مسجل بيانات GPS لاسلكي للحياة البرية: 9 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

في هذا الدليل ، سنوضح لك كيفية إنشاء مسجل بيانات GPS صغير وغير مكلف يعتمد على Arduino ، مع إمكانية لاسلكية!

يمكن أن يكون استخدام القياس عن بُعد لدراسة حركة الحياة البرية أداة مهمة جدًا لعلماء الأحياء. يمكن أن يخبرك أين تعيش الحيوانات ، وأين تتغذى ، وإلى أي مدى يسافرون كل يوم. ثم يستخدم علماء الأحياء هذه المعلومات للمساعدة في الحفاظ على الحيوانات وبيئتها.

استخدمنا مسجل البيانات هذا على الثعالب الطائرة (وتسمى أيضًا خفافيش الفاكهة) واكتشفنا مع آخرين أن الثعالب الطائرة تطير لمسافة تزيد عن 40 كم كل ليلة ، وتعود لتتغذى في نفس الشجرة.

مسجل البيانات هذا:

• لديها مدى لاسلكي يصل إلى أكثر من 2 كم
• عمر بطارية يزيد عن أسبوعين (باستخدام البطارية الموضحة في المواد والأدوات)
• ينقل موقعه الحالي في "نبضة قلب" كل 5 دقائق
• يمكنه تخزين 100 موقع في EEPROM الخاص به
• ويمكن نقل أو "تفريغ" هذه البيانات إلى جهاز الاستقبال الخاص بك يوميًا أو عند الطلب

من خلال تطوير مسجل بيانات GPS صغير وغير مكلف يعتمد على Arduino ، مع إمكانية لاسلكية ، قمنا بتزويد الطلاب والعلماء المواطنين ومجموعات المجتمع بالمعدات اللازمة لدراسة حركة الحياة البرية المحلية الخاصة بهم.

الخطوة 1: المواد والأدوات

لبناء هذه التعليمات ، ستحتاج إلى ترتيب مساحة الصانعين ، وجمع المواد (أدناه) وتوصيل مكواة اللحام الخاصة بك! إذا كنت لا تعرف أي طرف من المكواة يصبح ساخنًا (تلميح: إنها النهاية المدببة) ، فمن المحتمل أن تجد صديقًا يمكنه مساعدتك!

1 × Arduino Pro Mini 328 - 3.3 فولت / 8 ميجاهرتز

1 × GTOP LadyBird 1 (PA6H) وحدة GPS

2 × HM-TRP 433 ميجا هرتز جهاز الإرسال والاستقبال RF FSK

هنا في أستراليا ، نستخدم 433 ميجاهرتز ، وهو متاح للهواة بموجب ترخيص فئة الاتصالات الراديوية (الأجهزة ذات احتمال التداخل المنخفض) لعام 2015. اعتمادًا على موقعك ، قد تحتاج إلى استخدام جهاز إرسال واستقبال يعمل على تردد آخر! جرب HM-TRP 868Mhz RF FSK Transceiver أو HM-TRP 915Mhz RF FSK Transceiver.

1 × بطارية ليثيوم أكسيال 1 / 2AA 3.6 فولت

1 x 10k Ohm 0.5 Watt Metal Film Resistors - Pack of 8

الخطوة 2: ابدأ باستخدام Arduino Pro Mini

1. جندى دبابيس الرأس باللوحة
2. قم بإزالة زر إعادة الضبط

انظر إلى الصورة أعلاه للحصول على بعض النصائح!

الخطوة 3: توصيل وحدة GPS بلوحة Arduino

اتبع جنبا إلى جنب مع الصور أعلاه

تعرف على ورقة بيانات GPS ، أو يمكنك فقط الجناح!

1. قم بلحام سلك أحمر بطول السن 4 في وحدة GPS (VBACKUP)
2. قم بلحام سلك أسود بطول السن 12 في وحدة GPS (GND)
3. باستخدام شريط مزدوج الوجه ، قم بتوصيل GPS بأسفل لوحة Arduino
4. قم بطي السلك الأسود على طول الجزء السفلي من لوحة Arduino ولحام GND (بجوار RAW!)
5. ادفع ساق المقاوم من خلال الدبوس 9 من لوحة Arduino ولحام في السن 1 من وحدة GPS
6. قم بقص وطي ساق المقاوم لأسفل على المسامير 9 و 8 و 7 و 6 ولحام
7. قم بطي السلك الأحمر أعلى لوحة Arduino ولحام في VCC
8. ادفع ساق المقاوم من خلال المسامير 5 و 4 من لوحة Arduino ولحام المسامير 9 و 10 من وحدة GPS
9. قطع مستوى أرجل المقاوم بلوحة اردوينو ولحام

وحدة GPS الخاصة بك جاهزة الآن للاختبار!

