Seguimiento de ruta GPS V2: 4 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Proyecto: Seguimiento de ruta GPS V2

Fecha: mayo - junio 2020

ACTUALIZAR

La primera versión de este proyecto, aunque funcionó en principio, tenía una serie de fallas que debían ser reparadas. En primer lugar, no me gustó la caja, así que la reemplacé por otra. En segundo lugar, los cálculos de velocidad y distancia no fueron correctos. Pruebas de campo adicionales con la unidad colocada dentro de un vehículo y permitida para mapear la ruta y luego esta ruta mapeada se mapeó en GPS Visualizer y Google Earth Pro con excelentes resultados tanto en términos de ruta real mapeada como de distancia calculada medida con la opción "regla" en Earth Pro

Además, los circuitos se actualizaron para que las baterías 18650 suministraran energía directamente a la placa ESP32 DEV, mientras que la unidad NEO7M GSP se alimentaba directamente desde el módulo Step Down en lugar de a través de la placa DEV. Esto produjo un sistema más estable. En general, el software estaba ordenado, con la opción de correo electrónico y la conexión posterior al enrutador local solo se realizaba si la unidad encontraba un archivo o archivos disponibles para enviar. Una mejora final fue cambiar la prueba "gps.location.isValid" a "gps.location.isUpdated", esto aseguró que solo las ubicaciones GPS actualizadas se guardaran dentro del archivo de ruta, en lugar de múltiples ubicaciones GPS, cada una con la misma latitud y longitud

En este punto, me gustaría señalar que este es el primer sistema basado en GPS que he creado, y las versiones posteriores reemplazarían en gran medida el cableado existente con una placa basada en PCB. Para asegurarse de que no fallan todas las conexiones de cables, durante el manejo brusco, todas estas conexiones se han pegado

Actualicé los archivos ICO y Fritzing y agregué nuevas fotos para mostrar los cambios que hice

VISIÓN DE CONJUNTO

Este proyecto fue un cambio completo de dirección para mí, alejándome de Nixie Clocks y Robots basados en WiFi. El uso de un módulo Arduino basado en GPS me ha intrigado durante algún tiempo y como tenía algo de tiempo libre esperando piezas adicionales para el proyecto principal en el que también estoy trabajando, decidí construir un dispositivo de rastreo de ruta GPS, alimentado por batería, liviano, portátil y capaz de transferir la información de su ruta a través de una tarjeta micro SD o, si había una red WiFi disponible, por correo electrónico y un archivo adjunto. Este proyecto requirió el uso de cuatro componentes que no había usado antes, a saber, una pantalla oLED de 0.96”, un lector de tarjetas SD, un módulo GPS y la placa de desarrollo ESP32. El tamaño final de la unidad, aunque ciertamente portátil, podría reducirse aún más, en un 25-50%, si el cableado que utilicé se reemplazara con una placa PCB conectada directamente a la placa de desarrollo ESP32 y las baterías 18650 y reductor módulo donde se reemplaza con una batería de iones de litio de 5V adecuada.

Suministros

1. Placa de desarrollo ESP32

2. Reloj DS3231 RTC con respaldo de batería

3. Lector de tarjeta micro SD basado en SPI, con tarjeta micro SD de 1GB

4. Pantalla basada en OLED I2C de 0.96”

5. Módulo GPS NEO-7M-0-000

6. Condensador 10uF

7. 2 resistencias de 10 K, resistencia de 4,7 K

8. Transformador reductor DC-DC

9. 2 x 18650 baterías

10. Soporte de batería doble 18650

11. Interruptor unipolar

12. Interruptor de empuje momentáneo

13. 2 cajas de proyectos de 100 mm x 50 mm x 65 mm

14. Alambres Dupont, pegamento caliente.

Paso 1: CONSTRUCCIÓN

El diagrama de Fritzing adjunto muestra el diseño del circuito. Las dos baterías 18650 y el módulo reductor podrían reemplazarse con un paquete de baterías de iones de litio que proporciona 5V directamente. Recomiendo el módulo NEO-7M con el conector de antena externa SMA integrado que le permite agregar un simple trozo de cable de 30 cm de longitud que recoge la información del satélite, esto a menudo toma unos minutos después de que la unidad se enciende inicialmente. La parte inferior de las dos cajas de proyectos tiene aberturas para la pantalla, la antena GPS, el interruptor y la tarjeta SD, también contiene el reloj RTC, el lector de tarjetas SD, la pantalla oLED de 0.96”, el botón, el módulo GPS y la placa PCB. La caja del proyecto superior contiene la placa de desarrollo ESP32, las baterías 18650 y el soporte de la batería, el módulo reductor y una sola abertura para el interruptor unipolar. La parte superior de esta caja de proyecto se mantiene en su lugar con cuatro tornillos hundidos que se pueden quitar para permitir que las dos baterías recargables 18650 se retiren, carguen y luego se reemplacen. La unidad no es a prueba de agua, sin embargo, podría hacerse así. También se podría instalar un cargador de batería USB adecuado dentro de esta caja de proyecto superior, con una abertura adecuada, para permitir que las baterías del interior se carguen sin la necesidad de quitar la tapa de la caja. Si bien el módulo GPS puede proporcionar la hora y la fecha obtenidas del satélite, decidí que la hora y la fecha locales serían más adecuadas, por lo que agregué un módulo RTC.

