Я до этого уже делал GPS Data Logger и он работал довольно хорошо, отслеживая путь движения моей машины в течение двух лет. Кстати, GPS приемник сам по себе имеет высокую точность. Погрешность, кажется, несколько метров на улице в ясную погоду. Этого достаточно чтобы отслеживать движение пешком. Однако, прошлый GPS регистратор был разработан для использования в автомобиле, так что я взялся за разработку портативного GPS дата логгера.
Железо
Портативный GPS дата логгер должен обладать такими характеристиками, как небольшой размер и небольшое энергопотребление
GPS приемник
Современные GPS модули очень маленькие, но большинство из них все равно не подходят для этого проекта. Я искал подходящие модули в многих магазинах и нашел модуль NaviSys GM-316. Его размеры всего 13x16x9 [мм] и потребление энергии всего 26mA.
Батарея
Батарея занимает больше всего места внутри корпуса. Для этого проекта емкость батареи должна быть как можно выше. Li-Ion аккумулятор отлично подходит для этих целей. Нужное напряжение на выходе обеспечивает повышающий DC-DC преобразователь. Однако Li-Ion аккумулятор имеет риск возникновения пожара и взрыва, если их неправильно использовать. Программное обеспечение должно точно контролировать это. Я использовал аккумулятор AAA 3.6V/500mAh Li-Ion.
Контроллер
MicroSD карта используется для записи данных с ATmega328P. Для использования карты памяти требуется определенное программное пространство для реализации файловой системы FAT. По крайней мере необходимы 16-32 Кбайт для микроконтроллеров AVR. Данный контроллер не имеет выключателя питания. Для уменьшения потребления тока в состоянии покоя, потребление тока микросхемы регулятора должно быть как можно меньше.В этом проекте используется Torex XC62FP3002 CMOS, потребляющий ток 2 мкА. На изображении справа показан внешний вид платы.
Корпус
Корпус Takachi SW-53 ABS идеально подходит по размеру для этого проекта. Однако он немного мал чтобы все компоненты в нем поместились. Поскольку аккумулятор Li-Ion 10 мм в диаметре, а высота корпуса изнутри составляет всего 8,5 мм, я немного обработал корпус с обеих сторон. Так же аккумулятор не имеет припаянных к нему проводов, но они не должны быть припаяны к аккумулятору напрямую иначе аккумулятор может взорваться. Я вклеил аккумулятор в корпус и присоединил к нему позолоченные пружинки.
Схема
Программа
Принцип работы программы достаточно прост. Устройство получает данные в формате NMEA-0183 от GPS приемника непрерывно, сохраняет их на карту памяти MicroSD и ничего больше. При включении питания инициализируется GPS приемник и SDC, ожидает правильные данные RMC. После этого, устройство получает текущее время, открывает файл журнала с текущей датой (YYMMDD.LOG) и начинает запись. Полученные данные RMC всегда проверяется. Если данные неправильные, запись прекращается и вновь начинается когда устройство получает правильные данные. Напряжение аккумулятора должна строго контролироваться в диапазоне от 2,750 до 4,200 вольт, чтобы избежать риска возникновения пожара. Управляющая программа всегда проверяет питание и выключается автоматически, если напряжение падает ниже 3,5 вольта. Заряд осуществляется микросхемой LTC4054L.
Использование GPS дата логгера
Поскольку приемник GPS получает сигнал от GPS спутников, его антенны должны находится на улице. Для портативного использования лучшее место на голове. Есть и другие места, где его можно легко установить, например, шапка, рюкзак, ремень и т.д. Чтобы включить питание, нажмите и удерживайте SW1 на секунду. Когда GPS регистратор начинает получать сигналы от GPS звучит короткий звуковой сигнал. После остановки начало записи сопровождается двумя короткими звуковыми сигналами. Мигающий светодиод указывает, что данные некорректны и не сохраняются. Постоянное свечение указывает, что данные корректны и сохранены.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | МК AVR 8-бит | ATmega328P | 1 | ATmega328P-20MU | ||
| U2, U4 | Микросхема | XC62FP3002 | 2 | |||
| U3 | Контроллер заряда | LTC4054L-4.2 | 1 | |||
| Q2 | MOSFET-транзистор | IRLML6402 | 1 | |||
| Q3 | Биполярный транзистор | RN1304 | 1 | |||
| C1, C4, C7, C8 | Конденсатор | 100 нФ | 4 | |||
| C2, C6 | Конденсатор | 1 мкФ | 2 | |||
| C3, C5 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ | 2 | |||
| R7 | Резистор | 100 кОм | 1 | |||
| R8, R9, R9 | Резистор | 47 кОм | 2 | |||
| R9, R10, R11 | Резистор | 1 кОм | 3 | |||
| BZ1 | Пьезоизлучатель | 1 | ||||
| SW1 | Кнопка | замыкающая | 1 | PSW | ||
| BT1 | Аккумулятор | AAA 3.6V/500mAh Li-Ion | 1 | |||
| CON1 | Разъём | DM3A | 1 | microSD Socket | ||
| P1 | Разъём | 2 контакта | 1 | Для зарядки | ||
| JP1 | Разъём | 6 контактов | 1 | ISP | ||
| Red, Green | Светодиод | 2 | ||||
| GPS-модуль | NaviSys GM-316 | 1 | GPS Receiver (PA6C) | |||
| Карта памяти | microSD | 1 | ||||