تتبع مسار GPS V2: 4 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

المشروع: GPS Route Tracking V2.0

التاريخ: مايو - يونيو 2020

تحديث

النسخة الأولى من هذا المشروع ، بينما كانت تعمل من حيث المبدأ ، كانت بها عدد من العيوب التي يجب إصلاحها. أولا لم يعجبني الصندوق لذا استبدلت به بآخر. ثانياً ، حسابات السرعة والمسافة حيث تكون غير صحيحة. اختبارات ميدانية إضافية مع الوحدة الموضوعة داخل مركبة والسماح لها برسم خريطة للطريق ثم تم تعيين هذا المسار المعين على GPS Visualizer و Google Earth Pro بنتائج ممتازة سواء من حيث تعيين المسار الفعلي والمسافة المحسوبة مقابل خيار "المسطرة" في Earth Pro

بالإضافة إلى ذلك ، تم تحديث الدوائر بحيث توفر 18650 بطارية الطاقة مباشرة إلى لوحة ESP32 DEV ، بينما تم تشغيل وحدة NEO7M GSP مباشرة من وحدة Step Down بدلاً من لوحة DEV. أنتج هذا نظامًا أكثر استقرارًا. تم ترتيب البرنامج بشكل عام ، مع خيار البريد الإلكتروني والاتصال اللاحق بالموجه المحلي الذي يتم تنفيذه فقط إذا عثرت الوحدة على ملف أو ملفات متاحة للإرسال. كان أحد التحسينات النهائية هو تغيير اختبار "gps.location.isValid" إلى "gps.location.isUpdated" ، وهذا يضمن فقط مواقع GPS المحدَّثة التي تم حفظها في ملف المسار ، بدلاً من مواقع GPS المتعددة لكل منها نفس خط العرض وخط الطول

أود أن أشير في هذه المرحلة إلى أن هذا هو أول نظام قائم على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) قمت بإنشائه ، وستحل الإصدارات اللاحقة إلى حد كبير محل الأسلاك الحالية بلوحة تعتمد على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. لضمان عدم فشل جميع توصيلات الأسلاك ، تم لصق كل هذه الوصلات أثناء المناولة الخشنة

لقد قمت بتحديث ملفات ICO و Fritzing وأضفت صورًا جديدة لإظهار التغييرات التي أجريتها

نظرة عامة

كان هذا المشروع بمثابة تغيير كامل في الاتجاه بالنسبة لي ، حيث ابتعد عن Nixie Clocks والروبوتات القائمة على شبكة WiFi. لقد أثار استخدام وحدة Arduino القائمة على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) اهتمامي لبعض الوقت ، ولأنني كان لدي بعض الوقت في انتظار أجزاء إضافية للمشروع الرئيسي الذي أعمل عليه أيضًا ، فقد قررت إنشاء جهاز تتبع مسار GPS ، يعمل بالبطارية ، خفيف الوزن ، محمول ، وقادر على نقل معلومات المسار الخاصة به إما عبر بطاقة micro SD أو ، في حالة توفر شبكة WiFi ، عبر البريد الإلكتروني وملف مرفق. يتطلب هذا المشروع استخدام أربعة مكونات لم أستخدمها من قبل ، وهي شاشة oLED مقاس 0.96 بوصة ، وقارئ بطاقة SD ، ووحدة GPS ، ومجلس تطوير ESP32. يمكن تقليل الحجم النهائي للوحدة ، على الرغم من كونها محمولة بالتأكيد ، بنسبة 25-50 ٪ كاملة ، إذا تم استبدال الأسلاك التي استخدمتها بلوحة PCB متصلة مباشرة بلوحة تطوير ESP32 والبطاريات 18650 والتنحي الوحدة النمطية التي تم استبدالها بحزمة بطارية Li-ion 5V مناسبة.

اللوازم

1. مجلس التنمية ESP32

2. DS3231 RTC على مدار الساعة مع بطارية احتياطية

3. قارئ بطاقة Micro SD على أساس SPI ، مع بطاقة micro SD سعة 1 جيجابايت

4. 0.96 شاشة تعتمد على OLED I2C

5. وحدة GPS NEO-7M-0-000

6. 10 فائق التوهج مكثف

7. 2 × 10 كيلو مقاومات ، 4.7 كيلو المقاوم

8. DC-DC تنحى المحولات

9. عدد 2 بطاريات 18650

10. حامل بطارية مزدوج 18650

11. مفتاح قطب واحد

12. مفتاح دفع مؤقت

13. 2 × صناديق المشروع 100 مم × 50 مم × 65 مم

14. أسلاك دوبون ، الغراء الساخن.

الخطوة 1: البناء

يوضح مخطط فريتزينج المرفق تخطيط الدائرة. يمكن استبدال البطاريتين 18650 ووحدة التنحي بحزمة بطارية Li-ion توفر 5V مباشرة. أوصي بوحدة NEO-7M مع قابس هوائي خارجي SMA مدمج يسمح لك بإضافة قطعة بسيطة من الأسلاك بطول 30 سم تلتقط معلومات القمر الصناعي ، وغالبًا ما يستغرق ذلك بضع دقائق بعد تشغيل الوحدة في البداية. يحتوي الجزء السفلي من صندوقي المشروع على فتحات مخصصة للشاشة وهوائي GPS ومفتاح وبطاقة SD ، كما يحتوي أيضًا على ساعة RTC وقارئ بطاقة SD وشاشة LED 0.96 بوصة وزر ووحدة GPS ولوحة PCB. يحتوي صندوق المشروع العلوي على لوحة تطوير ESP32 و 18650 بطارية وحامل بطارية ووحدة تنحي وفتحة واحدة لمفتاح القطب المفرد. يتم تثبيت الجزء العلوي من صندوق المشروع هذا في مكانه بأربعة مسامير غاطسة مضادة يمكن إزالتها للسماح بإزالة البطاريتين القابلة لإعادة الشحن 18650 وشحنهما ثم استبدالهما. الوحدة ليست مقاومة للماء ، ومع ذلك يمكن تصنيعها. يمكن أيضًا تركيب شاحن بطارية مناسب قائم على USB داخل صندوق المشروع العلوي هذا ، مع فتحة مناسبة للسماح بشحن البطاريات الموجودة بالداخل دون الحاجة إلى إزالة غطاء الصندوق. بينما يمكن أن توفر وحدة GPS الوقت والتاريخ ، كما تم الحصول عليه من القمر الصناعي ، فقد قررت أن الوقت والتاريخ المحليين سيكونان أكثر ملاءمة لذلك أضفت وحدة RTC.

تُظهر بعض صور البناء التطور المبكر لهذا المشروع حيث كنت أستخدم لوحة WeMos D1 R2 وشاشة LED بسيطة مقاس 16 × 2 ، تم استبدال كلاهما في الإصدار النهائي.

الخطوة 2: البرنامج

كان سبب لوحة Arduino المستندة إلى ESP32 هو أنه بعد إجراء بعض الأبحاث ، وجدت أن ESP32 يمكنه إرسال بريد إلكتروني بنجاح إلى حساب G-Mail ، شريطة تغيير إعدادات الحساب بحيث يسمح "باستلام رسائل بريد إلكتروني أقل أمانًا" ، فهذا يتطلب تغيير إعدادات حساب G-Mail. للوصول إلى هذا ، انتقل إلى خيار القائمة "إدارة حساب Google" ، ثم حدد "الأمان" وانتقل في النهاية إلى أسفل حتى ترى "الوصول إلى التطبيقات الأقل أمانًا" ، قم بتشغيل هذه الميزة.

ستحتاج إلى تنزيل الملفات التالية وتثبيتها: TinyGPS ++. h ، SoftwareSerial.h ، "RTClib.h" ، "ESP32_MailClient.h" ، "SPIFFS.h" ، WiFiClient.h ، math.h ، Wire.h ، SPI.h و SD.h و Adafruit_GFX.h و Adafruit_SSD1306.h.

تم تطوير البرنامج باستخدام الإصدار 1.8.12 من Arduino IDE ، وكانت اللوحة المختارة هي "DOIT ESP32 DEVKIT V1".

نظرًا لحجم البرنامج ، لا يمكنك تطوير هذا البرنامج على Arduino UNO ، وأيضًا عند تنزيل البرنامج ، من الضروري إزالة سلك TX من وحدة GSP وإلا سيفشل التنزيل. تم توصيل مكثف 10 فائق التوهج بمسامير "EN" و "GND" بلوحة ESP32 بحيث لم يكن من الضروري الضغط على الزر "EN" في كل مرة يتم فيها تنزيل برنامج جديد.

