Rastreador de caminhada

Ferramentas e máquinas necessárias

	Pistola de cola quente (genérica)
	Ferro de soldar (genérico)

Aplicativos e serviços online

Arduino IDE

Sobre este projeto

O que é o Caminhada Tracker?

Demonstração de vídeo

Etapa 1:Hardware, para quê?

• Sensor de temperatura LM 75B para detecção da temperatura ambiente
• ADXL345 acelerômetro de 3 eixos para detecção de inclinação e gravidade
• DS3231 RTC de alta precisão para detecção do tempo
• HMC5883 sensor magnético de 3 eixos para detecção do rumo da bússola
• Sensor de umidade AM2320 para detecção de% UR do ar
• sensor de pressão BMP180 para detecção de pressão atmosférica e altitude
• Sensor MTK3339 GPS para detecção de localização e distância percorrida

• Divisor de tensão de 3,9k + 22k para detecção 4 AA voltagem da bateria
• 1306 OLED para visualização de dados
• Buzzer para bipe de alarme
• RGB LED não é necessário para este projeto
• A interface XBee não é usada, mas o Arduino D2, D3, D9, D10 pode ser trazido dessa interface para outros projetos, o D2 está conectado para redefinir, o que permite redefinir o Arduino a partir do código!
• joystick de 5 direções não é usado
• 101 pote não é usado

Etapa 2:Modificar e conectar o hardware

• Camada superior:Escudo de acessórios no Arduino
• Camada intermediária:outros sensores e o GPS ficarão entre o Uno e o estojo de bateria
• Camada inferior:Suporte de bateria 4 AA com baterias

Etapa 3:Programação do dispositivo

Lista de arquivos de cabeçalho

  math.h, inttypes.h, Wire.h, lm75.h, ADXL345.h, ChainableLED.h, U8glib.h, ds3231.h, Adafruit_Sensor.h, Adafruit_AM2320.h, Adafruit_BMP085_U.h, Adafruit_HMC5883_U.h, Adafruit_GPS.h  

As advertências

• O cálculo da altitude é baseado na queda da pressão do ar, aplicável apenas durante as condições meteorológicas normais.

• O código da bússola não tem compensação de inclinação no software, o dispositivo deve ser mantido em um plano nivelado. Existe um círculo de compasso fixo, no qual existe outro círculo de raio variável. Quando o dispositivo é inclinado, o círculo interno aumenta. Quando estiver em uma posição nivelada (ou seja, os componentes xey do acelerômero são quase 0), o círculo interno se reduzirá a um ponto. É quando a direção da bússola é mais precisa.
• O ângulo de declinação do ponteiro da bússola depende da localização e variação do campo magnético da Terra. Que pode ser afetado pela tempestade solar. Se o ângulo de declinação não for incluído, o rumo da bússola será desviado alguns graus.

• A direção da bússola está sujeita a objetos magnéticos próximos, como a presença de minerais magnéticos fortes nas montanhas.
• A tensão mínima de operação do dispositivo é de cerca de 4,5 volts. É quando as baterias AA devem ser substituídas.
• A hora e a data são programadas a partir do código. Se for necessário tempo para trocar, a bateria de célula tipo moeda deve ser desconectada e conectada. Um novo upload de programa com uma nova hora no código mudará a hora.
• Durante o desenvolvimento, o módulo GPS não estava disponível. Conseqüentemente, as coordenadas de demonstração são colocadas em Lat-Long. Se alguém deseja replicar este projeto, é necessário incluir a biblioteca GPS e os códigos associados.
• O plano XY do acelerômetro e do magnetômetro estão sujeitos à colocação no PCB. O código deve ser ajustado de acordo.
• A precisão da leitura do acelerômetro está sujeita a vibrações. É aconselhável usar o dispositivo na condição de repouso.

