Согласно статистике каждые полторы минуты в одной только Германии воруют один велосипед. В прошлом году было украдено 332 486 велосипедов на сумму более 120 миллионов евро, и это только задокументированные случаи воровства. Во всем остальном мире ситуация обстоит не лучшим образом.

После того как моему любимому велосипеду приделали ноги, стал думать как бы этого можно было бы избежать подобного в будущем. Как правило, украденный велосипед не увозят далеко - одному моему коллеге повезло больше чем мне - тот нашел свой велосипед на соседней улице пристегнутым к забору другим замком. Свой велосипед подобным образом мне найти, увы, не удалось. Если бы на велосипеде стоял GPS трекер, то его можно было бы найти за считанные минуты.

После того как TTGO выпустили плату с ESP32 и SIM600 на борту я подумал, что это почти готовый GPS трекер, на нём уже есть контроллер LiPo аккумулятора и слот для SIM карты - нужно только добавить в связку GPS! Из недорогих на рынке оказался модуль NEO6m который удивительно прост в управлении. Трекер питается от LiPo аккумулятора емкостью 700mAh. 

Все компоненты достаточно компактные, их можно поместить, например, в велофонарь, раму, сиденье - в велосипеде не так много вариантов, но они есть.

Сейчас одной зарядки хватает сейчас примерно на два дня.  Моей целью является увеличение этого времени хотя бы до недели, два для это слишком мало - ведь иногда велосипед может стоять без движения достаточно долго. Устройство заряжается от велогенератора встроенного в колесо через специальный стабилизатор.

Трекер посылает телеметрию на собственный сервер каждые десять минут - возможно в будущем это время будет увеличено чтобы добиться большей автономности.

Готовое устройство внешне выглядит как обычный задний велофонарь и является неразборным, для герметичности фара залита термоклеем, поэтому прошивку нужно обновлять по воздуху, это первое что я реализовал, так как снимать устройство каждый раз когда нужно залить новую прошивку мне совершенно не хочется. Сама прошивка написана на C++ в среде Ардуино.

Насколько подобное устройство окажется полезным - время покажет, пока же это такой хобби-проект где я могу поэкспериментировать с интересными мне технологиями.

Все ссылке в этой статье ведут на немецкий Амазон где я заказывал компоненты устройства. В России те же самые детали можно купить на AliExpress, в Германии из за высоких пошлин и трудностей с таможней AliExpress, увы, не так популярен. 

В ближайшее время планирую сфокусироваться на функциональности - добавить в работу bluetooth и wifi, улучшить автономность, сделать мобильное приложение и улучшить серверную часть. Как только будет возможно - выложу исходники и схему в открытый доступ. Пока же, если кто-нибудь захочет поучаствовать в разработке или повторить - пишите мне в личку - обязательно поделюсь исходниками. 

Удалось успешно запустить U-Center на Линукс. U-Center это такая программа позволяющая конфигурировать GPS модули от фирмы Ublox. Это программа разработана только под Windows но создатели утверждают что под Wine она тоже работает.

Для этого поставил Wine.

sudo aptitude install wine-stable

Чтобы настроить последовательный порт необходимо запустить редактор реестра при помощи команды wine regedit и создать новую запись COM1 со значением /dev/ttyUSB0 в разделе HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Wine\Ports, после чего перезапустить Wine командой wineserver -k.

Для соединения с компьютером использовал переходник USB - UART с резистивным делителем, так как Neo6m имеет трех вольтовую логику.

Теперь я могу посылать команды непосредственно с компьютера, а то через Ардуино это занимает слишком много времени.

Почему-то отладочная плата на TTGO T-Call ESP32 SIM800L не хочет работать столько сколько мне бы хотелось от одной зарядке.

Стал грешить на модуль NEO6m. Спящий режим в нем поначалу никак не хотел включаться затем я разобрался как это сделать, но сборка все равно не показывала чудеса автономности. Поэтому встала задача измерить его реальный ток потребления, однако, почему-то, при включенном амперметре плата никак не хочет работать. Видимо, модуль питания, увидев что внутреннее сопротивления литий полимерного аккумулятора выросло на величину шунта сходит с ума. INA219 с шунтирующим резистором 0.1 Ом тоже не сработал.

