เครื่องบันทึกข้อมูล GPS แบบไร้สายสำหรับสัตว์ป่า: 9 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-13 06:58

ในคำแนะนำนี้เราจะแสดงวิธีสร้างเครื่องบันทึกข้อมูล GPS ที่ใช้ Arduino ขนาดเล็กและราคาไม่แพงพร้อมความสามารถแบบไร้สาย!

การใช้ telemetry เพื่อศึกษาการเคลื่อนที่ของสัตว์ป่าเป็นเครื่องมือที่สำคัญมากสำหรับนักชีววิทยา สามารถบอกคุณได้ว่าสัตว์อาศัยอยู่ที่ไหน กินอาหารที่ไหน และเดินทางได้ไกลแค่ไหนในแต่ละวัน นักชีววิทยาจึงใช้ข้อมูลนี้เพื่อช่วยอนุรักษ์สัตว์และสิ่งแวดล้อมของพวกมัน

เราใช้เครื่องบันทึกข้อมูลนี้กับสุนัขจิ้งจอกบิน (หรือที่เรียกว่าค้างคาวผลไม้) และร่วมกับคนอื่น ๆ พบว่าสุนัขจิ้งจอกบินบินมากกว่า 40 กม. ในแต่ละคืนและกลับไปหาอาหารบนต้นไม้ต้นเดียวกัน

เครื่องบันทึกข้อมูลนี้:

• มีช่วงไร้สายมากกว่า 2 km
• อายุการใช้งานแบตเตอรี่นานกว่า 2 สัปดาห์ (โดยใช้แบตเตอรี่ที่อธิบายไว้ในวัสดุและเครื่องมือ)
• ส่งตำแหน่งปัจจุบันใน 'การเต้นของหัวใจ' ทุก ๆ 5 นาที
• สามารถจัดเก็บได้ 100 ตำแหน่งใน EEPROM
• และสามารถส่งหรือ 'ถ่ายโอนข้อมูล' ข้อมูลนี้ไปยังผู้รับของคุณทุกวันหรือเมื่อได้รับคำสั่ง

ด้วยการพัฒนาเครื่องบันทึกข้อมูล GPS ที่ใช้ Arduino ขนาดเล็กและราคาไม่แพง พร้อมความสามารถแบบไร้สาย เราได้จัดเตรียมอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับนักเรียน นักวิทยาศาสตร์พลเมือง และกลุ่มชุมชนเพื่อใช้ในการศึกษาการเคลื่อนไหวของสัตว์ป่าในท้องถิ่น

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุและเครื่องมือ

ในการสร้างคำแนะนำนี้ คุณจะต้องจัดพื้นที่สำหรับผู้ผลิตของคุณให้เป็นระเบียบ รวบรวมวัสดุ (ด้านล่าง) และเสียบหัวแร้งของคุณ! หากคุณไม่รู้ว่าปลายเหล็กด้านไหนร้อน (คำใบ้: ปลายแหลม) คุณควรหาเพื่อนที่จะช่วยคุณ!

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

1 x GTOP LadyBird 1 (PA6H) โมดูล GPS

2 x HM-TRP 433 เมกะเฮิร์ตซ์ RF FSK เครื่องรับส่งสัญญาณ

ที่นี่ในออสเตรเลีย เราใช้ 433Mhz ซึ่งให้บริการแก่มือสมัครเล่นภายใต้ใบอนุญาตคลาส Radiocommunications (Low Interference Devices) Class License 2015 คุณอาจต้องใช้เครื่องรับส่งสัญญาณที่ทำงานด้วยความถี่อื่นทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของคุณ! ลองใช้ตัวรับส่งสัญญาณ RF FSK HM-TRP 868Mhz หรือตัวรับส่งสัญญาณ RF FSK HM-TRP 915Mhz

1 x ลิเธียม AXIAL 1/2AA 3.6v แบตเตอรี่

1 x 10k Ohm 0.5 วัตต์ ตัวต้านทานแบบฟิล์มโลหะ - แพ็ค 8

ขั้นตอนที่ 2: เริ่มต้นด้วย Arduino Pro Mini

1. บัดกรีหมุดส่วนหัวเข้ากับบอร์ด
2. ถอดปุ่มรีเซ็ต

ดูภาพด้านบนเพื่อดูเคล็ดลับ!

