Kaunter Lebah Mudah: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Kaunter Lebah Mudah 2019 V.1

Untuk Pertanyaan atau Masalah !! Sila hantarkannya di laman github di sini!

Versi kaunter lebah ini mudah disolder dan dipasang (semua lubang). Ia telah diuji dan berfungsi * dengan contoh kod yang disediakan.

Reka bentuk yang diuji sekarang mudah diprogramkan dan didekati oleh pengaturcara pemula. Papan litar bercetak menerima pelbagai platform Arduino yang dibuat oleh Adafruit termasuk barisan pengawal mikro jenis Adafruit Feather dan pengawal mikro Adafruit ItsyBitsy. Bulu Adafruit merangkumi wifi dan ciri radio jarak jauh (esp8266 *, esp32, dan LoRA). Semua model ItsyBitsy 3V (M0, M4, dan 32u4) mesti berfungsi dengan baik.

* Bulu esp8266 hilang A5. Sekiranya anda menggunakan uController ini, anda mesti beralih ke pin lain yang tersedia.

Langkah 1: Analisis Data - Mengapa Membilang Lebah?

Kemungkinan Penggunaan

• kadar pengembangan atau penurunan penerbangan lebah mungkin menunjukkan kesihatan sarang
• pengembangan atau penurunan penerbangan orientasi selama beberapa hari mungkin memberi isyarat kesihatan ratu
• pergeseran waktu antara puncak lebah yang pergi dan kembali mungkin menunjukkan jumlah peternak dan jarak ke sumber debunga / nektar.

• perbandingan antara dua atau memindahkan gatal-gatal untuk menguji manipulasi; seperti,

  • menambah / membuang sup madu
  • makan sirap gula dalaman
  • rawatan tungau asid oksalik
• pengenalan kepada pengaturcaraan elektronik, pematerian dan pengawal mikro
• pendidikan lebah madu atau pemasangan jenis muzium

Kesihatan sarang

Menyamakan data penerbangan lebah dan penerbangan orientasi dengan kesihatan sarang atau kesihatan ratu nampaknya mungkin. Penerbangan orientasi adalah tingkah laku lebah 'pertengahan umur' berusia sekitar 20 hari. Sebelum mencari makan lebah pada usia ini akan meninggalkan sarang sebagai kumpulan pada sekitar tengah hari sehingga puncaknya dapat dilihat ~ 45 minit dalam data.

Sekiranya terdapat penurunan dalam penerbangan orientasi, ini mungkin menunjukkan pengurangan dalam meletakkan telur ~ 42 hari sebelumnya (22 hari menetas + 20 hari hingga mencari makan).

Jarak mencari makan

Mudah dilihat dalam data pergeseran kecil tetapi berbeza antara lebah OUT dan lebah IN. Ini menunjukkan jumlah lebah yang meninggalkan dan kembali bersama-sama serta jarak atau waktu yang kasar ke lokasi mencari makan.

Langkah 2: Penambahbaikan pada Reka Bentuk Sebelumnya

• Semua komponen melalui lubang untuk pematerian mudah
• Tapak kaki ganda, soket, uControllers di luar rak => Feather dan ItsyBitsy
• Program di Arduino, Lua, dan microPython - Sebanyak 24 gerbang, 48 sensor, 6 register shift
• ~ 14.75 "panjang membentang seluruh pembukaan sarang langstroth untuk penempatan yang mudah
• menggunakan 2 PCB untuk membuat sandwic adalah penyelesaian cepat yang murah. PCB mesti disusun hitam (lihat arahan) supaya pemancar LED IR diserap ke dalam bahan.
• menggunakan header 6 pin untuk membuat gaya giliran atau gerbang
• N-Ch LED IR dikendalikan oleh mosfet sehingga LED dapat dikendalikan AKTIF untuk jangka masa pendek semasa mengesan (~ 75us). Membolehkan pengurangan kuasa kurang dari 1ma (tambah uController).

Langkah 3: Operasi Umum

Sensor Inframerah (IR)

Lebah madu dipaksa melalui 24 pintu di mana sensor optik (48 sensor) menentukan sama ada lebah ada dan menentukan arah pergerakan lebah. Setiap sensor optik mempunyai LED IR dan sensor IR. Sekiranya tidak ada lebah, sinar IR diserap ke permukaan hitam. Sekiranya lebah hadir, cahaya IR memantulkan lebah dan memicu sensor.

