Rede Caseira com área extensa arduino

[MicSG]

Olá. Quero informações de como fazer uma rede de aproximadamente 6 hectares, em que vários animais possuam algum aparelho e está rede, com vários postes com algum aparelho, identifique o local exato do animal e mande para um Arduino. Não quero utilizar uma rede por satélites porque os satélites por serem moveis, causam uma imprecisão. Aguardo toda ajuda possível.

[MOR_AL]

Bom.

Sem usar GPS. Então vamos lá.

Foi um método, durante a Segunda Guerra Mundial. Os alemães usavam para detectar quem estava usando rádio para ouvir a BBC de Londres. Era por triangulação de detecção. 

Dois receptores, com antena diretiva e na frequência de FI dos rádios AM, procuravam por um máximo de sinal ao girar as antenas receptoras. Então o sinal de FI (455kHz) do receptor de quem estivesse ouvindo a BBC formava uma ponta do triângulo. Com os dois receptores alemães formavam um triângulo, identificando a localização do pobre ouvinte da BBC.

Transferindo para o seu caso...

Cada animal teria um microcontrolador (MC), que normalmente se encontra dormindo (Modo Sleep, quase sem consumo), mas a espera de um sinal de acordá-lo (interrupção).

Cada animal possui seu próprio endereçamento (algum código de 8 bits), um transmissor e um receptor em uma frequência comum (algo como 27MHz, ou 433MHz). A frequência vai depender da maior distância do terreno e da variação de altura ou morros, etc).

Um mínimo de duas torres (ou hastes) possuiriam cada uma um MC, um transmissor, um receptor na mesma frequência dos animais e um servo motor.

Funcionamento:

A cada intervalo de tempo escolhido por você (a base), ou a cada solicitação sua, uma torre transmite a informação do endereço do animal. O MC de cada animal acordará, mas apenas o que possui o endereço permanecerá acordado. Em seguida o transmissor do animal com o endereço certo, envia um sinal de rádio (liga o transmissor). Cada torre gira a antena diretiva e identifica o ângulo de onde vem a transmissão. Uma vez que duas torres identificarem seu ângulo, estas enviarão um sinal para que o MC do animal, volte ao modo Sleep.

Cada uma dessas torres envia um sinal para a base (você) com a identificação da torre e o ângulo de rastreio do animal.

A localização do animal é identificada com o cruzamento das linhas desde as torres até o animal,

Claro que o firmware deve considerar mais coisas que podem acontecer. Te passei apenas um quadro geral, que pode resolver o seu problema.

Vamos aguardar e ver as outras contribuições. Provavelmente com soluções mais simples.

Em Tempo:

6 hectares dão aproximadamente 200 m X 300 m?

MOR_AL

 

[MicSG]

@MORGostaria que você desse mais informações sobre este projeto, como qual microcontrolador usar no animal, qual antena usar, etc.

 

Citação

em uma frequência comum (algo como 27MHz, ou 433MHz). A frequência vai depender da maior distância do terreno e da variação de altura ou morros, etc).

Qual frequência se utilizaria para um terreno plano e qual para terreno cm morros?

[MicSG]

4 horas atrás, MOR disse:

Foi um método, durante a Segunda Guerra Mundial. Os alemães usavam para detectar quem estava usando rádio para ouvir a BBC de Londres. Era por triangulação de detecção. 

Dois receptores, com antena diretiva e na frequência de FI dos rádios AM, procuravam por um máximo de sinal ao girar as antenas receptoras. Então o sinal de FI (455kHz) do receptor de quem estivesse ouvindo a BBC formava uma ponta do triângulo. Com os dois receptores alemães formavam um triângulo, identificando a localização do pobre ouvinte da BBC.

você poderia me dar a fonte para eu me aprofundar no assunto?

[.if]

Minha contribuição minimalista...

https://easyiot.com.br/blog/tecnologia-lora/

[MicSG]

1 hora atrás, Isadora Ferraz disse:

Minha contribuição minimalista...

https://easyiot.com.br/blog/tecnologia-lora/

Bem, eu estava pensando em usar o Módulo Wireless Nrf24l01+ 2,4ghz Transceiver Rf, por possuir baixo consumo( Corrente durante a transmissão: 11,3 mA; Corrente durante a receptação: 12,3 mA; Corrente em repouso: 900nA ), possui 125 canais, baixa necessidade de tensão( tensão de alimentação de 1,9 a 3,6V, o que permite usar baterias tipo botão{ como a PR44, zinco-ar: 1,4v 600 mAh, neste caso usaria duas dela para dar  2,8v} ), Alcance de até 100m em linha de visada, funciona como transmissor e receptor, e possui baixo custo( cerca de 8,60 reais, o que seria bom, pois são muitos animais).

O microcontrolador eu estava pensando em usar um Aergia Arduino, em cada animal, visto que com configurações em sua programação, pode se chegar ao consumo de 360uA( https://aergiaee.wordpress.com/2014/09/01/aergia-arduino-o-arduino-preguicoso-que-aguenta-12-meses-a-pilhas/), juntamente com 4 baterias PR44 (5,6 volts) e um regulador de tensão).

Quero informações sobre a antena de captação do sinal dos módulos de cada animal nos postes e o envio de informações para a base.

adicionado 33 minutos depois

Queria saber o seguinte: Se a bateria botão PR44 é de 1,4 volts e o chip do aergia arduino é 5 volts, como alimenta-lo se 3 baterias dão 4,2 volts e 4 baterias dão 5,6 e acima de 5,5 volts o chip queima? Tambem quero saber como calcular ou medir a queda de tensão da bateria, pois abaixo de 1,2 volts a bateria PR44 botão não funciona. Se vocês tiverem sugestões de bateria botão com boa miliamperes-hora e tensão compativel podem falar.

[Eder Neumann]

de que animal estamos falando?

 

a tecnologia Lora é bastante interessante para o caso e tem um alcance bem significativo com consumo mínimo de energia, além de alguns modulos permitirem a programação...

https://www.filipeflop.com/produto/modulo-wifi-esp32-com-suporte-de-bateria-gps-e-lora-915mhz/ 

um pouco caro para instalar em cada animal, mas se forem animais de rebanho que se mantem juntos você só precisa de uma unidade.

Para a comunicação você pode fazer uma antena direcional no centro do terreno que fica girando feito radar, usar uma omnidirecional de alta potencia no local mais alto (ou instalar uma torre (que pode ser uma taquara comprida mesmo) se necessário) ou uma rede de repetidores distribuídos (a rede lora tem esta vantagem)

[MicSG]

1 hora atrás, Eder Neumann disse:

de que animal estamos falando?

Seriam Galinhas de raça( para evitar roubos e ataques de animais selvagens).Isto implica no peso da aparelhagem, sendo o mínimo o melhor(no caso no pé da galinha).

adicionado 4 minutos depois

1 hora atrás, Eder Neumann disse:

um pouco caro para instalar em cada animal, mas se forem animais de rebanho que se mantem juntos você só precisa de uma unidade.

Como são galinhas tem de se instalar em cada uma.Isto encareceria o projeto final.Send que um modulo Lora está cerca de 60 a 80 reais, e são cerca de 30 galinhas = 1800,00 reais(inviavel)

E utilizando o Módulo Wireless Nrf24l01+ 2,4ghz Transceiver Rf, cada um é 8,60 * 30 animais = 258,00 reais (seria bem mais viavel para mim).

adicionado 13 minutos depois

1 hora atrás, Eder Neumann disse:

Para a comunicação você pode fazer uma antena direcional no centro do terreno que fica girando feito radar

No caso se usasse esta antena direcional junto com um

Modulo Nrf24l01 Wireless Arduino Pa Lna só que Com Antena 1000m que já vem com o módulo, deveria ser uma para cada 1000m quadrado.

Isto cobriria toda a propriedade, sendo que as galinhas tenham em suas pernas um Modulo Nrf24l01 Wireless Arduino sem antena com alcance 100 metros e as duas antenas com alcance de 1000 metros para fazer a localização por triangulação.

[.if]

Dei uma olhadela no tal aergia mas fala sério... ele é o mc - o atmega - pelado do arduíno, é isso mesmo? Colocar este treco + acessórios no pé da galinha deve lhe ser incômodo, não? E como conheço a personalidade das galinhas - temos o cérebro em comum - penso que ela vai bicar o treco até sair.

Bem sugiro então considerar atmega e etc em smd. Neste caso, hás de elaborar uma pci dedicada e otimizada em tamanho e tal pro seu sistema.

 

Sobre a questão da alimentação, sugiro desconsiderar o requisitos do arduíno (uma simples placa com alguma frescura) e focar apenas no do seu mc (atmega ou similar) e seus periféricos personalizados que você deve implementar. Você pode desenvolver tudo no ambiente e placa com arduino e gravar o .hex gerado na sua placa. A maioria dos mc's arduínos funcionam bem de 3 a 5V portanto suas 3 pilhas bastariam.

