Draadloze GPS-datalogger voor dieren in het wild - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

In deze instructable laten we je zien hoe je een kleine en goedkope op Arduino gebaseerde GPS-datalogger kunt maken, met draadloze mogelijkheden!

Het gebruik van telemetrie om de beweging van dieren in het wild te bestuderen kan een zeer belangrijk hulpmiddel zijn voor biologen. Het kan u vertellen waar dieren leven, waar ze zich voeden en hoe ver ze elke dag reizen. Biologen gebruiken deze informatie vervolgens om dieren en hun omgeving te helpen behouden.

We gebruikten deze datalogger op vliegende vossen (ook wel fruitvleermuizen genoemd) en ontdekten samen met anderen dat vliegende vossen elke nacht meer dan 40 km vliegen en terugkeren om in dezelfde boom te eten.

Deze datalogger:

• heeft een draadloos bereik van ruim 2 km
• een batterijduur van meer dan 2 weken (bij gebruik van de batterij beschreven in Materialen en gereedschappen)
• zendt zijn huidige locatie elke 5 minuten in een 'hartslag' uit
• kan 100 locaties opslaan in zijn EEPROM
• en kan deze gegevens dagelijks of op commando naar uw ontvanger verzenden of 'dumpen'

Door een kleine en goedkope op Arduino gebaseerde GPS-datalogger te ontwikkelen, met draadloze mogelijkheden, hebben we studenten, burgerwetenschappers en gemeenschapsgroepen voorzien van de apparatuur die nodig is om de beweging van hun lokale fauna te bestuderen.

Stap 1: Materialen en gereedschappen

Om deze instructable te bouwen, moet je de ruimte van je makers opruimen, de materialen verzamelen (hieronder) en je soldeerbout aansluiten! Als je niet weet welk uiteinde van het strijkijzer heet wordt (hint: het is het puntige uiteinde), dan moet je waarschijnlijk een vriend zoeken die je kan helpen!

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

1 x GTOP LadyBird 1 (PA6H) GPS-module

2 x HM-TRP 433Mhz RF FSK-zendontvanger

Hier in Australië gebruiken we 433 Mhz, het wordt beschikbaar gesteld aan amateurs onder de Radiocommunications (Low Interference Potential Devices) Class License 2015. Afhankelijk van uw locatie moet u mogelijk een transceiver gebruiken die op een andere frequentie werkt! Probeer de HM-TRP 868Mhz RF FSK Transceiver of de HM-TRP 915Mhz RF FSK Transceiver.

1 x Lithium AXIALE 1/2AA 3.6v Batterij

1 x 10k Ohm 0,5 Watt metaalfilmweerstanden - pak van 8

Stap 2: Begin met een Arduino Pro Mini

1. Soldeer de header pinnen aan het bord
2. Verwijder de resetknop

Zie de afbeelding hierboven voor enkele tips!

Stap 3: De GPS-module aansluiten op het Arduino-bord

Volg samen met de bovenstaande afbeeldingen

Maak uzelf vertrouwd met het GPS-gegevensblad, of u kunt er gewoon mee aan de slag!

1. Soldeer een stuk rode draad op pin 4 van de GPS-module (VBACKUP)
2. Soldeer een stuk zwarte draad op pin 12 van de GPS-module (GND)
3. Bevestig de GPS met dubbelzijdig plakband aan de onderkant van het Arduino-bord
4. Vouw de zwarte draad langs de onderkant van het Arduino-bord en soldeer naar GND (naast RAW!)
5. Duw een weerstandsbeen door pin 9 van het Arduino-bord en soldeer op pin 1 van de GPS-module
6. Knip en vouw het weerstandsbeen naar beneden op pinnen 9, 8, 7 en 6 en soldeer
7. Vouw de rode draad over de bovenkant van het Arduino-bord en soldeer op VCC
8. Duw een weerstandsbeen door pinnen 5 en 4 van het Arduino-bord en soldeer op pinnen 9 en 10 van de GPS-module
9. Snijd de weerstandspoten gelijk met het Arduino-bord en soldeer

Uw GPS-module is nu klaar om te testen!

Stap 4: De GPS-module testen

Het is altijd een goed idee om uw GPS-module te testen voordat u verder gaat.

1. Installeer Arduino IDE op uw computer
2. Upload de onderstaande code naar de datalogger met behulp van een FTDI breakout - 3.3V
3. Open Serial Monitor op Arduino IDE, u zou nu gegevens moeten kunnen zien die van uw GPS-module naar het Arduino-bord worden verzonden
4. U kunt ook andere software zoals u-center gebruiken om de GPS-gegevens te lezen en u andere informatie te geven, zoals hoeveel satellieten er in zicht zijn en de nauwkeurigheid van uw locatiegegevens!

Vergeet niet dat je misschien naar buiten moet, zodat de GPS-module signalen van de satellieten kan opvangen!

Stap 5: Draadloos gaan

Bekijk de datasheet van deze transceiver. Wat een slim bordje, zendt net zo ver als een 60 mW Xbee Pro met een draadantenne maar gebruikt veel minder stroom, dus onze batterij gaat langer mee!