Пришлось собирать отдельное устройство для опытов. Для этого использовал Arduino Pro Mini INA219 и маленький монохромный дисплей.

Оказалось что все не так уж и плохо. В спящем режиме устройство потребляет около 1.4 mA что в принципе не плохо. В активном режиме ток потребления около 20-30 mA что тоже вполне неплохо.

Причем, в выключенном режиме включался постоянно красный светодиод что, скорее всего, сказалось на потреблении не лучшим образом на потреблении.

Если вдруг кому потребуется код всего этого безобразия в том числе команды для ввода NEO6m в спящий режим, то вот он.

Продолжаю изучать отладочную плату TTGO T-Call ESP32 SIM800L. Несколько недоумеваю по поводу используемых портов. У ESP32 есть три аппаратных UART при этом нa плате для соединения ESP32 с SIM800 используются выходы 26 и 26 на которых аппаратного UART нету! То есть, заместо аппаратного нужно использовать программный UART который хуже по определению! При этом эти ноги еще выведены на гребенку платы - зачем, если использовать их уже нельзя?

Может я чего не понимаю... При этом, кроме UART0 используемый при программировании устройства больше больше ног поддерживающих аппаратный UART не выведено. Очень странное решение...

Порты, которые использовать нельзя - выведены наружу, а те что можно и нужны - нет. При этом две ноги не подключены вообще ни к чему и еще есть аж целых три ноги для земли. Очень странное решение, но, как говориться, чем богаты...

Пришел интересный модуль - TTGO T-Call ESP32 SIM800L.

По сути это ESP-32 Wrover соединенный с модулем SIM800L который умеет работать с 2G сетями. С 3G уже не умеет, но это и не нужно если объем передаваемых данных не велик.

Залил тестовую прошивку, найденную у RandomNerd предварительно адаптировав ее для работы https://requestbin.com/.

И ура! Теперь я могу посылать данные по GPRS!

Тестовый скетч залил на Github.

Решил спаять новое устройство на смену временной макетной плате, которая стоит на шкафу и пылиться.

Новая плата чуть менее временная, но все равно макетка:

Сказано сделано - спаял новое устройство. Однако, работать оно поначалу не захотело.

Сначала при включении светодиоды начинали хаотически мигать. Опытным путем было установлено, что эффект проявлялся только если напряжение питания модуля 3.33 вольта и ниже. Если повысить напряжение до 3.5 вольт все начало работать нормально. Видимо, пятивольтовая логика ленты WS2812b не совместима с 3.33 вольтовой логикой ESP32. По идее нужен преобразователь уровня.

В определенный момент всплыл другой глюк. Опять стали подмигивать отдельные светодиоды. Стал искать причину. Выяснилось следующее: из-за того, что новая плата у меня ESP 32 Wroom а не ESP 32 Cam при заливке прошивки я выбрал другой тип платы - ESP32 Dev Board с частотой 120MГц. Раньше прошивал с настройками для ESP32 Wroover на 80МГц и на 40МГц. Интересно, что система прошилась нормально, а вот лента стала странно подмигивать. При этом эффект уже не зависел от напряжения питания. Вернул предыдущие настройки - все стало опять хорошо.

И вот устройство стоит, лампочки мигают, казалось бы все хорошо. Однако через некоторое время устройство перестает отзываться по Wifi. При этом оне не зависает, нет - выбранный световой эффект продолжает работать - просто устройство отказывается открываться по сети. Лекарство пока не нашел, хотя есть несколько предположений, почему это происходит.  В новой прошивке есть возможность отключать энергосбережение WiFi - предполагается это может решить проблему. Так ли это - посмотрим.

