מונה דבורה קלה: 10 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

2019 דלפק קל דבורה V.1

לשאלות או בעיות !! אנא פרסם אותם באתר github כאן!

גרסה זו של מונה הדבורים קלה להלחמה והרכבה (כל החור). הוא נבדק ועובד* עם קוד לדוגמה.

העיצוב הנוכחי שנבדק הוא קל לתכנות ונגיש למתכנתים מתחילים. המעגל המודפס מקבל מספר פלטפורמות Arduino מתוצרת Adafruit, כולל קו הבקרה מסוג Adafruit Feather ו- Micro-controllers Adafruit ItsyBitsy. נוצות Adafruit כוללות wifi ותכונות רדיו לטווח ארוך (esp8266*, esp32 ו- LoRA). כל דגמי 3V ItsyBitsy (M0, M4 ו- 32u4) אמורים לפעול בסדר.

*הנוצה esp8266 חסרה A5. אם אתה משתמש ב- uController זה עליך לקפוץ לסיכה אחרת זמינה.

שלב 1: ניתוח נתונים - מדוע לספור דבורים?

שימושים אפשריים

• קצב ההתרחבות או הירידה של טיסות הדבורים עשוי להצביע על בריאות הכוורת
• ההתרחבות או הירידה של טיסות הכיוון לאורך ימים עשויות לסמן בריאות למלכה
• שינוי הזמן בין פסגות של דבורים שעוזבות וחוזרות עשוי להצביע על מספר מזונות ומרחק למקור האבקה/צוף.

• השוואה בין שניים או כוורות להעביר לבדיקת מניפולציות; כמו,

  • הוספה/הסרה של סוכר דבש
  • הזנת סירופ סוכר פנימי
  • טיפולי קרדית חומצה אוקסלית
• היכרות עם אלקטרוניקה, הלחמה ותכנות מיקרו-בקר
• חינוך לדבורי דבש או התקנה מסוג מוזיאון

בריאות הכוורת

נראה כי השוואת נתוני טיסות דבורים וטיסות התמצאות לכל בריאות הכוורת או בריאות המלכה אפשרית. טיסות כיוון היא התנהגות של דבורים בגיל העמידה כבן 20 יום. לפני חיפוש דבורים בגיל זה יעזבו את הכוורת כקבוצה בסביבות אמצע היום וכתוצאה מכך שיא קל לראות ~ 45 דקות בנתונים.

אם יש ירידה בטיסות הכיוון זה עשוי להצביע על ירידה בהטלת הביצים ~ 42 ימים לפני כן (22 ימים בוקעים + 20 ימים עד למספוא).

מרחק חיפוש מזון

קל לראות בנתונים העברות קטנות אך מובחנות בין דבורים OUT לבין דבורים IN. זה מציין הן נפח של דבורים שיוצאות ויוצאות ביחד, כמו גם מרחק גס או זמן למיקום החיפוש.

שלב 2: שיפורים בעיצוב הקודם

• כל רכיבי החור דרך הלחמה קלה
• טביעת רגל כפולה, uControllers מדורג, מדף => נוצה ואיציקסי
• תכנית בארדואינו, לואה ומיקרופייתון - סך הכל 24 שערים, 48 חיישנים, 6 רשימות משמרות
• ~ 14.75 אינץ 'מתיחה את כל הפתח של כוורת לנגסטרוט למיקום קל
• שימוש ב- 2 PCB ליצירת כריך הוא פתרון מהיר וזול. יש להזמין את הלוחות הלוח השחורים בשחור (ראה הוראות) כך שפולט ה- LED LED ייספג בחומר.
• שימוש בכותרות של 6 פינים ליצירת סגנונות התור או השערים
• נוריות IR נשלטות על ידי N-Ch mosfet כך שניתן לשלוט על נוריות לתקופות קצרות במהלך חישה (~ 75us). מאפשר הפחתת הספק עד פחות מ 1ma (בתוספת uController).

שלב 3: פעולה כללית

חיישני אינפרא אדום (IR)

דבורי הדבש נאלצות דרך 24 שערים שבהם חיישנים אופטיים (48 חיישנים) קובעים אם הדבורה קיימת וקובעים את כיוון תנועת הדבורה. לכל חיישנים אופטיים יש נורית IR וחיישן IR. אם לא קיימת דבורה אור ה IR נקלט במשטח השחור. אם קיימת דבורה אור ה- IR משקף את הדבורה ומפעיל את החיישן.

48 נוריות הלדים מחולקות לשתי סטים של 24 כשכל מערכת נשלטת על ידי N-ch mosfet. המתח הקדמי הנורמלי של כל נורית IR הוא 1.2V וכ- 20ma כפי שמוצג בגיליון הנתונים. שני נוריות מחוברות בסדרה עם נגד של 22 אוהם. יש לוחצים על הלוח המאפשרים ללדים לעקוף את הנגדים המגבילים את הזרם. אין להלחם את המגשר עד לבדיקה מלאה! עיין בהוראות הרכבה.

רשימות מעבר

ישנם 6 רישומי מעבר. להלן תיאור מצוין כיצד להתחבר ולתכנת רשימות משמרות. סיכות ה- SPI של בקר המיקרו קוראות את רשימות המשמרות. כל שש רשמי המשמרות נקראים בו זמנית. החיישנים נמשכים בדרך כלל נמוך ומראים 3.3V או HIGH כאשר טרנזיסטור מופעל ודבורה קיימת.

עיצוב ה- PCB מחבר את סיכת החשמל של ה- USB מהבקר למיקרה של 3.3V כך שכבל USB המחובר לבקר המיקרו יכול להפעיל את הפרויקט כולו.

שלב 4: הוראות הרכבה

גרסה זו של מונה הדבורים היא כל רכיבי החורים. קל להלחם ולהרכיב. זוהי הגרסה השנייה של הלוח (V1) שהושלם במרץ 2020. אם קיבלת את לוח גרסה 0 (ינואר/פברואר 2020) אתה רק צריך לתקן כמה מהטעויות הקודמות שלי כולל הוספת חוט מגשר שמוצג כאן.

1) התקן חיישני IR - QRE1113 או ITR8307

2) התקן כמות רשומות משמרת (6), נגדי LED SIP 22R ונגדים הנפתחים 100k.

- רשמי משמרות, כמות (6) 74HC165- נגדי 22 אוהם, אוטובוסים, כמות (4) SIP ארוזים, אוטובוסים- נגדים 100k אוהם בוטסים, כמות (6) SIP-9, 8 נגדים, 9 פינים

3) התקן כמות מפטות כוח (2), - N -Channel Mosfet FQP30N06

4) התקן קבלים קטנים

5) וסת כוח 3.3V מקום/הלחמה

- 3.3V רגולטור, (קלט, קרקע, פלט - IGO, pinout), כמות (1)

6) התקן קבלים גדולים

- קבלים 560uF, 6.3V

7) התקן מסופי בורג ירוקים, כמות (3)

- מסופי בורג שני פינים, 0.1 , כמות (3)

8) התקן כותרות עבור מעבד מיקרו

9) התקן כמות (4) נגדים של 10K (התמונה לא נכונה.. מציגה רק 2 נגדים) - נגדי pullup i2c - נגדים הנפתחים עבור חשמל מושפטים

שלב 5: בדיקה ראשונית

חיישני TEST לפני שתגיע רחוק יותר, בדוק את כל הלדים/חיישנים שלך! הרבה יותר קל לבדוק את אלה עכשיו לפני שאתה ממשיך הלאה. הפעל את הקוד לדוגמה Blink_IR_Leds.ino

נוריות ה- IR אינן נראות לעין האנושית אך טלפונים ומצלמות רבות מאפשרות לך לראות את נוריות ה- IR. לראות תמונה. (למרבה הצער ברוב האייפונים יש מסנני IR אז נסה טלפון אחר עד שתראה נוריות IR). שלב זה חשוב מאוד לכן וודא שאתה יכול לראות את כל הלדים.

נוריות נראות טוב? אם אין נוריות מהבהבות? בדוק אם יש לך 3.3V בכותרת הסיכה של 3.3V. אם נורית אחת או שתיים כבו, הפיצו מחדש את הפינים שלכם ו/או החליפו את הנורות עד שתקבלו 100% נוריות מהבהבות יחד. נוריות טובות, נהדרות, הבדיקה הבאה המשמרת רושמת עם קוד המדגם test_shift_registers.ino

השתמש בפיסת נייר לבנה כדי להפעיל את החיישנים. אם חלק מהחיישנים אינם פועלים, בדוק את הסיכות שלך, התחמם והזרם הלחמה על הסיכות לפי הצורך.

שלב 6: הרכבה אחרונה

סיים את ההרכבה לאחר שכל החיישנים נבדקים. התקן את הכותרות המחברות את הלוח העליון ללוח התחתון. !

אוקי, לאחר שהכל נבדק, תוכל להלחים את המגשרים האלה…. הלחמת 24 הקופצים מגדילה את טווח הזריקה של חיישני ה- IR על ידי הגדלת המתח והזרם קדימה במנורת הלדים. זה בסדר לעשות אם נשאיר את הנוריות דולקות לזמן של פחות מ -100 us. זה מתואר בגיליון הנתונים.

