Tinyduino LoRa ตาม Pet Tracker: 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

ใครไม่อยากเลี้ยง?? เพื่อนขนฟูเหล่านั้นสามารถเติมเต็มคุณด้วยความรักและความสุข แต่ความเจ็บปวดจากการคิดถึงพวกเขานั้นทำลายล้าง ครอบครัวของเรามีแมวชื่อ ธ อร์ (ภาพด้านบน) และเขาเป็นนักเดินทางที่รักการผจญภัย หลายครั้งที่เขากลับมาหลังจากการเดินทางทุกสัปดาห์บ่อยครั้งด้วยอาการบาดเจ็บ ดังนั้นเราจึงพยายามไม่ปล่อยเขาออกไป แต่สิ่งที่ไม่ใช่ เขาออกไปอีกครั้งแต่ไม่กลับมา:(เราไม่พบร่องรอยแม้หลังจากค้นหาหลายสัปดาห์ ครอบครัวของฉันเริ่มลังเลที่จะเลี้ยงแมวอีกต่อไปเนื่องจากการสูญเสียเขาเป็นบาดแผลมาก ฉันจึงตัดสินใจดู ตามตัวติดตามสัตว์เลี้ยง แต่ตัวติดตามเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ต้องการการสมัครสมาชิกหรือหนักสำหรับแมว มีตัวติดตามตามทิศทางวิทยุที่ดีบางตัว แต่ฉันต้องการทราบตำแหน่งที่ถูกต้องเนื่องจากฉันจะไม่อยู่บ้านเกือบทั้งวัน ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจสร้างตัวติดตามด้วย Tinyduino และโมดูล LoRa ที่ส่งตำแหน่งไปยังสถานีฐานที่บ้านของฉัน ซึ่งจะอัปเดตตำแหน่งไปยังแอป

ป.ล. โปรดยกโทษให้ฉันสำหรับภาพที่มีคุณภาพต่ำ

ขั้นตอนที่ 1: ส่วนประกอบที่จำเป็น

1. บอร์ดโปรเซสเซอร์ TinyDuino
2. Tinyshield GPS
3. บอร์ดพัฒนา ESP8266 WiFi
4. หวังว่า RF RFM98(W) (433 MHz) x 2
5. Tinyshield โปรโตบอร์ด
6. USB Tinyshield
7. แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ - 3.7 V (ฉันใช้ 500mAh เพื่อลดน้ำหนัก)
8. หัวแร้ง
9. สายจัมเปอร์ (ตัวเมียกับตัวเมีย)

ขั้นตอนที่ 2: เครื่องส่ง

เราจำเป็นต้องเชื่อมต่อตัวรับส่งสัญญาณ LoRa กับ tinyduino สำหรับสิ่งนี้ เราจำเป็นต้องบัดกรีสายไฟจากโมดูล RFM98 กับโปรโตบอร์ด Tinyshield ฉันจะใช้ห้องสมุด RadioHead เพื่อการสื่อสารและการเชื่อมต่อเสร็จสิ้นตามเอกสาร

โปรโตบอร์ด RFM98

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

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

D10 -------------- NSS (เลือกชิป CS)

D13 -------------- SCK (นาฬิกา SPI ใน)

D11 -------------- MOSI (ข้อมูล SPI ใน)

D12 -------------- MISO (ข้อมูล SPI ออก)

ขา 3.3V ของ RFM98 เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ +ve

หมายเหตุ: ตามเอกสารข้อมูล แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถใช้กับ RFM98 ได้คือ 3.9V ตรวจสอบแรงดันแบตเตอรี่ก่อนเชื่อมต่อ

ฉันใช้เสาอากาศแบบเกลียวสำหรับ RFM98 เนื่องจากจะลดขนาดของตัวติดตาม

เริ่มต้นด้วยโปรเซสเซอร์ tinyduino ที่ด้านล่างของสแต็ก ตามด้วย Tinyshield GPS และโปรโตบอร์ดที่ด้านบน หัวบัดกรีที่อยู่ใต้โปรโตบอร์ดอาจดูน่ารำคาญเล็กน้อย ในกรณีของฉัน มันสัมผัสกับตัวป้องกัน gps ด้านล่าง ดังนั้นฉันจึงหุ้มฉนวนด้านล่างของโปรโตบอร์ดด้วยเทปไฟฟ้า เท่านี้เราก็สร้างเครื่องส่งเสร็จแล้ว!!!

จากนั้นเครื่องส่งสามารถเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่และติดกับปลอกคอของสัตว์เลี้ยงได้

ขั้นตอนที่ 3: สถานีฐาน

บอร์ดพัฒนา ESP8266 WiFi เป็นตัวเลือกที่สมบูรณ์แบบหากคุณต้องการเชื่อมต่อโครงการของคุณกับอินเทอร์เน็ต ตัวรับส่งสัญญาณ RFM98 เชื่อมต่อกับ ESP8266 และรับการอัปเดตตำแหน่งจากตัวติดตาม

ESP8266 RFM98

3.3V ---------- 3.3V

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

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

D8 ---------- NSS (เลือกชิป CS)

D5 ---------- SCK (นาฬิกา SPI ใน)

D7 ---------- MOSI (ข้อมูล SPI ใน)

D6 ---------- MISO (ข้อมูล SPI ออก)

แหล่งจ่ายไฟไปยังสถานีฐานสร้างขึ้นโดยใช้อะแดปเตอร์ติดผนัง DC 5V ฉันมีอะแดปเตอร์ติดผนังแบบเก่าวางอยู่รอบๆ ดังนั้นฉันจึงฉีกตัวเชื่อมต่อและเชื่อมต่อกับพิน VIN และ GND ของ ESP8266 นอกจากนี้ เสาอากาศยังทำมาจากลวดทองแดงที่มีความยาว ~ 17.3 ซม. (เสาอากาศแบบคลื่นสี่ส่วน)

ขั้นตอนที่ 4: แอป

ฉันใช้ Blynk (จากที่นี่) เป็นแอพ นี่เป็นหนึ่งในตัวเลือกที่ง่ายที่สุดเนื่องจากมีการจัดทำเอกสารเป็นอย่างดีและสามารถลากวิดเจ็ตได้

1. สร้างบัญชี Blynk และสร้างโครงการใหม่โดยใช้ ESP8266 เป็นอุปกรณ์

2.ลากและวางวิดเจ็ตจากเมนูวิดเจ็ต

3.ตอนนี้ คุณต้องตั้งค่าพินเสมือนสำหรับวิดเจ็ตเหล่านี้แต่ละรายการ

4. ใช้หมุดเดียวกับด้านบนในซอร์สโค้ดของสถานีฐาน

อย่าลืมใช้รหัสการอนุญาตโครงการของคุณในรหัส Arduino

ขั้นตอนที่ 5: รหัส

โครงการนี้ใช้ Arduino IDE

รหัสค่อนข้างง่าย ตัวส่งจะส่งสัญญาณทุกๆ 10 วินาทีแล้วรอการตอบรับ หากได้รับการตอบรับ "ใช้งานอยู่" ก็จะเปิด GPS และรอการอัปเดตตำแหน่งจาก GPS ในช่วงเวลานี้ จะยังคงตรวจสอบการเชื่อมต่อกับสถานีฐาน และหากขาดการเชื่อมต่อระหว่างการอัปเดต GPS จะลองอีกครั้งสองสามครั้ง และหากยังไม่เชื่อมต่อ GPS จะถูกปิดและตัวติดตามจะย้อนกลับ สู่กิจวัตรปกติ (เช่น ส่งสัญญาณทุกๆ 10 วินาที) มิฉะนั้น ข้อมูล GPS จะถูกส่งไปยังสถานีฐาน แต่หากได้รับการตอบรับ "หยุด" (ในระหว่างและในตอนเริ่มต้น) เครื่องส่งสัญญาณจะหยุด GPS แล้วเปลี่ยนกลับไปใช้ตามปกติ

