صرفه جویی در مصرف انرژی GPS با نمایش جوهر الکترونیکی: 4 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

هر تابستان در نقاط دور افتاده به پیاده روی می روم. گاهی اوقات ، وقتی مسیر کمرنگ یا حتی ناپدید می شود ، باید از GPS تلفن خود برای گرفتن مختصات خود استفاده کنم و سپس موقعیت خود را روی نقشه کاغذی بررسی کنم (من اغلب سیگنال ندارم بنابراین نقشه های کاغذی اجباری است). به منظور صرفه جویی در باتری گوشی ، تصمیم گرفتم یک دستگاه GPS کم مصرف بر اساس آردوینو و با استفاده از نمایشگر E-Ink بسازم. یک نمایشگر E-Ink فقط برای فعال سازی صفحه به قدرت نیاز دارد ، بنابراین برای دستگاه های کم مصرف مناسب است.

اصل این GPS چیست؟

با فشار دادن یک دکمه ، GPS را روشن می کنید ، صفحه نمایش موقعیت مکانی ، ارتفاع و تعداد ماهواره های مورد استفاده برای محاسبه موقعیت مکانی شما را مشخص می کند و سپس به طور خودکار خاموش می شود تا باتری را ذخیره کنید. به لطف نمایشگر E-Ink ، موقعیت مکانی شما حتی زمانی که GPS خاموش است روی صفحه می ماند. می توانید سیستم مختصات مورد استفاده توسط GPS (طول/عرض جغرافیایی در درجه اعشاری ، سیستم UTM و انواع آن …) را با استفاده از دکمه های فشاری تغییر دهید تا بتوانید از آن با نقشه های کشورهای مختلف استفاده کنید.

من در این پروژه کوچک چیزهای زیادی آموختم و امیدوارم شما نیز مانند من از انجام آن لذت ببرید!

سلب مسئولیت:

من به اندازه کافی از این ساختار اطمینان دارم به طوری که در پیاده روی های بعدی خود از آن استفاده خواهم کرد ، با این حال همیشه تلفن خود را به عنوان GPS پشتیبان در اختیار دارم. اگر در مورد کاری که انجام می دهید مطمئن نیستید ، به شما توصیه می کنم به جای ساختن GPS خود ، یک GPS تجاری خریداری کنید. من شما را تشویق می کنم که مدار و کد را به تنهایی بررسی کنید و اگر GPS ای که طبق این دستورالعمل ساخته اید ، شما را خراب کند ، نمی توانم مسئولیت پذیر باشم

نکته دیگر: این GPS در نروژ و Svalbard در حالت UTM کار نمی کند. در واقع ، شبکه UTM در این مکانها در مقایسه با سایر نقاط جهان به طور یکسان طراحی نشده است و من به دلیل محدودیت حافظه نتوانستم این ویژگی را در آردوینو وارد کنم …

تدارکات

- 1 عدد آردوینو نانو

- 1 عدد ماژول GPS Ublox-6m

- 1 نمایشگر E-Ink با ماژول آن. من از این یکی استفاده کردم:

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

- 1 باتری لیتیوم یون 18650 (حدود 2000mah باید کافی باشد)

- نگهدارنده باتری 1 * 18650

- 1 عدد ماژول شارژ و حفاظت برای باتری های Li-Ion بر اساس TP4056 مانند این:

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

- 1 x سوئیچ دو موقعیت (نوع ON/OFF)

- 3 سوئیچ کوچک دکمه فشاری

- مقاومت 1 x 1 MΩ

- 1 x هدف عمومی N mosfet (من یک دستگاه را از منبع تغذیه کامپیوتر حذف کردم)

- 1 عدد تخته نوار

- سیم ها

- 1 عدد تخته نان برای نمونه سازی

مرحله 1: نمونه سازی GPS

برای آزمایش اجزا و کد آردوینو ، ابتدا باید دستگاه را روی یک تخته نان جمع کنید.