Algunas de las fotos de la construcción muestran el desarrollo inicial de este proyecto en el que estaba usando una placa WeMos D1 R2 y una pantalla LED simple de 16x2, ambos reemplazados en la versión final.

Paso 2: SOFTWARE

La razón de la placa Arduino basada en ESP32 fue que, después de algunas investigaciones, descubrí que el ESP32 puede enviar correos electrónicos con éxito a una cuenta de G-Mail, siempre que se cambie la configuración de la cuenta para permitir la recepción de correos electrónicos menos seguros., esto requiere un cambio en la configuración de la cuenta de G-Mail. Para acceder a esto, vaya a la opción de menú "Administrar cuenta de Google", luego seleccione "Seguridad" y finalmente desplácese hacia abajo hasta que vea "Acceso a aplicaciones menos seguras", active esta función.

Deberá descargar e instalar los siguientes archivos incluidos: TinyGPS ++. H, SoftwareSerial.h, "RTClib.h", "ESP32_MailClient.h", "SPIFFS.h", WiFiClient.h, math.h, Wire.h, SPI.h, SD.h, Adafruit_GFX.h y Adafruit_SSD1306.h.

El programa fue desarrollado usando la versión 1.8.12 del IDE de Arduino, y la placa seleccionada fue la “DOIT ESP32 DEVKIT V1”.

Debido al tamaño del programa, no puede desarrollar este programa en un Arduino UNO, también al descargar el software, es necesario quitar el cable TX del módulo GSP, de lo contrario, la descarga fallará. Se conectó un capacitor de 10uF a los pines “EN” y “GND” de la placa ESP32 para que no fuera necesario presionar el botón “EN” cada vez que se descargaba un nuevo programa de software.

El software Arduino fue desarrollado para permitir al usuario del sistema registrar una ruta o rutas dentro de la unidad y luego quitar la tarjeta SD y cargarlas a través de un lector de tarjetas basado en PC, o seleccionar la opción de menú E-Mail y tener todos los archivos de ruta retenidos en la unidad se envían a una cuenta de G-Mail, una ruta adjunta a cada correo electrónico. Los archivos de ruta están formateados dentro de la Unidad y pueden tomar la forma de dos estilos diferentes, formato "GPX" que se puede ver directamente usando "GPS Viewer", una aplicación de Google disponible de forma gratuita en Internet, o "KML". formato que se puede ver directamente utilizando la aplicación "Google Earth Pro" disponible para descargar de Internet. Esta misma aplicación también puede leer y mostrar los archivos de ruta basados en “GPX”. Ambos formatos de archivo están disponibles gratuitamente como esquemas de formato de archivo y se pueden encontrar en Internet en Wikipedia. Una vez que se hayan enviado el correo electrónico o los correos electrónicos, la unidad volverá a la supervisión de ruta, sin embargo, utilizará el formato de archivo GPX de forma predeterminada. El botón pulsador se utiliza para seleccionar la opción E-Mail, seleccionar el formato de archivo GPX o KML y para iniciar y detener la grabación de la ruta. En el modo de seguimiento de ruta, la pantalla oLED mostrará la longitud y latitud de la posición actual y luego, en una segunda pantalla, mostrará la hora actual, la fecha, la altitud en metros, el número de satélites que se están utilizando, la velocidad en Km y, finalmente, el rumbo dado como uno. de los puntos cardinales de la brújula. Mientras está en el modo de grabación de ruta, la pantalla mostrará el archivo de ruta que se ha abierto, luego, además de las dos pantallas descritas anteriormente, se mostrará una tercera pantalla que detalla el archivo de ruta que se está utilizando, la cantidad de puntos de ruta que ha grabado y, finalmente, la distancia recorrida en Km.

Las siguientes imágenes muestran cómo los correos electrónicos, creados y enviados por la unidad, son recibidos y mostrados por G-Mail.

Paso 3: CONCLUSIÓN

He aprendido mucho del desarrollo de este proyecto, sin embargo, esta unidad solo puede considerarse un "back-end" para un sistema basado en aplicaciones que toma los archivos GPX o KML y los muestra. El uso de software de terceros era una alternativa aceptable para un mayor desarrollo de este software. La disponibilidad de la opción de menú "Aplicación menos segura" en el menú de Administración de cuentas de Google puede ser limitada ya que pueden ocurrir cambios en junio de 2020; si este es el caso, puede ser necesario redirigir el correo electrónico a una cuenta alternativa o utilizando el puerto 586 en el servidor de correo.

Paso 4: Formatos de archivo GPS y KML

A continuación se muestra un contenido de archivo típico para cada tipo de archivo que genera la unidad (los valores de latitud y longitud no cambian mucho en estos ejemplos debido a que la unidad está estacionaria). Ambos archivos contienen los datos mínimos de encabezado y pie de página requeridos por GPS Viewer y Google Earth pro para mostrar una línea negra simple que muestra la ruta tomada:

El archivo KML:

El archivo GPX: