GPS de ahorro de energía con pantalla de tinta electrónica: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Todos los veranos hago senderismo en lugares remotos. A veces, cuando el rastro es tenue o incluso desaparece, tengo que usar el GPS de mi teléfono para obtener mis coordenadas y luego verificar mi posición en un mapa de papel (a menudo no tengo señal, por lo que los mapas de papel son obligatorios). Para ahorrar la batería de mi teléfono, decidí construir un dispositivo GPS de bajo consumo basado en arduino y usando una pantalla E-Ink. Una pantalla de tinta electrónica solo necesita energía para actualizar la pantalla, por lo que es muy adecuada para dispositivos de ahorro de energía.

¿Cuál es el principio de este GPS?

Usted enciende el GPS presionando un botón, la pantalla actualiza su ubicación, altitud y el número de satélites usados para calcular su ubicación y luego se apaga automáticamente para ahorrar batería. Gracias a la pantalla E-Ink, su ubicación permanece en la pantalla incluso una vez que el GPS está apagado. Puedes cambiar el sistema de coordenadas que utiliza el GPS (longitud / latitud en grados decimales, sistema UTM y sus variantes…) mediante pulsadores, de modo que puedas utilizarlo con mapas de muchos países diferentes.

¡Aprendí muchas cosas durante este pequeño proyecto y espero que te diviertas tanto como yo al hacerlo!

Descargo de responsabilidad:

Tengo la suficiente confianza en esta construcción como para usarla durante mis próximas caminatas, sin embargo, siempre tendré mi teléfono como GPS de respaldo. Si no está seguro de lo que está haciendo, le aconsejo que compre un GPS comercial en lugar de construir uno usted mismo. Te animo a que compruebes el circuito y el código por ti mismo y no puedo ser responsable si el GPS que construiste de acuerdo con este instructivo te falla

Otra cosa: este GPS no funcionará en Noruega y el Svalbard en el modo UTM. De hecho, la cuadrícula UTM no está diseñada de la misma manera en estos lugares en comparación con el resto del mundo y no pude incluir esta especificidad en el arduino debido a limitaciones de memoria …

Suministros

- 1 x Arduino Nano

- 1 x módulo GPS Ublox-6m

- 1 x pantalla de tinta electrónica con su módulo. Usé este:

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

- 1 x 18650 batería de iones de litio (aproximadamente 2000 mah debería ser suficiente)

- 1 x soporte de batería 18650

- 1 x módulo de carga y protección para baterías Li-Ion basado en un TP4056 como este:

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

- 1 x interruptor de dos posiciones (el tipo ON / OFF)

- 3 x pequeños interruptores de botón

- Resistencia de 1 x 1 MΩ

- 1 x Mosfet de canal N de propósito general (busqué uno de una unidad de fuente de alimentación de computadora)

- 1 x Stripboard

- alambres

- 1 x Placa de pruebas para la creación de prototipos

Paso 1: creación de un prototipo del GPS

En primer lugar, debe ensamblar el dispositivo en una placa para probar los componentes y el código arduino.

Encendido del GPS

Para alimentar el dispositivo utilicé una batería Li-Ion 18650 de 2000 mAh. Este tipo de batería, al igual que las baterías Li-Po, debe cargarse y descargarse de forma controlada. ¡Cargar la batería de manera incorrecta podría incendiarse o incluso explotar como un Li-Po! Para poder cargarlo con un cargador de teléfono clásico, debe usar un módulo basado en TP4056.

En este primer paso, solo necesita soldar el cable positivo (rojo) del soporte de la batería a B + en el módulo y el cable negativo (negro) del soporte de la batería a B-. Luego, debe soldar los cables a OUT + y OUT- en el módulo, se conectarán más tarde al dispositivo.

IMPORTANTE: Una vez completado el dispositivo tendremos que enchufar el arduino a la computadora, al hacerlo es REALMENTE IMPORTANTE QUITAR LA BATERÍA DEL DISPOSITIVO, de lo contrario existe el riesgo de que el arduino comience a cargar la batería en un de forma incorrecta y, de nuevo, existe el riesgo de que se incendie.

Conectando cosas en la placa de pruebas

El siguiente paso puede ser un poco complicado: tienes que conectar todo en la placa de pruebas para que coincida con el esquema anterior.

Un pequeño consejo: aproveche al máximo el espacio disponible en su tablero y … tómese su tiempo;)

Paso 2: cargue el código

¡Ahora es el momento de cargar el código en el arduino!

Primero asegúrese de sacar la batería del soporte de la batería, luego conecte el arduino a la computadora, cargue el código arduino adjunto y desenchufe el arduino. Finalmente puedes poner la batería en el dispositivo.