ขั้นตอนที่ 3: การเดินสายโมดูล GPS เข้ากับบอร์ด Arduino

ตามมาด้วยภาพข้างบน

ทำความคุ้นเคยกับแผ่นข้อมูล GPS หรือเพียงแค่ปีก!

1. บัดกรีลวดสีแดงยาวบนพิน 4 ของโมดูล GPS (VBACKUP)
2. ประสานความยาวของลวดสีดำเข้ากับพิน 12 ของโมดูล GPS (GND)
3. ใช้เทปกาวสองหน้าติด GPS ที่ด้านล่างของบอร์ด Arduino
4. พับลวดสีดำที่ด้านล่างของบอร์ด Arduino แล้วบัดกรีไปที่ GND (ถัดจาก RAW!)
5. ดันขาตัวต้านทานผ่านพิน 9 ของบอร์ด Arduino และประสานเข้ากับพิน 1 ของโมดูล GPS
6. ตัดและพับขาตัวต้านทานลงบนพิน 9, 8, 7 และ 6 แล้วบัดกรี
7. พับสายสีแดงที่ด้านบนของบอร์ด Arduino และบัดกรีบน VCC
8. ดันขาตัวต้านทานผ่านพิน 5 และ 4 ของบอร์ด Arduino และประสานเข้ากับพิน 9 และ 10 ของโมดูล GPS
9. ตัดระดับขาตัวต้านทานด้วยบอร์ด Arduino และบัดกรี

โมดูล GPS ของคุณพร้อมสำหรับการทดสอบแล้ว!

ขั้นตอนที่ 4: การทดสอบโมดูล GPS

คุณควรทดสอบโมดูล GPS ก่อนดำเนินการต่อ

1. ติดตั้ง Arduino IDE บนคอมพิวเตอร์ของคุณ
2. อัปโหลดโค้ดด้านล่างไปยังเครื่องบันทึกข้อมูลโดยใช้ FTDI breakout - 3.3V
3. เปิด Serial Monitor บน Arduino IDE ตอนนี้คุณควรจะสามารถเห็นข้อมูลที่ส่งจากโมดูล GPS ของคุณไปยังบอร์ด Arduino
4. คุณยังสามารถใช้ซอฟต์แวร์อื่น ๆ เช่น u-center เพื่ออ่านข้อมูล GPS และให้ข้อมูลอื่น ๆ แก่คุณได้ เช่น จำนวนดาวเทียมที่อยู่ในมุมมองและความถูกต้องของข้อมูลตำแหน่งของคุณ!

อย่าลืมว่าคุณอาจต้องออกไปข้างนอกเพื่อให้โมดูล GPS สามารถรับสัญญาณจากดาวเทียมได้!

ขั้นตอนที่ 5: ใช้งานแบบไร้สาย

ดูแผ่นข้อมูลสำหรับตัวรับส่งสัญญาณนี้ ช่างเป็นบอร์ดเล็กๆ ที่ฉลาดจริงๆ ที่ส่งสัญญาณได้ไกลถึง 60 mW Xbee Pro พร้อมเสาอากาศแบบลวด แต่ใช้กระแสไฟน้อยกว่ามาก ดังนั้นแบตเตอรี่ของเราจึงมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น!