تغذیه GPS

برای تغذیه دستگاه از باتری Li-Ion 18650 با ظرفیت 2000 میلی آمپر ساعت استفاده کردم. این نوع باتری ، مانند باتری های Li-Po ، نیاز به شارژ و تخلیه به صورت کنترل شده دارد. شارژ باتری به روش اشتباه می تواند مانند یک Li-Po آتش بگیرد یا حتی منفجر شود! برای اینکه بتوانید با استفاده از یک شارژر کلاسیک تلفن آن را شارژ کنید ، باید از یک ماژول مبتنی بر TP4056 استفاده کنید.

در این گام اول شما فقط باید سیم مثبت (قرمز) نگهدارنده باتری را به B+ روی ماژول و سیم منفی (سیاه) را از محل نگهدارنده باتری به B- بچسبانید. سپس باید سیم ها را به OUT+ و OUT- روی ماژول لحیم کنید ، بعداً به دستگاه متصل می شوند.

مهم: پس از اتمام دستگاه ، باید آردوینو را به کامپیوتر وصل کنید ، هنگام انجام این کار واقعا مهم است که باتری را از دستگاه خارج کنید ، در غیر این صورت این خطر وجود دارد که آردوینو شروع به شارژ باتری در یک دستگاه کند. راه نادرست است و باز هم خطر آتش گرفتن آن وجود دارد.

سیم کشی وسایل روی تخته نان

گام بعدی می تواند کمی مشکل باشد: شما باید همه چیز را روی تخته نان سیم بکشید تا با شماتیک بالا مطابقت داشته باشد.

یک نکته کوچک: حداکثر فضای موجود را روی نان برد خود بگیرید و … وقت خود را بگیرید ؛)

مرحله 2: کد را بارگذاری کنید

اکنون زمان بارگذاری کد بر روی آردوینو فرا رسیده است!

ابتدا مطمئن شوید که باتری از محل نگهداری باتری خارج شده است ، سپس آردوینو را به کامپیوتر وصل کنید ، کد آردوینو ضمیمه شده را بارگذاری کرده و آردوینو را از برق بکشید. در نهایت می توانید باتری را در دستگاه قرار دهید.

اگر در مورد کد س questionالی دارید ، می توانید آن را در قسمت نظرات زیر بپرسید!:)

مرحله 3: کار کنید

اکنون اجازه دهید نحوه عملکرد این GPS را توضیح دهم:

هنگامی که دکمه اتصال زمین و پین های +5V را از آردوینو به مدت 3 ثانیه فشار می دهید ، GPS بلند می شود.

GPS می تواند در دو حالت مختلف بوت شود: حالت پیکربندی و حالت GPS واقعی. برای انتخاب حالت بوت کردن ، باید موقعیت سوئیچ دو موقعیت متصل شده بین A0 و زمین را تغییر دهید.

حالت پیکربندی: در این حالت می توانید انتخاب کنید که آیا GPS مکان شما (عرض جغرافیایی ، طول جغرافیایی ، ارتفاع و تعداد ماهواره هایی که برای محاسبه موقعیت مکانی شما استفاده می شوند) را به صورت اعشاری نشان می دهد یا اینکه می خواهید مکان شما (شرق ، شمال ، ارتفاع ،) را نشان دهد. منطقه و تعداد ماهواره هایی که برای محاسبه مکان شما استفاده می شود) در شبکه UTM (یا هر نوع دیگری از آن که بعداً خواهیم دید) پیش بینی شده است. برای تغییر حالت شرقی/شمالی و عرض جغرافیایی/طول فقط کافی است دکمه اتصال A1 به زمین را فشار دهید تا صفحه نمایش "MODE: E/N" (برای Easting/Northing) یا "MODE: L/L" (برای عرض جغرافیایی) /عرض جغرافیایی).

اگر مختصات خود را در درجه اعشاری می خواهید ، حالت "L/L" را انتخاب کنید و سپس سوئیچ دو موقعیت را به حالت GPS برگردانید. تنظیمات شما اکنون در حافظه آردوینو ذخیره می شود و دستگاه اکنون با ماهواره ها همگام می شود و موقعیت ، ارتفاع و تعداد ماهواره های مورد استفاده برای محاسبه موقعیت مکانی شما را نشان می دهد. مراقب باشید: باید بیرون یا نزدیک پنجره باشید تا به GPS اجازه دهید ماهواره ها را بشنود! سپس دستگاه به طور خودکار خاموش می شود تا باتری را ذخیره کند.

