Helppo mehiläislaskuri: 10 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

2019 Easy Bee Counter V.1

Kysymyksiä tai kysymyksiä !! Lähetä ne github -sivustolle täällä!

Tämä mehiläislaskurin versio on helppo juottaa ja koota (kaikki läpireiät). Se on testattu ja toimii* mallikoodilla.

Nykyinen testattu rakenne on helppo ohjelmoida ja lähestyä aloittelijoita. Piirilevy hyväksyy useita Adafruitin valmistamia Arduino-alustoja, mukaan lukien niiden Adafruit Feather -tyyppiset mikro-ohjaimet ja Adafruit ItsyBitsy -mikro-ohjaimet. Adafruit -höyhenissä on wifi ja pitkän kantaman radio -ominaisuudet (esp8266*, esp32 ja LoRA). Kaikkien ItsyBitsy 3V -mallien (M0, M4 ja 32u4) pitäisi toimia hyvin.

*Höyhen esp8266 puuttuu A5. Jos käytät tätä uControlleria, sinun on siirrettävä toiseen käytettävissä olevaan nastaan.

Vaihe 1: Tietojen analysointi - Miksi laskea mehiläisiä?

Mahdolliset käyttötavat

• mehiläislentojen laajeneminen tai väheneminen voi osoittaa pesän terveyttä
• suuntautumislentojen laajeneminen tai väheneminen päivien aikana saattaa merkitä kuningattaren terveyttä
• aikaero siirtyvien ja palaavien mehiläispiikkien välillä saattaa ilmaista keräilijöiden lukumäärän ja etäisyyden siitepöly-/nektarilähteeseen.

• vertailu kahden tai siirrettävän pesän välillä manipuloinnin testaamiseksi; kuten,

  • hunajatuotteiden lisääminen/poistaminen
  • sisäinen sokerisiirapin syöttö
  • oksaalihappopunkkihoitoja
• johdanto elektroniikkaan, juottamiseen ja mikro-ohjaimen ohjelmointiin
• mehiläisopetus tai museotyyppinen asennus

Hive terveys

Mehiläisten lentotietojen ja suuntautumislentojen rinnastaminen kaikkiin pesän tai kuningattaren terveyteen näyttää mahdolliselta. Suuntalennot ovat noin 20 päivää vanhojen keski -ikäisten mehiläisten käyttäytymistä. Ennen syömistä tämän ikäiset mehiläiset poistuvat pesästä ryhmässä keskellä päivää, mikä johtaa helposti nähtävään ~ 45 minuutin huippuun.

Jos suuntautumislennot vähenevät, se voi viitata munien vähenemiseen ~ 42 päivää ennen (22 päivää kuoriutumista + 20 päivää rehuun).

Etsintäetäisyys

Datasta on helppo nähdä pieniä mutta selviä siirtymiä mehiläisten OUT ja mehiläisten välillä. Tämä osoittaa sekä lähtevien ja palaavien mehiläisten määrän että karkean matkan tai ajan ruokintapaikkaan.

Vaihe 2: Parannuksia aiempaan suunnitteluun

• Kaikki läpiviennit helpottavat juottamista
• Kaksijalanjälki, pistorasia, hyllyltä uControllers => Feather ja ItsyBitsy
• Ohjelma Arduinossa, Luassa ja microPythonissa - Yhteensä 24 porttia, 48 anturia, 6 vuororekisteriä
• ~ 14.75 "pitkä venytys koko langstroth -pesän aukosta helppoa sijoittamista varten
• kahden PCB: n käyttäminen voileivän luomiseen on edullinen nopea ratkaisu. Piirilevyt on tilattava mustina (katso ohjeet), jotta IR -LED -lähetin imeytyy materiaaliin.
• käyttämällä 6-nastaisia otsikoita käännöstyylien tai porttien luomiseen
• N-Ch mosfet -ohjatut IR-LEDit siten, että LED-valoja voidaan ohjata PÄÄLLE lyhyeksi ajaksi tunnistamisen aikana (~ 75us). Mahdollistaa tehon pienentämisen alle 1 mA: iin (plus uController).

Vaihe 3: Yleinen käyttö

Infrapuna -anturit (IR)

Mehiläiset pakotetaan 24 portin läpi, joissa optiset anturit (48 anturia) määrittävät, onko mehiläinen läsnä ja määrittävät mehiläisen liikkeen suunnan. Jokaisessa optisessa anturissa on IR -LED ja IR -anturi. Jos mehiläistä ei ole, IR -valo absorboituu mustaan pintaan. Jos mehiläinen on läsnä, IR -valo heijastuu mehiläisestä ja laukaisee anturin.