Escopo de melhoria

• Registro periódico de parâmetros na EEPROM
• Bip do alarme da campainha ao atingir o marco de altitude / localização
• Beba um lembrete de água
• Lembrete para uma pausa
• Alarme de bateria fraca
• Temperatura baixa, alerta de umidade
• Calibração do software da bússola para compensação de inclinação (muitas coisas de trigonometria)
• Auto busca declinação usando GPS e conectividade IoT por meio do aplicativo Gateway

• Interruptores de entrada do usuário para definir o tempo, declinação, etc.
• Capa 3D personalizada para o dispositivo
• Usando bateria recarregável LiPo
• Design PCB compacto de placa única para maior portabilidade

Conclusão

Recursos externos

Hardware recomendado para uma versão melhor deste projeto

Código

• Hiking_Tracker.ino
• Bibliotecas

Hiking_Tracker.ino C / C ++

 / * /////////// NOTE ////////// D2 permite soft reset assertable de codeD3, D9, D10 estão disponíveis através de 12,13,16 de xbee interfaceD4, D13 não são acessíveis ///////////////////////////// * ///// ARQUIVOS DE CABEÇALHO PARA BIBLIOTECA ///// # incluir  #include  #include  #include  #include  #include  #include "U8glib.h" #include "ds3231.h" #include "Adafruit_Sensor.h" #include "Adafruit_AM2320.h" #include  #include  #include  ////// ///////////// RTC Variables /////////////////// uint8_t time [8]; struct ts t; int s; int m; int h; int dy; int mo; int yr; ///////////////// Variáveis ​​do acelerômetro ///////////// float X =0.0; float Y =0,0; flutuante Z =0,0; flutuante Gravidade =0,0; ///////////////// Variáveis ​​do acelerômetro /////////////// float Xm =0,0; flutuante Ym =0,0; flutuante Zm =0,0; /////////////////////////// RGB LED Variables /////////////// Const int rgb_pwr =12; const int clk_pin =6; const int data_pin =5; float hue =0.0; boolean up =true; //////////////////////// potenciômetro /////////////////// // int pot =0; ////////////////////// Batt / Supply Vin ///////////////// float Vbatt =0.0; //// //////////////////// Termômetro //////////////////// float temp =0.0; ////// /////////////// Humidity /////////////////////// float humid =0.0; ////// ////////////// Pressão do ar //////////////////// double prsr =0.0; ///////// /////////// Altitude //////////////////// float alt =0.0; /////////////// ////// Lat, Long //////////////////// float lat =0.0; float lon =0.0; ////////////////// Cabeçalho da bússola /////////////////// float cabeçalho =0.0; /// //////////////////// Ohter Variables /////////////// int mstime =0; int sensor_selector =1; ///// /////// ENUM // I2C Tipo de dispositivo Object ///////////////// U8GLIB_SSD1306_128X64 u8g (U8G_I2C_OPT_NONE | U8G_I2C_OPT_DEV_0); // I2C OLED DisplayTempI2C_LM75 termo =TempI2C_LM75 (0x48, TempI2C_LM75 ::nine_bits); // I2C Temp SensorADXL345 acelerômetro; // leds I2C Acce SensorChainableLED (clk_pin, data_pin, rgb_pwr, 1); // I2C RGB LEDAdafruit_AM2320 am2320 =Adafruit_AM2320 (); // I2C Humid SensorAdafruit_BMP085_Unified bmp180 =Adafruit_BMP085_Unified (10085); // I2C Press SensorAdafruit_HMC5883_Unified mag =Adafruit_HMC5883_Unified (12345); // I2C Compa Sensor // descomente as 2 linhas a seguir para habilitar o GPS // A depuração serial não estará disponível // HardwareSerial mySerial =Serial; // Adafruit_GPS GPS (&mySerial); void setup (void) {// 1.1V Interno Analog Ref // analogReference (INTERNAL); ///////////// Sinais para OLED no Escudo de Acessórios /////////// //// solda em ponte na blindagem necessária para D2, D3, D9, D10 // pinMode (2,1); // auto-reset D2 para RST pinMode (3,1); // sai em xbee int 12, pinMode (9,1); // outs em xbee int 13 pinMode (10,1); // outs em xbee int 16 // digitalWrite (2, HIGH); digitalWrite (3, ALTO); digitalWrite (9, BAIXO); digitalWrite (10, ALTO); pinMode (7,1); pinMode (8,1); digitalWrite (7, ALTO); digitalWrite (8, BAIXO); // 10k POT em A0 // Vin Batt / Abastecimento em A1 (3,91k / 21,76k) ///////////////////////////// //////////////////////////// Serial Comm para depuração (opcional) ////////// Serial.begin (9600); // //////////// Espera de inicialização de aceleração ///////// if (! Accelerometer.begin ()) {delay (50); } /////////////// RTC Interrupt enable ///////// DS3231_init (DS3231_INTCN); //////////////// Buzzer Init //////////////// pinMode (11,1); digitalWrite (11, LOW); } void loop (void) {// loop de imagem u8g.firstPage (); fazer {desenhar (); } while (u8g.nextPage ()); // alternar entre os sensores I2C sensor_selector ++; if (sensor_selector> =3) {sensor_selector =0;} ////// API de busca de temperatura ////// temp =termo.getTemp (); delay (5); // "C /////// API de busca de pressão //////// if (sensor_selector ==0) {///////////// Sensor de pressão Init ///////// if (! Bmp180.begin ()) delay (11); sensores_event_t event; bmp180.getEvent (&event); if (event.pressure) {prsr =event.pressure / 10; / / hP para kP delay (50);}} ////////////// GPS Init ////////////GPS.begin(9600);//// /// API Altitude Fetch //////// if (sensor_selector ==0) {sensores_event_t event; bmp180.getEvent (&event); alt =bmp180.pressureToAltitude (1013,25, event.pressure); delay (50); // bmp180.end ();} // em medidor ////////////// Umidade Sensor Init /////// if (sensor_selector ==1) {am2320.begin (); delay (50); ////// API de busca de umidade ///////// humid =am2320.readHumidity (); delay (50); // am2320.end (); // em% de RH} // em kPa ////// API de busca de aceleração ////// Vector norm =accelerometer.readNormalize (); X =norm.XAxis; Y =norm.YAxis; Z =norm.ZAxis; Gravidade =sqrt (X * X + Y * Y + Z * Z) - (0,3); // deslocamento // em m / s ^ 2 ///// API de busca de tempo //////// DS3231_get (&t); s =t.seg; m =t.min; h =t. hora; dy =t.mdia; mo =t.mon; ano =t.ano; ///// Pote Posição Fetch /////// pot =analogRead (A0) * 5 / (10 * 3); delay (2); ///// VBatt / Supply Fetch /////// // 1.1 é 1,08 para este chip Vbatt =(1,08 * analogRead (A1) / 1023) /3,91 * ((3,91 + 21,76) ); atraso (2); ///////// Cabeçalho da bússola //////// if (sensor_selector ==2) {if (! mag.begin ()) {while (1); } // delay (70); sensor_t sensor2; mag.getSensor (&sensor2); atraso (70); // ângulo de declinação depende da localização geográfica // use Lat Long do GPS para calcular sensores_event_t event2; mag.getEvent (&evento2); // Xm =event2.magnetic.x; // Ym =event2.magnetic.y; atraso (70); declinação de flutuação =0,0; rumo =atan2 (evento2.magnético.y, evento2.magnético.x); rumo + =declinação; // correção de sinal if (cabeçalho <0) cabeçalho + =2 * PI; if (cabeçalho> 2 * PI) cabeçalho - =2 * PI; // Converta radianos em graus para facilitar a leitura. rumo =rumo * 180 / M_PI; // mag.end ();} ///// Buzzer Control ////////// if (pot> 80) {digitalWrite (11,1);} else {digitalWrite (11,0); } ///// RGB Addressable LED Control ///////////// if (pot> 40) {leds.pwr_set (PWR_ENABLE); para (byte i =0; i <1; i ++) leds.setColorHSB (i, matiz, 1,0, 0,5); if (up) matiz + =0,025; senão matiz- =0,025; if (matiz> =1.0 &&up) up =false; senão if (matiz <=0,0 &&! up) up =true; } ///////////////////////////////////////////////// Auto-reset //// /////// // digitalWrite (2, LOW); ///////////////////////////////////} ///////// Void Loop termina aqui /////////////////////// Oled Picture Loop Desenhar Fn ///////// ////////// void draw (void) {u8g.setFont (u8g_font_7x13); u8g.drawHLine (37, 0, 62); u8g.setPrintPos (41, 12); if (h <10) u8g.print (0); u8g.print (h); u8g.drawStr (54,12, ":"); u8g.setPrintPos (62, 12); if (m <10) u8g.print (0); u8g.print (m); u8g.drawStr (75,12, ":"); u8g.setPrintPos (83, 12); se (s <10) u8g.print (0); u8g.print (s); u8g.drawHLine (37, 14, 62); u8g.setFont (u8g_font_5x8); u8g.drawVLine (37, 0, 14); u8g.setPrintPos (0, 7); if (dy <10) u8g.print (0); u8g.print (dy); u8g.drawStr (11,7, "/"); u8g.setPrintPos (17, 7); if (mo <10) u8g.print (0); u8g.print (mo); u8g.drawStr (0,16, "/"); u8g.setPrintPos (6, 16); u8g.print (ano); u8g.drawVLine (99, 0, 14); u8g.drawStr (104,7, "BATT"); u8g.setPrintPos (102, 15); u8g.print (Vbatt); u8g.drawStr (123,15, "V"); // u8g.setFont (u8g_font_7x13); // u8g.setPrintPos (40, 25); u8g.print (round (temp)); u8g.drawStr (55,25, "'C"); // u8g.print (round (temp)); u8g.setFont (u8g_font_5x8); // u8g.drawStr (5,40, "x"); u8g.setPrintPos (15, 40); u8g.print (round (X)); // u8g.drawStr (50,40, "y"); u8g.setPrintPos (60, 40); u8g.print (round (Y)); // u8g.drawStr (90,40, "z"); u8g.setPrintPos (100, 40); u8g.print (round (Z)); // u8g.drawStr (68,22, "BATT:"); u8g.setPrintPos (95, 22); u8g.print (Vbatt); u8g.drawStr (123,22, "V"); u8g.drawVLine (37, 18, 36); u8g.drawStr (39,24, "AIR TEMP:"); u8g.setPrintPos (85, 24); u8g.print (temp); u8g.drawStr (118,24, "C"); u8g.drawStr (39,34, "UMIDADE:"); u8g.setPrintPos (85, 34); u8g.print (úmido); u8g.drawStr (118,34, "%"); u8g.drawStr (39,44, "PRESSÃO:"); u8g.setPrintPos (85, 44); u8g.print (prsr); u8g.drawStr (118,44, "hP"); u8g.drawStr (39,54, "ALTITUDE:"); u8g.setPrintPos (85, 54); u8g.print (round (alt)); u8g.drawStr (118,54, "m"); u8g.drawHLine (0, 56, 128); u8g.drawStr (19,64, "LAT:"); u8g.setPrintPos (39, 64); u8g.print (23,57); // Demo, substitua por LAT quando o GPS adiciona u8g.drawStr (69,64, "LONG:"); u8g.setPrintPos (94, 64); u8g.print (90.36); // demonstração, substitua por LON quando o GPS for adicionado // u8g.setPrintPos (40, 25); u8g.print (round (temp)); u8g.drawStr (55,25, "'C"); int r =redondo (sqrt (X * X + Y * Y)); // float tid =atan (Y / X) * 180 / 3.1415; // questões matemáticas aqui // int radius =round (tid); u8g.drawStr (0,22, "cabeçalho"); u8g.drawCircle (18, 34, r, U8G_DRAW_ALL); // círculo de nivelamento interno u8g.drawCircle (18, 34,10, U8G_DRAW_ALL); // círculo fixo externo // círculo interno se tornará um ponto quando não houver inclinação em x e eixo y // quando o rumo da bússola é mais preciso //u8g.drawLine(18, 34, (18 + round (Y * 2)), (34 + round (X * 2))); // ampliado 2x u8g.setPrintPos (0, 53); u8g.print (cabeçalho); // 0 ou 360 é N // 90 é E // 180 é S // 270 é W // u8g.setFont (u8g_font_5x8); if ((cabeçalho> 315) | (cabeçalho <=45)) {u8g.drawLine (18,34,8,34); } if ((cabeçalho> 45) &(cabeçalho <=135)) {u8g.drawLine (18,34,18,24);} if ((cabeçalho> 135) &(cabeçalho <=225)) {u8g.drawLine (18,34,28,34);} if ((cabeçalho> 225) &(cabeçalho <315)) {u8g.drawLine (18,34,18,44);} // u8g.drawLine (18, 34, (18 + round (Y * 2)), (34 + round (X * 2))); // ampliado 2x BASEADO NO ACELARÔMETRO // o loop termina aqui} 

Bibliotecas C / C ++

 Sem visualização (apenas download). 

Esquemas