Bezdrôtový zapisovač údajov GPS pre voľne žijúce zvieratá: 9 krokov (s obrázkami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-13 06:58

V tomto návode vám ukážeme, ako vytvoriť malý a lacný záznamník GPS na báze Arduino s bezdrôtovou možnosťou!

Použitie telemetrie na štúdium pohybu voľne žijúcich živočíchov môže byť pre biológov veľmi dôležitým nástrojom. Môže vám povedať, kde zvieratá žijú, kde sa kŕmia a ako ďaleko cestujú každý deň. Biológovia potom tieto informácie používajú na ochranu zvierat a ich životného prostredia.

Tento záznamník údajov sme použili na lietajúce líšky (nazývané tiež ovocné netopiere) a spolu s ďalšími sme zistili, že lietajúce líšky lietajú každú noc viac ako 40 km a vracajú sa kŕmiť na tom istom strome.

Tento záznamník údajov:

• má bezdrôtový dosah viac ako 2 km
• životnosť batérie viac ako 2 týždne (s batériou popísanou v časti Materiály a nástroje)
• vysiela svoju aktuálnu polohu v „srdcovom rytme“každých 5 minút
• môže do svojej EEPROM uložiť 100 miest
• a môže tieto údaje prenášať alebo „ukladať“na váš prijímač denne alebo na základe príkazu

Vyvinutím malého a lacného zapisovača údajov GPS založeného na Arduine s bezdrôtovým pripojením sme študentom, občianskym vedcom a komunitným skupinám poskytli vybavenie potrebné na štúdium pohybu ich miestnej prírody.

Krok 1: Materiály a nástroje

Na zostavenie tohto návodu budete musieť upratať priestor výrobcom, zhromaždiť materiály (nižšie) a zapojiť spájkovačku! Ak neviete, na ktorom konci žehličky je horúco (rada: je to ostrý koniec), pravdepodobne by ste si mali nájsť priateľa, ktorý vám pomôže!

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

1 x modul GPS GTOP LadyBird 1 (PA6H)

2 x transceiver HM-TRP 433 MHz RF FSK

Tu v Austrálii používame 433 MHz, je k dispozícii amatérom pod licenciou triedy Radiocommunications (Low Interference Potential Devices) 2015. V závislosti od vašej polohy budete možno musieť použiť transceiver pracujúci na inej frekvencii! Skúste transceiver HM-TRP 868 MHz RF FSK alebo HM-TRP 915 MHz RF FSK transceiver.

1 x lítiová batéria AXIAL 1/2AA 3,6v

1 x 10 kOhm 0,5 W kovové filmové rezistory - balenie 8

Krok 2: Začnite s Arduino Pro Mini

1. Pripájajte kolíky záhlavia k doske
2. Odstráňte tlačidlo reset

Niekoľko tipov nájdete na obrázku vyššie!

Krok 3: Zapojenie modulu GPS k doske Arduino

Postupujte podľa vyššie uvedených obrázkov

Zoznámte sa s údajovým listom GPS alebo ho môžete jednoducho založiť!

1. Spájkujte dĺžku červeného drôtu na kolík 4 modulu GPS (VBACKUP)
2. Spájkujte dĺžku čierneho vodiča na kolík 12 modulu GPS (GND)
3. Pomocou obojstrannej pásky pripevnite GPS k spodnej časti dosky Arduino
4. Zložte čierny drôt pozdĺž spodnej časti dosky Arduino a spájkujte s GND (vedľa RAW!)
5. Zasuňte nohu rezistora cez kolík 9 dosky Arduino a spájkujte na kolík 1 modulu GPS
6. Odrežte a zložte nohu rezistora nadol na kolíky 9, 8, 7 a 6 a spájkujte
7. Zložte červený drôt na vrch dosky Arduino a spájkujte na VCC
8. Zatlačte nohu rezistora cez kolíky 5 a 4 dosky Arduino a spájkujte na kolíky 9 a 10 modulu GPS
9. Odrežte nohy rezistora na úrovni dosky a spájky Arduino

Váš modul GPS je teraz pripravený na testovanie!

Krok 4: Testovanie modulu GPS

Pred pokračovaním je vždy dobré otestovať modul GPS.

1. Nainštalujte si Arduino IDE do počítača
2. Nahrajte nižšie uvedený kód do záznamníka údajov pomocou prerušenia FTDI - 3,3 V.
3. Otvorte sériový monitor na Arduino IDE, mali by ste teraz vidieť prenos údajov z vášho modulu GPS na dosku Arduino
4. Na čítanie údajov GPS a poskytnutie ďalších informácií môžete použiť aj iný softvér, ako napríklad u-center, a poskytnúť vám ďalšie informácie, napríklad o tom, koľko satelitov sa zobrazuje a presnosť údajov o vašej polohe!

Nezabudnite, že možno budete musieť ísť von, aby modul GPS dokázal zachytiť signály zo satelitov!

Krok 5: Bezdrôtové pripojenie

Pozrite sa na technický list tohto transceiveru. Je to veľmi múdra doska, ktorá prenáša až 60 mW Xbee Pro s drôtenou anténou, ale používa oveľa menší prúd, takže naša batéria vydrží dlhšie!

