Bezprzewodowy rejestrator danych GPS dla dzikiej przyrody: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

W tej instrukcji pokażemy, jak zrobić mały i niedrogi rejestrator danych GPS oparty na Arduino, z funkcją łączności bezprzewodowej!

Wykorzystanie telemetrii do badania ruchu dzikich zwierząt może być bardzo ważnym narzędziem dla biologów. Dzięki niemu dowiesz się, gdzie żyją zwierzęta, gdzie żywią się i jak daleko pokonują każdego dnia. Biolodzy następnie wykorzystują te informacje, aby pomóc chronić zwierzęta i ich środowisko.

Użyliśmy tego rejestratora danych na latających lisach (zwanych również nietoperzami owocożernymi) i razem z innymi odkryliśmy, że latające lisy przelatują ponad 40 km każdej nocy, wracając na to samo drzewo.

Ten rejestrator danych:

• ma zasięg bezprzewodowy ponad 2 km
• żywotność baterii ponad 2 tygodnie (przy użyciu baterii opisanej w Materiałach i narzędziach)
• przekazuje swoją aktualną lokalizację w „biciem serca” co 5 minut
• może przechowywać 100 lokalizacji w swojej pamięci EEPROM;
• i może przesyłać lub „zrzucać” te dane do odbiornika codziennie lub na polecenie

Opracowując mały i niedrogi rejestrator danych GPS oparty na Arduino, z możliwością łączności bezprzewodowej, zapewniliśmy studentom, naukowcom obywatelskim i grupom społecznym sprzęt niezbędny do badania ruchu ich lokalnej przyrody.

Krok 1: Materiały i narzędzia

Aby zbudować tę instrukcję, musisz uporządkować przestrzeń swojego producenta, zebrać materiały (poniżej) i podłączyć lutownicę! Jeśli nie wiesz, który koniec żelazka się nagrzewa (wskazówka: to spiczasty koniec), prawdopodobnie powinieneś znaleźć przyjaciela, który ci pomoże!

1 x Arduino Pro Mini 328 - 3,3 V/8 MHz

1 x moduł GPS GTOP LadyBird 1 (PA6H)

2 x nadajnik-odbiornik RF FSK HM-TRP 433 Mhz

Tutaj w Australii używamy 433Mhz, jest ono dostępne dla amatorów na podstawie licencji klasy Radiocommunications (Low Interference Potential Devices) 2015. W zależności od lokalizacji może być konieczne użycie nadajnika-odbiornika działającego na innej częstotliwości! Wypróbuj HM-TRP 868Mhz RF FSK Transceiver lub HM-TRP 915Mhz RF FSK Transceiver.

1 x bateria litowa AXIAL 1/2AA 3.6v

Rezystory metalizowane 1 x 10k Ohm 0,5 W - zestaw 8

Krok 2: Zacznij od Arduino Pro Mini

1. Przylutuj szpilki nagłówka do płyty
2. Usuń przycisk resetowania

Zobacz powyższy obrazek, aby uzyskać kilka wskazówek!

Krok 3: Podłączanie modułu GPS do płyty Arduino

Postępuj zgodnie z powyższymi obrazami

Zapoznaj się z arkuszem danych GPS lub możesz go po prostu rzucić!

1. Przylutuj odcinek czerwonego przewodu do pinu 4 modułu GPS (VBACKUP)
2. Przylutuj odcinek czarnego przewodu do pinu 12 modułu GPS (GND)
3. Za pomocą taśmy dwustronnej przymocuj GPS do dolnej części płytki Arduino
4. Złóż czarny przewód wzdłuż dolnej części płytki Arduino i przylutuj do GND (obok RAW!)
5. Wciśnij nogę rezystora przez pin 9 na płycie Arduino i przylutuj do pinu 1 modułu GPS
6. Wytnij i złóż nogę rezystora na piny 9, 8, 7 i 6 i przylutuj
7. Złóż czerwony przewód na górze płytki Arduino i przylutuj do VCC
8. Przełóż nogę rezystora przez styki 5 i 4 płytki Arduino i przylutuj do styków 9 i 10 modułu GPS
9. Wytnij nogi rezystora poziomo płytką Arduino i przylutuj

Twój moduł GPS jest teraz gotowy do testów!

Krok 4: Testowanie modułu GPS

Zawsze dobrze jest przetestować moduł GPS przed kontynuowaniem.

1. Zainstaluj Arduino IDE na swoim komputerze
2. Prześlij poniższy kod do rejestratora danych za pomocą przerwania FTDI - 3,3 V
3. Otwórz Serial Monitor na Arduino IDE, powinieneś teraz widzieć dane przesyłane z modułu GPS do płyty Arduino
4. Możesz także użyć innego oprogramowania, takiego jak u-center, aby odczytać dane GPS i podać inne informacje, takie jak liczba satelitów w zasięgu wzroku i dokładność danych o lokalizacji!

Nie zapomnij, że może być konieczne wyjście na zewnątrz, aby moduł GPS mógł odbierać sygnały z satelitów!

Krok 5: Przejście na sieć bezprzewodową

Zajrzyj do arkusza danych tego transceivera. Co za sprytna, mała płytka, transmituje na odległość nawet 60 mW Xbee Pro z anteną przewodową, ale zużywa znacznie mniej prądu, dzięki czemu nasza bateria wytrzyma dłużej!

