Smart Buoy [GPS, radio (NRF24) e un modulo scheda SD]: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Questa serie Smart Buoy rappresenta il nostro (ambizioso) tentativo di costruire una boa scientifica in grado di effettuare misurazioni significative sul mare utilizzando prodotti standard. Questo è un tutorial due su quattro: assicurati di essere aggiornato e, se hai bisogno di una rapida introduzione al progetto, dai un'occhiata al nostro riepilogo.

Parte 1: Effettuare misurazioni di onde e temperature

In questo tutorial, ti mostriamo come ottenere i dati GPS, memorizzarli su una scheda SD e inviarli da qualche parte tramite la radio.

Lo abbiamo fatto in modo da poter tenere traccia della posizione della nostra boa marittima. La radio significa che possiamo guardarlo da remoto e la scheda SD significa che se qualcosa si rompe e va a fare un giro, possiamo scaricare i dati raccolti durante la sua escursione non pianificata - se mai riusciamo a recuperarli!

Forniture

Modulo GPS - Amazon

Modulo scheda SD - Amazon

Scheda SD - Amazon

2 X moduli radio (NRF24L01+) - Amazon

2 x Arduino - Amazon

Passaggio 1: ottenere dati GPS

La boa intelligente effettua misurazioni del sensore mentre si trova in mare, inclusa la posizione GPS e la data e l'ora. Dai un'occhiata allo schema che mostra come abbiamo impostato il circuito. Il modulo GPS comunica tramite connessione seriale, quindi stiamo utilizzando la libreria seriale del software Arduino e la piccola libreria GPS per comunicare con esso. Queste librerie rendono tutto super semplice. Ti spieghiamo il codice…

#includere

#include // L'oggetto TinyGPS++ TinyGPSPlus gps; // La connessione seriale al dispositivo GPS SoftwareSerial ss(4, 3); struct dataStruct{ doppia latitudine; doppia longitudine; data lunga non firmata; lungo tempo non firmato; }gpsData; void setup(){ Serial.begin(115200); ss.begin(9600); } void loop(){ while (ss.available() > 0){ if (gps.encode(ss.read())){ getInfo(); printResults(); } } } void getInfo(){ if (gps.location.isValid()){ gpsData.latitude = gps.location.lat(); gpsData.longitude = gps.location.lng(); } else{ Serial.println("Posizione non valida"); } if (gps.date.isValid()){ gpsData.date = gps.date.value(); } else{ Serial.println("Data non valida"); } if (gps.time.isValid()){ gpsData.time = gps.time.value(); } else{ Serial.println("Ora non valida"); } } void printResults(){ Serial.print("Posizione: "); Serial.print(gpsData.latitude, 6); Serial.print(", "); Serial.print(gpsData.longitude, 6); Serial.print(" Data: "); Serial.print(gpsData.date); Serial.print(" Ora: "); Serial.print(gpsData.time); Serial.println(); }

(Guarda il video per questo codice su

Passaggio 2: invio di dati GPS tramite radio

Supponiamo che la boa sia in mare a prendere le misure, ma vogliamo vedere i dati senza bagnarci i piedi o portare la boa a terra. Per ottenere le misurazioni da remoto, stiamo utilizzando un modulo radio collegato a un Arduino su entrambi i lati della comunicazione. In futuro, sostituiremo l'Arduino lato ricevitore con un Raspberry Pi. La radio funziona in modo simile con entrambe queste interfacce, quindi scambiarle è piuttosto semplice.

Il modulo radio comunica tramite SPI, che richiede alcune connessioni in più rispetto a I2C ma è comunque davvero facile da usare grazie alla libreria NRF24. Utilizzando il modulo GPS per le misurazioni del sensore, trasmettiamo i suoi dati da un Arduino all'altro. Collegheremo il GPS e il modulo radio ad Arduino e dall'altra parte un Arduino con il modulo radio - dai un'occhiata allo schema.

Trasmettitore

#includere

#include #include #include #include TinyGPSPlus gps; SoftwareSeriale ss(4, 3); radio RF24 (8, 7); // CE, CSN struct dataStruct{ doppia latitudine; doppia longitudine; data lunga non firmata; lungo tempo non firmato; }gpsData; void setup() { Serial.begin(115200); ss.begin(9600); Serial.println("Impostazione radio"); // Imposta radio trasmettitore radio.begin(); radio.openWritingPipe(0xF0F0F0F0E1LL); radio.setChannel(0x76); radio.setPALevel(RF24_PA_MAX); radio.setDataRate(RF24_250KBPS); radio.stopListening(); radio.enableDynamicPayloads(); radio.powerUp(); Serial.println("Inizio invio"); } void loop() { while (ss.available() > 0){ if (gps.encode(ss.read())){ getInfo(); radio.write(&gpsData, sizeof(gpsData)); } } } void getInfo(){ if (gps.location.isValid()){ gpsData.longitude = gps.location.lng(); gpsData.latitude = gps.location.lat(); } else{ gpsData.longitude = 0.0; gpsData.latitude = 0.0; } if (gps.date.isValid()){ gpsData.date = gps.date.value(); } else{ gpsData.date = 0; } if (gps.time.isValid()){ gpsData.time = gps.time.value(); } else{ gpsData.time = 0; } }