 

Não tenho contato com o tal módulo...

mas nada impede de você fazer experimentos com ele pelo menos pra adquirir algum conhecimento

[Eder Neumann]

não acho que você encontrará alguma solução compacta o suficiente pronta, mas o desenvolvimento de uma pode lhe render bons frutos...

em uma rápida pesquisa vi que os menores módulos de GPS são do tamanho de uma moeda, que é exageradamente grande para uma anilha. então penso que uma abordagem diferente pode ser tentada porém envolve maior precisão do equipamento e mais antenas (ao menos 3) e fazer por triangulação de tempo de resposta, mas como disse o @MOR, o firmware não é tão simples.

[MOR_AL]

Sinceramente! 

Pensava que fossem bois, mas sendo galinhas a coisa complica, como já mencionado pelos colegas.

Eu tentaria uma outra abordagem. Talvez algo com o uso de sensores de presença em locais específicos.

Acho também que, neste caso, não haveria a necessidade de identificar o animal, nas sim apenas o seu trânsito pelos limites da propriedade.

Realmente há necessidade de TODAS as informações da situação. Um histórico do problema, da localização da propriedade, sua topografia (plana, né?). Se não a gente fica pensando em possíveis soluções, que não se adequam ao caso.

Em tempo: Não possuo informações sobre os detalhes técnicos. Apenas do geral.

MOR_AL

[MicSG]

Topografia: Plano;

Apresenta Árvores(1 grande porte) e outras menores.

Somente na região destacada pretendo implementar  projeto, há mais espaço, mais as galinhas não andam para lá.

Desejo sim realmente implantar este projeto, e não colocar sensores de presença em locais específicos, pois se alguém pegar ou algum animal não será possível localiza-la novamente(a galinha).Veja abaixo o mapa:            Veja que o perimetro é de 647 metros, o que o Modulo Nrf24l01 Wireless Arduino Pa Lna com Antena 1000m suporta. 

Nota: esta imagem de satelite é do começo do ano(2020) e está um pouco desatualizada, não há muitas árvores.

[MicSG]

           Para reduzir o tamanho eu achei o NRF24l01 SMD:

Tambem há o chip atmel 328p SMD

Capacitor 10microFarad SMD:

Dois capacitores 22 picoFarad SMD:

Resistor 10k SMD:

Oscilador de Cristal 6 MHz SMD:

3 Baterias PR44:

adicionado 4 minutos depois

Montarei Tudo em uma placa PCB SMD. Espero mais informações.

[aphawk]

@Michel da Silva Galvão ,

 

Se vai usar Avr, sugiro estas bibliotecas de baixíssimo consumo :

 

https://github.com/rocketscream/Low-Power

 

Paulo

[MicSG]

@aphawk Ao entrar no site, vi isto: 

Notas: A interrupção externa durante a espera no ATSAMD21G18A requer um patch para o Arduino SAMD Core para que ele funcione. A correção é fornecida por essa solicitação de recebimento específica .

o que quer dizer?

[aphawk]

@Michel da Silva Galvão ,

 

Caso você use esse microcontrolador específico, tem de modificar uma biblioteca da IDE do Arduino para que essa library de baixo consumo funcione direito. Mas duvido muito que você use exatamente esse microcontrolador !

 

Paulo

[MOR_AL]

Estava navegando em outro fórum e apareceu um tópico que sugeria o seguinte projeto. Talvez lhe seja útil.

https://www.instructables.com/id/NRF24L01-ATmega328P-PU-Radio-Sensor/

MOR_AL

[MicSG]

10 horas atrás, aphawk disse:

Caso você use esse microcontrolador específico, tem de modificar uma biblioteca da IDE do Arduino para que essa library de baixo consumo funcione direito. Mas duvido muito que você use exatamente esse microcontrolador !

Obrigado pela resposta. Eu estava pensando em usar o atmega328p-au (SMD), mas surgiu uma dúvida: Como eu faço para passar o programa da IDE do Arduino para este chip SMD?

[.if]

Em 06/05/2020 às 11:15, Isadora Ferraz disse:

Você pode desenvolver tudo no ambiente e placa com arduino e gravar o .hex gerado na sua placa.

Na placa você deixa os pinos de gravação num terminal qualquer: o ponto de acesso às entranhas do mc. Algo como...

Na ide do arduino tem uma opção tipo exportar arquivo compilado ou algo assim

[MicSG]

@Isadora Ferraz Eu achei um site que explica bem sobre gravação do código no atmega328p-au: http://www.electronoobs.com/eng_arduino_tut6.php usando um módulo FTDI

[MicSG]

Eu estava pensando para fazer o prototipo do rastreador eu usasse está tecnica para fazer placas PCB em casa:https://blog.fazedores.com/como-fazer-suas-próprias-pcbs-placas-de-circuito-impresso/

 

[Eder Neumann]

para smd vai dar trabalho riscar no punho...