שני סקריפטים מסופקים, הן test_shift_registers.ino והן bee_counting.ino מספקים דרישה זו על ידי הפעלת נוריות ה- LED רק עבור 75us. זה מוצג בשורה 68 (רישום משמרות) ובקו 158 (דבורה_ספירה). לאחר זמן ההפעלה יש עיכוב של ~ 15-20ms לפני הפעלה מחדש מה שמשמר את חיי הנורית.

הלחמה כל 24 הקופצים.

שלב 7: Pinouts של בקר בקר מיקרו כפול רגליים

הלוח המודפס מקבל שני מיקרו-בקרי סגנון Adafruit. מיקרו-בקרי מסוג Adafruit Feather ו- Adafruit ItsyBitsy מיקרו-בקרי. נוצות Adafruit כוללות wifi ותכונות רדיו לטווח ארוך (*esp8266, esp32 ו- LoRA). כל דגמי 3V ItsyBitsy (M0, M4 ו- 32u4) אמורים לפעול בסדר.

לרוע המזל רשמי המשמרות שבהם אנו משתמשים (שבב רישום המשמרות הפופולרי ביותר!) אינם מכשירי SPI מלאים ואינם חולקים את ה- SPI עם מכשירים אחרים.. הם כמו התקני ה- SPI הגרועים ביותר! … לכן כמה לוחות כמו Adalogger או LoRa פשוט לא יעבוד מחוץ לקופסא. אתה עדיין יכול לעשות את זה על ידי חיתוך כמה עקבות ותיקון שורות ה- SPI לקווי SPI בחינם והטמעת ה- SPI לרשומות המשמרות אבל זה קצת קשה להסביר במדריך.

SPI חומרה

הקוד לדוגמה נכתב עבור Feather ESP32 ו- itsybitsy M0/M4 אך אמור לעבוד היטב עם אחרים. סיכות SPI לחומרה משמשות לשניהם: MISO ו- SCK.

סיכה A5 הן ב- ESP32 והן ב- itsyBitsy היא ה- Shift Register LOAD*סיכה A5 אינה קיימת ב- ESP8266. אם אתה משתמש בלוח זה, עליך לקפוץ לסיכה אחרת (נניח שסיכת RX היא בחינם)

Power Mosfets

שני סיכות מחוברות למסגרות החשמל המניעות את נוריות ה- IR

• סיכות נוצות

  • פין 15 לשערים 0-11
  • פין 33 לשערים 12-23

• סיכות ItsyBitsy

  • סיכה 10 לשערים 0-11
  • פין 11 לשערים 12-23

סיכות נוספות

ישנם מסופי בורג (ירוק) לחיבור חיישנים נוספים לסיכות i2C (SDA ו- SCL) יש גם סיכה אנלוגית A4 המחוברת לאחד ממסופי הבורג.

שלב 8: קוד ארדואינו

מצורפים שלושה תסריטים של ארדואינו.

• Blink_IR_leds.ino - משמש לבדיקה ויזואלית של נוריות LED
• test_shift_registers.ino - משמש לבדיקת חיישנים באופן תפקודי
• bee_counting.ino - נהג לספור דבורים!

אַזהָרָה

הלחמת 24 הקופצים מגדילה את טווח הזריקה של חיישני ה- IR על ידי הגדלת המתח והזרם קדימה בנורית ה- LED. זה בסדר אם נשאיר את הנוריות דולקות לזמן של פחות מ -100 us.

שני סקריפטים למעלה, הן test_shift_registers.ino והן bee_counting.ino עונים על דרישה זו על ידי הפעלת נוריות ה- LED רק עבור 75us. זה מוצג בשורה 68 (רישום משמרות) ובקו 158 (דבורה_ספירה).

כיול מונה הדבורים

קלטתי נתונים מדהימים לאורך השנים. אפשר לכייל את מונה הדבורים כדי להשיג את יכולת הדירות הנדרשת. ישנן דרכים שונות לכייל את מונה הדבורים בהתאם לאפקט הרצוי. שיטה אחת היא למדוד את מהירות תנועת הדבורים ולספור רק תנועות ידועות ולזרוק את כל הטריגרים השקריים. שיטה זו מפספסת הרבה דבורים אך יכולה לתת ערכים עקביים. נדרשת דבורה בערך 180-350 ms לחצות את אזור החיישנים.

הקוד לדוגמה bee_counting.ino מודד את מהירות הדבורים דרך החיישן וסופר דבורים הנעות מהר יותר מ- 650ms ודורש את הזמן שבין סיום חיישן אחד לסיום החיישן השני הוא פחות מ -150ms.