RICEVITORE

#includere

#include #include radio RF24(8, 7); // CE, CSN struct dataStruct{ doppia latitudine; doppia longitudine; data lunga non firmata; lungo tempo non firmato; }gpsData; void setup() { Serial.begin(115200); // Imposta il ricevitore radio radio.begin(); radio.openReadingPipe(1, 0xF0F0F0F0E1LL); radio.setChannel(0x76); radio.setPALevel(RF24_PA_MAX); radio.setDataRate(RF24_250KBPS); radio.startListening(); radio.enableDynamicPayloads(); radio.powerUp(); } void loop() { if (radio.available()) { radio.read(&gpsData, sizeof(gpsData)); Serial.print("Posizione: "); Serial.print(gpsData.latitude, 6); Serial.print(", "); Serial.print(gpsData.longitude, 6); Serial.print(" Data: "); Serial.print(gpsData.date); Serial.print(" Ora: "); Serial.print(gpsData.time); Serial.println();} }

(Guarda il video per questo codice su

Passaggio 3: memorizzazione dei dati utilizzando un modulo della scheda SD

Il modulo radio è abbastanza affidabile, ma a volte è necessario un piano di emergenza nel caso in cui si verifichi un'interruzione di corrente dal lato del ricevitore o se la radio si sposta fuori portata. Il nostro piano di emergenza è un modulo della scheda SD che ci consente di archiviare i dati che raccogliamo. La quantità di dati raccolti non è così grande, quindi anche una piccola scheda SD sarà in grado di memorizzare facilmente i dati di un giorno.

#includere

#include #include #include TinyGPSPlus gps; SoftwareSeriale ss(4, 3); struct dataStruct{ doppia latitudine; doppia longitudine; data lunga non firmata; lungo tempo non firmato; }gpsData; void setup() { Serial.begin(115200); ss.begin(9600); if (!SD.begin(5)) { Serial.println("Scheda non riuscita o non presente"); Restituzione; } Serial.println("scheda inizializzata."); File dataFile = SD.open("gps_data.csv", FILE_WRITE); if (dataFile) { dataFile.println("Latitudine, Longitudine, Data, Ora"); dataFile.close(); } else{ Serial.println("nessuno non può aprire il file"); } } void loop() { while (ss.available() > 0){ if (gps.encode(ss.read())){ getInfo(); printResults(); saveInfo(); } } } void getInfo(){ if (gps.location.isValid()){ gpsData.latitude = gps.location.lat(); gpsData.longitude = gps.location.lng(); } else{ Serial.println("Posizione non valida"); } if (gps.date.isValid()){ gpsData.date = gps.date.value(); } else{ Serial.println("Data non valida"); } if (gps.time.isValid()){ gpsData.time = gps.time.value(); } else{ Serial.println("Ora non valida"); } } void printResults(){ Serial.print("Posizione: "); Serial.print(gpsData.latitude, 6); Serial.print(", "); Serial.print(gpsData.longitude, 6); Serial.print(" Data: "); Serial.print(gpsData.date); Serial.print(" Ora: "); Serial.print(gpsData.time); Serial.println(); } void saveInfo(){ File dataFile = SD.open("gps_data.csv", FILE_WRITE); if (dataFile) { dataFile.print(gpsData.latitude); dataFile.print(", "); dataFile.print(gpsData.longitude); dataFile.print(", "); dataFile.print(gpsData.date); dataFile.print(", "); dataFile.println(gpsData.time); dataFile.close(); } else{ Serial.println("no nessun file di dati"); } }

(Parliamo di questo codice nel video

Passaggio 4: invio e memorizzazione dei dati GPS

Passaggio 5: grazie

Iscriviti alla nostra mailing list!

Parte 1: Misurazione delle onde e della temperatura

Parte 2: Radio GPS NRF24 e scheda SD

Parte 3: Programmazione dell'alimentazione alla boa

Parte 4: dispiegamento della boa