მარტივი ფუტკრის მრიცხველი: 10 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

2019 Easy Bee Counter V.1

კითხვებისთვის ან საკითხებისთვის !! გთხოვთ განათავსოთ ისინი github საიტზე აქ!

ფუტკრის მრიცხველის ეს ვერსია ადვილად შესაკრავია და იკრიბება (ყველა ხვრელში). ის შემოწმებულია და მუშაობს* მოწოდებულია ნიმუშის კოდით.

ამჟამინდელი შემოწმებული დიზაინი ადვილი დასაპროგრამებელია და მისაწვდომია დამწყები პროგრამისტებისთვის. ნაბეჭდი მიკროსქემის დაფა იღებს Adafruit– ის მიერ შექმნილ Arduino– ს მრავალ პლატფორმას, მათ შორის Adafruit Feather– ის ტიპის მიკროკონტროლერების და Adafruit ItsyBitsy მიკრო კონტროლერების ხაზს. ადაფრუტის ბუმბული მოიცავს wifi და გრძელი რადიოს მახასიათებლებს (esp8266*, esp32 და LoRA). ყველა ItsyBitsy 3V მოდელი (M0, M4 და 32u4) კარგად უნდა მუშაობდეს.

*ბუმბული esp8266 აკლია A5. თუ იყენებთ ამ uController– ს, თქვენ უნდა გადახვიდეთ სხვა ხელმისაწვდომ პინზე.

ნაბიჯი 1: მონაცემთა ანალიზი - რატომ ითვლიან ფუტკრებს?

შესაძლო გამოყენება

• ფუტკრის ფრენების გაფართოების ან შემცირების მაჩვენებელმა შეიძლება მიუთითოს ბუდის ჯანმრთელობა
• ორიენტაციის ფრენების გაფართოებამ ან შემცირებამ შეიძლება სიგნალი მისცეს დედოფლის ჯანმრთელობას
• ფუტკრების მწვერვალებს შორის წასვლისა და დაბრუნების დროის ცვლა შეიძლება მიუთითებდეს საკვების რაოდენობას და მანძილს მტვერის/ნექტარის წყაროსთან.

• ორს შორის შედარება ან გადატანა საფეთქლებში მანიპულაციების შესამოწმებლად; როგორიცაა,

  • თაფლის სუფრის დამატება/ამოღება
  • შიდა შაქრის სიროფის კვება
  • ოქსალიუმის მჟავის ტკიპების მკურნალობა
• ელექტრონიკის, შედუღების და მიკროკონტროლერის პროგრამირების გაცნობა
• თაფლის ფუტკრის განათლება ან მუზეუმის ტიპის მონტაჟი

Hive ჯანმრთელობა

ფუტკრის ფრენის მონაცემებისა და ორიენტაციის ფრენების გათანაბრება ყველა ფუტკრის ჯანმრთელობაზე ან დედოფალ ჯანმრთელობაზე შესაძლებელია. საორიენტაციო ფრენები არის "საშუალო ასაკის" ფუტკრების ქცევა დაახლოებით 20 დღის ასაკში. ამ ასაკის ფუტკრების საკვებად დატოვება ხდება წიწილის სახით ჯგუფურად დღის მეორე ნახევარში, რის შედეგადაც ადვილად იხილავთ 45 წუთის peak პიკს მონაცემებში.

თუ საორიენტაციო ფრენების ვარდნაა, ეს შეიძლება მიუთითებდეს კვერცხის დაგების შემცირებაზე 42 დღით ადრე (22 დღე გამოჩეკვა + 20 დღე საკვებამდე).

საკვების დისტანცია

მონაცემებში ადვილი შესამჩნევია მცირე, მაგრამ მკაფიო ძვრები ფუტკრებს OUT და ფუტკრებს შორის. ეს მიუთითებს როგორც ფუტკრების მოცულობაზე, რომლებიც ერთად მიდიან და ბრუნდებიან, ასევე უხეში მანძილი ან დრო საკვების მოსაპოვებლად.