חלק מהמכשולים שיש לכייל עבורם כוללים:

• למרות שדבורים אינן מוסיפות פרופוליס לחיישנים הן יבלו מספר ימים במילוי חללים בפרופוליס עם ההתקנה הראשונית
• זיקות בערבי הקיץ ודבורים שומרות כלליות מתלבטות נותנות טריגרים שקרים
• אור שמש ישיר בזווית נמוכה יגרום לחיישני טריגר מזויפים (ניתן להקל על זה די בקלות)

שלב 9: כתב חומרים

בקר בקר

הקוד נבדק עם הנוצה esp32 Huzzah ו- itsyBitsy M0 אך יעבוד עם כל הלוחות הללו.

• חוזה נוצות מבית עכבר
• נוצות esp8266 מבית עכבר
• נוצת LoRa 900mhz מבית עכבר
• ItsyBitsy M0 מבית עכבר
• ItsyBitsy M4 מבית עכבר

מעגל מודפס מ- JLCPCB ~ 16-25 $ עם משלוח.

הזמינו את הלוחות הלוח השחורים. עיין בהוראות הזמנת PCB.

חלקים וחתיכות

להלן רשימת מחירי סיכום מבית עכבר. עיין בתמחור חלופי למטה לאפשרויות זולות יותר במיוחד עבור חיישני ההחזר.

כמות חיישנים רפלקטיביים QRE1113 (48)

כותרות נקבות בעלות 6 פינים בגובה 7 מ מ, מרווח של 0.1 אינץ ', כמות (~ 36)

נגדי 22 אוהם, אוטובוסים, כמות (4) ארוז SIP, 9 נגדים, 10 סיכות

נגדים של 100k אוהם, כמות (6) SIP-9, 8 נגדים, 9 סיכות

רשימות משמרות, כמות (6) 74HC165

וסת 3.3V, (קלט, אדמה, פלט - IGO, pinout), כמות (1)

מסופי בורג שני פינים, 0.1 אינץ ', כמות (3)

קבלים קרמיים 0.1 uF, חור דרך, כמות (6)

קבל קרמיקה 1 uF, חור דרך, כמות (1)

קבלים 560uF, 6.3V נמוך, מרווח עופרת 3.5 מ"מ, קוטר 8 מ"מ

N-Channel Mosfet FQP30N06, כמות (2)

נגדים 10k, כמות (4), 1/4 וואט גנרי

כותרות זכר 6 פינים, ~ כמות (32) או … 12 פינים כמות (17) ומתפרקים לפי הצורך

תמחור חלופי מהמפיץ הסיני LCSC

מישהו ציין כמה תמחור חלופי שיכול באמת להוריד את העלות.

• חיישני השתקפות ITR8307 ~ $ 0.13/כל @ כמות (48) (זהה ל- QRE1113)
• כותרות נקבות בעלות 6 פינים בגובה 8.5 מ"מ. ~ $ 0.05/כל @ כמות (36+)
• נגד SIP 8 22 אוהם, 9 פינים, הוא יתאים. 0.44 $ לכמות (4)
• נגדים 100K SIP 8 נגד, 9 פינים, זה יתאים. 0.44 $ לכמות (6)

שלב 10: הזמנת מעגלים מודפסים

יש הרבה יצרני PCB שונים לבחירה. הוראות אלה מראות JLCPCB. אתה צריך יצרן שיכול לייצר מחשבי PCB שחורים. נוריות ה- IR/חיישני ה- IR צריכים להצביע על משטח שחור כדי למנוע טריגרים כוזבים, ולכן ה- PCB התחתון חייב להיות שחור. מינימום JLCPCB הוא כמות (5) לוחות ותצטרכו 2 לוחות לסנדוויץ 'יחד כדי להשלים דלפק דבורה אחד.

1. הורד את כל הריפו … לחץ על הכפתור הירוק הגדול שכתוב עליו "שיבוט או הורד" github … נווט אל הקובץ "gerbers.zip" מתחת לתיקיית ה- PCB.

2. עבור אל JLCPCB.com, צור חשבון ולחץ על כפתור הזמן עכשיו.

3. לחץ על "הוסף את קובץ הגרבר שלך" והעלה את הקבצים המרופטים

4. בחר 'שחור' כצבע ה- PCB. גם עבור "הסר מספר הזמנה", בחר YES

העלות היא כ $ 8 להזמנה מינימלית של כמות (5) PCB בתוספת 9-16 $ משלוח בהתאם לשיטה.

פרס שני באתגר העיצוב PCB