48 LED-valoa on jaettu kahteen 24-sarjaan, joista jokaista ohjaa N-ch mosfet. Kunkin IR -LEDin normaali eteenpäin suuntautuva jännite on 1,2 V ja noin 20 mA, kuten tietolehdessä on esitetty. Kaksi LEDiä on kytketty sarjaan 22 ohmin vastuksella. Taululla on hyppyjä, joiden avulla LEDit voivat ohittaa virranrajoitusvastukset. Älä juota hyppyjohtoa ennen kuin se on täysin testattu! Katso asennusohjeet.

Vaihtorekisterit

Siirtymisrekistereitä on 6. Tässä on hyvä kuvaus siirtorekisterien yhdistämisestä ja ohjelmoimisesta. Mikro-ohjaimen SPI-nastat lukevat siirtorekisterit. Kaikki kuusi vuororekisteriä luetaan samanaikaisesti. Anturit ovat normaalisti alhaalla ja näyttävät 3.3V tai HIGH kun transistori laukaisee ja mehiläinen on läsnä.

Virta Piirilevymalli yhdistää USB-virtatapin mikro-ohjaimesta 3,3 V: n säätimeen niin, että mikro-ohjaimeen liitetty USB-kaapeli voi käyttää koko projektia.

Vaihe 4: Asennusohjeet

Tämä mehiläislaskurin versio on läpireikien komponentteja. Se on helppo juottaa ja koota. Tämä on kortin toinen versio (V1), joka valmistui maaliskuussa 2020. Jos sinulla on versio 0 -taulu (tammi/helmikuu 2020), sinun on vain korjattava joitakin aikaisempia virheitäni, mukaan lukien tässä esitetyn hyppyjohdon lisääminen.

1) Asenna infrapuna -anturit - QRE1113 tai ITR8307

2) asenna siirtorekisterit määrä (6), SIP 22R LED -vastukset ja 100k ulosvedettävät vastukset.

- Siirtorekisterit, määrä (6) 74HC165- 22 ohmin vastukset, väylä, määrä (4) SIP-pakattu, väylä- 100 k ohmin vastukset väitetty, määrä (6) SIP-9, 8 vastusta, 9 nastaa

3) asenna power mosfets määrä (2), - N -kanavainen Mosfet FQP30N06

4) asenna pieniä kondensaattoreita

5) paikka/juote 3.3V tehonsäädin

- 3.3V -säädin, (tulo, maa, lähtö - IGO, pinout), määrä (1)

6) asenna suuri kondensaattori

- 560uF, 6.3V kondensaattori

7) asenna vihreät ruuviliittimet, määrä (3)

- ruuviliittimet Kaksi nastaa, 0,1 , määrä (3)

8) asenna mikroprosessorin otsikot

9) asenna määrä (4) 10K vastukset (kuva on väärässä.. näyttää vain 2 vastusta) - i2c pullup -vastukset - ulosvedettävät vastukset tehomosfeteille

Vaihe 5: Alkutestaus

TESTI -anturit Ennen kuin lähdet pidemmälle, testaa kaikki LEDit/anturit! Näiden testaaminen on paljon helpompaa ennen kuin jatkat eteenpäin. Suorita näytekoodi Blink_IR_Leds.ino

IR -LEDit ovat näkymättömiä ihmissilmälle, mutta monien puhelimien ja kameroiden avulla voit nähdä IR -LEDit. Katso kuva. (valitettavasti useimmissa iPhonissa on IR -suodattimet, joten kokeile toista puhelinta, kunnes näet IR -ledit). Tämä vaihe on erittäin tärkeä, joten varmista, että näet kaikki LEDit.

LEDit näyttävät hyvältä? Jos mikään LED ei vilku? Tarkista, että 3,3 V: n nastapäässä on 3,3 V. Jos yksi tai kaksi LED -valoa ei pala, vaihda tapit ja/tai vaihda LED -valot, kunnes 100% LED -valot vilkkuvat yhdessä. LEDit ovat hyviä, hienoja, testaa seuraavaksi vuororekisterit esimerkkikoodilla test_shift_registers.ino

Käynnistä anturit valkoisella paperilla. Jos jotkin anturit eivät toimi, tarkista nastat, kuumenna ja lisää juote tarvittaessa.

Vaihe 6: Lopullinen kokoonpano

Viimeistele kokoonpano, kun kaikki anturit on testattu. Asenna otsikot, jotka yhdistävät ylemmän piirilevyn alempaan piirilevyyn. !

Ok, kun kaikki on testattu, voit juottaa nämä puserot…. 24 hyppääjän juottaminen lisää infrapuna -antureiden heittoaluetta lisäämällä LEDin etujännitettä ja -virtaa. Tämä on hyvä tehdä, jos pidämme LED -valot PÄÄLLÄ alle 100US. Tämä on kuvattu tietolomakkeessa.

Mukana on kaksi skriptiä, sekä test_shift_registers.ino että bee_counting.ino, jotka täyttävät tämän vaatimuksen vain kytkemällä LED -valot päälle 75us. Tämä näkyy rivillä 68 (vuororekisteri) ja rivillä 158 (mehiläislaskenta). PÄÄLLÄ-ajan jälkeen on ~ 15-20 ms viive ennen kuin ne kytketään uudelleen päälle, mikä säästää LED-valon käyttöikää.

Juotos kaikki 24 hyppääjää.

Vaihe 7: Dual Footprint Micro Controller Pinouts

Piirilevy hyväksyy kaksi Adafruit-tyyppistä mikro-ohjainta. Adafruit Feather -tyyppiset mikro-ohjaimet ja Adafruit ItsyBitsy-mikro-ohjaimet. Adafruit -höyhenissä on wifi ja pitkän kantaman radio -ominaisuudet (*esp8266, esp32 ja LoRA). Kaikkien ItsyBitsy 3V -mallien (M0, M4 ja 32u4) pitäisi toimia hyvin.

Valitettavasti käyttämämme vuororekisterit (suosituin siirtorekisterisiru!) Eivät ole täydellisiä SPI -laitteita eivätkä jaa SPI: tä muiden laitteiden kanssa.. Ne ovat kuin pahimmat SPI -laitteet!… Siksi jotkut levyt, kuten Adalogger tai LoRa ei vain onnistu laatikosta. Voit silti tehdä sen leikkaamalla joitakin jälkiä ja korjaamalla SPI -linjat vapaiksi SPI -linjoiksi ja bittikäyttämällä SPI: n siirtorekisteriin, mutta se on hieman vaikea selittää ohjeellisella tavalla.

Laitteiston SPI

Esimerkkikoodi on kirjoitettu Feather ESP32: lle ja itsybitsy M0/M4: lle, mutta sen pitäisi toimia hyvin muiden kanssa. Laitteellisia SPI -nastoja käytetään molemmissa: MISO & SCK.

Nasta A5 sekä ESP32: ssa että itsyBitsyssä on Shift Register LOAD*Nasta A5 ei ole ESP8266: ssa. Jos käytät tätä korttia, sinun on siirryttävä toiseen nastaan (esimerkiksi RX -nasta on vapaa)

Power Mosfets

Kaksi nastaa on kytketty IR -merkkivaloja ohjaaviin tehomosetteihin

• Sulka nastat

  • Nasta 15 portteille 0-11
  • Nasta 33 portteille 12-23

• ItsyBitsy nastat

  • Nasta 10 portteille 0-11
  • Nasta 11 porteille 12-23

Ylimääräiset nastat

On ruuviliittimiä (vihreä) lisäanturien liittämiseksi i2C -nastoihin (SDA ja SCL).

Vaihe 8: Arduino -koodi

Liitteenä on kolme arduino -skriptiä.

• Blink_IR_leds.ino - käytetään LEDien toimivien silmämääräisten tarkastusten suorittamiseen
• test_shift_registers.ino - käytetään anturien toiminnalliseen testaamiseen
• bee_counting.ino - käytetään mehiläisten laskemiseen!

Varoitus

24 hyppääjän juottaminen lisää infrapuna -antureiden heittoaluetta lisäämällä LEDin etujännitettä ja -virtaa. Tämä on hyvä, jos pidämme LED -valot PÄÄLLÄ alle 100US.

Kaksi yllä olevaa komentosarjaa, sekä test_shift_registers.ino että bee_counting.ino täyttävät tämän vaatimuksen vain kytkemällä LED -valot päälle 75us. Tämä näkyy rivillä 68 (vuororekisteri) ja rivillä 158 (mehiläislaskenta).

Mehiläislaskurin kalibrointi

Olen tallentanut upeita tietoja vuosien varrella. Mehiläislaskuri on mahdollista kalibroida vaaditun toistettavuuden saavuttamiseksi. On olemassa erilaisia tapoja kalibroida mehiläislaskuri halutun vaikutuksen mukaan. Yksi tapa on mitata mehiläisten liikkeen nopeus ja laskea vain tunnetut liikkeet ja heittää pois kaikki väärät laukaisimet. Tämä menetelmä kaipaa paljon mehiläisiä, mutta voi antaa yhdenmukaisia arvoja. Mehiläisen kulkeminen anturialueella kestää noin 180-350 ms.