ნაბიჯი 2: გაუმჯობესება წინა დიზაინზე

• ყველა ხვრელი კომპონენტი ადვილი შედუღებისთვის
• ორმაგი ნაკვალევი, სოკეტირებული, შელფზე uControllers => ბუმბული და ItsyBitsy
• პროგრამა არდუინოში, ლუაში და მიკროპითონში - სულ 24 კარიბჭე, 48 სენსორი, 6 ცვლის რეგისტრატორი
• 75 14.75 "გრძელი გაჭიმვა ლანგსტროთის ბუდის მთელ გახსნაზე მარტივი განთავსებისთვის
• სენდვიჩის შესაქმნელად 2 PCB- ის გამოყენება არის სწრაფი სწრაფი გადაწყვეტა. PCB– ები უნდა იყოს შეკვეთილი შავი (იხ. ინსტრუქცია), რათა IR LED გამცემი შეიწოვოს მასალაში.
• 6 პინის სათაურის გამოყენებით შემობრუნების სტილის ან კარიბჭის შესაქმნელად
• N-Ch mosfet აკონტროლებს IR LED- ებს ისე, რომ LED- ების კონტროლი შესაძლებელია ხანმოკლე პერიოდის განმავლობაში შეგრძნების დროს (us 75us). საშუალებას იძლევა შემცირდეს სიმძლავრე 1 მ -ზე ნაკლები (პლუს uController).

ნაბიჯი 3: ზოგადი ოპერაცია

ინფრაწითელი (IR) სენსორები

თაფლის ფუტკარი იძულებულია გაიაროს 24 კარიბჭე, სადაც ოპტიკური სენსორები (48 სენსორი) განსაზღვრავს თუ არა ფუტკარი და განსაზღვრავს ფუტკრის მოძრაობის მიმართულებას. თითოეულ ოპტიკურ სენსორს აქვს IR LED და IR სენსორი. თუ ფუტკარი არ არის, IR შუქი შეიწოვება შავ ზედაპირზე. თუ ფუტკარი იმყოფება, IR შუქი აისახება ფუტკრისგან და იწვევს სენსორს.

48 LED- ები იყოფა ორ კომპლექტად, 24-დან, თითოეული მათგანი კონტროლდება N-ch mosfet- ით. ნორმალური IR ძაბვის თითოეული IR LED არის 1.2V და დაახლოებით 20ma როგორც ნაჩვენებია მონაცემთა ფურცელზე. ორი LED არის სერიულად დაკავშირებული 22 ohm რეზისტორით. დაფაზე არის მხტუნავები, რომლებიც LED- ებს საშუალებას აძლევენ გვერდის ავლით მიმდინარე შეზღუდვის რეზისტორებს. ნუ შეაერთებთ მხტუნავს სრულად შემოწმებამდე! მიმართეთ შეკრების ინსტრუქციას.

Shift-in რეგისტრები

არსებობს 6 ცვლადი რეგისტრი. აქ არის დიდი აღწერა იმის შესახებ, თუ როგორ უნდა დააკავშიროთ და დაპროგრამოთ ცვლის რეგისტრები. მიკრო კონტროლერის SPI ქინძისთავები კითხულობენ ცვლის რეგისტრებს. ექვსივე ცვლის რეგისტრატორი იკითხება ერთდროულად. სენსორები ჩვეულებრივ იშლება დაბლა და აჩვენებს 3.3 ვ ან მაღალს, როდესაც ტრანზისტორი გააქტიურებულია და ფუტკარი იმყოფება.

დენის PCB დიზაინი აკავშირებს USB დენის პინს მიკროკონტროლიდან 3.3V მარეგულირებელთან ისე, რომ მიკროკონტროლერთან დაკავშირებულ USB კაბელს შეუძლია მთელი პროექტის დამუშავება.

ნაბიჯი 4: შეკრების ინსტრუქციები

ფუტკრის მრიცხველის ეს ვერსია არის ხვრელის კომპონენტების მეშვეობით. ადვილია შედუღება და შეკრება. ეს არის დაფის მე -2 ვერსია (V1), რომელიც დასრულებულია 2020 წლის მარტში. თუ თქვენ გაქვთ ვერსია 0 დაფა (იანვარი/თებერვალი 2020), თქვენ უბრალოდ უნდა გამოასწოროთ ჩემი წინა შეცდომები, მათ შორის აქ ნაჩვენები მხტუნავის მავთულის დამატება.