برای یافتن موقعیت خود بر روی نقشه ، احتمالاً باید از مختصات خود در زمینه Easting و Northing استفاده کنید. این سیستم در واقع نمایش مختصات GPS شما بر روی یک شبکه است. بیشتر اوقات نقشه در سیستم UTM درجه بندی می شود ، اما برخی از کشورها از نوع این سیستم استفاده می کنند ، بنابراین برای انتخاب بین سیستم UTM و نوع نقشه خود ، باید پارامتر دیگری را تنظیم کنید.

برای یافتن سیستم نقشه خود ، اغلب باید متون مقدس کوچک را در گوشه ای از آن بررسی کنید. اگر نقشه شما در سیستم UTM است ، پارامتر کردن GPS ساده است: کافی است دکمه فشاری A2 را به زمین فشار دهید تا صفحه "ZONE: AUTO" را نشان دهد.

در بسیاری از کشورها نقشه ها در نوع محلی سیستم UTM هستند: برای مثال در سوئد نقشه ها اغلب در سیستم SWEREF 99 TM هستند. این سیستم از همان طرح سیستم UTM در منطقه 33 استفاده می کند اما به کل کشور گسترش می یابد! این بدان معنی است که اگر از نقشه در SWEREF 99 TM استفاده می کنید ، باید منطقه GPS را به صورت دستی 33 تنظیم کنید. برای انجام این کار ، دکمه اتصال A2 به زمین را فشار دهید تا صفحه "ZONE: AUTO" نشان داده شود و سپس دکمه فشار دهنده A1 را به زمین فشار دهید تا صفحه "ZONE: 33" را نشان دهد. به طور مشابه ، در فنلاند اکثر نقشه ها از سیستم ETRS-TM35 استفاده می کنند که سیستم UTM در منطقه 35 است که به کل کشور گسترش یافته است (بنابراین شما در اینجا باید "ZONE: 35" را انتخاب کنید). بسیاری از کشورها دارای این نوع سیستم UTM هستند.

هنگامی که GPS را به درستی تنظیم کردید ، فقط کلید دو موقعیت را به حالت GPS برگردانید ، تنظیمات شما اکنون ذخیره شده و دستگاه اکنون با ماهواره ها همگام سازی می شود ، موقعیت شما را نشان می دهد و خاموش می شود.

حالت GPS:

دستگاه بوت می شود و مستقیماً موقعیت های شما را با توجه به پارامترهای ذخیره شده در حافظه نشان می دهد. پس از چاپ موقعیت ، دستگاه مستقیماً خاموش می شود تا باتری را ذخیره کند.

مرحله 4: قطعات را روی تخته نواری لحیم کرده و دستگاه را مونتاژ کنید

اکنون که همه چیز کار می کند ، اجزای سازنده را روی نوار چسب مطابق شماتیک لحیم کنید. می توانید از چگونگی سازماندهی اجزاء روی نوار چسب به عنوان نقطه شروع برای طراحی نوار شروع کنید. برای ایجاد یک مدار جمع و جورتر ، در خراشیدن مس از برخی نوارها دریغ نکنید.

مهم: فراموش نکنید که مس را در پین های آردوینو بردارید ؛)

در نهایت ، صفحه نمایش ، نگهدارنده باتری و آنتن ماژول GPS را با چسب داغ به نوار چسب بچسبانید. در صورت لزوم از نوار برقی عایق برای جلوگیری از اتصال کوتاه استفاده کنید.

برای تکمیل دستگاه ، اکنون دو گزینه دارید: یا می توانید به صورت آنلاین یک جعبه پلاستیکی متناسب با ابعاد GPS نهایی خود جستجو کنید (باید سوراخ های صفحه ، دکمه های فشار ، سوئیچ و میکرو را برش دهید. ورودی شارژر USB) یا می توانید یک قاب پلاستیکی را که کاملاً مناسب ساختار شما است ، به صورت سه بعدی چاپ کنید.