1. Spájkujte 10K odpor na vrch dosky transceiveru medzi VCC a ENABLE, bude to ťahať ENABLE vysoko na spanie, zívanie !!!
2. Spájkujte dĺžku drôtu na spodok dosky transceiveru medzi VCC a CONFIG, čím sa natiahne CONFIG vysoko pre komunikáciu
3. Na bočnú stranu modulu GPS prilepte izolačnú pásku, aby sa zabránilo skratovaniu dosky transceiveru na boku puzdra modulu GPS
4. Spájkujte inú dĺžku červeného vodiča na VCC, žltý na TX, čierny na GND, biely na RX a modrý na POVOLIŤ
5. Umiestnite dosku transceiveru na zvyšný kus obojstrannej pásky
6. Natiahnite červený drôt pod dosku Arduino a spájkujte na VCC
7. Najprv potiahnite čierny vodič cez odpor a potom nadol pod dosku Arduino, spájkujte na GND
8. Potom žltý na kolík 2, biely na kolík 3 a modrý na kolík A2

Aká námaha. Dobre, dostanete sa tam!

Krok 6: Budete potrebovať prijímač

Ak nemáte prijímač, nemá veľký význam mať bezdrôtový zapisovač údajov GPS, a nemôže to byť jednoduchšie ako toto nastavenie!

1. Vezmite si druhý transceiver, dostali ste dva, správne!
2. Medzi VCC a CONFIG spájkujte dĺžku červeného drôtu
3. Spájkujte dĺžku čierneho vodiča medzi GND a ENABLE
4. Spájkujte inú dĺžku červeného vodiča na VCC, čierneho na GND, žltého na TX a bieleho na RX
5. Teraz umiestnite niekoľko kolíkov záhlavia do prerušenia FTDI
6. Spájkujte červený vodič na VCC, čierny na GND, žltý na RX a biely na TX (pozrite sa, ako sme obrátili vodiče spájajúce TX a RX, zložité, zložité, správne!)

Teraz sme pripravení na bezdrôtovú komunikáciu!

Krok 7: Poznámka k anténam

Antény znamenajú veľký rozdiel, ale pri voľne žijúcich zvieratách ich musíme niekedy ponechať malé.

Najlepšia anténa pre váš záznamník a prijímač údajov je dipólová anténa. Jednoducho zapojte kábel s dĺžkou 173 mm na kolík ANT na transceiveri a samostatnú dĺžku drôtu 173 mm k kolíku GND. Táto kombinácia nám poskytne zorný rozsah viac ako 2 km.

Niekedy jednoducho nemôžete mať zavesené káble, voľne žijúce zvieratá majú spravidla veľké zuby a hryzú a žujú a ničia antény alebo dokonca záznamníky údajov! Aby ste skryli svoje antény, môžete ich zrolovať, hovorí sa tomu špirálová alebo pružinová anténa. Jednoducho omotajte drôt okolo malého skrutkovača, začnite na konci a previňte ho smerom k transceiveru.

P. S. Viete, čo ešte robí skvelú anténu, vodítko rybárskeho drôtu. Spravidla sú vyrobené z pleteného oceľového drôtu s plastovým povlakom, extrémne pevného a veľmi flexibilného. Vynikajúci na použitie pre voľne žijúce zvieratá, ktoré sa môžu plaziť pod vegetáciou alebo okolo nej.

Krok 8: Testovanie rádií

1. Nahrajte nižšie uvedený kód do záznamníka údajov pomocou prerušenia FTDI - 3,3 V.
2. Vyberte záznamník údajov z prerušenia FTDI a zapnite ho pomocou batérie alebo akéhokoľvek iného napájacieho zdroja s napätím 3,3 V, + na VCC a - na GND
3. Vložte prijímač do zásuvky FTDI (pred výmenou periférnych zariadení by ste zvyčajne mali odpojenie FTDI odstrániť z portu USB počítača)
4. Spustite Arduino IDE a otvorte sériový monitor
5. Nastaviť sériový monitor na 9600 bps a „žiadne konce riadkov“
6. Napíšte „tx“a kliknite na tlačidlo Odoslať
7. Od záznamníka údajov GPS by ste mali dostať správu „TEST OK!“

Krok 9: Nasadenie vášho bezdrôtového záznamníka údajov GPS

To je všetko, testovanie je dokončené, teraz nahrajte nižšie uvedený kód pomocou Arduino IDE a vášho úniku FTDI a máte hotovo! Teraz máte bezdrôtový zapisovač údajov GPS na použitie vo voľnej prírode.

Zoznámte sa so svojim záznamníkom údajov predtým, ako ho nasadíte, naučte sa počúvať tlkot srdca pomocou prijímača a sériového monitora (každých 5 minút bude jeden a nezabudnite, že záznamník údajov musí byť vonku). Akonáhle dostanete srdcový tep, máte 5 sekúnd na to, aby ste zadali „tx“a kliknite na tlačidlo Odoslať, potom sa všetky údaje „uložia“na vašu obrazovku, stačí skopírovať a vložiť do mapovacieho softvéru podľa vášho výberu.

Zoznámte sa s kódom, môžete ho zmeniť tak, aby robil čo chcete. Keď sledujete medveďa, prečo nevyužiť väčšiu batériu a nezachytiť každú minútu tlkot srdca!

Nepoviem vám, ako zbaliť záznamník údajov alebo ako ho pripojiť k voľne žijúcim zvieratám, o tom musíte rozhodnúť vy a vaša etická komisia! Poviem vám, že naše záznamníky údajov sme jednoducho uzavreli zmršťovaním teplom, ak by ste chceli niečo pevnejšie, mohli by ste ich „zasypať“epoxidom!

Veľký výkrik všetkým ľuďom, ktorí mi s tým za tie roky pomohli, a veľa šťastia s vašim bezdrôtovým zapisovačom údajov GPS!

Prvá cena v bezdrôtovej súťaži

Prvá cena v súťaži Arduino 2017