1) დააინსტალირეთ IR სენსორები - QRE1113 ან ITR8307

2) დააინსტალირეთ ცვლის რეგისტრები რაოდენობა (6), SIP 22R LED რეზისტორები და 100k გამყვანი რეზისტორები.

- Shift რეგისტრები, რაოდენობა (6) 74HC165- 22ohm რეზისტორები, ავტობუსები, რაოდენობა (4) SIP შეფუთული, ავტობუსები- 100k ohm რეზისტორები ავტობუსით, რაოდენობა (6) SIP-9, 8 რეზისტორი, 9 ქინძისთავი

3) დააინსტალირეთ ძალა mosfets qty (2), - N -Channel Mosfet FQP30N06

4) დააინსტალირეთ მცირე ზომის კონდენსატორები

5) ადგილი/შედუღება 3.3V დენის რეგულატორი

- 3.3V რეგულატორი, (შეყვანა, გრუნტი, გამომავალი - IGO, pinout), რაოდენობა (1)

6) დააინსტალირეთ დიდი კონდენსატორი

- 560uF, 6.3V კონდენსატორი

7) დააინსტალირეთ მწვანე ხრახნიანი ტერმინალები, რაოდენობა (3)

- ხრახნიანი ტერმინალები ორი პინი, 0.1 , რაოდენობა (3)

8) დააინსტალირეთ სათაურები მიკროპროცესორისთვის

9) დააინსტალირეთ რაოდენობა (4) 10K რეზისტორები (სურათი არასწორია.. მხოლოდ 2 რეზისტორი გვიჩვენებს)

ნაბიჯი 5: საწყისი ტესტირება

შეამოწმეთ სენსორები სანამ შორს წახვალთ, შეამოწმეთ ყველა თქვენი LED/სენსორი! გაცილებით ადვილია მათი გამოცდა ახლა, სანამ უფრო შორს წავალთ. გაუშვით კოდის ნიმუში Blink_IR_Leds.ino

IR ები ადამიანის თვალისთვის უხილავია, მაგრამ ბევრი ტელეფონი და კამერა საშუალებას გაძლევთ ნახოთ IR ები. ნახე სურათი. (სამწუხაროდ, აიფონების უმეტესობას აქვს IR ფილტრები, ასე რომ სცადეთ სხვა ტელეფონი, სანამ არ დაინახავთ IR LED- ებს). ეს ნაბიჯი ძალიან მნიშვნელოვანია, ასე რომ დარწმუნდით, რომ ხედავთ ყველა LED- ს.

LED- ები კარგად გამოიყურება? თუ არცერთი ები არ ციმციმებს? შეამოწმეთ დარწმუნდით, რომ გაქვთ 3.3V 3.3V პინის სათაურზე. თუ ერთი ან ორი LED ნათურა გამოდის, განაახლეთ თქვენი ქინძისთავები და/ან შეცვალეთ LED- ები, სანამ არ მიიღებთ 100% -იანი ნათურების მოციმციმე ერთად. LED- ები კარგია, შესანიშნავი, შემდეგი გამოცდა ცვლის რეგისტრებს ნიმუშის კოდი test_shift_registers.ino

გამოიყენეთ თეთრი ნაჭერი სენსორების გასააქტიურებლად. თუ ზოგიერთი სენსორი არ მუშაობს, შეამოწმეთ ქინძისთავები, გაათბეთ და საჭიროებისამებრ შეავსეთ ქინძისთავები.

ნაბიჯი 6: საბოლოო შეკრება

დაასრულეთ შეკრება მას შემდეგ, რაც ყველა სენსორი შემოწმდება. დააინსტალირეთ სათაურები, რომლებიც აკავშირებს ზედა PCB– ს ქვედა PCB– თან. !

