Old Man et le GPS Arduino : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Donc, ce Lazy Old Geek (L. O. G.) n'a pas pu faire un Instructable depuis quelques années. À 70 ans, le cerveau ne fonctionne plus aussi bien qu'avant et il est difficile de se concentrer sur de grands projets et encore moins d'essayer d'écrire à leur sujet.

(Je participe au concours Arduino.)

Mais avec l'aide de mon chien aimant, Sadie et de ma machine CPAP, je vais essayer. Sadie est mon anti-dépresseur, me garde le moral et nous marchons tous les matins. Mon CPAP m'aide à mieux dormir et donc à penser un peu mieux.

GPS: Eh bien, j'ai toujours été intéressé par le GPS. La plupart des GPS commerciaux ne peuvent localiser que jusqu'à 2-3 mètres. Mon cousin, qui est un grand agriculteur, dit que son équipement peut faire beaucoup mieux. Je sais que l'un des agriculteurs locaux utilise ses tracteurs John Deere pour planter des cultures dans des sillons à l'aide d'un GPS personnalisé.

Je passe beaucoup de temps à surfer sur Internet et j'ai lu des articles sur les GPS à prix raisonnable qui peuvent mesurer jusqu'à quelques centimètres ! Incroyable. Côté pratique, je n'en ai pas vraiment besoin. Quand je me promène, je n'ai pas vraiment besoin de savoir exactement où je suis. Même en voyage, j'utilise mon smartphone avec Android Auto pour me dire où je suis.

Mais je suis aussi un technogeek, alors j'ai commencé à regarder les GPS pour les amateurs. L'un des plus populaires était Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Étape 1: Plume d'Adafruit

Eh bien, l'une des versions du GPS Adafruit Ultimate est le Featherwing. Maintenant, je n'ai jamais entendu parler de la série Adafruit Feather, donc plus de surf. Wow, Adafruit et Lady Ada ont développé tout un tas de microcontrôleurs et d'accessoires basés sur une petite plateforme appelée Feather. Pour les Arduinoites, il est similaire à la plate-forme de base Arduino UNO mais plus petit et plus à jour. Adafruit a également développé tous les logiciels afin qu'ils soient compatibles avec le logiciel Arduino.

J'apprécie vraiment le travail qu'Adafruit et Lady Ada ont fait pour les bricoleurs et j'ai beaucoup aimé le Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

Contrairement à l'Arduino standard avec une horloge de 16 MHz, il est ultra-rapide avec une horloge de 120 MHz. C'est 3,3 V qui est à peu près la nouvelle norme pour les nouveaux appareils électroniques de bricolage. Il est compatible avec Arduino que je connais assez bien et il peut également être programmé avec Circuit Python (la version personnalisée de Python d'Adafruit). Je suis vieux et j'ai du mal à apprendre de nouvelles choses, mais cela me donnerait une chance de me diversifier.

J'en ai donc commandé un d'occasion sur ebay et j'en ai également commandé un chez Mouser. Amazon, Mouser et DigiKey proposent certains des produits Adafruit. J'aurais aimé en acheter un directement chez Adafruit mais à l'époque, ils n'avaient pas toutes les FeatherWings que je voulais obtenir. Dans ce cas, il est moins cher de commander beaucoup de choses à la fois, vous n'avez donc pas à payer autant de frais d'expédition. Dans mon cas, trois articles coûtent autant à expédier qu'un seul.

PROBLÈME: connecteur de batterie JST2.0 sur M4express. Il y a longtemps, j'ai acheté un tas de connecteurs d'alimentation JST2.0 comme sur la photo. Malheureusement, le rouge/noir est à l'opposé de ce qu'utilise le M4express, et j'ai beaucoup de batteries et de projets utilisant cette polarité.

Tant pis. Il est assez facile de retirer les fils du connecteur et de changer de position. Je l'ai donc fait avec plusieurs batteries et un chargeur LiPo. Je leur ai mis du vernis à ongles rouge pour ne pas les confondre, j'espère.