Upd: с вайфаем получилось интересно. Перепробовал разное - и понижать напряжение питания, и включать специальный флаг, чтобы чип не переходил в режим энергосбережения - такое есть в последней прошивке - все равно через некоторое время устройство переставало отвечать на запросы, хотя и продолжало работать - по таймеру эффекты продолжали стабильно запускаться. И вот, вчера, попробовал на роутере переключить канал с четвертого на восьмой - домашние жаловались, что у них плохо работает интернет. И вот уже второй день устройство нормально отзывается по сети. Что это такое я пока не понял, но корреляция определенно тут есть.

Upd2: переключил на роутере WiFi на другой канал, так как домашние жаловались не нестабильную связь - зависания устройства сразу прекратились.

Upd3: Написал более подробную статью про освещение светодиодной лентой, статья пока в разработке, но уже из нее можно многое почерпнуть про изготовление устройства.

На выходных сделал новую поделку:

Сначала хотел такое сам сделать, потом поискал, и оказалось, что уже есть замечательная прошивка для контроллеров от Espressif. Работает на ESP32 и более младщих сериях. Поддерживает голосовые ассистенты типа Гугла и Алексы, прошивка сделана на редкость профессионально хоть и Ардуино.

Очень понравилось.

Как измерить напряжение батареи при питании вашей самоделки на базе базе ESP32?

Самым очевидным решением было бы использовать резисторный делитель и снимать напряжение батареи с него, однако, оказалось, что модуль ESP-32 Cam который я использую для опытов не содержит ни одного аналогового входа, они все используются для встроенной камеры.

Поэтому, другим вариантом было использования отдельного датчика на базе INA219. Этот чип общается с внешним миром через i2c - для этого можно использовать любые две ноги ввода-вывода - в моем случае это 13 -SDA, 15-SDL. Для того чтобы все заработало как полагается в стандартный пример от Adafruit достаточно добавить одну единственную строчку для инициализации i2c на нестандартных выводах:

 Wire.begin(13, 15);

Питание микороконтроллера осуществляется Step Down стабилизатором выходное напряжение которого устанавливается переменным резистором - на нем я выставил напряжение около 3.3 вольта.

Интересно, что если ничего не подать на ногу V+ INA219 то она показывает напряжение около 0.8 В и ток порядка 10mA - уж не знаю почему - во всех примерах которые я видел в сети на него ничего не подается и эти ноги используются только при измерении токов - у меня же, почему то так не заработало - нужно было сигнал подавать именно на +V при том что я запитал сам сенсор от 3.3 вольта от которого запитал и микроконтроллер.

Вот код прошивки.

Вот так выглядит моя схема. 

На реальной схеме было несколько больше деталей, но в данной прошивке они не используются:

Вот что выводится в терминал:

Таким образом удалось измерить не только напряжение на аккумуляторах, но и потребляемый устройством ток.

В Германии не очень популярен АлиЭкспресс, но зато все заказывают с местного аналога -  amazon.de. Товары на нём уже растаможенные, так как без растаможки тут можно заказывать из-за границы на сумму не более 21 евро в месяц. Чтобы иметь возможность поэкспериментировать с некоторыми железками, заказал себе набор юного радиолюбителя в который входит паяльник, тестер, кусачки и ещё куча всякого разного. Дополнительно, заказал макетную плату с кучей соединительных проводов резисторов конденсаторов, транзисторов и ещё всякими разными другими активными элементами которые могут пригодиться. 

И первым делом спалил esp32 Cam модуль, который неправильно запитал. Подключил блок питания не стого конца и не заметил, что плюс на блоке питания упирается в синюю дорожку а минус в красную. Как ожидалось, вернее как не ожидалось, но модуль благополучно сгорел. Оказывается, он прекрасно горит если на плюс подать минус. Теперь у него постоянно подмигивает лампа вспышки и модуль больше не отзывается на команды извне. Что же, на будущее будем осторожнее и закажем еще пару таких же модулей - благо стоят они не очень дорого. 

P.S. Оказалось, что модуль не сгорел - я его просто неправильно запитал. А вот из заказанных двух модулей живым приехал только один - второй оказался безнадежно испорченным.