კარგი, მას შემდეგ რაც ყველაფერი დატესტილდება, შეგიძლია შეახვიო ეს მხტუნავები…. 24 მხტუნავების შედუღება ზრდის IR სენსორების დარტყმის დიაპაზონს LED- ში წინამორბედი ძაბვისა და დენის გაზრდით. ეს კარგია, თუ ჩვენ LED- ებს ვუშვებთ დროზე 100 -ზე ნაკლებზე. ეს აღწერილია მონაცემთა ფურცელში.

მოწოდებულია ორი სკრიპტი, ორივე test_shift_registers.ino და bee_counting.ino აკმაყოფილებს ამ მოთხოვნას მხოლოდ LED- ების ჩართვით 75us. ეს ნაჩვენებია 68 სტრიქონზე (ცვლის რეგისტრი) და 158 სტრიქონზე (ფუტკრის აღრიცხვა). ჩართვის შემდეგ არის დაგვიანება ms 15-20 მლნ სანამ ისევ ჩართავთ, რაც ინარჩუნებს LED- ის სიცოცხლეს.

შეაერთეთ ყველა 24 მხტუნავი.

ნაბიჯი 7: ორმაგი ნაკვალევის მიკრო კონტროლერის Pinouts

ნაბეჭდი მიკროსქემის დაფა იღებს ადაფრუტის ორ მიკროკონტროლერის სტილს. Adafruit Feather ტიპის მიკროკონტროლერები და Adafruit ItsyBitsy მიკროკონტროლები. ადაფრუტის ბუმბული მოიცავს wifi და გრძელი რადიოს მახასიათებლებს (*esp8266, esp32 და LoRA). ყველა ItsyBitsy 3V მოდელი (M0, M4 და 32u4) კარგად უნდა მუშაობდეს.

სამწუხაროდ, ცვლის რეგისტრები, რომელსაც ჩვენ ვიყენებთ (ყველაზე პოპულარული ცვლის ჩიპი!) არ არის სრული SPI მოწყობილობები და არ ვაზიარებთ SPI– ს სხვა მოწყობილობებთან.. ისინი ყველაზე ცუდი SPI მოწყობილობებს ჰგვანან!… ამიტომ ზოგიერთი დაფა, როგორიცაა Adalogger ან LoRa უბრალოდ არ იმუშავებს ყუთიდან ამის გაკეთება მაინც შეგიძლიათ რამოდენიმე კვალის მოჭრით და SPI ხაზების გაპრიალებით SPI ხაზების გასათავისუფლებლად და SPB ბიტბინგით ცვლის რეგისტრებში, მაგრამ ამის ახსნა ინსტრუქციურად ცოტა ძნელია.

აპარატურის SPI

მაგალითი კოდი დაწერილია ბუმბულის ESP32 და მისი ბიბიტი M0/M4, მაგრამ კარგად უნდა იმუშაოს სხვებთან ერთად. ტექნიკური SPI ქინძისთავები გამოიყენება ორივე: MISO & SCK.

პინი A5 როგორც ESP32- ზე, ასევე მისი ბიტი არის Shift Register LOAD*Pin A5 არ არსებობს ESP8266– ზე. თუ თქვენ იყენებთ ამ დაფას, თქვენ უნდა გადახვიდეთ სხვა პინზე (თქვით, რომ RX პინი უფასოა)

დენის მოსფეტი

ორი ქინძისთავი უკავშირდება დენის mosfets მართვის IR LEDs

• ბუმბულის ქინძისთავები

  • მიამაგრეთ 15 კარიბჭეებისთვის 0-11
  • პინი 33 კარიბჭეებისათვის 12-23

• ItsyBitsy ქინძისთავები

  • პინ 10 კარიბჭეებისთვის 0-11
  • პინი 11 კარიბჭეებისათვის 12-23

დამატებითი ქინძისთავები

არსებობს ხრახნიანი ტერმინალები (მწვანე) დამატებითი სენსორების დასაკავშირებლად i2C ქინძისთავებთან (SDA და SCL) ასევე არის ანალოგური პინ A4, რომელიც დაკავშირებულია ერთ ხრახნიან ტერმინალთან.

