Беспроводной регистратор данных GPS для дикой природы: 9 шагов (с фотографиями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

В этом руководстве мы покажем вам, как сделать небольшой и недорогой регистратор данных GPS на базе Arduino с возможностью беспроводной связи!

Использование телеметрии для изучения движения диких животных может быть очень важным инструментом для биологов. Он может сказать вам, где живут животные, где они кормятся и как далеко они путешествуют каждый день. Затем биологи используют эту информацию, чтобы помочь сохранить животных и окружающую их среду.

Мы использовали этот регистратор данных на летучих лисицах (также называемых летучими мышами) и вместе с другими обнаружили, что летучие лисицы пролетают более 40 км каждую ночь, возвращаясь, чтобы кормиться на том же дереве.

Этот регистратор данных:

• имеет радиус действия беспроводной связи более 2 км
• срок службы батареи более 2 недель (при использовании батареи, описанной в разделе «Материалы и инструменты»)
• передает свое текущее местоположение в "сердцебиении" каждые 5 минут
• может хранить 100 ячеек в своей EEPROM
• и может передавать или "выгружать" эти данные на ваш приемник ежедневно или по команде

Разработав небольшой и недорогой регистратор данных GPS на базе Arduino с возможностью беспроводной связи, мы предоставили студентам, ученым и общественным группам оборудование, необходимое для изучения движения их местной дикой природы.

Шаг 1. Материалы и инструменты

Чтобы построить это руководство, вам нужно будет привести в порядок пространство вашего производителя, собрать материалы (ниже) и подключить паяльник! Если вы не знаете, какой конец утюга нагревается (подсказка: это острый конец), вам, вероятно, следует найти друга, который поможет вам!

1 x Arduino Pro Mini 328 - 3,3 В / 8 МГц

1 x GPS-модуль GTOP LadyBird 1 (PA6H)

2 приемопередатчика HM-TRP 433 МГц RF FSK

Здесь, в Австралии, мы используем частоту 433 МГц, это доступно любителям в соответствии с лицензией на класс радиосвязи (устройства с низким уровнем помех) 2015 года. В зависимости от вашего местоположения вам может потребоваться использовать трансивер, работающий на другой частоте! Попробуйте приемопередатчик HM-TRP 868 МГц RF FSK или приемопередатчик HM-TRP 915 МГц RF FSK.

1 x литиевая батарея AXIAL 1 / 2AA 3,6 В

Металлические пленочные резисторы мощностью 10 кОм 0,5 Вт - 1 шт. В упаковке

Шаг 2. Начните с Arduino Pro Mini

1. Припаяйте контакты заголовка к плате
2. Снимаем кнопку сброса

Смотрите изображение выше, чтобы получить несколько советов!

Шаг 3: Подключение модуля GPS к плате Arduino

Следуйте за изображениями выше

Ознакомьтесь с таблицей данных GPS или просто пробуйте!

1. Припаяйте кусок красного провода к контакту 4 модуля GPS (VBACKUP).
2. Припаяйте кусок черного провода к контакту 12 модуля GPS (GND).
3. Используя двусторонний скотч, прикрепите GPS к нижней части платы Arduino.
4. Сложите черный провод вдоль нижней части платы Arduino и припаяйте к GND (рядом с RAW!)
5. Протолкните ножку резистора через контакт 9 платы Arduino и припаяйте к контакту 1 модуля GPS.
6. Отрежьте и загните ножку резистора на контакты 9, 8, 7 и 6 и припаяйте.
7. Сложите красный провод поверх платы Arduino и припаяйте к VCC.
8. Протолкните ножку резистора через контакты 5 и 4 платы Arduino и припаяйте к контактам 9 и 10 модуля GPS.
9. Отрежьте ножки резистора на одном уровне с платой Arduino и припаяйте.

Теперь ваш GPS-модуль готов к тестированию!

Шаг 4: Тестирование модуля GPS

Перед тем, как продолжить, всегда рекомендуется проверить свой GPS-модуль.

1. Установите Arduino IDE на свой компьютер
2. Загрузите приведенный ниже код в регистратор данных, используя выход FTDI - 3,3 В
3. Откройте Serial Monitor в Arduino IDE, теперь вы должны увидеть данные, передаваемые с вашего модуля GPS на плату Arduino.
4. Вы также можете использовать другое программное обеспечение, такое как u-center, для чтения данных GPS и предоставления другой информации, например, сколько спутников находится в поле зрения и точность данных о вашем местоположении!

Не забывайте, что вам может потребоваться выйти на улицу, чтобы модуль GPS мог принимать сигналы со спутников!

Шаг 5: переход на беспроводную связь

Взгляните на технический паспорт этого трансивера. Какая умная маленькая плата, передает так же далеко, как Xbee Pro мощностью 60 мВт с проволочной антенной, но потребляет гораздо меньше тока, поэтому наша батарея прослужит дольше!