48 LED dibahagikan kepada dua set 24 dengan setiap satu set dikendalikan oleh mosfet N-ch. Voltan hadapan normal bagi setiap LED IR adalah 1.2V dan sekitar 20ma seperti yang ditunjukkan pada lembaran data. Dua LED disambung secara bersiri dengan perintang 22ohm. Terdapat jumper di papan yang membolehkan LED memintas perintang had semasa. Jangan pateri pelompat sehingga diuji sepenuhnya! Rujuk arahan pemasangan.

Daftar peralihan

Terdapat 6 daftar shift-in. Berikut adalah penerangan yang bagus untuk menyambung dan memprogram daftar pergeseran. Pin SPI pengawal mikro membaca register shift. Semua enam daftar shift dibaca pada masa yang sama. Sensor biasanya ditarik rendah dan menunjukkan 3.3V atau TINGGI ketika transistor dipicu dan lebah hadir.

Reka bentuk PCB menghubungkan pin kuasa USB dari pengawal mikro ke pengatur 3.3V sehingga kabel USB yang disambungkan ke pengawal mikro dapat memberi kuasa kepada keseluruhan projek.

Langkah 4: Arahan Perhimpunan

Versi kaunter lebah ini melalui komponen lubang. Sangat mudah untuk disolder dan dipasang. Ini adalah versi ke-2 papan (V1) yang disiapkan pada Mac 2020. Sekiranya anda mendapat papan Versi 0 (Jan / Feb 2020), anda hanya perlu memperbaiki beberapa kesilapan saya sebelumnya termasuk menambahkan wayar jumper yang ditunjukkan di sini.

1) Pasang sensor IR - QRE1113 atau ITR8307

2) pasang register shift qty (6), perintang LED SIP 22R dan perintang pulldown 100k.

- Daftar pergeseran, perintang qty (6) 74HC165- 22ohm, bussed, qty (4) SIP Dikemas, berlabuh - 100k ohm perintang berlabuh, qty (6) SIP-9, 8 perintang, 9 pin

3) pasang power mosfets qty (2), - N-Channel Mosfet FQP30N06

4) pasang kapasitor kecil

5) tempat / pemateri 3.3V pengatur kuasa

- 3.3V Regulator, (input, ground, output - IGO, pinout), qty (1)

6) pasang Kapasitor besar

- Kapasitor 560uF, 6.3V

7) pasang terminal skru hijau, qty (3)

- terminal skru Dua pin, 0.1 , qty (3)

8) pasang header untuk mikropemproses

9) pasang qty (4) Resistor 10K (gambar salah.. hanya menunjukkan 2 perintang) - perintang penarik i2c - perintang pulldown untuk mosfet kuasa

Langkah 5: Ujian Awal

Sensor UJI Sebelum anda pergi lebih jauh, uji semua LED / sensor anda! Lebih mudah untuk mengujinya sekarang sebelum melangkah lebih jauh. Jalankan contoh kod Blink_IR_Leds.ino

LED IR tidak dapat dilihat oleh mata manusia tetapi banyak telefon dan kamera membolehkan anda melihat LED IR. Lihat gambar. (malangnya kebanyakan iphone mempunyai penapis IR jadi cubalah telefon lain sehingga anda melihat lampu LED). Langkah ini sangat penting jadi pastikan anda dapat melihat semua LED.

LED kelihatan baik? Sekiranya tiada LED berkelip? Periksa untuk memastikan anda mempunyai 3.3V pada header pin 3.3V. Sekiranya satu atau dua LED mati, ubah semula pin anda dan / atau ganti LED sehingga anda mendapat 100% LED berkelip bersama. LED bagus, hebat, uji seterusnya register shift dengan contoh kod test_shift_registers.ino

Gunakan sehelai kertas putih untuk mencetuskan sensor. Sekiranya beberapa sensor tidak berfungsi, periksa pin anda, panaskan dan pasangkan semula solder pada pin mengikut keperluan.

Langkah 6: Perhimpunan Akhir

Selesaikan pemasangan setelah semua sensor diuji. Pasang tajuk yang menghubungkan PCB atas ke PCB bawah. !

Ok, setelah semuanya diuji, anda boleh menyolder jumper ini…. Memateri 24 pelompat meningkatkan jarak lontaran sensor IR dengan meningkatkan voltan dan arus ke hadapan dalam LED. Ini baik untuk dilakukan jika kita membiarkan LED menyala masa kurang dari 100us. Ini dijelaskan dalam lembaran data.