ნაბიჯი 8: Arduino კოდი

ერთვის სამი არდუინოს სკრიპტი.

• Blink_IR_leds.ino - გამოიყენება LED- ების მუშაობის ვიზუალურად შესამოწმებლად
• test_shift_registers.ino - გამოიყენება სენსორების ფუნქციონალური შესამოწმებლად
• bee_counting.ino - გამოიყენება ფუტკრების დასათვლელად!

გაფრთხილება

24 მხტუნავების შედუღება ზრდის IR სენსორების დარტყმის დიაპაზონს LED- ში წინამორბედი ძაბვისა და დენის გაზრდით. ეს კარგია, თუ ჩვენ LED- ებს ვუშვებთ დროზე 100us– ზე ნაკლები.

ორი სკრიპტი ზემოთ, როგორც test_shift_registers.ino და bee_counting.ino აკმაყოფილებს ამ მოთხოვნას მხოლოდ LED- ების ჩართვით 75us. ეს ნაჩვენებია 68 სტრიქონზე (ცვლის რეგისტრი) და 158 სტრიქონზე (ფუტკრის აღრიცხვა).

ფუტკრის მრიცხველის დაკალიბრება

წლების განმავლობაში მე მივიღე რამდენიმე საოცარი მონაცემი. შესაძლებელია ფუტკრის მრიცხველის დაკალიბრება საჭირო განმეორებადობის მისაღწევად. ფუტკრის მრიცხველის დაკალიბრების სხვადასხვა გზა არსებობს სასურველი ეფექტის მიხედვით. ერთი მეთოდია ფუტკრების მოძრაობის სიჩქარის გაზომვა და მხოლოდ ცნობილი მოძრაობების დათვლა და ყველა ყალბი გამომწვევის გადაყრა. ეს მეთოდი ბევრ ფუტკარს აცდენს, მაგრამ შეუძლია თანმიმდევრული ღირებულებების მიცემა. სენსორის რეგიონის გადალახვას ფუტკარს სჭირდება დაახლოებით 180-350 წმ.

მაგალითი კოდი bee_counting.ino ზომავს ფუტკრის სიჩქარეს სენსორის საშუალებით და ითვლის ფუტკრების მოძრაობას 650 მმ -ზე სწრაფად და ითხოვს დროს ერთი სენსორის დასრულებასა და მე -2 სენსორის დასრულებას შორის 150 მმ -ზე ნაკლები.

კალიბრაციის ზოგიერთი დაბრკოლება მოიცავს:

• მიუხედავად იმისა, რომ ფუტკარი არ უმატებს პროპოლისს სენსორებს, ისინი გაატარებენ რამდენიმე დღეს პროპოლისის სიცარიელის შევსებას პირველადი ინსტალაციისას
• წვერი ზაფხულის საღამოებში და ზოგადი მცველი ფუტკარი, რომლებიც ფიქრობენ ცრუ გამომწვევებზე
• მზის პირდაპირი შუქი დაბალ კუთხეზე ცრუ სენსორებს გამოიწვევს (ამის შემსუბუქება საკმაოდ ადვილია)

ნაბიჯი 9: მასალების შედგენა

მიკროკონტროლი

კოდი შემოწმდა ბუმბულით esp32 Huzzah და itsyBitsy M0 მაგრამ იმუშავებს ყველა ამ დაფაზე.

• ბუმბული Huzzah საწყისი mouser
• ბუმბული esp8266 მაუსერისგან
• ბუმბული LoRa 900 mhz მაუსერიდან
• ItsyBitsy M0 მაუსერისგან
• ItsyBitsy M4 მაუსერისგან

JLCPCB– დან დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფა 16 16-25 დოლარი გადაზიდვით.

შეუკვეთეთ PCBs შავი. იხილეთ PCB შეკვეთის ინსტრუქცია.

ნაწილები და ცალი

აქ არის შემაჯამებელი ფასების სია mouser– დან. იხილეთ ალტერნატიული ფასები ქვემოთ უფრო იაფი ვარიანტებისთვის, სპეციალურად ამრეკლავი სენსორებისთვის.

