Drahtloser GPS-Datenlogger für Wildtiere - Gunook

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-13 06:56

In diesem anweisbaren zeigen wir Ihnen, wie man einen kleinen und preiswerten Arduino-basierten GPS-Datenlogger mit drahtloser Fähigkeit herstellt!

Die Verwendung von Telemetrie zur Untersuchung der Bewegung von Wildtieren kann ein sehr wichtiges Werkzeug für Biologen sein. Es kann Ihnen sagen, wo Tiere leben, wo sie fressen und wie weit sie jeden Tag reisen. Biologen nutzen diese Informationen dann, um Tiere und ihre Umwelt zu schützen.

Wir haben diesen Datenlogger bei Flughunden (auch Flughunde genannt) verwendet und zusammen mit anderen entdeckt, dass Flughunde jede Nacht über 40 km fliegen und zurückkehren, um im selben Baum zu fressen.

Dieser Datenlogger:

• hat eine Funkreichweite von über 2 km
• eine Akkulaufzeit von über 2 Wochen (bei Verwendung des unter Materialien und Werkzeuge beschriebenen Akkus)
• sendet alle 5 Minuten seinen aktuellen Standort in einem 'Herzschlag'
• kann 100 Orte in seinem EEPROM speichern
• und kann diese Daten täglich oder auf Befehl an Ihren Empfänger übertragen oder "ausgeben".

Durch die Entwicklung eines kleinen und kostengünstigen Arduino-basierten GPS-Datenloggers mit drahtloser Funktion haben wir Studenten, Bürgerwissenschaftlern und Gemeindegruppen die notwendige Ausrüstung zur Verfügung gestellt, um die Bewegung ihrer lokalen Tierwelt zu untersuchen.

Schritt 1: Materialien und Werkzeuge

Um dieses anweisbare zu bauen, müssen Sie Ihren Herstellerraum aufräumen, die Materialien (unten) sammeln und Ihren Lötkolben einstecken! Wenn Sie nicht wissen, welches Ende des Bügeleisens heiß wird (Hinweis: es ist das spitze Ende), sollten Sie sich wahrscheinlich einen Freund suchen, der Ihnen hilft!

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

1 x GTOP LadyBird 1 (PA6H) GPS-Modul

2 x HM-TRP 433Mhz RF FSK Transceiver

Hier in Australien verwenden wir 433Mhz, es wird Amateuren unter der Radiocommunications (Low Interference Potential Devices) Class License 2015 zur Verfügung gestellt. Abhängig von Ihrem Standort müssen Sie möglicherweise einen Transceiver verwenden, der auf einer anderen Frequenz arbeitet! Probieren Sie den HM-TRP 868Mhz RF FSK Transceiver oder den HM-TRP 915Mhz RF FSK Transceiver aus.

1 x Lithium AXIAL 1/2AA 3.6v Batterie

1 x 10k Ohm 0,5 Watt Metallschichtwiderstände - Packung mit 8

Schritt 2: Beginnen Sie mit einem Arduino Pro Mini

1. Löten Sie die Header-Pins an die Platine
2. Entfernen Sie die Reset-Taste

Siehe das Bild oben für einige Tipps!

Schritt 3: Verdrahten des GPS-Moduls mit dem Arduino-Board

Folgen Sie den Bildern oben

Machen Sie sich mit dem GPS-Datenblatt vertraut, oder fliegen Sie es einfach!

1. Löten Sie ein Stück rotes Kabel auf Pin 4 des GPS-Moduls (VBACKUP)
2. Löten Sie ein Stück schwarzes Kabel auf Pin 12 des GPS-Moduls (GND)
3. Befestigen Sie das GPS mit doppelseitigem Klebeband an der Unterseite des Arduino-Boards
4. Falten Sie das schwarze Kabel entlang der Unterseite des Arduino-Boards und löten Sie es an GND (neben RAW!)
5. Schieben Sie ein Widerstandsbein durch Pin 9 der Arduino-Platine und löten Sie auf Pin 1 des GPS-Moduls
6. Schneiden und falten Sie das Widerstandsbein nach unten auf die Pins 9, 8, 7 und 6 und löten Sie es an
7. Falten Sie den roten Draht über die Oberseite der Arduino-Platine und löten Sie auf VCC
8. Schieben Sie ein Widerstandsbein durch die Pins 5 und 4 der Arduino-Platine und löten Sie auf die Pins 9 und 10 des GPS-Moduls
9. Schneiden Sie die Widerstandsbeine auf einer Ebene mit der Arduino-Platine und löten Sie

Ihr GPS-Modul ist jetzt bereit zum Testen!