สถานีฐานจะรับฟังสัญญาณใดๆ และหากได้รับสัญญาณ ระบบจะตรวจสอบว่าปุ่ม "ค้นหา" ภายในแอปเปิดอยู่หรือไม่ หากเป็น "เปิด" ค่าตำแหน่งจะถูกดึงออกมา หากเป็น "ปิด" สถานีฐานจะส่งการตอบรับ "หยุด" ไปยังเครื่องส่ง คุณสามารถเลือกฟังสัญญาณได้ก็ต่อเมื่อปุ่ม "ค้นหา" เปิดอยู่ แต่ฉันได้เพิ่มเป็นคุณลักษณะด้านความปลอดภัยเพื่อให้ทราบว่าขาดการเชื่อมต่อระหว่างนั้นและแจ้งเตือนผู้ใช้ (เช่น ขอบเขตตำแหน่ง)

ขั้นตอนที่ 6: สิ่งที่แนบมา

ติดตาม:

การพิมพ์ 3 มิติเป็นวิธีที่จะไป แต่ฉันชอบติดเทปไว้ที่คอเสื้อ เป็นเรื่องเลอะเทอะ และฉันไม่รู้จริงๆ ว่าแมวจะอยากยุ่งกับคอของพวกมันไหม

สถานีฐาน:

ภาชนะพลาสติกมีมากเกินพอสำหรับสถานีฐาน หากคุณต้องการติดตั้งภายนอก คุณอาจต้องพิจารณาภาชนะกันน้ำ

อัปเดต:

ฉันคิดว่าจะทำกล่องหุ้มสำหรับเครื่องติดตาม แต่เนื่องจากฉันไม่มีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ คอนเทนเนอร์ขนาดเล็กจึงกลายเป็นกล่องหุ้ม:) ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ถูกเก็บไว้ในภาชนะหนึ่งและแบตเตอรี่ในอีกอันหนึ่ง

ฉันใช้บล็อกเป็นตู้สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โชคดีที่มีหมวกที่พอดีตัว สำหรับแบตเตอรี่จะใช้คอนเทนเนอร์ Tic-Tac เพื่อรักษาความปลอดภัยของแบตเตอรี่ คอนเทนเนอร์ถูกย่อให้สั้นลงเพื่อให้ใส่แบตเตอรี่ได้พอดี ใช้คลิปหนีบกระดาษเพื่อยึดภาชนะเข้ากับปลอกคอ

ขั้นตอนที่ 7: การทดสอบและสรุป.

เราจะทดสอบกับใคร?? ไม่ใช่ ไม่ใช่ว่าฉันไม่มีแมวตอนนี้ ฉันมีสองคน;)

แต่มันเล็กเกินกว่าจะใส่ปลอกคอได้ และฉันตัดสินใจทดสอบด้วยตัวเอง ดังนั้นฉันจึงเดินไปรอบ ๆ บ้านด้วยเครื่องติดตาม สถานีฐานถูกเก็บไว้ที่ความสูง 1 เมตร และโดยส่วนใหญ่แล้วจะมีพืชพรรณและอาคารจำนวนมากอยู่ระหว่างตัวติดตามและสถานีฐาน ฉันรู้สึกเศร้ามากที่จู่ๆ ฉันก็ไม่มีที่ว่าง (แม้ว่าในบางแห่งสัญญาณจะอ่อน) แต่ในภูมิประเทศดังกล่าวซึ่งมีช่วง ~ 100 เมตรโดยไม่มีการสูญเสียข้อมูลมากนัก

การทดสอบช่วงที่ฉันทำอยู่ที่นี่

ดูเหมือนว่า GPS จะทำงานได้ค่อนข้างปกติภายใต้ต้นไม้ใหญ่ แต่บางครั้งตำแหน่งก็ดูเหมือนจะล่องลอยไป ดังนั้นฉันจึงตั้งตารอที่จะเพิ่มโมดูล WiFi (เนื่องจากมีเราเตอร์จำนวนมากในบ้านใกล้เคียง) เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่หยาบเร็วขึ้น (โดยการวัดความแรงของสัญญาณจากเราเตอร์หลายตัวและการระบุตำแหน่ง)

ฉันรู้ว่าระยะจริงน่าจะมากกว่านั้นมาก แต่เนื่องจากสถานการณ์การล็อกดาวน์ในปัจจุบัน ฉันจึงไม่สามารถย้ายออกจากบ้านได้มากนัก ในอนาคตฉันจะทดสอบจนสุดความสามารถและอัปเดตผลลัพธ์อย่างแน่นอน:)

ถึงตอนนั้นก็ฟินอย่างมีความสุข…..