Präzise GPS-Uhr: Günstige Genauigkeit & Zuverlässigkeit
Komponenten und Zubehör
| Arduino UNO | × | 1 |
| GPS-Empfänger (GY-GPS6MV2 mit u-blox NEO-6M) | × | 1 |
| LCD-Display (20×4 mit I²C-Adapter) oder 16×2 | × | 1 |
| Steckbrett | × | 1 |
| Jumper-Kabel | × | 1 |
Software
- Arduino IDE
- Bibliotheken: Adafruit GPS Library, LiquidCrystal_I2C, Wire, SoftwareSerial
Projektbeschreibung
Statt RTC-Modul oder NTP: **Zeit per GPS-Satelliten** aus NMEA-Sätzen parsen. GPS-Empfänger sind heute sehr günstig (hier GY-GPS6MV2 mit u-blox NEO-6M).
Vorab-Test (optional)
- Windows: **u-center** (u-blox) installieren, GPS per FTDI-Adapter an COM-Port → Fix nach ~1 Min (rote LED blinkt)
- NMEA-Strings in u-center (F8 Text Console) oder Online-Decoder prüfen: rl.se/gprmc
Schaltung
- GPS VCC → 5 V (Modul ist 3,3/5 V tolerant)
- GPS GND → GND
- GPS TX → Arduino Digital 8 (SoftwareSerial RX)
- GPS RX → Arduino Digital 7 (SoftwareSerial TX)
- LCD I²C: SDA → A4, SCL → A5 (Adresse oft 0x27 oder 0x3F)
Zeitzonen-Handling
NMEA liefert **UTC**. Lokale Zeit = UTC + Offset.
int timezone = +1; // Europa/Berlin (UTC+1)
// Im Code:
int hour = GPS.hour + timezone;
if (hour >= 24) hour -= 24;
if (hour < 0) hour += 24;
Windgeschwindigkeits-Anzeige (Beaufort-Skala)
GPS liefert Speed in **Knoten**. Umrechnung: **1 kt = 1,852 km/h**.
float speed_kmh = GPS.speed * 1.852;
if (speed_kmh <= 1) "Windstille";
else if (speed_kmh <= 9) "leiser Zug";
else if (speed_kmh <= 46) "Brise";
else if (speed_kmh <= 56) "starker Wind";
else if (speed_kmh <= 74) "stürmischer Wind";
else if (speed_kmh <= 83) "Sturm";
else if (speed_kmh <= 102) "schwerer Sturm";
else "Orkan";
LCD-Ausgabe (20×4)
- Zeile 1: Uhrzeit HH:MM:SS
- Zeile 2: Datum DD.MM.YY
- Zeile 3: Geschwindigkeit km/h + Beaufort-Text
- Zeile 4: Höhe (Altitude) in Metern
Update-Intervall: ca. 2 Sekunden. Für 16×2 Display: Sekunden & Höhe weglassen.
Arduino-Code (basierend auf Adafruit GPS Library Example)
// Test code for Adafruit GPS modules using MTK3329/MTK3339 driver
// modified 01.02.2020 - Ingo Lohs
// GPRMC & GPGGA decoder: https://rl.se/gprmc
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 20, 4); // Adresse anpassen (0x27/0x3F)
#include <Adafruit_GPS.h>
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(8, 7); // RX=8, TX=7
Adafruit_GPS GPS(&mySerial);
#define GPSECHO true
int timezone = +1; // Europe/Berlin
void setup() {
lcd.init(); lcd.backlight();
Serial.begin(115200);
delay(5000);
Serial.println("Adafruit GPS library basic test!");
GPS.begin(9600); // UBLOX 6M Default
GPS.sendCommand(PMTK_SET_NMEA_OUTPUT_RMCGGA); // RMC + GGA (Altitude)
GPS.sendCommand(PMTK_SET_NMEA_UPDATE_1HZ); // 1 Hz Update
GPS.sendCommand(PGCMD_ANTENNA);
delay(1000);
mySerial.println(PMTK_Q_RELEASE);
}
uint32_t timer = millis();
void loop() {
char c = GPS.read();
if (c && GPSECHO) Serial.write(c);
if (GPS.newNMEAreceived()) {
if (!GPS.parse(GPS.lastNMEA())) return;
}
if (timer > millis()) timer = millis(); // Overflow-Schutz
if (millis() - timer > 2000) {
timer = millis();
// Serial Debug Ausgabe
Serial.print("\nTime: ");
// ... formatierte Zeit, Datum, Fix, Location, Speed, Angle, Altitude, Satellites ...
// LCD Ausgabe
lcd.setCursor(5, 0);
int hour = GPS.hour + timezone;
if (hour < 10) lcd.print('0');
lcd.print(hour, DEC); lcd.print(':');
if (GPS.minute < 10) lcd.print('0');
lcd.print(GPS.minute, DEC); lcd.print(':');
if (GPS.seconds < 10) lcd.print('0');
lcd.print(GPS.seconds, DEC);
lcd.setCursor(5, 1);
if (GPS.day < 10) lcd.print('0');
lcd.print(GPS.day, DEC); lcd.print('.');
if (GPS.month < 10) lcd.print('0');
lcd.print(GPS.month, DEC); lcd.print('.');
lcd.print(GPS.year, DEC);
if (GPS.fix) {
lcd.setCursor(0, 2);
float speed = GPS.speed * 1.852;
lcd.print(speed, 1);
// Beaufort
if (speed <= 1) lcd.print(" Windstille");
else if (speed <= 9) lcd.print(" leiser Zug");
else if (speed <= 46) lcd.print(" Brise");
else if (speed <= 56) lcd.print(" starker Wind");
else if (speed <= 74) lcd.print(" stuerm. Wind");
else if (speed <= 83) lcd.print(" Sturm");
else if (speed <= 102) lcd.print(" schwerer Sturm");
else lcd.print(" Orkan");
lcd.setCursor(0, 3);
lcd.print("Hoehe: ");
lcd.print(GPS.altitude);
}
}
}
Hinweis zu DCF77
In Europa auch DCF77-Funkzeit möglich, aber teurer & empfindlicher. GPS ist kostengünstiger & weltweit nutzbar.
Herstellungsprozess
- DIY Low-Cost Handschuh-Controller & Propeller-Auto – Eigenen Arduino-Handcontroller bauen
- DHT11 Temperatur- & Feuchtesensor mit LED-Anzeige & Piezo-Summer
- GPS-Datenlogger mit räumlicher Analyse auf Azure IoT Hub
- Arduino Temperatur- & Feuchtelogger mit DHT11 & Ethernet Shield
- Arduino Temperaturoverwachung & Echtzeituhr mit 3,2″ TFT-Display
- Analog-Style LED Persistence-of-Vision Uhr – DIY Arduino Nano Projekt
- Licht & Sound zum Geburtstag: DIY Arduino-Projekt
- u-blox LEA-6H 02 GPS-Modul: Arduino & Python Integrationsanleitung
- Echtzeit-Zelluläre Automaten auf Arduino mit 128x64 OLED-Display
- DIY Guitar Speed Pick & Stomp Pedal – 3D-gedruckter motorisierter Plektrum