Registratore di dati GPS wireless per la fauna selvatica: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

In questo tutorial, ti mostreremo come realizzare un piccolo ed economico registratore di dati GPS basato su Arduino, con funzionalità wireless!

L'uso della telemetria per studiare il movimento della fauna selvatica può essere uno strumento molto importante per i biologi. Può dirti dove vivono gli animali, dove si nutrono e quanto lontano viaggiano ogni giorno. I biologi usano quindi queste informazioni per aiutare a conservare gli animali e il loro ambiente.

Abbiamo utilizzato questo data logger sulle volpi volanti (chiamate anche pipistrelli della frutta) e insieme ad altri abbiamo scoperto che le volpi volanti volano oltre 40 km ogni notte, tornando a nutrirsi nello stesso albero.

Questo registratore di dati:

• ha una portata wireless di oltre 2 km
• una durata della batteria di oltre 2 settimane (usando la batteria descritta in Materiali e Strumenti)
• trasmette la sua posizione attuale in un "battito cardiaco" ogni 5 minuti
• può memorizzare 100 posizioni nella sua EEPROM
• e può trasmettere o "scaricare" questi dati al ricevitore ogni giorno o quando richiesto

Sviluppando un piccolo ed economico data logger GPS basato su Arduino, con funzionalità wireless, abbiamo fornito a studenti, scienziati cittadini e gruppi della comunità l'attrezzatura necessaria per studiare il movimento della loro fauna locale.

Passaggio 1: materiali e strumenti

Per costruire questo istruibile dovrai riordinare lo spazio del tuo creatore, raccogliere i materiali (sotto) e collegare il tuo saldatore! Se non sai quale estremità del ferro si surriscalda (suggerimento: è l'estremità appuntita), probabilmente dovresti trovare un amico che lo faccia per aiutarti!

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

1 x modulo GPS GTOP LadyBird 1 (PA6H)

2 x ricetrasmettitore RF FSK HM-TRP 433Mhz

Qui in Australia usiamo 433 Mhz, è reso disponibile per i dilettanti sotto la licenza di classe 2015 per comunicazioni radio (dispositivi a basso potenziale di interferenza). A seconda della tua posizione potresti dover utilizzare un ricetrasmettitore che opera su un'altra frequenza! Prova il ricetrasmettitore RF FSK HM-TRP 868Mhz o il ricetrasmettitore FSK RF HM-TRP 915Mhz.

1 x batteria al litio AXIAL 1/2AA 3.6v

1 x 10k Ohm 0,5 Watt resistori a film metallico - Confezione da 8

Passaggio 2: inizia con un Arduino Pro Mini

1. Saldare i pin dell'intestazione alla scheda
2. Rimuovere il pulsante di ripristino

Guarda l'immagine sopra per alcuni suggerimenti!

Passaggio 3: cablaggio del modulo GPS alla scheda Arduino

Segui le immagini qui sopra

Familiarizza con la scheda dati GPS, oppure puoi semplicemente volarla!

1. Saldare un pezzo di filo rosso sul pin 4 del modulo GPS (VBACKUP)
2. Saldare un pezzo di filo nero sul pin 12 del modulo GPS (GND)
3. Usando del nastro biadesivo, attacca il GPS alla parte inferiore della scheda Arduino
4. Piega il filo nero lungo la parte inferiore della scheda Arduino e salda a GND (accanto a RAW!)
5. Spingere una gamba del resistore attraverso il pin 9 della scheda Arduino e saldare sul pin 1 del modulo GPS
6. Tagliare e piegare la gamba del resistore sui pin 9, 8, 7 e 6 e saldare
7. Piegare il filo rosso sulla parte superiore della scheda Arduino e saldare su VCC
8. Spingere una gamba del resistore attraverso i pin 5 e 4 della scheda Arduino e saldare sui pin 9 e 10 del modulo GPS
9. Tagliare le gambe del resistore a livello con la scheda Arduino e saldare

Il tuo modulo GPS è ora pronto per il test!

Passaggio 4: test del modulo GPS

È sempre una buona idea testare il modulo GPS prima di continuare.

1. Installa Arduino IDE sul tuo computer
2. Carica il codice qui sotto nel data logger utilizzando un breakout FTDI - 3.3V
3. Apri Serial Monitor su Arduino IDE, ora dovresti essere in grado di vedere i dati trasmessi dal tuo modulo GPS alla scheda Arduino
4. Puoi anche utilizzare altri software come u-center per leggere i dati GPS e darti altre informazioni, come il numero di satelliti in vista e l'accuratezza dei dati sulla tua posizione!

Non dimenticare che potresti dover uscire in modo che il modulo GPS possa ricevere i segnali dai satelliti!

Passaggio 5: passare al wireless

Dai un'occhiata alla scheda tecnica di questo ricetrasmettitore. Che piccola scheda intelligente, trasmette fino a un Xbee Pro da 60 mW con un'antenna a filo ma utilizza molta meno corrente, quindi la nostra batteria durerà più a lungo!

