Maar gezien ik vaak bezig ben geweest met hele kleine Amateur Televisie (ATV) zendertjes, vond ik het een leuk idee om eens een ATV vossenacht-setje te maken. Vossenjagen dus met een kleine televisieontvanger en mini televisiezendertjes! Een cameraatje kan zelfs een extra dimensie toevoegen, zoals het herkennen van de omgeving zodra het signaal sterk genoeg uit de ruis komt opzetten.

In dit artikel worden de zendertjes beschreven, waarvan ik drie stuks gemaakt heb. Ook zal ik tips geven voor de ontvanger en geschikte antennes. Maar eerst ga ik uitleggen, waarom ik gekozen heb voor een analoog systeem.

Analoog of digitaal

Analoge signalen zijn het meest ideaal als het aankomt op uitpeilen. Je kan een signaaltje ver in de ruis zien opdoemen en met uitrichten is de variatie in sterkte goed te zien aan het afnemen van ruis. De mate van ruis werkt dus als een signaalmeter. Een hele accurate zelfs, want het uitpeilen op ruis blijkt heel intuïtief te verlopen.

Een digitaal systeem zou hooguit een blokkerig en schokkend beeld geven op het moment dat het signaal slechter wordt en helemaal niks zodra het signaal te zwak wordt. Op het moment dat je nog niet, of nauwelijks, in het bereik van de vos loopt, zie je niks. En op het moment dat er wel beeld is, kun je te maken krijgen met enige vorm van vertraging door de processing en buffering. Dat werkt gewoonweg niet goed voor vossenjagen. Daarnaast zijn digitale zenders en ontvangers complex en kostbaar.

Analoge systemen zijn zeer betaalbaar, omdat dit gebaseerd is op hele oude televisie technieken. Modules hebben vaak een chip aan boord, die een complete analoge videozender of ontvanger kunnen vervangen.

FPV

Onze vrienden die bezig zijn met drone-races en modelvliegen, gebruiken ook vaak analoge videosystemen. Voornamelijk vanwege het ontbreken van vertraging en het feit dat bij een slecht bereik de beelden in de ruis kunnen wegvallen en heel snel weer op kunnen komen als het bereik weer goed is. Een digitaal systeem geeft op die momenten een bevroren of haperend beeld. Niet ideaal als je met een drone boven een raceveld tussen palen en objecten door aan het vliegen bent!

Dankzij deze tak van sport zijn er heel veel modules verkrijgbaar, die ook wij uitstekend kunnen toepassen voor ons ATV vossenjachtsysteem. Inclusief kleine monitoren. En alles is gemaakt om op accu’s te kunnen werken. Nog een pluspunt dus!

Zendermodule

Ik heb gekozen voor de TX5813 modules. Deze leveren 10mW op de 6cm band. Dat levert een bereik op van ca 20m in een bosgebied tot meer dan 50m in open veld. Als je een sterkere vos wil maken, dan kun je zelfs de TX5823 gebruiken. Die levert 200mW aan zendvermogen. Ook andere FPV modules kun je gebruiken natuurlijk, maar let op de werkspanning (en hoe soepel de module omgaat met accuspanningen), de kanaalindeling en het zendvermogen.

De modules kunnen werken met spanningen van 3,5V tot 5,5V. Perfect dus voor aan een enkele Li-Ion / LiPo cel. Je hebt geen spanningsregelaar nodig.

Deze modules zitten op de “B” band. FPV gebruikers hebben meerdere banden in de 5,7-5,9 GHz band in gebruik met daarbinnen een kanaalverdeling. Dit is bedoeld om elkaar niet in de weg te zitten. Verschillende fabrikanten gebruiken verschillende kanaal-indelingen. De TX58xx modules gebruiken de Boscam kanalen.

Accu

Mijn WiFi vossen gebruikten al 18650 cellen met ingebouwde protectie (tegen kortsluiting, diepteontlading en overladen). Die gebruik ik dan ook voor deze ATV vossen. Deze protectie kan je accu beschermen als je de vos vergeet uit te zetten, als er een kortsluiting optreedt (bosbrand oef), etc. Een cel met ca 2500mAh gaat meer dan 8 uren mee. Uiteraard kun je ook een Lipo cel nemen, maar nogmaals let op de aanwezigheid van een protectiecircuit, of voeg die toe (kosten weinig).