1. บัดกรีตัวต้านทาน 10K ที่ด้านบนของบอร์ดรับส่งสัญญาณระหว่าง VCC และ ENABLE สิ่งนี้จะดึง ENABLE ให้สูงสำหรับการนอนหลับหาว !!!
2. ประสานความยาวของลวดที่ด้านล่างของบอร์ดรับส่งสัญญาณระหว่าง VCC และ CONFIG สิ่งนี้จะดึง CONFIG ให้สูงสำหรับการสื่อสาร
3. ติดเทปฉนวนที่ด้านข้างของโมดูล GPS เพื่อป้องกันไม่ให้บอร์ดรับส่งสัญญาณลัดวงจรที่ด้านข้างของเคสโมดูล GPS
4. บัดกรีสายสีแดงอีกด้านเข้ากับ VCC, สีเหลืองเป็น TX, สีดำเป็น GND, สีขาวเป็น RX และสีน้ำเงินเพื่อเปิดใช้งาน
5. วางแผ่นรับส่งสัญญาณบนเทปกาวสองหน้าที่เหลือ
6. ดึงสายสีแดงใต้บอร์ด Arduino และบัดกรีบน VCC
7. ขั้นแรกให้ดึงลวดสีดำเหนือตัวต้านทานแล้วลงใต้บอร์ด Arduino บัดกรีไปที่ GND
8. จากนั้นให้เหลืองต่อขา 2 สีขาวต่อขา 3 และสีน้ำเงินต่อขา A2

ช่างเป็นความพยายามอะไร ทำได้ดีมาก ไปถึงที่นั่นแล้ว!

ขั้นตอนที่ 6: คุณจะต้องมีผู้รับ

การมีเครื่องบันทึกข้อมูล GPS แบบไร้สายนั้นไม่มีประโยชน์หากคุณไม่มีเครื่องรับ และการตั้งค่านี้คงไม่ง่ายไปกว่านี้แล้ว!

1. คว้าตัวรับส่งสัญญาณที่สองของคุณ คุณได้รับสองใช่ไหม!
2. ประสานความยาวของลวดสีแดงระหว่าง VCC และ CONFIG
3. ประสานความยาวของลวดสีดำระหว่าง GND และ ENABLE
4. บัดกรีสายสีแดงอีกด้านเข้ากับ VCC, สีดำเป็น GND, สีเหลืองเป็น TX และสีขาวเป็น RX
5. ตอนนี้วางหมุดส่วนหัวลงใน FTDI breakout
6. บัดกรีสายสีแดงกับ VCC, สายสีดำกับ GND, สีเหลืองเป็น RX และสีขาวเป็น TX (ดูวิธีที่เราเปลี่ยนสายที่เชื่อมต่อ TX และ RX ว่ายุ่งยาก ยุ่งยาก ถูกต้อง!)

ตอนนี้เราพร้อมแล้วสำหรับการสื่อสารแบบไร้สาย!

ขั้นตอนที่ 7: หมายเหตุเกี่ยวกับเสาอากาศ

เสาอากาศสร้างความแตกต่างได้ แต่สำหรับสัตว์ป่า บางครั้งเราต้องทำให้พวกมันมีขนาดเล็ก

เสาอากาศที่ดีที่สุดสำหรับเครื่องบันทึกข้อมูลและตัวรับสัญญาณของคุณคือเสาอากาศแบบไดโพล เพียงแค่คุณบัดกรีสายยาว 173 มม. เข้ากับพิน ANT บนตัวรับส่งสัญญาณ และแยกสายยาว 173 มม. เข้ากับพิน GND การรวมกันนี้จะทำให้เรามีระยะการมองเห็นมากกว่า 2 กม.

บางครั้งคุณไม่สามารถมีสายไฟห้อยอยู่ได้ สัตว์ป่าโดยทั่วไปมีฟันขนาดใหญ่ และจะกัด เคี้ยว และทำลายเสาอากาศ หรือแม้แต่เครื่องบันทึกข้อมูล! หากต้องการซ่อนเสาอากาศ คุณสามารถม้วนขึ้นได้ เรียกว่าเสาอากาศแบบเกลียวหรือแบบสปริง พันลวดของคุณรอบ ๆ ไขควงขนาดเล็กอย่างง่าย เริ่มที่ส่วนท้ายแล้วม้วนไปทางตัวรับส่งสัญญาณของคุณ