تم تطوير برنامج Arduino للسماح لمستخدم النظام إما بتسجيل مسار أو مسارات داخل الوحدة ثم إزالة بطاقة SD وتحميلها عبر قارئ بطاقة قائم على الكمبيوتر ، أو لتحديد خيار قائمة البريد الإلكتروني والحصول على يتم إرسال جميع ملفات المسار الموجودة على الوحدة إلى حساب G-Mail ، وهو مسار واحد متصل بكل بريد إلكتروني. يتم تنسيق ملفات المسار داخل الوحدة ويمكن أن تأخذ شكل نمطين مختلفين ، تنسيق "GPX" والذي يمكن عرضه مباشرةً باستخدام "GPS Viewer" وهو تطبيق Google متاح مجانًا للاستخدام على الإنترنت ، أو "KML" التنسيق الذي يمكن عرضه مباشرةً باستخدام تطبيق "Google Earth Pro" المتاح للتنزيل من الإنترنت. يمكن لهذا التطبيق نفسه أيضًا قراءة ملفات المسار المستندة إلى "GPX" وعرضها. كلا تنسيقي الملفات متاحان مجانًا كمخططات لتنسيق الملفات ويمكن العثور عليهما على الإنترنت في ويكيبيديا. بمجرد إرسال البريد الإلكتروني أو رسائل البريد الإلكتروني ، ستعود الوحدة إلى مراقبة المسار ، ولكنها ستعود افتراضيًا إلى تنسيق ملف GPX. يتم استخدام زر الضغط لتحديد خيار البريد الإلكتروني ، وتحديد تنسيق ملف GPX أو KML ، وبدء وإيقاف تسجيل المسار. في وضع مراقبة المسار ، ستعرض شاشة oLED خط الطول وخط العرض للموضع الحالي ، ثم تعرض على الشاشة الثانية الوقت الحالي والتاريخ والارتفاع بالأمتار وعدد الأقمار الصناعية المستخدمة والسرعة بالكيلومتر ، وأخيراً يتم تحديد المسار كواحد من نقاط البوصلة الأساسية. أثناء وجودك في وضع تسجيل المسار ، ستعرض الشاشة ملف المسار الذي فتحته ، ثم بالإضافة إلى الشاشتين الموصوفتين سابقًا ، سيتم عرض شاشة ثالثة توضح تفاصيل ملف المسار المستخدم وعدد نقاط المسار التي سجلها ، وأخيراً المسافة المقطوعة بالكيلومتر.

توضح الصور التالية كيفية استلام رسائل البريد الإلكتروني ، التي أنشأتها الوحدة وأرسلتها ، وعرضها بواسطة G-Mail.

الخطوة 3: الخاتمة

لقد تعلمت الكثير من تطوير هذا المشروع ، ومع ذلك لا يمكن اعتبار هذه الوحدة إلا "نهاية خلفية" لنظام قائم على التطبيقات والذي يأخذ ملفات GPX أو KML المعروضة عليها. كان استخدام برنامج جهة خارجية بديلاً مقبولاً لمزيد من التطوير لهذا البرنامج. قد يكون توفر خيار القائمة "تطبيق أقل أمانًا" في قائمة إدارة حساب Google محدودًا حيث قد تحدث تغييرات في يونيو من عام 2020 ، إذا كانت هذه هي الحالة ، فقد يكون من الضروري إعادة توجيه البريد الإلكتروني إلى حساب بديل أو باستخدام منفذ 586 على خادم البريد.

الخطوة 4: تنسيقات ملفات GPS و KML

يوضح ما يلي محتوى ملف نموذجيًا لكل نوع من أنواع الملفات التي تنشئها الوحدة ، (لا تتغير قيم خطوط الطول والعرض كثيرًا في هذه الأمثلة نظرًا لكون الوحدة ثابتة). يحتوي كلا الملفين على الحد الأدنى من بيانات الرأس والتذييل المطلوبة بواسطة GPS Viewer و Google Earth pro لعرض خط أسود بسيط يوضح المسار الذي تم اتخاذه:

ملف KML:

ملف GPX: