Asan Arı Sayacı: 10 Adım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

2019 Easy Bee Counter V.1

Sual və Məsələlər Üçün !! Zəhmət olmasa onları buradakı github saytına yerləşdirin!

Arı sayğacının bu versiyası lehimləmək və yığmaq asandır (hamısı deşikli). Test edilmiş və nümunə kodu ilə* işləyir.

Mövcud sınaqdan keçmiş dizayn proqramlaşdırmaq asandır və yeni başlayanlar üçün əlçatandır. Çap edilmiş elektron lövhə, Adafruit Feather tipli mikro nəzarətçiləri və Adafruit ItsyBitsy mikro nəzarətçiləri də daxil olmaqla Adafruit tərəfindən hazırlanmış bir çox Arduino platformasını qəbul edir. Adafruit lələklərinə WiFi və uzun məsafəli radio xüsusiyyətləri (esp8266*, esp32 və LoRA) daxildir. Bütün ItsyBitsy 3V modelləri (M0, M4 və 32u4) yaxşı işləməlidir.

*Esp8266 lələyində A5 yoxdur. Bu uController istifadə edirsinizsə, başqa bir mövcud pinə keçməlisiniz.

Addım 1: Məlumat Analizi - Niyə Arıları Saymalısınız?

Mümkün İstifadələr

• Arı uçuşlarının genişlənməsi və ya azalması, pətəyin sağlamlığını göstərə bilər
• Günlər ərzində oriyentasiya uçuşlarının genişlənməsi və ya azalması kraliçanın sağlamlığına işarə edə bilər
• Arıların gedən və qayıdan zirvələri arasındakı vaxt dəyişikliyi, ovçuların sayını və polen/nektar mənbəyinə olan məsafəni göstərə bilər.

• manipulyasiyanı yoxlamaq üçün iki və ya kovanı hərəkət etdirmək; kimi,

  • bal süperlərinin əlavə edilməsi/çıxarılması
  • daxili şəkər siropu ilə qidalanma
  • oksalik turşu gənə müalicəsi
• elektronika, lehimləmə və mikro nəzarətçi proqramlaşdırma ilə tanışlıq
• bal arısı təhsili və ya muzey tipli qurğu

Kovan sağlığı

Arı uçuş məlumatlarını və oriyentasiya uçuşlarını bütün pətək sağlamlığına və ya ana arı sağlamlığına bərabərləşdirmək mümkün görünür. İstiqamət uçuşları, təxminən 20 günlük "orta yaşlı" arıların davranışlarıdır. Bu yaşda olan arılar yemdən əvvəl gün ortasında bir qrup halında pətəkdən ayrılaraq məlumatların ~ 45 dəqiqəlik zirvəsini görmək asan olacaq.

İstiqamət uçuşlarında bir azalma varsa, bu, 42 gün əvvəl yumurtlamanın azaldığını göstərə bilər (22 gün yumurtadan + yemdən 20 gün əvvəl).

Qidalanma məsafəsi

Məlumatlarda arıların ÇIXIŞI ilə arılar arasındakı kiçik, lakin fərqli dəyişiklikləri görmək asandır. Bu həm birlikdə gedən və qayıdan arıların həcmini, həm də yem yeri üçün kobud bir məsafəni və ya vaxtı göstərir.

Addım 2: Əvvəlki Dizaynda Təkmilləşdirmələr

• Asan lehimləmə üçün bütün delikli komponentlər
• İkili ayaq izi, yuvalı, istifadəsiz uControllers => Feather and ItsyBitsy
• Arduino, Lua və microPythonda proqram - Cəmi 24 qapı, 48 sensor, 6 növbəli qeyd
• ~ 14.75 "asan yerləşdirilməsi üçün bir langstroth pətəyin bütün açılışını uzanır
• bir sendviç yaratmaq üçün 2 PCB istifadə etmək ucuz sürətli bir həlldir. PCB -lər qara rəngdə olmalıdır (təlimatlara baxın), buna görə də IR LED yayıcısı materiala hopur.
• döngə üslubları və ya qapıları yaratmaq üçün 6 pinli başlıqlardan istifadə edin
• N-Ch mosfet İD LED-ləri idarə edir, belə ki, LED-ləri hiss edərkən qısa müddət ərzində AÇIQ idarə edilə bilər (~ 75us). Gücün 1ma -dan az olmasına imkan verir (üstəgəl uController).

Addım 3: Ümumi Əməliyyat

İnfraqırmızı (IR) sensorlar

Bal arıları, optik sensörlerin (48 sensorlar) arının olub olmadığını və arının hərəkət istiqamətini təyin etdiyi 24 qapıdan keçir. Hər bir optik sensorda bir IR LED və bir IR sensoru var. Arı yoxdursa, İQ işığı qara səthə hopur. Bir arı varsa, İQ işığı arını əks etdirir və sensoru işə salır.

48 LED, hər dəsti N-ch mosfet ilə idarə olunan 24 dəstdən ibarət iki dəstə bölünür. Hər bir IR LED -in normal irəli gərginliyi məlumat vərəqində göstərildiyi kimi 1,2V və təxminən 20ma -dır. İki LED 22ohm rezistorla ardıcıl olaraq bağlanır. Lövhədə LED -lərin cari məhdudlaşdırıcı rezistorları aşmasına imkan verən atlayıcılar var. Tam yoxlanılana qədər tullananları lehimləməyin! Montaj təlimatlarına baxın.

Dəyişdirmə qeydləri

6 növbə qeydiyyatı var. Burada shift qeydlərini necə bağlamaq və proqramlaşdırmaq üçün əla bir təsvir var. Mikro nəzarətçinin SPI pinləri, keçid qeydlərini oxuyur. Altı növbəli qeydlərin hamısı eyni vaxtda oxunur. Sensorlar ümumiyyətlə aşağı çəkilir və bir tranzistor işə salındıqda və bir arı olduqda 3.3V və ya YÜKSƏK göstərir.

PCB dizaynı, mikro nəzarət cihazından USB güc pinini 3.3V tənzimləyiciyə bağlayır, beləliklə mikro nəzarətçiyə qoşulmuş bir USB kabeli bütün layihəni gücləndirə bilər.

Addım 4: Montaj Təlimatları

Arı sayğacının bu versiyası hamısı çuxur komponentlərindən keçir. Lehimləmək və yığmaq asandır. Bu, Mart 2020 -də tamamlanan lövhənin (V1) 2 -ci versiyasıdır. Version 0 lövhəsinə sahibsinizsə (Yanvar/Fevral 2020), burada göstərilən tullanan tel əlavə etmək də daxil olmaqla əvvəlki səhvlərimi düzəltməlisiniz.

1) IR sensorlar - QRE1113 və ya ITR8307 quraşdırın

2) qft (6), SIP 22R LED rezistorları və 100k açılan rezistorlar keçid registrlərini quraşdırın.

- Keçid qeydləri, qty (6) 74HC165- 22ohm rezistorlar, bussed, qty (4) SIP Paketlənmiş, bussed- 100k ohm rezistorlar bussed, qty (6) SIP-9, 8 rezistor, 9 pin

3) qty (2), - N -Channel Mosfet FQP30N06 güc mosfetlərini quraşdırın

4) kiçik kondansatörler quraşdırın

5) yer/lehim 3.3V güc tənzimləyicisi

- 3.3V tənzimləyici, (giriş, torpaq, çıxış - IGO, pinout), ədəd (1)

6) böyük bir kondansatör quraşdırın

- 560uF, 6.3V kondansatör

7) yaşıl vintli terminallar quraşdırın, ədəd (3)

- vintli terminallar İki pin, 0,1 , ədəd (3)