ป.ล. คุณรู้หรือไม่ว่ามีอะไรอีกที่ทำให้เสาอากาศที่ยอดเยี่ยม ผู้นำสายตกปลา โดยทั่วไปจะทำจากลวดเหล็กถักที่เคลือบด้วยพลาสติก แข็งแรงมาก และมีความยืดหยุ่นสูง เหมาะสำหรับใช้กับสัตว์ป่าที่อาจคลานอยู่ใต้หรือรอบๆ พืชพรรณ

ขั้นตอนที่ 8: ทดสอบวิทยุ

1. อัปโหลดโค้ดด้านล่างไปยังเครื่องบันทึกข้อมูลโดยใช้ FTDI breakout - 3.3V
2. นำเครื่องบันทึกข้อมูลออกจากการฝ่าวงล้อม FTDI และเปิดเครื่องบันทึกข้อมูลโดยใช้แบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ 3.3 v อื่นๆ + ถึง VCC และ - ถึง GND
3. ใส่ตัวรับสัญญาณของคุณลงใน FTDI breakout (โดยปกติคุณควรลบ FTDI breakout ออกจากพอร์ต USB ของคอมพิวเตอร์ของคุณก่อนที่จะเปลี่ยนอุปกรณ์ต่อพ่วง)
4. เริ่ม Arduino IDE และเปิด Serial Monitor ของคุณ
5. ตั้งค่า Serial Monitor เป็น 9600 bps และ 'No line ending'
6. พิมพ์ 'tx' และคลิกที่ Send
7. คุณควรได้รับข้อความจากเครื่องบันทึกข้อมูล GPS ว่า 'TEST OK!"

ขั้นตอนที่ 9: การปรับใช้เครื่องบันทึกข้อมูล GPS แบบไร้สายของคุณ

แค่นั้นแหละ การทดสอบเสร็จสมบูรณ์ ตอนนี้อัปโหลดโค้ดด้านล่างโดยใช้ Arduino IDE และการฝ่าวงล้อม FTDI ของคุณ เสร็จแล้ว! ขณะนี้คุณมีเครื่องบันทึกข้อมูล GPS แบบไร้สายสำหรับใช้กับสัตว์ป่า

ทำความรู้จักกับ data logger ของคุณก่อนใช้งาน เรียนรู้การฟังการเต้นของหัวใจโดยใช้เครื่องรับและ Serial Monitor ของคุณ (จะมีทุกๆ 5 นาที และอย่าลืมว่า data logger จะต้องอยู่ข้างนอก) เมื่อคุณได้รับการเต้นของหัวใจแล้ว คุณมีเวลา 5 วินาทีในการพิมพ์ 'tx' และคลิกที่ส่ง จากนั้นข้อมูลทั้งหมดจะถูก 'ทิ้ง' ไปที่หน้าจอของคุณ เพียงแค่คัดลอกและวางลงในซอฟต์แวร์แผนที่ที่คุณเลือก

ทำความคุ้นเคยกับโค้ด คุณสามารถเปลี่ยนมันเพื่อทำสิ่งที่คุณต้องการได้ ติดตามหมี ทำไมไม่ใช้แบตเตอรี่ที่ใหญ่กว่าและรับการเต้นของหัวใจทุกนาที!

ฉันจะไม่บอกคุณถึงวิธีการแพ็คบันทึกข้อมูลของคุณหรือวิธีการแนบไปกับสัตว์ป่าของคุณ นั่นคือคุณและคณะกรรมการจริยธรรมของคุณเป็นผู้ตัดสินใจ! ฉันจะบอกคุณว่าเราเพียงห่อหุ้มเครื่องบันทึกข้อมูลของเราด้วยการหดตัวด้วยความร้อน คุณสามารถ 'หม้อ' พวกมันในอีพ็อกซี่ได้ ถ้าคุณต้องการบางอย่างที่ทนทานกว่านี้!

ขอแสดงความชื่นชมอย่างมากต่อทุกคนที่ช่วยฉันในเรื่องนี้ตลอดหลายปีที่ผ่านมา และขอให้โชคดีกับเครื่องบันทึกข้อมูล GPS ไร้สายของคุณ!

รางวัลที่ 1 การแข่งขันไร้สาย

รางวัลที่หนึ่งในการประกวด Arduino 2017