GPS توفير الطاقة مع شاشة E-Ink: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

كل صيف أمارس رياضة المشي لمسافات طويلة في الأماكن النائية. في بعض الأحيان ، عندما يكون الممر باهتًا أو حتى يختفي ، يتعين علي استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الخاص بهاتفي للحصول على الإحداثيات الخاصة بي ثم التحقق من موقعي على خريطة ورقية (غالبًا ما لا يكون لدي إشارة ، لذا فإن الخرائط الورقية إلزامية). من أجل توفير بطارية هاتفي ، قررت إنشاء جهاز GPS منخفض الطاقة يعتمد على اردوينو وباستخدام شاشة E-Ink. لا تحتاج شاشة E-Ink إلا إلى الطاقة لتفعيل الشاشة ، وبالتالي فهي مناسبة تمامًا للأجهزة الموفرة للطاقة.

ما هو مبدأ GPS هذا؟

يمكنك تشغيل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) عن طريق الضغط على زر الضغط ، وتحقق الشاشة موقعك والارتفاع وعدد الأقمار الصناعية المستخدمة لحساب موقعك ثم يتم إيقاف تشغيلها تلقائيًا لحفظ البطارية. بفضل شاشة E-Ink ، يظل موقعك على الشاشة حتى بعد إيقاف تشغيل GPS. يمكنك تغيير نظام الإحداثيات المستخدم بواسطة GPS (خطوط الطول / خطوط العرض بالدرجات العشرية ، نظام UTM ومتغيراته …) باستخدام أزرار الضغط ، بحيث يمكنك استخدامه مع الخرائط من العديد من البلدان المختلفة.

لقد تعلمت الكثير من الأشياء خلال هذا المشروع الصغير وآمل أن تستمتع بقدر ما فعلت ذلك!

تنصل:

أنا واثق بما فيه الكفاية في هذا التصميم ، لذا سأستخدمه أثناء رحلاتي القادمة ، ولكن سيكون هاتفي دائمًا بمثابة نظام GPS احتياطي. إذا لم تكن متأكدًا مما تفعله ، أنصحك بشراء جهاز GPS تجاري بدلاً من بناء واحد بنفسك. أشجعك على التحقق من الدائرة والرمز بنفسك ولا يمكن أن أتحمل المسؤولية إذا فشل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الذي أنشأته وفقًا لهذه التعليمات

شيء آخر: لن يعمل GPS هذا في النرويج وسفالبارد في وضع UTM. في الواقع ، لم يتم تصميم شبكة UTM بنفس الطريقة في هذه الأماكن مقارنة ببقية العالم ولم أتمكن من تضمين هذه الخصوصية في اردوينو بسبب قيود الذاكرة …

اللوازم

- 1 × اردوينو نانو

- 1 × وحدة GPS Ublox-6m

- 1 × شاشة E-Ink مع الوحدة النمطية لها. لقد استخدمت هذا:

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

- 1 × 18650 بطارية ليثيوم أيون (يجب أن تكون 2000 مللي أمبير كافية)

- حامل بطارية 1 × 18650

- 1 × وحدة شحن وحماية لبطاريات Li-Ion على أساس TP4056 مثل هذا:

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

- 1 × مفتاح وضعين (نوع التشغيل / الإيقاف)

- 3 × مفاتيح زر ضغط صغيرة

- 1 × 1 MΩ المقاوم

- 1 × موسفيت N للأغراض العامة (قمت بإزالة واحدة من وحدة تزويد طاقة الكمبيوتر)

- 1 × لوحة شريطية

- اسلاك

- 1 × لوح توصيل للنماذج الأولية

الخطوة 1: وضع نماذج أولية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى تجميع الجهاز على لوح تجارب لاختبار المكونات ورمز اردوينو.