1. Saldare un resistore da 10K sopra la scheda del ricetrasmettitore tra VCC e ENABLE, questo tirerà ENABLE in alto per dormire, sbadiglio!!!
2. Saldare una lunghezza di filo sul fondo della scheda ricetrasmettitore tra VCC e CONFIG, questo tirerà CONFIG in alto per comunicare
3. Metti del nastro isolante sul lato del modulo GPS, questo impedirà il cortocircuito della scheda del ricetrasmettitore sul lato della custodia del modulo GPS
4. Saldare un'altra lunghezza di filo rosso a VCC, giallo a TX, nero a GND, bianco a RX e blu a ENABLE
5. Posizionare la scheda del ricetrasmettitore sul pezzo rimanente di nastro biadesivo
6. Tirare il filo rosso sotto la scheda Arduino e saldare su VCC
7. Prima tira il filo nero sopra il resistore, poi sotto la scheda Arduino, salda a GND
8. Quindi giallo al pin 2, bianco al pin 3 e blu al pin A2

Che fatica. Ben fatto, ci stai arrivando!

Passaggio 6: avrai bisogno di un ricevitore

Non ha molto senso avere un data logger GPS wireless se non si dispone di un ricevitore, e non potrebbe essere più facile di questa configurazione!

1. Prendi il tuo secondo ricetrasmettitore, ne hai presi due, giusto!
2. Saldare una lunghezza di filo rosso tra VCC e CONFIG
3. Saldare una lunghezza di filo nero tra GND e ENABLE
4. Saldare un'altra lunghezza di filo rosso a VCC, nero a GND, giallo a TX e bianco a RX
5. Ora posiziona alcuni pin di intestazione nel breakout FTDI
6. Saldare il filo rosso a VCC, il filo nero a GND, il giallo a RX e il bianco a TX (guarda come abbiamo invertito i fili che collegano TX e RX, complicato, complicato, giusto!)

Ora siamo pronti per un po' di comunicazione wireless!

Passaggio 7: una nota sulle antenne

Le antenne fanno la differenza, ma con la fauna selvatica, a volte dobbiamo mantenerle piccole.

La migliore antenna per il tuo registratore di dati e ricevitore è un'antenna a dipolo, semplicemente, si salda un filo di 173 mm di lunghezza al pin ANT sul ricetrasmettitore e un filo di 173 mm di lunghezza separata al pin GND. Questa combinazione ci darà un raggio d'azione di oltre 2 km.

A volte non puoi avere fili appesi, la fauna selvatica generalmente ha denti grandi e morde, mastica e distrugge antenne o persino registratori di dati! Per nascondere le tue antenne puoi arrotolarle, questa si chiama antenna elicoidale o a molla. Avvolgi semplicemente il filo attorno a un piccolo cacciavite, inizia dalla fine e arrotolalo verso il tuo ricetrasmettitore.

P. S. sai cos'altro rende una grande antenna, un capo filo da pesca. Sono generalmente realizzati in filo di acciaio intrecciato con rivestimento in plastica, estremamente resistente e molto flessibile. Eccellente per l'uso su animali selvatici che possono strisciare sotto o intorno alla vegetazione.

Passaggio 8: test delle radio

1. Carica il codice qui sotto nel data logger utilizzando un breakout FTDI - 3.3V
2. Rimuovere il data logger dal breakout FTDI e accendere il data logger utilizzando la batteria o qualsiasi altro alimentatore da 3,3 V, + a VCC e - a GND
3. Inserisci il tuo ricevitore nel breakout FTDI (di solito dovresti rimuovere il breakout FTDI dalla porta USB del tuo computer prima di cambiare le periferiche)
4. Avvia Arduino IDE e apri il tuo monitor seriale
5. Imposta Serial Monitor su 9600 bps e "Nessuna fine riga"
6. Digita "tx" e fai clic su Invia
7. Dovresti ricevere un messaggio dal registratore di dati GPS che dice "TEST OK!"

Passaggio 9: distribuzione del registratore di dati GPS wireless

Questo è tutto, test completato, ora carica il codice qui sotto usando Arduino IDE e il tuo breakout FTDI e il gioco è fatto! Ora disponi di un registratore di dati GPS wireless da utilizzare sulla fauna selvatica.

Impara a conoscere il tuo data logger prima di implementarlo, impara ad ascoltare il battito cardiaco usando il tuo ricevitore e il monitor seriale (ce ne sarà uno ogni 5 minuti e non dimenticare che il data logger deve essere fuori). Una volta ricevuto il battito cardiaco, hai 5 secondi per digitare "tx" e fare clic su Invia, quindi tutti i dati verranno "scaricati" sullo schermo, basta copiare e incollare nel software di mappatura di tua scelta.

Prendi familiarità con il codice, puoi cambiarlo per fare quello che vuoi. Seguendo un orso, allora perché non usare una batteria più grande e ricevere un battito cardiaco ogni minuto!

Non ti dirò come imballare il tuo registratore di dati o come collegarlo alla tua fauna selvatica, spetta a te e al tuo comitato etico decidere! Ti dirò che abbiamo semplicemente racchiuso i nostri data logger con termoretraibile, potresti "poterli" in resina epossidica se volevi qualcosa di più robusto!

Un enorme ringraziamento a tutte le persone che mi hanno aiutato in questo nel corso degli anni e buona fortuna con il vostro registratore di dati GPS wireless!

Primo Premio al Wireless Contest

Primo Premio al Concorso Arduino 2017