Pour le M4express, j'ai choisi d'utiliser les en-têtes femelles avec de longues broches. Voir l'image. Cela a permis à FeatherWings comme mon GPS de se brancher sur le dessus. De plus, le M4express peut être branché sur FeatherWings comme le TFT 3,5 que j'ai acheté.

Pour cette application, les broches ne sont pas utilisées, j'avais donc un petit Protoboard et j'y ai branché le M4express afin que les broches ne soient pas exposées et ne puissent pas se plier lorsque je le transporte.

Étape 2: Mon GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

L'une des grandes choses que j'aime chez Adafruit est qu'ils documentent fortement leurs produits, je suppose que les amateurs peuvent créer les leurs. Maintenant, le M4express a un microcontrôleur SMD qui est trop petit pour qu'un vieil homme comme moi puisse travailler avec, alors j'en ai acheté deux au lieu d'essayer d'en faire un. Mais le GPS FeatherWing Ultimate est un peu meilleur alors j'ai décidé d'essayer de faire le mien. J'ai donc commandé un module GPS MediaTek (GlobalTop) MTK3339 sur Ebay ou Aliexpress (je ne me souviens plus). Parfois, il s'appelle LadyBird1.

Donc, en utilisant le logiciel Eagle Cadsoft (maintenant Autodesk), j'ai copié le schéma d'Adafruit et je l'ai modifié. Premièrement, je ne peux fabriquer que des circuits imprimés simple face et deuxièmement, je n'ai pas beaucoup de composants CMS, je l'ai donc simplifié.

GPS_MTK3339.zip

J'ai donc fait le PCB en utilisant ma méthode de transfert de toner:

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

PROBLÈMES: Comme je m'en souviens parfois, je suis vieux et voici quelques problèmes que j'ai. La plupart du temps, je ne vois pas très bien en gros plan, alors j'utilise l'un de ces outils d'amateur et une loupe éclairée (voir photos) que j'ai reçue d'Aliexpress. J'utilise un fer à souder Aoyue pour pouvoir contrôler la température et choisir des pannes à souder.

Même avec tout cela, j'ai eu beaucoup de problèmes pour souder les broches du module GPS et le connecteur d'antenne u.fl. De plus, j'utilise un outil Dremel-clone pour percer les trous. Je ne suis jamais capable de percer des trous droits, mais heureusement, j'ai pu tout faire fonctionner.

Au fait, j'ai commandé des billes de ferrite SMD 0805 mais je ne les ai jamais eues, alors j'en ai encore attendu. Pendant ce temps, j'ai soudé un fil à travers les contacts pour le faire fonctionner. La perle de ferrite est censée réduire le bruit sur la broche de tension de la puce GPS.

Étape 3: Lecteur de carte MicroSD

Ok, donc le GPS fonctionnait plutôt bien, mais il ne fonctionnait que lorsqu'il était relié à un ordinateur afin que vous puissiez voir ce qui se passe. Pour être plus utile, j'ai besoin de quelque chose qui n'est pas connecté à un ordinateur, comme un écran ou une carte micro SD. Pour l'instant, je voulais stocker des informations GPS. Adafruit a quelques FeatherWings avec des cartes microSD, comme l'écran 3,5 et la carte RTC. Mais je ne voulais pas empiler FeatherWings, alors j'ai copié le circuit microSD de la carte RTC et créé le mien.

Comme je ne voulais pas empiler un autre FeatherWing, j'ai proposé un plan pour l'attacher à mon PCB GPS. Comme le circuit est assez simple, je l'ai juste fait avec cinq plots pour pouvoir attacher des fils à ce PCB et à ma carte GPS.

MyDataLogger.zip

Donc, pour l'attacher, je l'ai placé sous mon PCB GPS, soudé sur des fils enroulés et les ai connectés à mon PCB GPS. Pour certains, j'ai découpé une partie de l'isolation sur les broches de l'en-tête, afin de pouvoir souder les fils sans interférer avec le montage du PCB sur le M4express. Vous devriez pouvoir le voir sur l'image. Ensuite, j'ai utilisé de la colle Gorilla pour coller soigneusement les deux cartes ensemble. Soyez très prudent car Gorilla Glue se dilate.