Si tiene alguna pregunta sobre el código, no dude en preguntarla en la sección de comentarios a continuación.:)

Paso 3: ¡Hágalo funcionar

Ahora déjame explicarte cómo funciona realmente este GPS:

Cuando presiona el botón que conecta el suelo y los pines de + 5V del arduino durante unos 3 segundos, el GPS se inicia.

El GPS puede arrancar en dos modos diferentes: el modo de configuración y el modo GPS real. Para elegir el modo en el que arrancar hay que cambiar la posición del interruptor de dos posiciones conectado entre A0 y el suelo.

Modo de configuración: en este modo puede elegir si el GPS muestra su ubicación (latitud, longitud, altitud y número de satélites utilizados para calcular su ubicación) en grados decimales o si desea que muestre su ubicación (este, norte, altitud, zona y número de satélites utilizados para calcular su ubicación) proyectados en la cuadrícula UTM (o cualquier variante de la misma, como veremos más adelante). Para cambiar entre el modo Este / Norte y Latitud / Longitud, simplemente presione el botón que conecta A1 al suelo hasta que la pantalla muestre "MODO: E / N" (para Este / Norte) o "MODO: L / L" (para Latitud /Longitud).

Si desea sus coordenadas en grados decimales, seleccione el modo "L / L" y luego cambie el interruptor de dos posiciones al modo GPS. Sus configuraciones ahora se guardan en la memoria del arduino y el dispositivo ahora se sincronizará con los satélites y mostrará su posición, la altitud y el número de satélites utilizados para calcular su ubicación. Cuidado: tienes que estar afuera o cerca de una ventana para permitir que el GPS escuche los satélites. A continuación, el dispositivo se apaga automáticamente para ahorrar batería.

Para encontrar su posición en un mapa, probablemente tendrá que usar sus coordenadas en términos de Este y Norte. Este sistema es en realidad una proyección de sus coordenadas GPS en una cuadrícula. La mayoría de las veces, el mapa se graduará en el sistema UTM, pero algunos países usan una variante de este sistema, por lo que debe establecer otro parámetro para elegir entre el sistema UTM y la variante de su mapa.

Para encontrar el sistema de su mapa, a menudo tiene que consultar pequeñas escrituras en una esquina. Si su mapa está en el sistema UTM, entonces parametrizar el GPS es sencillo: simplemente presione el botón que conecta A2 al suelo para que la pantalla muestre "ZONE: AUTO".

En muchos países, los mapas están en una variante local del sistema UTM: por ejemplo, en Suecia, los mapas suelen estar en el sistema SWEREF 99 TM. ¡Este sistema utiliza la misma proyección que el sistema UTM en la zona 33 pero extendido a todo el país! Esto significa que si usa un mapa en SWEREF 99 TM tendrá que fijar la zona del GPS a 33 manualmente. Para ello presione el pulsador que conecta A2 al suelo hasta que el display muestre "ZONE: AUTO" y luego presione el pulsador que conecta A1 al suelo hasta que el display muestre "ZONE: 33". De manera similar, en Finlandia la mayoría de los mapas usan el sistema ETRS-TM35, que es el sistema UTM en la zona 35 extendido a todo el país (por lo tanto, aquí tendría que seleccionar "ZONA: 35"). Muchos países tienen este tipo de variantes del sistema UTM.

Una vez que haya parametrizado correctamente el GPS, simplemente vuelva a colocar el interruptor de dos posiciones en el modo GPS, sus configuraciones ahora están guardadas y el dispositivo ahora se sincronizará con los satélites, mostrará su posición y se apagará.

Modo GPS:

El dispositivo se iniciará y mostrará directamente sus posiciones de acuerdo con los parámetros almacenados en su memoria. Una vez impresa la posición, el dispositivo se apagará directamente para ahorrar batería.

Paso 4: suelde los componentes en una placa de banda y monte el dispositivo

Ahora que todo funciona, suelde los componentes en el stripboard de acuerdo con el esquema. Puede comenzar desde cómo organizó los componentes en el stripboad como punto de partida para el diseño del stripboard. No dudes en raspar el cobre de algunas rayas para hacer un circuito más compacto.

Importante: no olvide quitar el cobre a través de los pines del arduino;)

Finalmente, pegue la pantalla, el soporte de la batería y la antena del módulo GPS al listón con pegamento caliente. Utilice cinta aislante aislante si es necesario para evitar cortocircuitos.

Para completar el dispositivo, ahora tiene dos opciones: puede buscar en línea una caja de plástico que se adapte a la dimensión de su GPS terminado (tendrá que cortar agujeros para la pantalla, los botones pulsadores, el interruptor y el micro Entrada de cargador USB) o puede imprimir en 3D una carcasa de plástico que se adapte perfectamente a su construcción.