Laat 18650 cellen met een onwaarschijnlijk hoge capaciteit liggen. Die zijn vaak nep. Een goede cel van Panasonic of Samsung geeft je zoveel meer plezier. Beter een goede cel van ca 2500 of 3000mAh, dan een nepper van 7500mAh. Dergelijke capaciteitsdichtheid past niet eens in een 18650 cel.

Monitor antenne en ontvanger

De monitor moet altijd ruis weergeven. Ook wanneer er geen videosynchronisatie-pulsen waargenomen worden. De meeste moderne LCD achtige schermen onderdrukken de weergave, zodat gebruikers nooit ruis zullen zien bij een ontbreken van een signaal. Gelukkig heeft de eerdergenoemde FPV wereld bij enkele fabrikanten wel het besef gegeven, dat dit juist WEL de bedoeling is. Als het videosignaal een keer te zwak wordt door een slecht bereik of reflecties, dan wil je diep in de ruis kunnen kijken om je drone te redden. Liever dat, dan naar een zwart of blauw scherm te kijken, om verderop vervolgens een plof te horen van je drone die door een raam vliegt.

De kwaliteit van de weergave kan wel verschillen als er weinig videosynchronisatie ontvangen wordt. Er zijn zelfs monitoren met een nep-ruisbron aan boord om de gebruiker de indruk te geven dat er altijd ontvanger ruis zichtbaar is. Lees goed de reviews is mijn advies.

Als ontvanger gebruik ik gewoon een FPV ontvanger die 4 banden ondersteunt. De ontvangstantenne is een 5,8GHz WiFi patch antenne. Ik moet er nog eens een regelbare verzwakker tussen zetten, zodat peilen dichtbij de vos makkelijker wordt. Op dit moment kan simpelweg je hand voor de antenne gehouden worden voor de nodige verzwakking.

Opdruk behuizing

Zoals ik dat ook bij de WiFi vosjes heb gedaan, is het aan te raden om iets van een uitleg te geven op een sticker. Dit voor het geval een boswachter, parkbeheerder of een passant je vos fysiek vindt. Je wil in elk geval voorkomen dat men er iets ernstigs in ziet. En het is fijn als iemand je weet te bereiken na verlies van de vos.

Voor een aantal activiteiten heb ik in 2016 een vossenjacht technologiespel bedacht. In de eerste instantie was het de bedoeling om voor jongeren van stichting De Jonge Onderzoekers in Amersfoort een alternatieve vossenjacht te bedenken. Deze jongeren zijn erg geïnteresseerd in technologie, dus wilde ik wat andere technieken gebruiken in combinatie met een normale radiovossenjacht. Dit heeft geresulteerd in een modulair spel, waarbij de verschillende onderdelen op een verschillende manier kunnen worden ingezet. Zo kan het spel aangepast worden aan de doelgroep en de omgeving waarin het gespeeld wordt.

Later is gebleken dat dit spel ook heel goed tijdens de JOTA ingezet kan worden. Dat heb ik dus ook al een paar keer gedaan in Steenwijk.

Dit artikel gaat alleen over het onderdeel WiFi vossen. Ik heb later trouwens ook nog Amateur Televisie (ATV) vosjes gemaakt (zie dit artikel). Laat je creativiteit maar de vrije loop!

Doel

Ik wilde de spelers laten vossenjagen met een Wifi analyzer app op een smartphone (Android, want Iphone lijkt dit niet te kunnen). Ik wilde meerdere accespoints op accu’s laten werken, om een bijzondere situatie te krijgen in gebieden waar je helemaal geen Wifi of iets dergelijks verwacht. Een Wifi SSID namenspel met de ontvangen Wifi SSID’s is ook een leuk alternatief spel, ipv uitpeilen. Of beide!

Analyzer app

Vermoedelijk werkt het scannen naar WiFi signalen op deze manier alleen onder Android (laat gerust weten als Apple dit inmiddels ook toestaat). Moderne android versies beperken echter het WiFi scannen, om accu te sparen. In het ontwikkelaarsmenu is dit uit te schakelen (tip). Verder zul je moeten testen welke apps op jouw toestel(len) goed scannen. Veel apps werken niet goed. Vooral de verversingssnelheid is belangrijk als je kiest voor een peil spel. Zoek op WiFi Analyzer in de store. Ik heb onder moederne andoid versies een goed resultaat met “WiFi Analyzer (open-source)” van VREM Software Development.

