Bezvadu GPS datu reģistrētājs savvaļas dzīvniekiem: 9 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Šajā pamācībā mēs parādīsim, kā izveidot nelielu un lētu GPS datu reģistratoru, kas balstīts uz Arduino!

Telemetrijas izmantošana savvaļas dzīvnieku kustības izpētei var būt ļoti svarīgs instruments biologiem. Tas var pateikt, kur dzīvnieki dzīvo, kur viņi barojas un cik tālu viņi katru dienu ceļo. Pēc tam biologi izmanto šo informāciju, lai palīdzētu saglabāt dzīvniekus un viņu vidi.

Mēs izmantojām šo datu reģistrētāju lidojošām lapsām (sauktas arī par augļu sikspārņiem) un kopā ar citiem atklājām, ka lidojošās lapsas katru nakti lido vairāk nekā 40 km, atgriežoties baroties tajā pašā kokā.

Šis datu reģistrētājs:

• ir bezvadu diapazons vairāk nekā 2 km
• akumulatora darbības ilgums vairāk nekā 2 nedēļas (izmantojot akumulatoru, kas aprakstīts sadaļā Materiāli un rīki)
• pārraida savu pašreizējo atrašanās vietu “sirdspukstos” ik pēc 5 minūtēm
• EEPROM var saglabāt 100 atrašanās vietas
• un var pārsūtīt vai “izmest” šos datus jūsu uztvērējam katru dienu vai pēc pavēles

Izstrādājot nelielu un lētu GPS datu reģistrētāju, kas balstīts uz Arduino, ar bezvadu iespējām, mēs esam nodrošinājuši studentus, pilsoņu zinātniekus un sabiedrības grupas ar nepieciešamo aprīkojumu, lai izpētītu viņu vietējās savvaļas dzīvnieku kustību.

1. darbība: materiāli un instrumenti

Lai izveidotu šo pamācību, jums būs jāsakārto sava ražotāja telpa, jāsavāc materiāli (zemāk) un jāpievieno lodāmurs! Ja jūs nezināt, kurš gludekļa gals sakarst (mājiens: tas ir asais gals), iespējams, jums vajadzētu atrast draugu, kurš jums palīdzēs!

1 x Arduino Pro Mini 328 - 3.3V/8MHz

1 x GTOP LadyBird 1 (PA6H) GPS modulis

2 x HM-TRP 433 MHz RF FSK uztvērējs

Šeit, Austrālijā, mēs izmantojam 433Mhz, tas ir pieejams amatieriem saskaņā ar radiosakaru (zema traucējumu potenciāla ierīču) klases licenci 2015. Atkarībā no jūsu atrašanās vietas jums var būt nepieciešams izmantot raiduztvērēju, kas darbojas citā frekvencē! Izmēģiniet HM-TRP 868Mhz RF FSK uztvērēju vai HM-TRP 915Mhz RF FSK uztvērēju.

1 x litija AXIAL 1/2AA 3.6v akumulators

1 x 10 kΩ 0,5 vatu metāla plēves rezistori - iepakojumā 8 gab

2. darbība: sāciet ar Arduino Pro Mini

1. Lodējiet galvenes tapas pie tāfeles
2. Noņemiet atiestatīšanas pogu

Skatiet iepriekš redzamo attēlu, lai iegūtu dažus padomus!

3. solis: GPS moduļa savienošana ar Arduino paneli

Sekojiet līdzi iepriekš redzamajiem attēliem

Iepazīstieties ar GPS datu lapu, vai arī varat to vienkārši aizvērt!