1. Soldeer een weerstand van 10K bovenop het zendontvangerbord tussen VCC en ENABLE, dit zal ENABLE hoog trekken om te slapen, geeuw!!!
2. Soldeer een stuk draad aan de onderkant van het zendontvangerbord tussen VCC en CONFIG, dit zal CONFIG hoog trekken voor communicatie
3. Plak wat isolatietape aan de zijkant van de GPS-module, dit voorkomt dat de transceiverkaart aan de zijkant van de behuizing van de GPS-module kortsluiting maakt
4. Soldeer nog een stuk rode draad naar VCC, geel naar TX, zwart naar GND, wit naar RX en blauw naar ENABLE
5. Plaats het zendontvangerbord op het resterende stuk dubbelzijdig plakband
6. Trek aan de rode draad onder het Arduino-bord en soldeer op VCC
7. Trek eerst de zwarte draad over de weerstand en vervolgens naar beneden onder het Arduino-bord, soldeer naar GND
8. Dan geel op pin 2, wit op pin 3 en blauw op pin A2

Wat een inspanning. Goed gedaan, je komt er wel!

Stap 6: Je hebt een ontvanger nodig

Het heeft niet veel zin om een draadloze GPS-datalogger te hebben als je geen ontvanger hebt, en het kan niet eenvoudiger dan deze opstelling!

1. Pak je tweede zendontvanger, je hebt er twee, toch!
2. Soldeer een stuk rode draad tussen VCC en CONFIG
3. Soldeer een stuk zwarte draad tussen GND en ENABLE
4. Soldeer nog een stuk rode draad aan VCC, zwart aan GND, geel aan TX en wit aan RX
5. Plaats nu enkele header-pinnen in de FTDI-breakout
6. Soldeer de rode draad naar VCC, zwarte draad naar GND, geel naar RX en wit naar TX (zie hoe we de draden hebben omgedraaid die TX en RX verbinden, lastig, lastig, toch!)

Nu zijn we klaar voor wat draadloze communicatie!

Stap 7: Een opmerking over antennes

Antennes maken het verschil, maar met dieren in het wild moeten we ze soms klein houden.

De beste antenne voor uw datalogger en ontvanger is een dipoolantenne, u soldeert eenvoudig een draad van 173 mm aan de ANT-pin op de transceiver en een aparte draad van 173 mm aan de GND-pin. Deze combinatie geeft ons een zichtlijn van meer dan 2 km.

Soms kun je gewoon geen draden laten hangen, dieren in het wild hebben over het algemeen grote tanden en zullen bijten en kauwen en antennes of zelfs dataloggers vernietigen! Om je antennes te verbergen kun je ze oprollen, dit wordt een spiraalantenne of veerantenne genoemd. Wikkel je draad eenvoudig om een kleine schroevendraaier, begin aan het einde en rol het naar je zendontvanger.

PS weet je wat nog meer een geweldige antenne maakt, een visdraadleider. Ze zijn over het algemeen gemaakt van gevlochten staaldraad met een kunststof coating, extreem sterk en zeer flexibel. Uitstekend geschikt voor gebruik bij dieren in het wild die onder of rond de vegetatie kruipen.

Stap 8: De radio's testen

1. Upload de onderstaande code naar de datalogger met behulp van een FTDI breakout - 3.3V
2. Verwijder de datalogger uit de FTDI-breakout en start de datalogger op met uw batterij of een andere 3,3 V-voeding, + naar VCC en - naar GND
3. Plaats uw ontvanger in de FTDI-breakout (meestal moet u de FTDI-breakout van de USB-poort van uw computer verwijderen voordat u van randapparatuur wisselt)
4. Start Arduino IDE en open uw seriële monitor
5. Stel seriële monitor in op 9600 bps en 'Geen regeleinde'
6. Typ 'tx' en klik op Verzenden
7. U zou een bericht van de GPS-datalogger moeten ontvangen met de tekst 'TEST OK!'

Stap 9: Uw draadloze GPS-datalogger implementeren

Dat is het, het testen is voltooid, upload nu de onderstaande code met behulp van Arduino IDE en je FTDI-breakout en je bent klaar! U hebt nu een draadloze GPS-datalogger voor gebruik op dieren in het wild.

Leer uw datalogger kennen voordat u hem inzet, leer luisteren naar de hartslag met behulp van uw ontvanger en seriële monitor (er zal er elke 5 minuten een zijn en vergeet niet dat de datalogger buiten moet zijn). Zodra je de hartslag hebt ontvangen, heb je 5 seconden om 'tx' in te typen en op Verzenden te klikken, waarna alle gegevens op je scherm worden 'gedumpt', gewoon kopiëren en plakken in de kaartsoftware van je keuze.

Raak vertrouwd met de code, u kunt deze wijzigen om te doen wat u maar wilt. Een beer volgen, waarom niet een grotere batterij gebruiken en elke minuut een hartslag ontvangen!

Ik zal je niet vertellen hoe je je datalogger moet inpakken of hoe je hem aan je dieren in het wild moet bevestigen, dat is aan jou en je ethische commissie om te beslissen! Ik zal je vertellen dat we onze dataloggers eenvoudig hebben omhuld met krimpkous, je zou ze in epoxy kunnen 'potten' als je iets stevigers wilt!

Een dikke pluim voor alle mensen die mij hier de afgelopen jaren mee hebben geholpen en veel succes met jullie draadloze GPS datalogger!

Eerste prijs in de draadloze wedstrijd

Eerste prijs in de Arduino-wedstrijd 2017