Registrador de dados GPS sem fio para animais selvagens: 9 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Neste instrutível, mostraremos como fazer um registrador de dados GPS baseado em Arduino pequeno e barato, com capacidade sem fio!

Usar a telemetria para estudar o movimento da vida selvagem pode ser uma ferramenta muito importante para os biólogos. Pode dizer onde os animais vivem, onde se alimentam e a que distância viajam a cada dia. Os biólogos então usam essas informações para ajudar a conservar os animais e seu meio ambiente.

Usamos esse data logger em raposas voadoras (também chamadas de morcegos frugívoros) e, junto com outros, descobrimos que raposas voadoras voam mais de 40 km todas as noites, voltando para se alimentar na mesma árvore.

Este registrador de dados:

• tem um alcance sem fio de mais de 2 km
• bateria com duração de mais de 2 semanas (usando a bateria descrita em Materiais e Ferramentas)
• transmite sua localização atual em uma 'batida do coração' a cada 5 minutos
• pode armazenar 100 locais em seu EEPROM
• e pode transmitir ou 'despejar' esses dados para o seu receptor diariamente ou quando comandado

Ao desenvolver um registrador de dados GPS baseado em Arduino pequeno e barato, com capacidade sem fio, fornecemos a estudantes, cientistas cidadãos e grupos comunitários o equipamento necessário para estudar o movimento de sua vida selvagem local.

Etapa 1: Materiais e Ferramentas

Para construir este instrutível, você precisará arrumar o espaço do fabricante, reunir os materiais (abaixo) e conectar o ferro de solda! Se você não sabe qual extremidade do ferro esquenta (dica: é a extremidade pontiaguda), então provavelmente você deve encontrar um amigo que saiba para ajudá-lo!

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

1 x GTOP LadyBird 1 (PA6H) Módulo GPS

2 x transceptor HM-TRP 433 MHz RF FSK

Aqui na Austrália usamos 433Mhz, ele está disponível para amadores sob a Licença de Classe 2015 para Radiocomunicações (Dispositivos de Baixo Potencial de Interferência). Dependendo da sua localização, você pode precisar usar um transceptor operando em outra frequência! Experimente o transceptor HM-TRP 868 MHz RF FSK ou o transceptor HM-TRP 915 MHz RF FSK.

1 x bateria de lítio AXIAL 1 / 2AA 3.6v

1 x 10k Ohm resistores de filme de metal de 0,5 watts - pacote de 8

Etapa 2: comece com um Arduino Pro Mini

1. Solde os pinos do cabeçalho na placa
2. Remova o botão de reset

Veja a imagem acima para algumas dicas!

Etapa 3: conectando o módulo GPS à placa Arduino

Acompanhe as imagens acima

Familiarize-se com a folha de dados do GPS ou você pode simplesmente improvisar!

1. Solde um pedaço de fio vermelho no pino 4 do módulo GPS (VBACKUP)
2. Solde um pedaço de fio preto no pino 12 do módulo GPS (GND)
3. Usando fita dupla-face, prenda o GPS na parte inferior da placa Arduino
4. Dobre o fio preto ao longo da parte inferior da placa Arduino e solde no GND (ao lado de RAW!)
5. Empurre uma perna do resistor através do pino 9 da placa Arduino e solde no pino 1 do módulo GPS
6. Corte e dobre a perna do resistor para baixo nos pinos 9, 8, 7 e 6 e solde
7. Dobre o fio vermelho sobre a parte superior da placa Arduino e solde no VCC
8. Empurre uma perna do resistor através dos pinos 5 e 4 da placa Arduino e solde nos pinos 9 e 10 do módulo GPS
9. Corte as pernas do resistor niveladas com a placa Arduino e solda

Seu módulo GPS agora está pronto para teste!

Etapa 4: Testando o Módulo GPS

É sempre uma boa ideia testar seu módulo GPS antes de continuar.

1. Instale o Arduino IDE em seu computador
2. Carregue o código abaixo para o registrador de dados usando um breakout FTDI - 3,3V
3. Abra o Serial Monitor no Arduino IDE, agora você deve ser capaz de ver os dados sendo transmitidos do seu módulo GPS para a placa Arduino
4. Você também pode usar outro software como o u-center para ler os dados do GPS e fornecer outras informações, como quantos satélites estão à vista e a precisão dos seus dados de localização!

Não se esqueça, pode ser necessário sair para que o módulo GPS possa captar os sinais dos satélites!

Etapa 5: Tornando-se sem fio

Dê uma olhada na folha de dados deste transceptor. Que prancha inteligente, transmite até um Xbee Pro de 60 mW com uma antena de fio, mas usa muito menos corrente, então nossa bateria vai durar mais!