الخطوة 4: اختبار وحدة GPS

من الجيد دائمًا اختبار وحدة GPS الخاصة بك قبل المتابعة.

1. قم بتثبيت Arduino IDE على جهاز الكمبيوتر الخاص بك
2. قم بتحميل الكود أدناه إلى مسجل البيانات باستخدام الاختراق FTDI - 3.3 فولت
3. افتح Serial Monitor على Arduino IDE ، يجب أن تكون الآن قادرًا على رؤية البيانات التي يتم إرسالها من وحدة GPS الخاصة بك إلى لوحة Arduino
4. يمكنك أيضًا استخدام برامج أخرى مثل u-center لقراءة بيانات GPS وإعطائك معلومات أخرى ، مثل عدد الأقمار الصناعية المعروضة ودقة بيانات موقعك!

لا تنس ، قد تحتاج إلى الخروج حتى تتمكن وحدة GPS من التقاط الإشارات من الأقمار الصناعية!

الخطوة 5: الانتقال اللاسلكي

ألق نظرة على ورقة البيانات الخاصة بجهاز الإرسال والاستقبال هذا. يا لها من لوحة صغيرة ذكية ، تنقل بقدر 60 ميغاواط Xbee Pro بهوائي سلكي ولكنها تستخدم تيارًا أقل بكثير حتى تدوم بطاريتنا لفترة أطول!

1. قم بلحام مقاوم 10K أعلى لوحة جهاز الإرسال والاستقبال بين VCC و ENABLE ، سيؤدي ذلك إلى رفع ENABLE للنوم والتثاؤب !!!
2. قم بلحام سلك بطول الجزء السفلي من لوحة جهاز الإرسال والاستقبال بين VCC و CONFIG ، مما يؤدي إلى ارتفاع CONFIG للتواصل
3. ضع بعض الشريط العازل على جانب وحدة GPS ، وهذا سيمنع لوحة جهاز الإرسال والاستقبال من التقصير على جانب علبة وحدة GPS
4. لحام بطول آخر من السلك الأحمر إلى VCC ، والأصفر إلى TX ، والأسود إلى GND ، والأبيض إلى RX والأزرق للتمكين
5. ضع لوحة جهاز الإرسال والاستقبال على الجزء المتبقي من الشريط ذي الوجهين
6. اسحب السلك الأحمر أسفل لوحة Arduino ولحام في VCC
7. قم أولاً بسحب السلك الأسود فوق المقاوم ثم لأسفل أسفل لوحة Arduino ، جندى إلى GND
8. ثم الأصفر إلى السن 2 ، والأبيض إلى السن 3 والأزرق إلى السن A2

يا له من جهد. أحسنت ، وصولك إلى هناك!

الخطوة 6: ستحتاج إلى جهاز استقبال

ليس هناك فائدة كبيرة من وجود مسجل بيانات GPS لاسلكي إذا لم يكن لديك جهاز استقبال ، ولن يكون الأمر أسهل من هذا الإعداد!

1. احصل على جهاز الإرسال والاستقبال الثاني ، لقد حصلت على اثنين ، أليس كذلك!
2. لحام بطول السلك الأحمر بين VCC و CONFIG
3. لحام بطول السلك الأسود بين GND و ENABLE
4. جندى طولًا آخر من السلك الأحمر إلى VCC والأسود إلى GND والأصفر إلى TX والأبيض إلى RX
5. الآن ضع بعض دبابيس الرأس في اختراق FTDI
6. قم بلحام السلك الأحمر بـ VCC ، والسلك الأسود إلى GND ، والأصفر إلى RX والأبيض بـ TX (انظر كيف قمنا بعكس الأسلاك التي تربط TX و RX ، صعب ، صعب ، صحيح!)

نحن الآن جاهزون لبعض الاتصالات اللاسلكية!

الخطوة 7: ملاحظة على الهوائيات

تُحدث الهوائيات فرقًا كبيرًا ، ولكن مع الحياة البرية ، في بعض الأحيان علينا أن نبقيها صغيرة.