Esimerkkikoodi bee_counting.ino mittaa mehiläisten nopeuden anturin läpi ja laskee mehiläiset, jotka liikkuvat nopeammin kuin 650 ms, ja vaatii aikaa yhden anturin viimeistelyn ja toisen anturin viimeistelyn välillä alle 150 ms.

Joitakin kalibroinnin esteitä ovat:

• vaikka mehiläiset eivät lisää propolisia antureihin, he viettävät useita päiviä täyttämällä tyhjiöt propoliksella ensimmäisen asennuksen yhteydessä
• parranajo kesäiltoina ja yleiset vartijamehiläiset pohtivat vääriä laukaisimia
• suora auringonvalo matalassa kulmassa laukaisee väärät anturit (tätä voidaan lieventää melko helposti)

Vaihe 9: Materiaaliluettelo

Mikro-ohjain

Koodi testattiin sulka esp32 Huzzah ja itsyBitsy M0, mutta toimii kaikkien näiden levyjen kanssa.

• sulka Huzzah hiirestä
• höyhen esp8266 hiirestä
• höyhen LoRa 900mhz hiirestä
• ItsyBitsy M0 hiirestä
• ItsyBitsy M4 hiirestä

Painettu piirilevy JLCPCB: ltä ~ 16-25 dollaria postituksen kanssa.

Tilaa piirilevyt mustaksi. Katso piirilevyjen tilausohjeet.

Osat ja kappaleet

Tässä on yhteenveto hinnoittelusta mouserilta. Katso vaihtoehtoiset hinnoittelut alta halvempia vaihtoehtoja erityisesti heijastusantureille.

QRE1113 Heijastavat anturit määrä (48)

6 -napainen naarasliitin 7 mm korkea, 0,1 väli, määrä (~ 36)

22ohmin vastukset, väylä, määrä (4) SIP -pakattu, 9 vastusta, 10 nastaa

100 k ohmin vastukset väylä, määrä (6) SIP-9, 8 vastusta, 9 nastaa

Vuororekisterit, määrä (6) 74HC165

3.3V -säädin, (tulo, maa, lähtö - IGO, pinout), määrä (1)

ruuviliittimet Kaksi nastaa, 0,1 , määrä (3)

0,1 uF keraaminen kondensaattori, läpimenevä reikä, määrä (6)

1 uF keraaminen kondensaattori, läpimenevä reikä, määrä (1)

560uF, 6,3 V kondensaattori matala esr, 3,5 mm: n johtoväli, halkaisija 8 mm

N-kanavainen Mosfet FQP30N06, määrä (2)

10k vastukset, määrä (4), yleinen 1/4 wattia

urospäät 6 -nastainen, ~ määrä (32) tai… 12 -nastainen määrä (17) ja hajoa tarvittaessa

Vaihtoehtoinen hinnoittelu kiinalaiselta jakelijalta LCSC

Joku huomautti vaihtoehtoisesta hinnoittelusta, joka voi todella alentaa kustannuksia.

• ITR8307 Heijastavat anturit ~ 0,13 dollaria/kpl @ kpl (48) (sama kuin QRE1113)
• 6 -napainen naarasliitin, 8,5 mm korkea. ~ 0,05 dollaria/kpl @ kpl (36+)
• 22 ohmin SIP 8 -vastus, 9 -nastainen, se sopii. 0,44 $ kpl (4)
• 100 k SIP -vastukset 8 vastus, 9 -nastainen, se sopii. 0,44 $ kpl (6)

Vaihe 10: Piirilevyn tilaaminen

Valittavana on paljon erilaisia PCB -valmistajia. Nämä ohjeet osoittavat JLCPCB: n. Tarvitset valmistajan, joka voi valmistaa mustia piirilevyjä. IR -merkkivalojen/antureiden on osoitettava mustaa pintaa väärien laukaisujen estämiseksi, joten alalevyn on oltava musta. Vähintään JLCPCB on määrä (5) levyt ja tarvitset kaksi lautasta voileipä yhdessä suorittaa yksi mehiläinen laskuri.

1. Lataa koko repo… paina suurta vihreää painiketta, jossa lukee "kloonaa tai lataa" github … siirry "gerbers.zip" -tiedostoon PCB -kansiossa.

2. Siirry osoitteeseen JLCPCB.com, luo tili ja napsauta TILAA NYT -painiketta.

3. Napsauta "Lisää Gerber -tiedostosi" ja lataa ziped -tiedostot

4. Valitse piirilevyn väriksi 'Musta'. Valitse myös Poista tilausnumero -kohdasta KYLLÄ

Kustannukset ovat noin 8 dollaria (5) PCB: n vähimmäistilauksesta plus 9-16 dollaria toimituksesta riippuen menetelmästä.

Toinen palkinto PCB Design Challengessa