1. Lodējiet sarkano vadu garumā uz GPS moduļa 4. tapas (VBACKUP)
2. Lodējiet melnas stieples garumu uz GPS moduļa (GND) 12. tapas
3. Izmantojot abpusēju lenti, pievienojiet GPS Arduino tāfeles apakšai
4. Salieciet melno vadu gar Arduino plāksnes apakšdaļu un lodējiet līdz GND (blakus RAW!)
5. Spiediet pretestības kāju caur Arduino plates 9. tapu un lodējiet uz GPS moduļa 1. tapas
6. Izgrieziet un salieciet rezistora kāju uz tapām 9, 8, 7 un 6 un lodējiet
7. Salieciet sarkano vadu virs Arduino plāksnes un pielodējiet uz VCC
8. Izstumiet rezistora kāju caur Arduino dēļa 5. un 4. tapu un lodējiet uz GPS moduļa 9. un 10. tapas
9. Izgrieziet rezistora kājas vienā līmenī ar Arduino plāksni un lodmetālu

Jūsu GPS modulis tagad ir gatavs testēšanai!

4. solis: GPS moduļa pārbaude

Pirms turpināt, vienmēr ir ieteicams pārbaudīt savu GPS moduli.

1. Instalējiet Arduino IDE savā datorā
2. Augšupielādējiet zemāk esošo kodu datu reģistrētājā, izmantojot FTDI sadalījumu - 3.3V
3. Atveriet sērijas monitoru Arduino IDE, tagad jums vajadzētu redzēt, kā dati tiek pārraidīti no jūsu GPS moduļa uz Arduino plati
4. Varat arī izmantot citu programmatūru, piemēram, u-centru, lai nolasītu GPS datus un sniegtu jums citu informāciju, piemēram, par to, cik satelītu ir redzams, un jūsu atrašanās vietas datu precizitāti!

Neaizmirstiet, ka jums, iespējams, vajadzēs doties ārā, lai GPS modulis varētu uztvert signālus no satelītiem!

5. solis: pārejiet bezvadu režīmā

Apskatiet šī raiduztvērēja datu lapu. Kāds gudrs dēlis pārraida līdz pat 60 mW Xbee Pro ar vadu antenu, bet izmanto daudz mazāk strāvas, tāpēc mūsu akumulators kalpos ilgāk!

1. Lodējiet 10K rezistoru raiduztvērēja plates virspusē starp VCC un ENABLE, tas pacels ENABLE augstu gulēšanai, žāvājieties !!!
2. Lodējiet stieples garumu raiduztvērēja plates apakšā starp VCC un CONFIG, tādējādi sazinieties ar CONFIG augstu
3. Uzlieciet kādu izolācijas lenti GPS moduļa sānos, tas novērsīs raiduztvērēja paneļa īssavienojumu GPS moduļa korpusa sānos
4. Lodējiet cita garuma sarkano vadu līdz VCC, dzeltenu - TX, melnu - GND, baltu - RX un zilu - ENABLE
5. Novietojiet raiduztvērēja paneli uz atlikušā divpusējās lentes gabala
6. Pavelciet sarkano vadu zem Arduino plates un lodējiet uz VCC
7. Vispirms velciet melno vadu virs rezistora, pēc tam uz leju zem Arduino plāksnes, pielodējiet līdz GND
8. Pēc tam dzeltens līdz tapai 2, balts līdz tapai 3 un zils līdz tapai A2

Kādas pūles. Labi darīts, jūs tur nokļūstat!

6. solis: jums būs nepieciešams uztvērējs

Ja jums nav uztvērēja, bezvadu GPS datu reģistrētājam nav lielas jēgas, un tas nevar būt vieglāk par šo iestatīšanu!

1. Paņemiet savu otro uztvērēju, jūs saņēmāt divus, vai ne!
2. Lodējiet sarkano vadu garumā starp VCC un CONFIG
3. Lodējiet melnas stieples garumu starp GND un ENABLE
4. Lodējiet cita garuma sarkano vadu līdz VCC, melnu - GND, dzeltenu - TX un baltu - RX
5. Tagad ievietojiet dažas galvenes tapas FTDI sadalījumā
6. Lodējiet sarkano vadu VCC, melno vadu - GND, dzelteno - RX un balto - TX (skatiet, kā mēs mainījām vadus, kas savieno TX un RX, sarežģīti, sarežģīti, vai ne!)

Tagad mēs esam gatavi bezvadu sakariem!

7. solis: piezīme par antenām

Antenas padara visu atšķirīgo, bet savvaļas dzīvniekiem dažkārt mums tās ir jātur mazas.