PROBLÈMES: Eh bien, c'est en fait avec les cartes microSD. J'ai commandé des cartes microSD sur ebay. J'ai découvert qu'il y a une différence entre les cartes microSD simples et les cartes microSDHC. Tout d'abord, certains des adaptateurs plus anciens que j'ai (probablement) ne peuvent pas lire les versions HC. Deuxièmement, les versions microSDHC vont de 4 Go à 32 Go. Il existe une autre version appelée microSDXC avec 64 Go et des tailles supérieures. Eh bien, j'ai reçu des cartes de 64 Go mais je n'ai pas pu les lire avec mes adaptateurs. Je ne pouvais pas comprendre ce qui n'allait pas. Mais après avoir découvert les différences, j'ai pensé que mes adaptateurs ne pouvaient peut-être pas lire la version HC, mais des recherches plus approfondies ont indiqué que la version HC est au maximum de 32 Go et, comme le montre l'image, elles sont étiquetées microSDHC 64 Go. Même s'il est dit que Kingston, ce sont des faux. J'ai contacté le vendeur et il m'a rapidement remboursé. Vous pouvez trouver beaucoup sur Internet sur les fausses cartes microSD.

Maintenant, même s'il s'agit de faux, cela ne veut pas dire qu'ils ne fonctionneront pas. J'attends quelques nouveaux adaptateurs censés pouvoir lire certaines cartes HC, et j'ai commandé différentes cartes HC.

Étape 4: Antenne GPS

Un autre désastre du vieil homme. J'ai donc commandé une antenne GPS active et un adaptateur RP-SMA vers u.fl sur ebay/Aliexpress. Au fait, j'avais oublié que j'avais déjà un de ces adaptateurs. Quoi qu'il en soit, j'ai finalement installé l'antenne et elle ne correspondait pas à l'adaptateur. Maintenant, je pense que beaucoup de ces fournisseurs chinois ne comprennent pas vraiment ce qu'ils vendent. Par exemple, beaucoup n'identifient pas les connecteurs sur les antennes et certains ne le montrent même pas clairement sur les images. Eh bien, je pense que celui que j'ai obtenu montrait assez bien le connecteur mais ne l'identifiait pas. Eh bien, après quelques recherches, je (pense) l'avoir identifié comme un connecteur MCX. Quoi qu'il en soit, j'ai commandé une autre antenne et je l'ai finalement reçue et elle ne convenait pas non plus. Je pense encore une fois que c'est principalement de ma faute, bien qu'il y ait beaucoup de confusion entre SMA et RP-SMA mâle et femelle et les fiches et les prises.

En bout de ligne, pour le moment, je n'ai pas d'antenne de travail séparée.

AVERTISSEMENT: Les connecteurs u.fl de l'Adafruit et de ma carte GPS sont très fragiles et il est recommandé de soulager physiquement la connexion.

Étape 5: Tout assembler

Adafruit propose d'excellents tutoriels sur la façon d'obtenir le M4express afin qu'il fonctionne avec Arduino.

Mon croquis Arduino est joint:

GPSDatalogger.zip

Il effectue les opérations suivantes:

Écrit les chaînes GPS dans un fichier sur la carte microSD appelé data.nmea

Une fois par minute, il écrit également d'autres données comme l'heure, les #satellites, la qualité du signal, la vitesse dans un fichier appelé misc.txt. J'ai fait quelques modifications, comme une conversion approximative en heure standard des montagnes et des nœuds en mph.

Les deux fichiers sont des fichiers texte.

Au fait, j'ai essayé de faire des trucs avec Circuit Python. J'ai pu exécuter les exemples mais j'ai semblé avoir des problèmes avec l'envoi de commandes au module GPS. Peut revoir à l'avenir.