1. Припаяйте резистор 10K наверху платы трансивера между VCC и ENABLE, это подтянет ENABLE для сна, зевайте !!!
2. Припаяйте кусок провода в нижней части платы приемопередатчика между VCC и CONFIG, это подтянет CONFIG к высокому уровню для связи.
3. Наклейте изоляционную ленту на сторону модуля GPS, это предотвратит короткое замыкание платы приемопередатчика на стороне корпуса модуля GPS.
4. Припаяйте еще один красный провод к VCC, желтый к TX, черный к GND, белый к RX и синий к ENABLE
5. Поместите плату трансивера на оставшийся кусок двустороннего скотча.
6. Протяните красный провод под платой Arduino и припаяйте к VCC.
7. Сначала протяните черный провод над резистором, затем вниз под плату Arduino, припаяйте к GND.
8. Затем желтый к контакту 2, белый к контакту 3 и синий к контакту A2

Какое усилие. Молодцы, вы добираетесь туда!

Шаг 6: Вам понадобится приемник

Нет особого смысла иметь беспроводной регистратор данных GPS, если у вас нет приемника, и это не может быть проще, чем эта установка!

1. Бери свой второй трансивер, ты получил два, верно!
2. Припаяйте красный провод между VCC и CONFIG.
3. Припаяйте кусок черного провода между GND и ENABLE.
4. Припаяйте еще один красный провод к VCC, черный к GND, желтый к TX и белый к RX.
5. Теперь поместите несколько контактов заголовка в прорыв FTDI.
6. Припаяйте красный провод к VCC, черный провод к GND, желтый к RX и белый к TX (посмотрите, как мы поменяли местами провода, соединяющие TX и RX, сложно, сложно, верно!)

Теперь мы готовы к беспроводной связи!

Шаг 7: Примечание об антеннах

Антенны имеют решающее значение, но с дикой природой иногда приходится делать их маленькими.

Лучшая антенна для вашего регистратора данных и приемника - это дипольная антенна, просто вы припаяете провод длиной 173 мм к контакту ANT на трансивере и отдельный провод длиной 173 мм к контакту GND. Эта комбинация даст нам дальность прямой видимости более 2 км.

Иногда у вас просто не может быть свисающих проводов, у диких животных обычно большие зубы, они кусают, грызут и разрушают антенны или даже регистраторы данных! Чтобы спрятать антенны, вы можете свернуть их, это называется спиральной или пружинной антенной. Просто намотайте провод на небольшую отвертку, начните с конца и катите к трансиверу.

P. S. знаете ли вы, что еще делает отличную антенну, поводок для рыболовной проволоки. Обычно они сделаны из плетеной стальной проволоки с пластиковым покрытием, чрезвычайно прочны и очень гибки. Отлично подходит для диких животных, которые могут ползать под растительностью или вокруг нее.

Шаг 8: Тестирование радио

1. Загрузите приведенный ниже код в регистратор данных, используя выход FTDI - 3,3 В
2. Извлеките регистратор данных из разрыва FTDI и включите регистратор данных, используя батарею или любой другой источник питания 3,3 В, + к VCC и - к GND
3. Вставьте приемник в разъем FTDI (обычно перед заменой периферийных устройств вам следует удалить разъем FTDI из USB-порта компьютера)
4. Запустите Arduino IDE и откройте Serial Monitor.
5. Установите Serial Monitor на 9600 бит / с и «Без окончания строки»
6. Введите "tx" и нажмите "Отправить".
7. Вы должны получить сообщение от регистратора данных GPS с надписью "ТЕСТ ОК!"

Шаг 9: Развертывание беспроводного регистратора данных GPS

Вот и все, тестирование завершено, теперь загрузите приведенный ниже код, используя Arduino IDE и свой FTDI-прорыв, и все готово! Теперь у вас есть беспроводной регистратор данных GPS для наблюдения за дикой природой.

Познакомьтесь со своим регистратором данных перед его развертыванием, научитесь прислушиваться к сердцебиению с помощью приемника и последовательного монитора (он будет каждые 5 минут, и не забывайте, что регистратор данных должен находиться снаружи). Как только вы получите сердцебиение, у вас будет 5 секунд, чтобы набрать «tx» и нажать «Отправить», после чего все данные будут «выгружены» на ваш экран, просто скопируйте и вставьте в выбранную вами картографическую программу.

Ознакомьтесь с кодом, вы можете изменить его так, как хотите. Если вы выслеживаете медведя, то почему бы не использовать батарею большего размера и получать данные о биении сердца каждую минуту!

Я не буду рассказывать вам, как упаковать ваш регистратор данных или как прикрепить его к вашей дикой природе, это вам и вашему комитету по этике решать! Я скажу вам, что мы просто заключили наши регистраторы данных в термоусадочную оболочку, вы можете «залить» их эпоксидной смолой, если хотите что-то более прочное!

Огромный привет всем людям, которые помогали мне в этом на протяжении многих лет, и желаем удачи с вашим беспроводным регистратором данных GPS!

Первое место в конкурсе беспроводных технологий

Первое место в конкурсе Arduino Contest 2017