Schritt 4: Testen des GPS-Moduls

Es ist immer eine gute Idee, Ihr GPS-Modul zu testen, bevor Sie fortfahren.

1. Installieren Sie Arduino IDE auf Ihrem Computer
2. Laden Sie den folgenden Code mit einem FTDI-Breakout auf den Datenlogger hoch - 3,3 V
3. Öffnen Sie Serial Monitor auf der Arduino IDE, Sie sollten jetzt sehen können, wie Daten von Ihrem GPS-Modul an das Arduino-Board übertragen werden
4. Sie können auch andere Software wie u-center verwenden, um die GPS-Daten auszulesen und Ihnen andere Informationen zu geben, z. B. wie viele Satelliten in Sicht sind und wie genau Ihre Standortdaten sind!

Vergessen Sie nicht, dass Sie möglicherweise nach draußen gehen müssen, damit das GPS-Modul Signale von den Satelliten empfangen kann!

Schritt 5: Gehen Sie drahtlos

Sehen Sie sich das Datenblatt dieses Transceivers an. Was für ein cleveres kleines Board, sendet genauso weit wie ein 60 mW Xbee Pro mit einer Drahtantenne, verbraucht aber viel weniger Strom, sodass unser Akku länger hält!

1. Löten Sie einen 10K-Widerstand oben auf der Transceiver-Platine zwischen VCC und ENABLE, dies zieht ENABLE zum Schlafen hoch, gähn!!!
2. Löten Sie ein Stück Draht an der Unterseite der Transceiver-Platine zwischen VCC und CONFIG, dies zieht CONFIG hoch für die Kommunikation
3. Bringen Sie etwas Isolierband an der Seite des GPS-Moduls an, dies verhindert, dass die Transceiver-Platine an der Seite des GPS-Modulgehäuses kurzgeschlossen wird
4. Löten Sie eine weitere Länge des roten Drahts an VCC, gelb an TX, schwarz an GND, weiß an RX und blau an ENABLE
5. Legen Sie die Transceiver-Platine auf das verbleibende Stück doppelseitiges Klebeband
6. Ziehen Sie den roten Draht unter die Arduino-Platine und löten Sie auf VCC
7. Ziehen Sie zuerst den schwarzen Draht über den Widerstand, dann unter die Arduino-Platine, löten Sie an GND
8. Dann gelb an Pin 2, weiß an Pin 3 und blau an Pin A2

Was für ein Aufwand. Gut gemacht, du kommst an!

Schritt 6: Sie benötigen einen Empfänger

Es macht nicht viel Sinn, einen drahtlosen GPS-Datenlogger zu haben, wenn Sie keinen Empfänger haben, und es könnte nicht einfacher sein als dieses Setup!

1. Schnappen Sie sich Ihren zweiten Transceiver, Sie haben zwei bekommen, richtig!
2. Löten Sie ein Stück rotes Kabel zwischen VCC und CONFIG
3. Löten Sie ein Stück schwarzen Draht zwischen GND und ENABLE
4. Löten Sie eine weitere Länge des roten Drahtes an VCC, schwarz an GND, gelb an TX und weiß an RX
5. Platzieren Sie nun einige Header-Pins in den FTDI-Breakout
6. Löten Sie das rote Kabel an VCC, das schwarze Kabel an GND, das gelbe an RX und das weiße an TX (siehe, wie wir die Kabel zwischen TX und RX vertauscht haben, knifflig, knifflig, richtig!)

Jetzt sind wir bereit für drahtlose Kommunikation!

Schritt 7: Ein Hinweis zu Antennen

Antennen machen den Unterschied, aber bei Wildtieren müssen wir sie manchmal klein halten.