Dua skrip yang disediakan, kedua test_shift_registers.ino dan bee_counting.ino memenuhi syarat ini dengan hanya menyalakan LED pada 75us. Ini ditunjukkan pada baris 68 (shift shift) dan baris 158 (bee_counting). Mengikuti masa ON ada kelewatan ~ 15-20ms sebelum menghidupkannya semula yang dapat mengekalkan nyawa LED.

Selesaikan semua 24 pelompat.

Langkah 7: Pinout Pengawal Mikro Kaki Dwi

Papan litar bercetak menerima dua gaya pengawal mikro Adafruit. Pengawal mikro jenis Adafruit Feather dan pengawal mikro Adafruit ItsyBitsy. Bulu Adafruit merangkumi wifi dan ciri radio jarak jauh (* esp8266, esp32, dan LoRA). Semua model ItsyBitsy 3V (M0, M4, dan 32u4) mesti berfungsi dengan baik.

Sayangnya register shift yang kami gunakan (chip register shift paling popular!) Bukan peranti SPI penuh dan tidak akan berkongsi SPI dengan peranti lain.. Mereka seperti peranti SPI terburuk! … oleh itu beberapa papan seperti Adalogger atau LoRa tidak akan berfungsi di luar kotak. Anda masih boleh melakukannya dengan memotong beberapa jejak dan menambal garis SPI untuk membebaskan garis SPI dan menggigit SPI ke daftar pergeseran tetapi itu agak sukar untuk dijelaskan dalam arahan.

SPI perkakasan

Kod contoh ditulis untuk Feather ESP32 dan itybitsy M0 / M4 tetapi harus berfungsi dengan baik dengan yang lain. Pin SPI perkakasan digunakan untuk kedua-duanya: MISO & SCK.

Pin A5 pada ESP32 dan jugayBitsy adalah Shift Register LOAD * Pin A5 tidak wujud pada ESP8266. Sekiranya anda menggunakan papan ini, anda perlu beralih ke pin lain (katakan pin RX adalah percuma)

Kuasa Mosfets

Dua pin disambungkan ke mosfet kuasa yang menggerakkan LED IR

• Pin bulu

  • Pin 15 untuk gerbang 0-11
  • Pin 33 untuk pintu 12-23

• Pin ItsyBitsy

  • Pin 10 untuk pintu 0-11
  • Pin 11 untuk pintu 12-23

Pin Tambahan

Terdapat Terminal Skru (hijau) untuk menyambungkan sensor tambahan ke pin i2C (SDA dan SCL) Terdapat juga pin analog A4 yang disambungkan ke salah satu terminal skru.

Langkah 8: Kod Arduino

Terdapat tiga skrip arduino yang dilampirkan.

• Blink_IR_leds.ino - digunakan untuk memeriksa LED yang berfungsi secara visual
• test_shift_registers.ino - digunakan untuk menguji sensor secara berfungsi
• bee_counting.ino - digunakan untuk mengira lebah!

Amaran

Memateri 24 pelompat meningkatkan jarak lontaran sensor IR dengan meningkatkan voltan dan arus ke hadapan dalam LED. Ini baik jika kita membiarkan LED menyala masa kurang dari 100us.

Dua skrip di atas, kedua test_shift_registers.ino dan bee_counting.ino memenuhi syarat ini dengan hanya menyalakan LED pada 75us. Ini ditunjukkan pada baris 68 (shift shift) dan baris 158 (bee_counting).

Menentukur Pembilang Lebah

Saya telah menangkap beberapa data yang menakjubkan selama bertahun-tahun. Adalah mungkin untuk mengkalibrasi penghitung lebah untuk mencapai kebolehulangan yang diperlukan. Terdapat pelbagai cara untuk mengkalibrasi kaunter lebah bergantung pada kesan yang diinginkan. Salah satu kaedah adalah untuk mengukur kelajuan pergerakan lebah dan hanya menghitung pergerakan yang diketahui dan membuang semua pencetus palsu. Kaedah ini merindukan banyak lebah tetapi dapat memberikan nilai yang konsisten. Diperlukan lebah sekitar 180-350ms untuk melintasi kawasan sensor.

Contoh kod bee_counting.ino mengukur kelajuan lebah melalui sensor dan mengira lebah bergerak lebih cepat daripada 650ms dan menuntut masa antara menyelesaikan satu sensor dan menyelesaikan sensor ke-2 kurang dari 150ms.

Beberapa rintangan untuk mengkalibrasi termasuk:

• walaupun lebah tidak menambahkan propolis ke sensor, mereka akan menghabiskan beberapa hari untuk mengisi rongga dengan propolis semasa pemasangan awal
• berjanggut pada waktu malam musim panas dan lebah penjaga am mengingatkan tentang memberi pencetus palsu
• cahaya matahari langsung pada sudut rendah akan memicu sensor palsu (ini dapat dikurangkan dengan mudah)

Langkah 9: Bil Bahan

Pengawal Mikro

Kodnya diuji dengan bulu esp32 Huzzah dan itsyBitsy M0 tetapi akan berfungsi dengan semua papan ini.

• bulu Huzzah dari mouser
• bulu esp8266 dari mouser
• bulu LoRa 900mhz dari mouser
• ItsyBitsy M0 dari mouser
• ItsyBitsy M4 dari mouser

Papan Litar Bercetak dari JLCPCB ~ $ 16-25 dengan penghantaran.

Perintahkan PCB Hitam. Lihat arahan pesanan PCB.

Bahagian dan Kepingan

Berikut adalah senarai harga ringkasan dari mouser. Lihat harga alternatif di bawah untuk pilihan yang lebih murah khusus untuk sensor pantulan.

QRE1113 Sensor Reflektif qty (48)

Header wanita 6 pin tinggi 7mm, jarak 0.1 , qty (~ 36)

Perintang 22ohm, bussed, qty (4) SIP Dikemas, 9 perintang, 10 pin

100k ohm perintang berlabuh, qty (6) SIP-9, 8 perintang, 9 pin

Daftar pergeseran, qty (6) 74HC165

3.3V Regulator, (input, ground, output - IGO, pinout), qty (1)

terminal skru Dua pin, 0.1 , qty (3)

Kapasitor Seramik 0.1 uF, melalui lubang, qty (6)

1 Kapasitor Seramik uF, melalui lubang, qty (1)

560uF, Kapasitor 6.3V esr rendah, jarak plumbum 3.5mm, diameter 8mm

N-Channel Mosfet FQP30N06, qty (2)

Perintang 10k, qty (4), 1/4 watt generik

header lelaki 6 pin, ~ qty (32) atau… 12pin qty (17) dan pecah mengikut keperluan

Harga alternatif dari pengedar China LCSC

Seseorang menunjukkan beberapa harga alternatif yang benar-benar dapat menurunkan kos.

• Sensor Refleksi ITR8307 ~ $ 0.13 / setiap @ qty (48) (sama dengan QRE1113)
• Header wanita 6 pin tinggi 8.5mm. ~ $ 0.05 / setiap @ qty (36+)
• 22 ohm SIP 8 perintang, 9 pin, ia akan sesuai. $ 0.44 untuk qty (4)
• 100k SIP Resistor 8 perintang, 9pin, ia akan sesuai. $ 0.44 untuk jumlah (6)

Langkah 10: Susunan Papan Litar Bercetak

Terdapat banyak pengeluar PCB yang boleh dipilih. Arahan ini menunjukkan JLCPCB. Anda memerlukan pengeluar yang boleh membuat PCB hitam. LED / sensor IR perlu menunjuk ke permukaan hitam untuk mengelakkan pemicu palsu, jadi PCB bawah harus berwarna hitam. JLCPCB minimum adalah qty (5) papan dan anda memerlukan 2 papan untuk sandwic bersama untuk menyelesaikan satu kaunter lebah.

1. Muat turun keseluruhan repo … tekan butang hijau besar yang bertuliskan "clone or download" github … arahkan ke fail "gerbers.zip" di bawah folder PCB.

2. Pergi ke JLCPCB.com, buat akaun dan klik butang ORDER SEKARANG.

3. Klik pada "Tambah Fail Gerber Anda" dan muat naik fail yang dizip

4. Pilih 'Hitam' sebagai warna PCB. Juga untuk "Buang Nombor Pesanan", pilih YA

Kosnya adalah sekitar $ 8 untuk pesanan minimum qty (5) PCB ditambah $ 9-16 penghantaran bergantung pada kaedah.

Hadiah Kedua dalam Cabaran Reka Bentuk PCB