QRE1113 ამრეკლავი სენსორები რაოდენობა (48)

6 პინიანი ქალი სათაურები 7 მმ სიმაღლეზე, 0.1 დიუმიანი მანძილით, რაოდენობა (~ 36)

22ohm რეზისტორები, ავტობუსით, რაოდენობა (4) SIP შეფუთული, 9 რეზისტორი, 10 ქინძისთავები

100k ohm რეზისტორების ავტობუსი, რაოდენობა (6) SIP-9, 8 რეზისტორი, 9 ქინძისთავები

Shift რეგისტრები, რაოდენობა (6) 74HC165

3.3V რეგულატორი, (შეყვანა, გრუნტი, გამომავალი - IGO, pinout), რაოდენობა (1)

ხრახნიანი ტერმინალები ორი პინი, 0.1 , რაოდენობა (3)

0.1 uF კერამიკული კონდენსატორი, ხვრელის გავლით, რაოდენობა (6)

1 uF კერამიკული კონდენსატორი, ხვრელის გავლით, რაოდენობა (1)

560uF, 6.3V კონდენსატორი დაბალი esr, 3.5 მმ ტყვიის ინტერვალი, 8 მმ დიამეტრი

N-Channel Mosfet FQP30N06, რაოდენობა (2)

10k რეზისტორები, რაოდენობა (4), ზოგადი 1/4 ვატი

მამრობითი სათაურები 6 პინი, ~ qty (32) ან… 12pin qty (17) და საჭიროებისამებრ იშლება

ალტერნატიული ფასები ჩინური დისტრიბუტორისგან LCSC

ვიღაცამ აღნიშნა ალტერნატიული ფასი, რომელსაც ნამდვილად შეუძლია შეამციროს ღირებულება.

• ITR8307 ამრეკლავი სენსორები 0. 0.13 $/თითოეული @ რაოდენობა (48) (იგივე QRE1113)
• 6 პინიანი ქალი სათაურები 8.5 მმ სიმაღლეზე. 0.0 0.05 $/თითოეული @ Qty (36+)
• 22 ohm SIP 8 რეზისტორი, 9 პინი, ის ჯდება. $ 0.44 Qty (4)
• 100k SIP რეზისტორები 8 რეზისტორი, 9 პინი, ის მოერგება. $ 0.44 Qty (6)

ნაბიჯი 10: დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფის შეკვეთა

ბევრი PCB მწარმოებელია ასარჩევად. ეს ინსტრუქციები აჩვენებს JLCPCB. თქვენ გჭირდებათ მწარმოებელი, რომელსაც შეუძლია გააკეთოს შავი PCB. IR ები/სენსორები უნდა მიუთითებდეს შავ ზედაპირზე ცრუ გამომწვევების თავიდან ასაცილებლად, ამიტომ ქვედა PCB უნდა იყოს შავი. მინიმალური JLCPCB არის რაოდენობა (5) დაფა და თქვენ დაგჭირდებათ 2 დაფა სენდვიჩისთვის, რათა დაასრულოთ ერთი ფუტკრის მრიცხველი.

1. ჩამოტვირთეთ მთელი რეპო… დააჭირეთ დიდ მწვანე ღილაკს, რომელშიც ნათქვამია "კლონირება ან გადმოწერა" github … ნავიგაცია "gerbers.zip" ფაილზე PCB საქაღალდის ქვეშ.

2. გადადით JLCPCB.com– ზე, შექმენით ანგარიში და დააჭირეთ ღილაკს ORDER NOW.

3. დააწკაპუნეთ "დაამატეთ თქვენი გერბერის ფაილი" და ატვირთეთ ziped ფაილები

4. აირჩიეთ "შავი", როგორც PCB ფერი. ასევე "შეკვეთის ნომრის ამოღება" აირჩიეთ YES

ღირებულება არის დაახლოებით $ 8 მინიმალური რაოდენობის (5) PCB– ებისთვის, დამატებით $ 9-16 გადაზიდვა მეთოდის მიხედვით.

მეორე პრიზი PCB დიზაინის გამოწვევაში