Zet in alle apps die dat ondersteunen de scan interval zo laag mogelijk (korte tijd). Dit kan bij de instellingen vaak veranderd worden.

Uitdenken en ontwerp

De eerste accespoints die ik ging testen, waren oude routers. Deze dingen slurpen energie en zijn erg groot. Bovendien is de bedrijfsspanning 12 Volt en dat vergde meercellige (dus grote) accu’s. Ik kreeg van een collega de tip, om eens te kijken naar de ESP-12 modules. Deze modules hebben een ESP8266 chip, wat een complete microcontroller is met geheugen en Wifi (2,4GHz). Deze modules bleken erg goedkoop en de werkten op 3,3V met een stroomopname die lager ligt dan 200mA.

Een enkele Lipo accu heeft een uitgangsspanning die tussen ca. 3 en 4,2V ligt, afhankelijk van hoever de accu al ontladen is. Het grootste deel van de LiPo capaciteit ligt boven de werkspanning van de ESP, dus dat bood kansen! Mij leek een enkele 18650 cel per vosje wel ideaal.

Ik heb hier ook met David PE1MUD over nagedacht en heb wat tips ontvangen. Ik heb getest met switched mode spanningsregelaars, maar die dingen hebben een forse dropout. Die kwamen pas op gang als je ca. 4V er in stopte. Ik vond een ultra low-drop lineaire spanningsregelaar, die al bij 3,4V een uitgangsspanning gaf van 3,3V! Een klein nadeel was dat een lineaire spanningsregelaar wat vermogensverlies heeft (hij stookt het spanningsverschil gewoon op in warmte). Maar eigenlijk mag dit geen naam hebben. Wat moet worden weggestookt, is minder dan 900mV maximaal en bij max 200mA stelt dat niet veel voor (180mW).

Vervolgens ben ik bij leveranciers op zoek gegaan naar ultra low-drop spanningsregelaars. De LP3982 was een ideale regelaar. Betrekkelijk goedkoop (< 1 euro) en goed verkrijgbaar. De maximale drop-out spanning is 120mV. Maximale belasting is 300mA. Uitvoering is VSSOP SMD. Daar heb ik adapter PCB’s voor gekocht, waar ik ook wat randcomponenten op kon solderen, zoals getekend in onderstaand schema.

Ik heb het niet getest, maar tegenwoordig bestaat de WMOS-D1 module. Mogelijk is deze al helemaal geschikt en is een losse voeding niet eens meer nodig. Wie dat eens wil testen, graag. Ik verneem graag de bevindingen dan. Ook voor wat betreft de stroomopname, omdat er een UART op zit.

>> Update: in de reactievelden onder dit artikel kun je lezen, dat Johan bevestigd heeft dat een Wemos D1 mini met powershield inderdaad goed werkt en ook ca 24u draait op een enkele cel! Die powershield is nodig, om altijd 5V te maken, omdat de Wemos D1 een UART aan boord heeft die 5V nodig heeft. Dus de combinatie Wemos D1 mini met powershield maakt een compleet vosje! Schakelaar en eventueel zekering toevoegen en klaar ben je.

Rond de ESP-12 heb ik twee headers gesoldeerd. Eén voor de serial UART (programmeren) en de andere voor het enablen van het programmeren. Aan de ingang is nog een zekering geplaatst en een aan/uit schakelaar. Het complete schema ziet er zo uit:

Software

Ik heb de ESP geprogrammeerd in de Arduino IDE. Je moet dan wel de ESP als board toevoegen. Het programma heb ik uit de examples gehaald. Dat was een accespoint voorbeeld. Deze heb ik wat aangepast voor vossenjagen. Zo pas ik de SSID namen aan per vosje en heb ik gevonden hoe ieder vosje een andere Wifi kanaal kan gebruiken.