 

sugiro o meu método de transferência.

 

imprima numa impressora a laser o layout no formato "pronto para transferência" (que são espelhados horizontalmente OU verticalmente) em papel comum, limpe bem a placa com água e sabão (ou alcool isopropílico), seuqe bem com papel toalha.

em uma superficie regular e segura (que não pegue fogo, como a bancada da pia se for pedra ou aço) posicione o papel sobre a placa com o lado do toner virado pra placa, use fita se precisar para manter o papel no lugar, posicione a placa com o papel virado para cima e com o ferro de passar em temperatura máxima aqueça o papel por uns 2 minutos tentando fazer pressão sobre todo o papel (eu uso um pano fino para "espalhar a pressão", mas tome cuidado pro pano nao pegar fogo). espere esfriar.

pegue uma vasilha com agua morna e coloque a placa com o papel dentro e deixe até que o papel enxarque, esfregue cuidadosamente (se possivel usando luvas de latex limpas ou estando com as mãos recém lavadas) retirando o papel, é importante que caso uma pontinha levante ela não seja puxada pois será igual a pelinha do dedo, pode arrancar o desenho todo. Se tudo foi feito corretamente ficará sob a placa apenas o toner, é importante que não fique resíduos de papel nos espaços entre as trilhas pois isso prejudicará a corrosão, então se necessário limpe estes espaços usando um estilete ou algo similar.

depois de seco se achar necessário retoque os pontos onde o toner estiver solto ou falhado.

 

tem uma técnica que usa papéis especiais (resinados) onde a retirada do papel é mais fácil pois o toner descola facilmente, mas como faço poucas placas recorro ao tradicional que é mais acessível.

 

o processo de corrosão é o mesmo que todo mundo conhece com percloreto de ferro, mas ja vi fazer com vinagre e água oxigenada mas nunca testei.

[.if]

19 horas atrás, Michel da Silva Galvão disse:

explica bem sobre gravação do código no atmega328p

Amigo como diz no site, aquilo é pra gravar um bootloader quando o mc está vazio. O bootloader é tal qual uma bios no pc, entende? É necessário por pouco tempo. É mais pra etapa inicial de aprendizado. Mas ele tende a não ser importante, as vezes desnecessário e não raro: atrapalhante (ocupa espaço de memória). Com um programador de verdade, você pode rodar seu sistema - arquivo .hex ou .bin oriundo do compilador - inserindo apenas ele diretamente no seu mc.

 

17 horas atrás, Eder Neumann disse:

e com o ferro de passar em temperatura máxima

Sobre isso, há quem diga que existe uma 'evolução' da técnica DIY pra pcbs...

 

Nosso velho amigo @MOR tem alguns calos sobre o assunto...

https://www.asm51.com.br/phpbb/viewtopic.php?f=27&t=18728

 

mas acho que isso desvia o foco do seu amado tópico. Por gentileza considere não queimar etapas principalmente, de novo, a do pisca leds

 

edit... sobre analogia com boot loader

[MicSG]

14 minutos atrás, Isadora Ferraz disse:

Com um programador de verdade, você pode rodar seu sistema - arquivo .hex ou .bin oriundo do compilador - inserindo apenas ele diretamente no seu mc.

Alguem poderia passar um link do programador ou de alguma gambiarra? Seria para o atmel328p- au (e não o atmel328p):

[MOR_AL]

3 horas atrás, Michel da Silva Galvão disse:

Eu estava pensando para fazer o prototipo do rastreador eu usasse está tecnica para fazer placas PCB em casa:https://blog.fazedores.com/como-fazer-suas-próprias-pcbs-placas-de-circuito-impresso/

 

Meu prezado colega. 

Este método é um dos mais básicos e primitivos que existe. Usava Há cerca de 35 anos, quando não tinha preocupação no tamanho de minhas placas e nem tinha impressora ou PC em casa. Os filetes eram grossos e grotescos e a redução da placa era desnecessária.

Já pensou como ficariam os seus filetes que partem do microcontrolador com largura de uns 0,3mm?

 

No seu caso, tendo a necessidade do uso de componentes pequenos como SMD e necessidade óbvia de reduzir o tamanho da placa de circuito impresso (PCI), você deveria usar o método da emulsão fotossensível na placa, ou o método semelhante, como o de filme fotossensível (photoresist dry film). 

A Isadora está certa! Encare seu projeto como localizado em um andar superior. Comece a subir degrau por degrau. Somente assim é que poderás ter êxito.

Bons estudos e práticas de laboratório.

MOR_AL