أفضل هوائي لمسجل البيانات وجهاز الاستقبال هو هوائي ثنائي القطب ، ببساطة ، يمكنك لحام سلك بطول 173 مم في دبوس ANT على جهاز الإرسال والاستقبال وطول سلك منفصل 173 مم إلى دبوس GND. سيعطينا هذا المزيج نطاق رؤية يزيد عن 2 كم.

في بعض الأحيان لا يمكن أن يكون لديك أسلاك معلقة ، فالحياة البرية لها أسنان كبيرة بشكل عام وسوف تعض وتمضغ وتدمر الهوائيات أو حتى أجهزة تسجيل البيانات! لإخفاء الهوائيات الخاصة بك ، يمكنك لفها ، وهذا ما يسمى الهوائي الحلزوني أو الزنبركي. قم بلف السلك الخاص بك حول مفك براغي صغير ، وابدأ من النهاية ولفه باتجاه جهاز الإرسال والاستقبال.

ملاحظة. هل تعرف ما الذي يصنع أيضًا هوائيًا رائعًا ، قائدًا لأسلاك الصيد. إنها مصنوعة بشكل عام من أسلاك فولاذية مضفرة مع طلاء بلاستيكي ، وهي قوية للغاية ومرنة للغاية. ممتاز للاستخدام في الحياة البرية التي قد تزحف تحت أو حول الغطاء النباتي.

الخطوة 8: اختبار أجهزة الراديو

1. قم بتحميل الكود أدناه إلى مسجل البيانات باستخدام الاختراق FTDI - 3.3 فولت
2. قم بإزالة مسجل البيانات من اندلاع FTDI وقم بتشغيل مسجل البيانات باستخدام بطاريتك أو أي مصدر طاقة آخر 3.3 فولت ، + إلى VCC و- إلى GND
3. أدخل جهاز الاستقبال الخاص بك في اختراق FTDI (عادة يجب عليك إزالة كسر FTDI من منفذ USB بجهاز الكمبيوتر قبل تغيير الأجهزة الطرفية)
4. ابدأ Arduino IDE وافتح Serial Monitor الخاص بك
5. اضبط Serial Monitor على 9600 بت في الثانية و "بلا خط ينتهي"
6. اكتب "tx" وانقر فوق إرسال
7. يجب أن تتلقى رسالة من مسجل بيانات GPS تقول "TEST OK!"

الخطوة 9: نشر جهاز تسجيل بيانات GPS اللاسلكي

هذا كل شيء ، اكتمل الاختبار ، الآن قم بتحميل الكود أدناه باستخدام Arduino IDE واختراق FTDI الخاص بك وانتهيت! لديك الآن مسجل بيانات GPS لاسلكي لاستخدامه في الحياة البرية.

تعرف على مسجل البيانات الخاص بك قبل نشره ، وتعلم كيفية الاستماع لنبضات القلب باستخدام جهاز الاستقبال والمراقب التسلسلي (سيكون هناك واحد كل 5 دقائق ولا تنس أن مسجل البيانات يجب أن يكون بالخارج). بمجرد تلقيك نبضات القلب ، يكون لديك 5 ثوانٍ لكتابة "tx" والنقر فوق "إرسال" ، ثم يتم "تفريغ" جميع البيانات على شاشتك ، ما عليك سوى نسخها ولصقها في برنامج رسم الخرائط الذي تختاره.

تعرف على الكود ، يمكنك تغييره لتفعل ما تريد. تتبع الدب ، حسنًا لماذا لا تستخدم بطارية أكبر وتتلقى نبضات قلب كل دقيقة!

لن أخبرك بكيفية حزم مسجل البيانات الخاص بك أو كيفية إرفاقه بالحياة البرية الخاصة بك ، وهذا أمر تقرره أنت ولجنة الأخلاقيات! سأخبرك أننا قمنا ببساطة بتغليف مسجلات البيانات الخاصة بنا بتقليص الحرارة ، ويمكنك `` وضعهم '' في الإبوكسي إذا كنت تريد شيئًا أكثر قوة!

صرخة ضخمة لجميع الأشخاص الذين ساعدوني في ذلك على مر السنين ونتمنى لك التوفيق مع مسجل بيانات GPS اللاسلكي الخاص بك!

الجائزة الأولى في مسابقة اللاسلكي

الجائزة الأولى في مسابقة Arduino 2017