Étape 6: Utilisation

Les GPS utilisent ce qu'on appelle les données éphémérides et l'almanach pour calculer l'emplacement. Lors de la première mise sous tension, le traitement de ces informations prend un certain temps. Cela peut prendre quelques minutes. Eh bien, le module GPS MTK3339 dispose d'une batterie de secours pour stocker ces informations. Je devine encore comment cela fonctionne, mais ce que je fais, c'est environ 5 minutes avant notre promenade, je branche mon M4express/GPS sur PC sans la carte microSD. Quand, je me prépare à partir, je le débranche, insère la carte microSD et alimente avec une batterie et décolle.

Problème: je pense que j'ai endommagé un de mes modules M4express peut-être avec de l'électricité statique. Lorsqu'il est branché sur un ordinateur, le voyant d'état de charge clignote. (Le M4express a un circuit de chargeur de batterie LiPo). Eh bien, je suppose que le circuit du chargeur ne fonctionne pas, même si je ne l'ai pas vérifié. Quoi qu'il en soit, outre la LED clignotante, il semble fonctionner correctement à la fois sur l'ordinateur et sur batterie, il ne clignote pas, donc je vis avec.

Google Earth Pro

L'une des raisons pour lesquelles j'ai créé le fichier nmea est de pouvoir l'utiliser avec Google Earth Pro. Je retire la carte microSD du module GPS, la branche sur l'un de mes adaptateurs et la branche sur mon ordinateur.

Pour l'utiliser, démarrez Google Earth Pro, sélectionnez (FICHIER) (OUVERT). À côté de la zone Fichier, il y a une sélection pour les types de fichiers. Sélectionnez (GPS). Recherchez le fichier data.nmea et ouvrez-le.

Une autre fenêtre apparaît. Je sélectionne toutes les créations de pistes KML, crée des chaînes de lignes KML, ajuste les altitudes à la hauteur du sol.

Le premier exemple montre un échantillon. La ligne bleue qui jaillit est une donnée erronée, probablement du bruit.

Dans le deuxième exemple, il y a une grande grange en métal. Les pistes bleues ont normalement des flèches indiquant la direction du déplacement, mais autour de la grange, elles se transforment en carrés. Je suppose qu'il s'agit d'une perte de signal car nous n'avons pas traversé la grange mais nous avons longé le haut de la grange.

Le misc.txt peut être lu par Excel comme un fichier délimité par des virgules (ou comme un fichier texte). Voir ci-joint un exemple pris dans une voiture en conduisant.

Les choses que j'ai remarquées, c'est que la latitude et la longitude étaient à plusieurs décimales, je ne sais pas à quel point c'est précis. La vitesse semble fonctionner. Habituellement sur mes promenades, les Satellites tournent autour de 10, en voiture c'était 7 qui font depuis à cause du toit en métal. HDOP dans la voiture semblait plus élevé dans la voiture. Lors des promenades, c'était plutôt autour de 1 ou en dessous (mieux).

Je ne comprends pas Angle. Pendant un certain temps, lorsque la latitude est restée la même, je pense que l'angle serait de 0, 90, 180 ou 270 et non 66.

Conclusions: ça a l'air de bien fonctionner. Je pense que le M4express est tellement plus rapide que les Atmega328 auxquels je suis habitué. Il peut probablement faire un peu de filtrage du bruit pour se débarrasser de certains problèmes de piste NMEA sans gâcher les taux d'échantillonnage d'une seconde. Je ne prendrai probablement pas la peine. L'un de mes futurs projets serait de faire des « levés » Je vis dans un pays agricole avec beaucoup de champs. Parfois, j'aimerais savoir combien d'acres il y a dans un champ. Je pourrais probablement utiliser mon GPS avec mon écran tactile de 3,5 pouces pour cette application.

Je veux aussi voir si une antenne externe fait une grande différence. J'ai remarqué que certaines de mes pistes NMEA ne sont pas tout à fait là où elles devraient être.

Soit dit en passant, le MTK3339 n'est pas plus précis que d'autres GPS comme l'uBlox.

Un autre projet est que j'ai acheté des modules GPS L80 qui semblent être moins chers que le MTK3339 mais sont censés être fondamentalement la même chose. Ce sont peut-être des clones ? Un gros avantage pour moi est qu'ils ont un espacement de 0,1 sur les broches, ce qui est beaucoup plus facile à travailler.