Labākā antena jūsu datu reģistrētājam un uztvērējam ir dipola antena, vienkārši pielodējiet 173 mm garu vadu pie uztvērēja ANT tapas un atsevišķu 173 mm stieples garumu GND tapai. Šī kombinācija nodrošinās redzamības diapazonu vairāk nekā 2 km.

Dažreiz jūs vienkārši nevarat piekārt vadus, savvaļas dzīvniekiem parasti ir lieli zobi, un tie kodīs, košļās un iznīcinās antenas vai pat datu reģistrētājus! Lai paslēptu antenas, varat tās satīt, to sauc par spirālveida vai atsperes antenu. Vienkārši aptiniet vadu ap nelielu skrūvgriezi, sāciet no gala un velciet to pret uztvērēju.

P. S. Vai jūs zināt, kas vēl padara lielisku antenu, zvejas stieples līderi. Tie parasti ir izgatavoti no pītas tērauda stieples ar plastmasas pārklājumu, ļoti izturīgi un ļoti elastīgi. Lieliski piemērots lietošanai savvaļas dzīvniekiem, kuri var rāpot zem veģetācijas vai tās apkārtnē.

8. darbība: radioaparātu pārbaude

1. Augšupielādējiet zemāk esošo kodu datu reģistrētājā, izmantojot FTDI sadalījumu - 3.3V
2. Noņemiet datu reģistrētāju no FTDI pārtraukuma un ieslēdziet datu reģistrētāju, izmantojot akumulatoru vai jebkuru citu 3,3 V barošanas avotu, + līdz VCC un - uz GND
3. Ievietojiet uztvērēju FTDI sadalītājā (parasti pirms perifērijas ierīču nomaiņas jums jānoņem FTDI pārtraukums no datora USB porta)
4. Palaidiet Arduino IDE un atveriet seriālo monitoru
5. Iestatiet seriālo monitoru uz 9600 bps un “bez līnijas beigām”
6. Ierakstiet “tx” un noklikšķiniet uz Sūtīt
7. Jums vajadzētu saņemt ziņojumu no GPS datu reģistrētāja, kurā teikts: "TEST OK!"

9. darbība: bezvadu GPS datu reģistrētāja izvietošana

Tieši tā, pārbaude ir pabeigta, tagad augšupielādējiet zemāk esošo kodu, izmantojot Arduino IDE un savu FTDI pārtraukumu, un esat pabeidzis! Tagad jums ir bezvadu GPS datu reģistrētājs, ko izmantot savvaļas dzīvniekiem.

Iepazīstieties ar savu datu reģistrētāju pirms tā izvietošanas, iemācieties klausīties sirdsdarbību, izmantojot uztvērēju un sērijas monitoru (tas būs ik pēc 5 minūtēm, un neaizmirstiet, ka datu reģistrētājam jāatrodas ārpusē). Kad esat saņēmis sirdsdarbību, jums ir 5 sekundes, lai ierakstītu “tx” un noklikšķiniet uz Sūtīt, tad visi dati tiks “izmesti” ekrānā, vienkārši kopējiet un ielīmējiet izvēlētajā kartēšanas programmatūrā.

Iepazīstieties ar kodu, varat to mainīt, lai darītu visu, ko vēlaties. Lāča izsekošana, kāpēc gan neizmantot lielāku akumulatoru un nesaņemt sirdsdarbību katru minūti!

Es jums neteikšu, kā iesaiņot datu reģistrētāju vai kā to piestiprināt savvaļas dzīvniekiem, tas jāizlemj jums un jūsu ētikas komitejai! Es jums teikšu, ka mēs vienkārši ievietojām savus datu reģistrētājus ar siltuma sarukumu, un jūs varētu tos “ielikt” epoksīdā, ja vēlaties kaut ko izturīgāku!

Milzīgs kliedziens visiem cilvēkiem, kas man palīdzēja šo gadu gaitā, un lai veicas jūsu bezvadu GPS datu reģistrētājam!

Pirmā balva bezvadu konkursā

Pirmā balva Arduino konkursā 2017