Rastreador de animais baseado em Tinyduino LoRa: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Quem não quer ter animais de estimação ?? Esses amigos peludos podem enchê-lo de amor e felicidade. Mas a dor de sentir falta deles é devastadora. Nossa família tinha um gato chamado Thor (foto acima) e ele era um andarilho que amava aventuras. Muitas vezes ele voltava depois de viagens semanais, muitas vezes com ferimentos, então tentamos não deixá-lo sair. Mas o que não foi, ele saiu de novo, mas não voltou: (Não conseguimos encontrar nenhum vestígio, mesmo depois de procurar por semanas. Minha família ficou relutante em ter mais gatos porque perdê-lo foi muito traumático. Então eu decidi dar uma olhada sobre rastreadores de animais de estimação. Mas a maioria dos rastreadores comerciais exigem assinaturas ou são pesados para um gato. Existem alguns rastreadores baseados em rádios, mas eu queria saber uma localização precisa, pois não estarei em casa na maior parte do dia. Então decidi fazer um rastreador com Tinyduino e um módulo LoRa enviando localização para a estação base em minha casa que atualiza a localização para um aplicativo.

P. S. por favor me perdoe por imagens de baixa qualidade.

Etapa 1: Componentes necessários

1. Placa do processador TinyDuino
2. GPS Tinyshield
3. Placa de desenvolvimento WiFi ESP8266
4. Hope RF RFM98 (W) (433 MHz) x 2
5. Tinyshield Proto Board
6. Tinyshield USB
7. Bateria de polímero de lítio - 3,7 V (usei 500mAh para reduzir o peso)
8. Ferro de solda
9. Fios de ligação (fêmea para fêmea)

Etapa 2: o transmissor

Precisamos conectar o transceptor LoRa ao tinyduino. Para isso, precisamos soldar os fios do módulo RFM98 ao protoboard tinyshield. Eu estaria usando a biblioteca RadioHead para comunicação e a conexão é feita de acordo com a documentação.

Protoboard RFM98

GND -------------- GND

D2 -------------- DIO0

D10 -------------- NSS (seleção de chip CS)

D13 -------------- SCK (relógio SPI em)

D11 -------------- MOSI (dados SPI em)

D12 -------------- MISO (saída de dados SPI)

O pino de 3,3 V do RFM98 está conectado à bateria + ve.

NOTA: De acordo com a ficha técnica, a tensão máxima que pode ser aplicada ao RFM98 é de 3,9V. Verifique a tensão da bateria antes de conectar

Usei uma antena helicoidal para RFM98, pois reduziria o tamanho do rastreador.

Comece com o processador tinyduino na parte inferior da pilha, seguido pelo GPS tinyshield e, em seguida, o protoboard no topo. As cabeças de solda sob o protoboard podem ser um pouco irritantes; no meu caso, ele tocou o escudo gps embaixo dele, então isolei a parte inferior do protoboard com fita isolante. É isso, concluímos a construção do transmissor !!!

A unidade transmissora pode então ser conectada à bateria e fixada na coleira do animal de estimação.

Etapa 3: A estação base

A placa de desenvolvimento ESP8266 WiFi é a escolha perfeita se você deseja conectar seu projeto à Internet. O transceptor RFM98 está conectado ao ESP8266 e recebe as atualizações de localização do rastreador.

ESP8266 RFM98

3,3 V ---------- 3,3 V

GND ---------- GND

D2 ---------- DIO0

D8 ---------- NSS (seleção de chip CS)

D5 ---------- SCK (relógio SPI em)

D7 ---------- MOSI (dados SPI em)

D6 ---------- MISO (saída de dados SPI)

O fornecimento de energia para a estação base foi feito usando um adaptador de parede 5V DC. Eu tinha alguns adaptadores de parede antigos espalhados, então arranquei o conector e conectei aos pinos VIN e GND do ESP8266. Além disso, a antena era feita de um fio de cobre de comprimento ~ 17,3 cm (antena de quarto de onda).