تشغيل GPS

من أجل تشغيل الجهاز ، استخدمت بطارية Li-Ion 18650 بقوة 2000 مللي أمبير في الساعة. يحتاج هذا النوع من البطاريات ، تمامًا مثل بطاريات Li-Po ، إلى الشحن والتفريغ بطريقة محكومة. قد يؤدي شحن البطارية بطريقة خاطئة إلى اشتعال النيران أو حتى انفجارها تمامًا مثل Li-Po! لتتمكن من شحنه باستخدام شاحن هاتف كلاسيكي ، تحتاج إلى استخدام وحدة قائمة على TP4056.

في هذه الخطوة الأولى ، تحتاج فقط إلى لحام السلك الموجب (الأحمر) من حامل البطارية إلى B + على الوحدة والسلك السالب (الأسود) من حامل البطارية إلى B-. ثم يتعين عليك لحام الأسلاك بـ OUT + و OUT- على الوحدة النمطية ، وسوف يتم توصيلها لاحقًا بالجهاز.

هام: بمجرد اكتمال الجهاز ، سيتعين علينا توصيل اردوينو بالكمبيوتر ، وعند القيام بذلك ، من المهم حقًا إزالة البطارية من الجهاز ، وإلا فهناك خطر أن يبدأ Arduino في شحن البطارية في بطريقة غير صحيحة وهناك ، مرة أخرى ، خطر تعرضها لإطلاق النار.

توصيل الأشياء على اللوح

يمكن أن تكون الخطوة التالية صعبة بعض الشيء: عليك توصيل كل شيء على اللوح بحيث يتطابق مع المخطط أعلاه.

نصيحة صغيرة: خذ أقصى مساحة متاحة على لوح التجارب ، و … خذ وقتك ؛)

الخطوة الثانية: قم بتحميل الكود

حان الوقت الآن لتحميل الكود على اردوينو!

تأكد أولاً من إخراج البطارية من حامل البطارية ، ثم قم بتوصيل اردوينو بالكمبيوتر ، وقم بتحميل كود اردوينو المرفق وافصل اردوينو. يمكنك أخيرًا وضع البطارية في الجهاز.

إذا كان لديك أي سؤال حول الكود ، فلا تتردد في طرحه في قسم التعليقات أدناه!:)

الخطوة 3: اجعلها تعمل

الآن اسمحوا لي أن أشرح كيف يعمل GPS هذا بالفعل:

عندما تضغط على الزر الذي يربط الأرض ودبابيس + 5 فولت من اردوينو لمدة 3 ثوانٍ تقريبًا ، يقوم GPS بالتمهيد.

يمكن لـ GPS التمهيد في وضعين مختلفين: وضع التكوين ووضع GPS الفعلي. لاختيار الوضع الذي تقوم بالتمهيد فيه ، يجب عليك تغيير موضع المفتاحين المتصلين بين A0 والأرض.

وضع التكوين: في هذا الوضع ، يمكنك اختيار ما إذا كان GPS يعرض موقعك (خط العرض وخط الطول والارتفاع وعدد الأقمار الصناعية المستخدمة لحساب موقعك) بالدرجات العشرية أو إذا كنت تريد أن يُظهر موقعك (اتجاه الشرق ، الشمال ، الارتفاع ، المنطقة وعدد الأقمار الصناعية المستخدمة لحساب موقعك) المسقطة على شبكة UTM (أو أي متغير منها كما سنرى لاحقًا). للتبديل بين وضع خط العرض / خط الطول والشرق الأوسط ، فقط اضغط على الزر الانضغاطي الذي يربط A1 بالأرض حتى تعرض الشاشة الوضع "MODE: E / N" (للشرق / اتجاه الشمال) أو "MODE: L / L" (بالنسبة لخطوط العرض /خط الطول).

إذا كنت تريد إحداثياتك بالدرجات العشرية ، فحدد وضع "L / L" ثم قم بالتبديل مرة أخرى إلى وضع GPS. يتم الآن حفظ إعداداتك في ذاكرة arduino وسيقوم الجهاز الآن بالمزامنة مع الأقمار الصناعية ويعرض موقعك والارتفاع وعدد الأقمار الصناعية المستخدمة لحساب موقعك. احذر: يجب أن تكون بالخارج أو بالقرب من النافذة للسماح لنظام GPS بسماع الأقمار الصناعية! ثم يتم إيقاف تشغيل الجهاز تلقائيًا لحفظ البطارية.