Regels die je aan kan passen zijn:

const char *ssid = “Vosnaam1”; //Vul hier de SSID in die jagers in de netwerklijst/wifianalyser zien.

wifi_set_channel(6); //set WiFi channel (1-13); //Kies hier het gewenste Wifi kanaal in waarop de ESP gaan zenden.

Constructie

Alles moest snel gebouwd worden, omdat ik met een deadline zat. Ik was uitgenodigd om een spel te organiseren voor een teambuilding. Daar had ik 20 vosjes voor bedacht. Even PCB’s ontwerpen en bestellen was er niet bij. Het schema is vrij eenvoudig op een gaatjesboard te solderen. Dat heb ik dan ook gedaan. Ik had nog van die hele slechte desoldeerlitze. Dit was dik gevlochten platte koperdraad. Dat heb ik als massavlakken gebruikt.

De batterijhouder is speciaal gemaakt voor 18650 cellen. Ik had echter cellen met protectiecircuit gekocht (zeer aan te raden!). Deze zijn iets langer, waardoor ze niet goed in de batterijhouder pasten. Met een combinatietang heb ik de batterijlippen iets plat geknepen en dan pasten de cellen wel goed.

De behuizing is van grijze PVC. Dat heeft geen negatieve invloed op het signaalbereik. Ik kon geen RF demping bemerken, ondanks vaak wordt geadviseerd om witte PVC te nemen. Ik heb gewone dikwandige 50mm buis genomen, wat is afgedopt. De onderdop is verlijmd, de bovendop zorgt voor de toegang tot de PCB en de accu. Deze wordt vastgehouden met een ingekorte schroef met oog. De reden om de onderzijde te verlijmen, ipv de bovenzijde, is om het beter spatwaterdicht te krijgen. Anders zou de onderdop vol lopen.

In de bovendop is wel een UV bestendig touwtje bevestigd, die in de opening is afgekit om de spatwaterdichtheid te behouden. Hier kan de vos aan opgehangen worden. Dit is echt nodig tijdens regenbuien, om er zeker van te zijn dat hij rechtop hangt.

Onderop de vosjes zijn QR codes geplakt. Bij het vinden worden deelnemers met een smartphone naar een website geleid, om daar een opdracht te lezen. Deze QR codes zijn geplastificeerd met brede transparante tape, om de stickers tegen water te beschermen. De QR codes zijn om die reden ook met een laserprinter geprint. Een QR op de zijkant van de vos werkt niet! Heel apart, maar als een QR code verbogen wordt om een cilinder, is deze bijna niet meer te scannen. Dus vandaar een kleine sticker aan de onderzijde.

Ik heb naast de vosjes ook nog enkele lege hulsen PVC van wat gewicht voorzien. Deze zijn verder uiterlijk gezien identiek aan de vosjes en kunnen als spelelement ingevoegd worden (nepvossen voor strafpunten, boobytrap, etc.)

Resultaat

De vosjes hebben een bereik van ca. 50m (afhankelijk van de plaatsing). De accu gaat iets minder dan 24 uur mee, uitgaande van een goede Japanse 2600mAh accucel (niet zo’n lichte nepcel van 3000000000000000000000000000000000000mAh uit China).

Geschatte kosten per Wifi vos

De PVC behuizing kost ca. 4,-, de ESP module in China minder dan 2,-, batterijhouder, PCB, schakelaar ca. 2,-, spanningsregelaar en componenten ca. 1,-. Overig (lijm, touw, sticker) ca. 1,-.

Afgerond iets meer dan een tientje per vos, plus natuurlijk nog de accu. De Keeppower accu’s zijn wat duurder (2600mAh is ca. 6,-), maar wel goed. En daar heb je natuurlijk ook nog een lader bij nodig. Beiden heb ik gekocht bij NKON.

Als je gaat voor een Wemos D1 mini met powershield, dan ben je iets meer kwijt (€15 euro ongeveer ex accu).

Ik kan deze vossen niet gebouwd leveren. Hopelijk helpt dit artikel je op weg met het zelf bouwen. Ik stel reacties onder dit artikel heel erg op prijs. Ik hoor het ook graag als je zelf vosjes gebouwd hebt.

Vind je dit soort projecten leuk? Geïnteresseerd in ATV vosjes? Klik dan de link “technologiespel” hieronder.