Etapa 4: o aplicativo

Usei o Blynk (daqui) como o aplicativo. Esta é uma das opções mais fáceis, pois está muito bem documentada e os widgets podem ser simplesmente arrastados e soltos.

1. Crie uma conta Blynk e faça um novo projeto com ESP8266 como dispositivo.

2. Arraste e solte os widgets do menu de widgets.

3. Agora, você precisa configurar pinos virtuais para cada um desses widgets.

4. Use os mesmos pinos acima no código-fonte da estação base.

Lembre-se de usar sua chave de autorização do projeto no código do arduino.

Etapa 5: O Código

Este projeto usa Arduino IDE.

O código é muito simples. O transmissor enviaria um sinal a cada 10 segundos e esperaria por uma confirmação. Se uma confirmação "ativa" fosse recebida, ele ligaria o GPS e aguardaria uma atualização de localização do GPS. Durante este tempo, ele ainda estará verificando a conexão com a estação base e se a conexão for perdida entre as atualizações do GPS, ele tentará novamente algumas vezes e se ainda não estiver conectado, o GPS será desligado e o rastreador fará o fallback para a rotina normal (ou seja, enviando sinal a cada 10 segundos). Caso contrário, os dados GPS são enviados para a estação base. Em vez disso, se uma confirmação de "parada" for recebida (no meio, bem como no início), o transmissor para o GPS e, em seguida, retorna à rotina normal.

A estação base escuta qualquer sinal e, se um sinal for recebido, ela verifica se o botão "localizar" dentro do aplicativo está ativado. Se estiver "ligado", os valores de localização serão recuperados. Se estiver "desligado", a estação base envia uma confirmação de "parada" ao transmissor. Você pode escolher ouvir o sinal apenas se o botão "localizar" estiver ativado, mas eu o adicionei como um recurso de segurança para saber se a conexão foi perdida no meio e alertar o usuário (algo como geocerca).

Etapa 6: Gabinetes

Rastreador:

A impressão 3D é a melhor opção, mas preferi colar na gola. É uma bagunça, e eu realmente não sei se os gatos gostariam de levar essa bagunça no pescoço.

Estação base:

Um recipiente de plástico era mais do que suficiente para a estação base. Se você quiser montá-lo do lado de fora, pode ser necessário considerar recipientes à prova d'água.

ATUALIZAR:

Pensei em fazer um invólucro para o rastreador, mas como não tinha impressora 3D, pequenos containers viraram invólucros:) O conjunto eletrônico ficava em um container e a bateria em outro.

Usei blocos como um invólucro para eletrônicos. Felizmente, havia um boné que cabia perfeitamente. Para a bateria foi usado um recipiente Tic-Tac. Para proteger a bateria, o recipiente foi encurtado para que a bateria encaixasse perfeitamente. Clipes de papel foram usados para prender os recipientes na gola.

Etapa 7: Teste e Conclusão

Em quem o testaríamos ?? Não, não é que eu não tenha gatos agora. Bem, eu tenho dois;)

Mas eles são pequenos demais para usar a gola e decidi testá-los sozinho. Então, dei uma volta pela minha casa com o rastreador. A estação base foi mantida a 1m de altura e na maior parte do tempo havia vegetação densa e edifícios entre o rastreador e a estação base. Fiquei tão triste que de repente fiquei sem espaço (embora em alguns lugares o sinal seja fraco). Mas, em um terreno assim, obter um alcance de ~ 100m sem muita perda de dados é muito apreciável.

O teste de alcance que fiz está aqui.

O GPS parece funcionar normalmente sob vegetação densa, mas ocasionalmente a localização parece flutuar. Portanto, também estou ansioso para adicionar um módulo WiFi (já que há tantos roteadores em casas próximas) para obter uma localização aproximada mais rápido (medindo a intensidade do sinal de muitos roteadores e triangulando).

Eu sei que o alcance real deve ser muito maior, mas devido ao cenário de bloqueio atual, não posso me mover muito para fora de casa. No futuro, eu certamente o testaria ao extremo e atualizaria os resultados:)

Até então, feliz ronronar …