1. Solde um resistor de 10K no topo da placa do transceptor entre VCC e ENABLE, isso vai puxar ENABLE alto para dormir, bocejo !!!
2. Solde um pedaço de fio na parte inferior da placa do transceptor entre VCC e CONFIG, isso puxará CONFIG para a comunicação
3. Coloque um pouco de fita isolante na lateral do módulo GPS, isso evitará que a placa do transceptor entre em curto na lateral da caixa do módulo GPS
4. Solde outro comprimento de fio vermelho para VCC, amarelo para TX, preto para GND, branco para RX e azul para HABILITAR
5. Coloque a placa do transceptor no pedaço restante da fita dupla-face
6. Puxe o fio vermelho por baixo da placa Arduino e solde no VCC
7. Primeiro puxe o fio preto sobre o resistor e depois para baixo sob a placa Arduino, solde no GND
8. Em seguida, amarelo para o pino 2, branco para o pino 3 e azul para o pino A2

Que esforço. Muito bem, você está chegando lá!

Etapa 6: Você precisará de um receptor

Não há muito sentido em ter um registrador de dados GPS sem fio se você não tiver um receptor, e não poderia ser mais fácil do que esta configuração!

1. Pegue seu segundo transceptor, você conseguiu dois, certo!
2. Solde um pedaço de fio vermelho entre VCC e CONFIG
3. Solde um pedaço de fio preto entre GND e ENABLE
4. Solde outro comprimento de fio vermelho para VCC, preto para GND, amarelo para TX e branco para RX
5. Agora coloque alguns pinos de cabeçalho na divisão FTDI
6. Solde o fio vermelho para VCC, fio preto para GND, amarelo para RX e branco para TX (veja como invertemos os fios conectando TX e RX, complicado, complicado, certo!)

Agora estamos prontos para alguma comunicação sem fio!

Etapa 7: uma nota sobre as antenas

As antenas fazem toda a diferença, mas com a vida selvagem, às vezes temos que mantê-las pequenas.

A melhor antena para seu data logger e receptor é uma antena dipolo, simplesmente, você solda um comprimento de fio de 173 mm ao pino ANT no transceptor e um comprimento de fio de 173 mm separado ao pino GND. Esta combinação nos dará um alcance de linha de visão de mais de 2 km.

Às vezes você simplesmente não pode ter fios pendurados, a vida selvagem geralmente tem dentes grandes e vai morder, mastigar e destruir antenas ou até mesmo registradores de dados! Para ocultar suas antenas, você pode enrolá-las, isso é chamado de antena helicoidal ou de mola. Simplesmente enrole seu fio em uma pequena chave de fenda, comece no final e role-a em direção ao seu transceptor.

P. S. você sabe o que mais faz uma grande antena, um líder de fio de pesca. Geralmente são feitos de fio de aço trançado com revestimento de plástico, extremamente forte e muito flexível. Excelente para uso em animais selvagens que podem estar rastejando por baixo ou ao redor da vegetação.

Etapa 8: Testando os rádios

1. Faça upload do código abaixo para o registrador de dados usando um breakout FTDI - 3,3V
2. Remova o registrador de dados do breakout FTDI e ligue o registrador de dados usando sua bateria ou qualquer outra fonte de alimentação de 3,3 V, + para VCC e - para GND
3. Insira o seu receptor no breakout FTDI (normalmente você deve remover o breakout FTDI da porta USB do seu computador antes de trocar os periféricos)
4. Inicie o Arduino IDE e abra seu Monitor Serial
5. Defina o Monitor Serial para 9600 bps e 'Sem fim de linha'
6. Digite 'tx' e clique em Enviar
7. Você deve receber uma mensagem do registrador de dados GPS dizendo 'TESTE OK!"

Etapa 9: Implantando seu registrador de dados GPS sem fio

É isso, teste concluído, agora carregue o código abaixo usando o IDE do Arduino e seu breakout FTDI e pronto! Agora você tem um registrador de dados GPS sem fio para uso em animais selvagens.

Conheça seu registrador de dados antes de implantá-lo, aprenda a ouvir os batimentos cardíacos usando seu receptor e monitor serial (haverá um a cada 5 minutos e não se esqueça de que o registrador de dados precisa estar do lado de fora). Assim que receber o batimento cardíaco, você tem 5 segundos para digitar 'tx' e clicar em Enviar, então todos os dados serão 'despejados' na sua tela, basta copiar e colar no software de mapeamento de sua escolha.

Familiarize-se com o código, você pode alterá-lo para fazer o que quiser. Rastreando um urso, bem, por que não usar uma bateria maior e receber uma batida do coração a cada minuto!

Não vou lhe dizer como embalar seu registrador de dados ou como anexá-lo à sua vida selvagem, isso é você e seu comitê de ética decidir! Direi que simplesmente envolvemos nossos registradores de dados com termorretrátil, você poderia 'envasá-los' em epóxi se quisesse algo mais resistente!

Um grande grito para todas as pessoas que me ajudaram com isso ao longo dos anos e boa sorte com seu registrador de dados GPS sem fio!

Primeiro Prêmio no Concurso Wireless

Primeiro prêmio no Arduino Contest 2017