1. Przylutuj rezystor 10K na górze płytki nadawczo-odbiorczej między VCC a ENABLE, spowoduje to pociągnięcie ENABLE wysoko do spania, ziewanie!!!
2. Przylutuj odcinek przewodu na spodzie płytki nadawczo-odbiorczej między VCC i CONFIG, spowoduje to wysokie ustawienie CONFIG do komunikacji
3. Umieść taśmę izolacyjną z boku modułu GPS, aby zapobiec zwarciu płytki nadawczo-odbiorczej z boku obudowy modułu GPS
4. Przylutuj inny odcinek czerwonego przewodu do VCC, żółty do TX, czarny do GND, biały do RX i niebieski do ENABLE
5. Umieść płytkę nadawczo-odbiorczą na pozostałym kawałku taśmy dwustronnej
6. Przeciągnij czerwony przewód pod płytką Arduino i przylutuj do VCC
7. Najpierw przeciągnij czarny przewód nad rezystorem, a następnie w dół pod płytką Arduino, przylutuj do GND
8. Następnie żółty do pinu 2, biały do pinu 3 i niebieski do pinu A2

Co za wysiłek. Dobra robota, jedziesz tam!

Krok 6: Potrzebujesz odbiornika

Nie ma większego sensu posiadanie bezprzewodowego rejestratora danych GPS, jeśli nie masz odbiornika, a nie może być prostsze niż ta konfiguracja!

1. Weź swój drugi nadajnik-odbiornik, masz dwa, prawda!
2. Przylutuj odcinek czerwonego przewodu między VCC a CONFIG
3. Przylutuj długość czarnego drutu między GND a ENABLE
4. Przylutuj inny odcinek czerwonego przewodu do VCC, czarny do GND, żółty do TX i biały do RX
5. Teraz umieść kilka pinów nagłówka w wyłamaniu FTDI
6. Przylutuj czerwony przewód do VCC, czarny przewód do GND, żółty do RX i biały do TX (zobacz, jak odwróciliśmy przewody łączące TX i RX, podstępne, podchwytliwe, prawda!)

Teraz jesteśmy gotowi na komunikację bezprzewodową!

Krok 7: Uwaga dotycząca anten

Anteny robią ogromną różnicę, ale w przypadku dzikiej przyrody czasami musimy zachować ich małe rozmiary.

Najlepszą anteną dla twojego rejestratora danych i odbiornika jest antena dipolowa, po prostu przylutujesz przewód o długości 173 mm do pinu ANT w transceiverze i oddzielny przewód o długości 173 mm do pinu GND. Ta kombinacja da nam zasięg widzenia na ponad 2 km.

Czasami po prostu nie można mieć zwisających przewodów, dzikie zwierzęta zazwyczaj mają duże zęby i będą gryźć, żuć i niszczyć anteny, a nawet rejestratory danych! Aby ukryć anteny, możesz je zwinąć, nazywa się to anteną spiralną lub sprężynową. Po prostu owiń przewód wokół małego śrubokręta, zacznij od końca i zwiń go w kierunku transceivera.

PS czy wiesz, co jeszcze składa się na świetną antenę, przypon wędkarski. Są one zazwyczaj wykonane z plecionego drutu stalowego z powłoką z tworzywa sztucznego, niezwykle mocnego i bardzo elastycznego. Doskonały do stosowania na dzikich zwierzętach, które mogą pełzać pod lub wokół roślinności.

Krok 8: Testowanie radia

1. Prześlij poniższy kod do rejestratora danych za pomocą przerwania FTDI - 3,3 V
2. Wyjmij rejestrator danych z gniazda FTDI i włącz go za pomocą baterii lub innego źródła zasilania 3,3 V, + do VCC i - do GND
3. Włóż odbiornik do przerwania FTDI (zwykle należy usunąć przerwanie FTDI z portu USB komputera przed zmianą urządzeń peryferyjnych)
4. Uruchom Arduino IDE i otwórz monitor szeregowy
5. Ustaw Monitor szeregowy na 9600 bps i „Brak zakończenia linii”
6. Wpisz „tx” i kliknij Wyślij
7. Powinieneś otrzymać wiadomość z rejestratora danych GPS o treści „TEST OK!”

Krok 9: Wdrażanie bezprzewodowego rejestratora danych GPS

To wszystko, testowanie zakończone, teraz prześlij poniższy kod za pomocą Arduino IDE i swojego przerwania FTDI i gotowe! Masz teraz bezprzewodowy rejestrator danych GPS do wykorzystania w dzikich zwierzętach.

Poznaj swój rejestrator danych przed jego wdrożeniem, naucz się słuchać bicia serca za pomocą odbiornika i monitora szeregowego (co 5 minut będzie dostępny i nie zapomnij, że rejestrator danych musi znajdować się na zewnątrz). Po otrzymaniu bicia serca masz 5 sekund, aby wpisać „tx” i kliknąć Wyślij, a następnie wszystkie dane zostaną „zrzucone” na ekran, po prostu skopiuj i wklej do wybranego oprogramowania do mapowania.

Zapoznaj się z kodem, możesz go zmienić, aby robić, co chcesz. Śledząc niedźwiedzia, dlaczego nie użyć większej baterii i otrzymywać bicie serca co minutę!

Nie powiem Ci, jak spakować rejestrator danych ani jak podłączyć go do dzikiej przyrody, to decyzja należy do Ciebie i Twojej komisji etyki! Powiem ci, że nasze rejestratory danych po prostu otoczyliśmy folią termokurczliwą, możesz je „zalać” żywicą epoksydową, jeśli chcesz czegoś mocniejszego!

Ogromne podziękowania dla wszystkich ludzi, którzy pomogli mi w tym przez lata i życzę powodzenia z bezprzewodowym rejestratorem danych GPS!

Pierwsza nagroda w konkursie bezprzewodowym

I nagroda w konkursie Arduino 2017