Switch Language

peripherals

Модуль GPS

Введение

Это руководство описывает процесс улучшения платы Heltec ESP32 V3 путем интеграции модуля GPS GT-U7, хотя практически любой поддерживаемый модуль GNSS можно интегрировать аналогичным образом. Добавление этого модуля обеспечивает точные возможности GPS и часы реального времени (RTC), устраняя необходимость в WiFi или смартфоне для отслеживания времени. Это улучшение особенно полезно для mesh-сети, где отслеживание времени с момента последнего увиденного устройства критически важно.

Однако важно отметить, что модуль GPS увеличивает энергопотребление узла. Это руководство помогает решить эту проблему, подробно описывая, как включить переключатель или N-канальный MOSFET в схему. Это позволяет реализовать дополнительное управление питанием через прошивку, экономя больше заряда батареи, чем опция мягкого сна, без потери функциональности.

Преимущества

Соображения по энергопотреблению

Модуль GT-U7 известен своим высоким энергопотреблением, что потенциально может сократить срок службы батареи узла. Чтобы минимизировать это, рекомендуются три подхода:

Примечания к предыдущим версиям этих инструкций

Предыдущие версии этих инструкций рекомендовали использовать силовой транзистор 2N2222a для управления питанием. Кроме того, там показывалось использование транзистора для управления питанием с «верхней стороны» (т.е. между Vcc Heltec и Vin GPS). Хотя этот метод будет работать на некоторых платах, не идеально использовать NPN-транзистор для коммутации «верхней стороны» нагрузки таким образом.

Текущая версия руководства теперь рекомендует использовать либо поверхностный, либо сквозной MOSFET для коммутации земли («нижней стороны») модуля GPS. Это позволяет MOSFET работать в полностью насыщенном режиме, и MOSFET сами по себе потребляют меньше энергии, чем силовой транзистор. Поскольку земля для двух частей теперь изолирована, важно убедиться, что никакие части модуля GPS, антенны или экранирующий корпус не контактируют с землей платы Heltec.

Основные соединения для NPN MOSFET показаны на схеме ниже.

Heltec_ESP32V3_N-Mosfet_Schematic

Необходимые материалы

Инструкции (сквозной MOSFET)

Примечание: эти инструкции предполагают использование MOSFET 2N7000. Для других компонентов всегда проверяйте datasheet!

  1. Припаяйте провод от вывода TXD на модуле GPS к GPIO 48 на плате Heltec. (Можно выбрать другой вывод GPIO)
  2. Припаяйте провод от вывода RXD на модуле GPS к GPIO 47 на плате Heltec. (Можно выбрать другой вывод GPIO)
  3. Припаяйте провод от вывода VCC на модуле GPS к выводу 3V/5V на плате Heltec.
  4. Припаяйте провод от правого вывода (вывод 3, Drain) NPN MOSFET к GND на модуле GPS.
  5. Припаяйте провод от левого вывода (вывод 1, Source) NPN MOSFET к GND на плате Heltec.
  6. Припаяйте провод от среднего вывода (вывод 2, Gate) NPN MOSFET к GPIO 46 платы Heltec. (Можно выбрать другой вывод GPIO)
  7. Перейдите в приложение Meshtastic > Radio Configurations > Position
  8. Установите GPS_RX_PIN в 48 (Это будет общаться с выводом TXD на GPS)
  9. Установите GPS_TX_PIN в 47 (Это будет общаться с выводом RXD на GPS)
  10. Установите PIN_GPS_EN в 46 (Это позволит прошивке meshtastic отключать питание на плате GPS с помощью пользовательской кнопки платы Heltec, нажав на нее 3 раза)

Схема подключения — сквозной

HeltecESP32V3-gps-module

Инструкции (поверхностный MOSFET)

Примечание: эти инструкции предполагают использование MOSFET SI2312. Для других компонентов всегда проверяйте datasheet!

  1. Припаяйте провод от вывода TXD на модуле GPS к GPIO 48 на плате Heltec. (Можно выбрать другой вывод GPIO)
  2. Припаяйте провод от вывода RXD на модуле GPS к GPIO 47 на плате Heltec. (Можно выбрать другой вывод GPIO)
  3. Припаяйте провод от вывода GND на модуле GPS к среднему выводу MOSFET SI2312
  4. Припаяйте провод от вывода VCC модуля GPS к выводу 3V/5V на плате Heltec.
  5. Припаяйте провод от левого вывода MOSFET SI2312 к GPIO 46 на плате Heltec.
  6. Припаяйте провод от правого вывода MOSFET SI2312 к пустому месту пайки на плате Heltec (см. фотографии).
  7. Перейдите в приложение Meshtastic > Radio Configurations > Position
  8. Установите GPS_RX_PIN в 48 (Это будет общаться с выводом TXD на GPS)
  9. Установите GPS_TX_PIN в 47 (Это будет общаться с выводом RXD на GPS)
  10. Установите PIN_GPS_EN в 46 (Это позволит прошивке meshtastic отключать питание на плате GPS с помощью пользовательской кнопки платы Heltec, нажав на нее 3 раза)
  11. Убедитесь, что земля на модуле GPS не контактирует с землей платы Heltec или любым другим компонентом, связанным с землей Heltec. Это включает крышки антенн, разъемы батарей и т.д. Несоблюдение этого может привести к обходу MOSFET.

Фотографии и схемы — SMD

HeltecESP32V3-gps-module

HeltecESP32V3-gps-module

HeltecESP32V3-gps-module

Советы по устранению неисправностей

Если модуль GPS не включается, проверьте соединения с транзистором и убедитесь, что средний вывод правильно настроен в настройках прошивки. Если появляется сообщение «GPS отключен», нажмите пользовательскую кнопку на плате Heltec три раза, чтобы включить его. Если появляется сообщение «GPS отсутствует», проверьте, что TXD и RXD правильно настроены. Если появляется сообщение «Нет фиксации GPS», переместите узел в другое место с видом на небо на некоторое время, чтобы правильно зафиксировать сигнал. Если местоположение неточное, пройдитесь, чтобы GPS мог правильно зафиксировать сигнал.

Заключение

Следуя этому руководству, плату Heltec ESP32 V3 можно улучшить ценными возможностями GPS и RTC, эффективно управляя энергопотреблением. Будь то хобби-проект или более серьезное применение, эти дополнения значительно расширяют потенциал устройства.