8) mikroprosessor üçün başlıqlar quraşdırın

9) qty (4) 10K Rezistorlar quraşdırın (şəkil səhvdir.. yalnız 2 rezistoru göstərir) - i2c çəkmə rezistorları - güc mosfetləri üçün açılan rezistorlar

Addım 5: İlkin Test

TEST sensörleri Daha irəli getməzdən əvvəl, bütün LED/sensorlarınızı sınayın! İrəli getməzdən əvvəl bunları sınamaq indi daha asandır. Blink_IR_Leds.ino nümunə kodunu işlədin

İQ LED -ləri insan gözünə görünmür, lakin bir çox telefon və kameralar İQ LED -lərini görməyə imkan verir. Şəkilə baxın. (təəssüf ki, əksər iPhone -da IR filtrləri var, buna görə də IR ledlərini görənə qədər başqa bir telefonu sınayın). Bu addım çox vacibdir, buna görə bütün LEDləri görə biləcəyinizə əmin olun.

LEDlər yaxşı görünür? Heç bir LED yanıp sönmürsə? 3.3V pin başlığında 3.3V olduğundan əmin olun. Bir və ya iki LED sönərsə, sancaqlarınızı yenidən açın və/və ya 100% LED -lər yanıb -sönənə qədər LEDləri dəyişdirin. LED -lər yaxşıdır, əla, növbəti test_shift_registers.ino nümunə kodu ilə qeyd qeydlərini yoxlayın

Sensorları işə salmaq üçün ağ bir kağız parçası istifadə edin. Bəzi sensorlar işləmirsə, sancaqlarınızı yoxlayın, lazım olduqda sancaqlar üzərində lehimi yenidən qızdırın.

Addım 6: Son Quraşdırma

Bütün sensorlar sınaqdan keçirildikdən sonra montajı tamamlayın. Üst PCB -ni alt PCB -yə bağlayan başlıqları quraşdırın. !

Tamam, hər şey sınandıqdan sonra bu atlayıcıları lehimləyə bilərsiniz … 24 atlayıcının lehimlənməsi, LED -də irəli gərginliyi və cərəyanı artıraraq İQ sensorlarının atış aralığını artırır. LED -lərin vaxtını 100us -dan aşağı saxlasaq bunu etmək yaxşıdır. Bu məlumat vərəqində təsvir edilmişdir.

Həm test_shift_registers.ino, həm də bee_counting.ino təmin edilən iki skript, LEDləri 75us üçün AÇIQ edərək bu tələbi təmin edir. Bu, 68 -ci sətirdə (növbənin reyestri) və 158 -ci sətirdə (bee_counting) göstərilir. AÇMA vaxtından sonra LED-in ömrünü qoruyan yenidən açmadan əvvəl ~ 15-20ms gecikmə var.

24 atlayıcının hamısını lehimləyin.

Addım 7: Dual Footprint Micro Controller Pinouts

Çap edilmiş elektron lövhə iki Adafruit tipli mikro nəzarətçi qəbul edir. Adafruit Feather tipli mikro nəzarətçilər və Adafruit ItsyBitsy mikro nəzarətçiləri. Adafruit lələklərinə wifi və uzun diapazonlu radio xüsusiyyətləri (*esp8266, esp32 və LoRA) daxildir. Bütün ItsyBitsy 3V modelləri (M0, M4 və 32u4) yaxşı işləməlidir.

Təəssüf ki, istifadə etdiyimiz keçid qeydləri (ən populyar keçid qeyd çipi!) Tam SPI cihazları deyil və SPI -ni digər qurğularla bölüşmürlər.. Ən pis SPI cihazları kimidirlər!… Buna görə də Adalogger və ya LoRa kimi bəzi lövhələr. sadəcə qutudan çıxmayacaq. Hələ də bəzi izləri kəsərək və SPI xətlərini SPI xətlərini boşaltmaqla və SPI -ni növbənin qeydlərinə bitbang etməklə edə bilərsiniz, amma bunu izah etmək bir az çətindir.

Avadanlıq SPI

Nümunə kodu Feather ESP32 və itsybitsy M0/M4 üçün yazılmışdır, lakin başqaları ilə yaxşı işləməlidir. Aparat SPI pinləri hər ikisi üçün istifadə olunur: MISO & SCK.

Həm ESP32, həm də itsyBitsy -də A5 Pin, Shift Register LOAD*Pin A5 ESP8266 -da yoxdur. Bu lövhədən istifadə edirsinizsə, başqa bir pinə keçməlisiniz (RX pininin pulsuz olduğunu söyləyin)

Güc Mosfets

İQ LED -lərini idarə edən güc mosfetlərinə iki sancaq bağlanmışdır

• Lələk sancaqları

  • 0-11 qapıları üçün 15 pin
  • 12-23-cü qapılar üçün pin 33

• ItsyBitsy sancaqlar

  • 0-11 qapıları üçün 10 pin
  • 12-23 qapıları üçün pin 11

Əlavə sancaqlar

İ2C sancaqlarına (SDA və SCL) əlavə sensorlar bağlamaq üçün Vida Terminalları (yaşıl) var Vida terminallarından birinə qoşulan analog pin A4 də var.

Addım 8: Arduino Kodu

Əlavə edilmiş üç arduino skript var.

• Blink_IR_leds.ino - işləyən LED -ləri vizual olaraq yoxlamaq üçün istifadə olunur
• test_shift_registers.ino - sensorları funksional olaraq yoxlamaq üçün istifadə olunur
• bee_counting.ino - arıları saymaq üçün istifadə olunur!

Xəbərdarlıq

24 atlayıcının lehimlənməsi, LED -də irəli gərginliyi və cərəyanı artıraraq İQ sensorlarının atış aralığını artırır. LED -lərin vaxtını 100us -dan az saxlasaq bu yaxşıdır.

Yuxarıdakı iki skript, həm test_shift_registers.ino, həm də bee_counting.ino bu tələbi yalnız LEDləri 75us üçün AÇMA ilə təmin edir. Bu, 68 -ci sətirdə (növbənin qeydiyyatı) və 158 -ci sətirdə (bee_counting) göstərilir.

Arı sayğacının kalibrlənməsi

İllər ərzində inanılmaz məlumatlar əldə etdim. Lazım olan təkrarlanmaya nail olmaq üçün arı sayğacını kalibr etmək mümkündür. İstədiyiniz effektdən asılı olaraq arı sayğacını kalibr etməyin müxtəlif yolları var. Bir üsul, arıların hərəkət sürətini ölçmək və yalnız bilinən hərəkətləri saymaq və bütün saxta tetikleyiciləri atmaqdır. Bu üsul bir çox arını qaçırır, lakin ardıcıl dəyərlər verə bilər. Sensor bölgəsini keçmək üçün təxminən 180-350 ms arı lazımdır.

Bee_counting.ino nümunə kodu, arıların sensordan keçmə sürətini ölçür və 650ms -dən daha sürətli hərəkət edən arıları sayır və bir sensoru bitirməklə 2 -ci sensoru bitirmək arasındakı vaxtın 150ms -dən az olmasını tələb edir.

Kalibrləmə üçün əngəllərdən bəziləri bunlardır:

• Arılar sensorlara propolis əlavə etməsələr də, ilk quraşdırma zamanı boşluqları propolis ilə doldurmaq üçün bir neçə gün sərf edəcəklər
• yaz axşamlarında saqqal saxlayan və ümumi müdafiəyə çalışan arılar yalançı tetikleyiciler verir
• aşağı bucaq altında birbaşa günəş işığı yalançı sensorları işə salacaq (bu olduqca asanlıqla azaldıla bilər)

Addım 9: Materiallar Bill

Mikro nəzarətçi

Kod lələk esp32 Huzzah və itsyBitsy M0 ilə sınaqdan keçirildi, lakin bütün bu lövhələrlə işləyəcək.

• lələk Huzzah mouserdən
• lələk esp8266 mouserdən
• lələk LoRa mouserdən 900mhz
• Mouserdən ItsyBitsy M0
• Mouser -dən ItsyBitsy M4

Çatdırılma ilə JLCPCB-dən ~ 16-25 dollar çaplı devre kartı.

Qara PCB -ləri sifariş edin. PCB sifariş təlimatlarına baxın.

Parçalar və hissələr

Mouser -dən xülasə qiymət siyahısı. Xüsusilə əks etdirmə sensorlar üçün daha ucuz variantlar üçün alternativ qiymətlərə baxın.

QRE1113 Yansıtıcı Sensorlar (48)

7 pin yüksəklikdə 6 pinli qadın başlıqlar, 0,1 aralıq, ədəd (~ 36)

22ohm rezistorlar, borulu, ədəd (4) SIP Paketlənmiş, 9 rezistor, 10 pin

100k ohm rezistorlar, 6 ədəd SIP-9, 8 rezistor, 9 pin

Vəziyyət qeydləri, ədəd (6) 74HC165

3.3V tənzimləyici, (giriş, torpaq, çıxış - IGO, pinout), ədəd (1)

vida terminalları İki pin, 0,1 , ədəd (3)

0.1 uF Seramik Kondansatör, çuxurdan, ədəd (6)

1 uF Seramik Kondansatör, çuxurdan, ədəd (1)

560uF, 6.3V Kondansatör aşağı esr, 3.5mm qurğuşun aralığı, 8mm diametri

N-Kanal Mosfet FQP30N06, ədəd (2)

10k Rezistorlar, qty (4), ümumi 1/4 watt

kişi başlıqları 6 pin, ~ qty (32) və ya … 12pin qty (17) və lazım olduqda parçalayın

Çin distribyutoru LCSC -dən alternativ qiymətlər

Biri, həqiqətən də aşağı qiymətə səbəb ola biləcək bəzi alternativ qiymətlərə işarə etdi.

• ITR8307 Yansıtma Sensorları ~ 0.13 dollar/hər biri @ 48 (QRE1113 ilə eyni)
• 8,5 mm yüksəklikdə 6 pinli qadın başlıqlar. ~ $ 0.05/hər @ ədəd (36+)
• 22 ohm SIP 8 rezistoru, 9 pin, uyğun olacaq. Adət üçün 0.44 dollar (4)
• 100k SIP Rezistorlar 8 müqavimət, 9pin, uyğun olacaq. Adət üçün 0.44 dollar (6)

Addım 10: Çaplı Dövrə Kartı Sifarişi

Seçmək üçün bir çox fərqli PCB istehsalçısı var. Bu təlimatlar JLCPCB -ni göstərir. Qara PCB istehsal edə biləcək bir istehsalçıya ehtiyacınız var. Yanlış tetikleyicilerin qarşısını almaq üçün IR LEDləri/sensorları qara bir səthə işarə etməlidir, buna görə alt PCB qara olmalıdır. Minimum JLCPCB (5) lövhədir və bir arı sayğacını tamamlamaq üçün birlikdə sandviç etmək üçün 2 lövhəyə ehtiyacınız olacaq.

1. Bütün repo yükləyin … "klonla və ya yüklə" github yazan böyük yaşıl düyməni vurun … PCB qovluğunun altındakı "gerbers.zip" faylına gedin.

2. JLCPCB.com saytına daxil olun, hesab yaradın və NOW SİFARİŞ düyməsini basın.

3. "Gerber Dosyanızı Əlavə et" düyməsini basın və ziplənmiş faylları yükləyin

4. PCB rəngi olaraq 'Qara' seçin. Həmçinin "Sifariş nömrəsini sil" üçün Bəli seçin

Minimum 5 ədəd PCB sifarişi üçün metoddan asılı olaraq 9-16 dollar göndərmə qiyməti təxminən 8 dollardır.

PCB Design Challenge -da İkinci Mükafat