V!

É aconselhável montar todos os componentes na base do gabinete para que a parte superior possa ser removida. (Prendi tudo na parte superior para poder acessar facilmente o cartão SD. A única coisa na base é o conector DC. Isso não seria um problema com um gabinete impresso em 3D de design personalizado.)

Você pode usar fita dupla-face ou cola quente. Você pode até mesmo proteger os módulos com pequenos parafusos.

Etapa 5: teste e mapeamento

Para testar o dispositivo, você precisa ligá-lo. O LED de feedback informará sobre o status do dispositivo. Pode demorar alguns minutos (especialmente na primeira vez) para rastrear satélites suficientes. Assim que conseguir ver satélites suficientes, a hora e a posição serão registradas no cartão micro SD e o programa aguardará 20 segundos. Você pode dizer isso pelo LED. Ficará verde por um tempo muito curto, depois azul. Você pode mexer no meu código, se o intervalo de registro for muito curto para você (defina a definição do tempo de hibernação conforme desejado em milissegundos). Se o dispositivo não encontrar satélites, o LED piscará em VERMELHO. Se vir algum, mas não o suficiente, piscará em AMARELO. O dispositivo só registrará a posição se rastrear mais de 5 satélites e a qualidade dos dados relatados pelo GPS for 1. Ele registrará a data, hora, longitude, latitude, velocidade, qualidade dos dados e o número de satélites rastreados. Se não houver um cartão SD conectado ou se ele não for detectado, o LED piscará com luzes VERMELHAS e AZUIS.

Para ver sua rota no mapa, você precisa dos dados do cartão micro SD. Você deve copiar o conteúdo do arquivo de log txt e colá-lo no Excel. Você precisará copiar as colunas de longitude e latitude de sua planilha.

Cole os dados neste site para ver os resultados:

www.gpsvisualizer.com/map_input?form=data

Você deve desmarcar a opção 'Abrir em uma nova janela'. Pode dar um aviso sobre os dados, mas não se preocupe, vai funcionar. Aperte o botão 'Desenhar o mapa' bem rápido e forte e pronto.

Etapa 6: Concluído e Observações

Você terminou! C̶o̶n̶g̶r̶a̶t̶h̶s̶u̶a̶t̶i̶o̶n̶! ̶ ̶C̶o̶n̶g̶r̶a̶s̶u̶l̶a̶t̶i̶o̶n̶! ̶ ̶C̶o̶n̶g̶r̶a̶t̶! Grats!

Notas:

• A conexão GPS precisa de algum tempo para ser estabelecida
• É mais rápido se você tentar ao ar livre, mas também funciona em carros e caminhões
• Não use mais de 12 V para alimentar o dispositivo
• O LED de feedback é opcional
• Os dados de data e hora podem ser corrompidos; nesse caso, caracteres especiais aparecem na posição de caracteres corrompidos. O módulo GPS envia os dados corrompidos, então não consegui encontrar uma solução alternativa.
• Não olhe diretamente para a extremidade operacional do dispositivo
• Não mergulhe o dispositivo em líquido, mesmo parcialmente

Ao alimentar o dispositivo de 12 V por um longo período de tempo, o regulador de tensão no Arduino pode ficar quente. Não está na faixa quente de não trabalhar ou definir, mas na faixa quente, mas deve estar ok. Usar mais de 12 V pode danificar o regulador de tensão integrado.

Agora você está pronto para usar este pequeno gadget para registrar sua viagem e mapeá-la enquanto come um bolo. Assim que terminar, devo dizer: Inacreditável! Você, nome do assunto aqui, deve ser o orgulho da cidade natal do assunto aqui.