للعثور على موقعك على الخريطة ، ربما يتعين عليك استخدام إحداثياتك من حيث الاتجاه نحو الشرق والشمال. هذا النظام هو في الواقع إسقاط لإحداثيات GPS الخاصة بك على شبكة. في معظم الأوقات ، سيتم تخرج الخريطة في نظام UTM ، ولكن بعض البلدان تستخدم نوعًا مختلفًا من هذا النظام ، لذلك يتعين عليك تعيين معلمة أخرى للاختيار بين نظام UTM ومتغير خريطتك.

للعثور على نظام خريطتك ، غالبًا ما يتعين عليك التحقق من النصوص الصغيرة في أحد أركانها. إذا كانت خريطتك في نظام UTM ، فإن تحديد معالم GPS يكون واضحًا: فقط اضغط على زر الضغط الذي يربط A2 بالأرض حتى تظهر الشاشة "ZONE: AUTO".

في العديد من البلدان ، تكون الخرائط في البديل المحلي لنظام UTM: على سبيل المثال في السويد ، غالبًا ما تكون الخرائط في نظام SWEREF 99 TM. يستخدم هذا النظام نفس الإسقاط مثل نظام UTM في المنطقة 33 ولكنه يمتد إلى الدولة بأكملها! هذا يعني أنه إذا كنت تستخدم خريطة في SWEREF 99 TM ، فسيتعين عليك إصلاح منطقة GPS على 33 يدويًا. للقيام بذلك ، اضغط على زر الضغط الذي يربط A2 بالأرض حتى تظهر الشاشة "ZONE: AUTO" ثم اضغط على زر الضغط الذي يربط A1 بالأرض حتى تظهر الشاشة "ZONE: 33". وبالمثل ، تستخدم معظم الخرائط في فنلندا نظام ETRS-TM35 وهو نظام UTM في المنطقة 35 الممتد إلى الدولة بأكملها (لذلك سيكون عليك هنا تحديد "ZONE: 35"). الكثير من البلدان لديها هذا النوع من متغيرات نظام UTM.

بمجرد الانتهاء من تحديد معالم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بشكل صحيح ، ما عليك سوى تبديل مفتاح الوضعين إلى وضع GPS ، وسيتم حفظ إعداداتك الآن وسيقوم الجهاز الآن بالمزامنة مع الأقمار الصناعية وعرض موقعك وإغلاقه.

وضع GPS:

سيقوم الجهاز بالتمهيد ويعرض مباشرة مواقعك وفقًا للمعلمات المخزنة في ذاكرته. بمجرد طباعة الموضع ، سيغلق الجهاز نفسه مباشرة لحفظ البطارية.

الخطوة 4: قم بلحام المكونات الموجودة على لوحة الشريط وقم بتجميع الجهاز

الآن بعد أن يعمل كل شيء ، قم بلحام المكونات الموجودة على اللوح وفقًا للتخطيط. يمكنك أن تبدأ من كيفية تنظيم المكونات على شريط التحميل كنقطة بداية لتصميم الشريط. لا تتردد في خدش النحاس من بعض الخطوط لعمل دائرة أكثر إحكاما.

هام: لا تنس إزالة النحاس عبر دبابيس اردوينو ؛)

أخيرًا ، قم بلصق الشاشة وحامل البطارية وهوائي وحدة GPS باللوحة الشريطية بالغراء الساخن. استخدم شريطًا كهربائيًا عازلًا إذا لزم الأمر لتجنب حدوث ماس كهربائي.

لإكمال الجهاز لديك الآن خياران: يمكنك إما البحث عبر الإنترنت عن صندوق بلاستيكي يناسب أبعاد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) النهائي الخاص بك (سيتعين عليك قطع ثقوب للشاشة وأزرار الضغط والمفتاح والميكرو) مدخل شاحن USB) أو يمكنك طباعة غلاف بلاستيكي ثلاثي الأبعاد يناسب جهازك تمامًا.