Die beste Antenne für Ihren Datenlogger und Empfänger ist eine Dipolantenne, einfach ein 173 mm langes Kabel an den ANT-Pin des Transceivers und ein separates 173 mm langes Kabel an den GND-Pin anlöten. Diese Kombination wird uns eine Sichtweite von über 2 km geben.

Manchmal kann man einfach keine Kabel raushängen lassen, Wildtiere haben im Allgemeinen große Zähne und werden beißen und kauen und Antennen oder sogar Datenlogger zerstören! Um Ihre Antennen zu verstecken, können Sie sie aufrollen, dies wird als Spiral- oder Federantenne bezeichnet. Wickeln Sie Ihren Draht einfach um einen kleinen Schraubendreher, beginnen Sie am Ende und rollen Sie ihn in Richtung Ihres Transceivers.

PS Wissen Sie, was sonst noch eine großartige Antenne ausmacht, ein Angeldrahtvorfach. Sie bestehen in der Regel aus geflochtenem Stahldraht mit Kunststoffummantelung, sind extrem stark und sehr flexibel. Hervorragend geeignet für den Einsatz bei Wildtieren, die unter oder um Vegetation herumkriechen.

Schritt 8: Testen der Funkgeräte

1. Laden Sie den folgenden Code mit einem FTDI-Breakout auf den Datenlogger hoch - 3,3 V
2. Entfernen Sie den Datenlogger aus dem FTDI-Breakout und schalten Sie den Datenlogger mit Ihrer Batterie oder einem anderen 3,3-V-Netzteil ein, + an VCC und - an GND
3. Stecken Sie Ihren Empfänger in den FTDI-Breakout (normalerweise sollten Sie den FTDI-Breakout vom USB-Anschluss Ihres Computers entfernen, bevor Sie Peripheriegeräte wechseln)
4. Starten Sie Arduino IDE und öffnen Sie Ihren Serial Monitor
5. Stellen Sie Serial Monitor auf 9600 bps und 'Kein Zeilenende' ein
6. Geben Sie 'tx' ein und klicken Sie auf Senden
7. Sie sollten eine Meldung vom GPS-Datenlogger erhalten, die besagt: TEST OK!

Schritt 9: Bereitstellen Ihres drahtlosen GPS-Datenloggers

Das war's, der Test ist abgeschlossen. Laden Sie nun den folgenden Code mit Arduino IDE und Ihrem FTDI-Breakout hoch und fertig! Sie haben jetzt einen drahtlosen GPS-Datenlogger für den Einsatz bei Wildtieren.

Lernen Sie Ihren Datenlogger kennen, bevor Sie ihn einsetzen, und lernen Sie, mit Ihrem Empfänger und dem seriellen Monitor auf den Herzschlag zu hören (alle 5 Minuten wird einer sein und vergessen Sie nicht, dass der Datenlogger draußen sein muss). Sobald Sie den Herzschlag erhalten haben, haben Sie 5 Sekunden Zeit, um 'tx' einzugeben und auf Senden zu klicken, dann werden alle Daten auf Ihrem Bildschirm 'dumpt', einfach kopieren und in die Mapping-Software Ihrer Wahl einfügen.

Machen Sie sich mit dem Code vertraut, Sie können ihn nach Belieben ändern. Einen Bären verfolgen, warum nicht einen größeren Akku verwenden und jede Minute einen Herzschlag erhalten!

Ich werde Ihnen nicht sagen, wie Sie Ihren Datenlogger verpacken oder an Ihre Wildtiere anbringen, das entscheiden Sie und Ihre Ethikkommission! Ich werde Ihnen sagen, dass wir unsere Datenlogger einfach mit Schrumpfschlauch ummantelt haben, Sie könnten sie in Epoxidharz "eintopfen", wenn Sie etwas Robusteres wollten!

Ein großes Dankeschön an all die Leute, die mir dabei im Laufe der Jahre geholfen haben und viel Glück mit Ihrem drahtlosen GPS-Datenlogger!

Erster Preis beim Wireless-Wettbewerb

Erster Preis beim Arduino Contest 2017