Kolay Arı Sayacı: 10 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

2019 Kolay Arı Sayacı V.1

Sorularınız veya Sorunlarınız İçin!! Lütfen bunları github sitesinde yayınlayın!

Arı sayacının bu versiyonunun lehimlenmesi ve montajı kolaydır (tamamen delikten). Test edilmiştir ve sağlanan örnek kodla* çalışır.

Mevcut test edilmiş tasarımın programlanması kolaydır ve yeni başlayan programcılar için erişilebilirdir. Baskılı devre kartı, Adafruit Feather tipi mikro denetleyicileri ve Adafruit ItsyBitsy mikro denetleyicileri de dahil olmak üzere Adafruit tarafından yapılan birden fazla Arduino platformunu kabul eder. Adafruit tüyleri, wifi ve uzun menzilli radyo özelliklerini (esp8266*, esp32 ve LoRA) içerir. Tüm ItsyBitsy 3V modelleri (M0, M4 ve 32u4) iyi çalışmalıdır.

*Ep8266 tüyünde A5 yok. Bu uController'ı kullanırsanız, mevcut başka bir pime atlamanız gerekir.

Adım 1: Veri Analizi - Neden Arılar Sayılır?

Olası Kullanımlar

• Arı uçuşlarının genişleme veya azalma oranı kovan sağlığını gösterebilir
• Oryantasyon uçuşlarının günler içinde genişlemesi veya azalması kraliçe sağlığına işaret edebilir
• ayrılan ve dönen arıların zirveleri arasındaki zaman kayması, toplayıcıların sayısını ve polen/nektar kaynağına olan mesafeyi gösterebilir.

• manipülasyonları test etmek için iki veya hareketli kovan arasında karşılaştırma; gibi,

  • bal süper ekleme/çıkarma
  • iç şeker şurubu besleme
  • oksalik asit akar tedavisi
• elektronik, lehimleme ve mikro denetleyici programlamaya giriş
• bal arısı eğitimi veya müze tipi kurulum

kovan sağlığı

Arı uçuş verilerini ve oryantasyon uçuşlarını tüm kovan sağlığı veya ana arı sağlığı ile eşitlemek mümkün görünüyor. Oryantasyon uçuşları, yaklaşık 20 günlük 'orta yaşlı' arıların davranışıdır. Bu yaştaki arılar, yiyecek aramadan önce, gün ortası civarında bir grup olarak kovanı terk edecek ve bu da verilerde ~ 45 dakikalık bir tepe noktasının görülmesini kolaylaştıracaktır.

Oryantasyon uçuşlarında bir düşüş varsa, ~42 gün önce yumurtlamada bir azalma olduğunu gösterebilir (22 gün yumurtadan + 20 gün yemden önce).

arama mesafesi

Verilerde, arıların DIŞARI ve arıların İÇERİ arasındaki küçük ama belirgin kaymaları görmek kolaydır. Bu, hem birlikte ayrılan ve dönen arıların hacmini hem de yiyecek arama yerine kaba bir mesafeyi veya zamanı gösterir.

Adım 2: Önceki Tasarımda İyileştirmeler

• Kolay lehimleme için tüm açık delik bileşenleri
• Çift ayak izi, soketli, kullanıma hazır uControllers => Feather ve ItsyBitsy
• Arduino, Lua ve microPython'da Program - Toplam 24 kapı, 48 sensör, 6 vardiya kaydı
• ~14.75" uzunluğunda, kolay yerleştirme için bir langstroth kovanının tüm açıklığını germe
• Bir sandviç oluşturmak için 2 PCB kullanmak, ucuz ve hızlı bir çözümdür. IR LED emitörünün malzeme tarafından emilmesi için PCB'ler siyah olarak sipariş edilmelidir (talimatlara bakın).
• dönüş stilleri veya kapıları oluşturmak için 6 pinli başlık kullanma
• N-Ch mosfet kontrollü IR LED'ler, böylece LED'ler algılama sırasında (~75us) kısa sürelerle AÇIK olarak kontrol edilebilir. Gücün 1 ma'nın altına düşürülmesine izin verir (artı uController).

Adım 3: Genel Çalıştırma

Kızılötesi (IR) Sensörler

Bal arıları, optik sensörlerin (48 sensör) arının bulunup bulunmadığını ve arı hareketinin yönünü belirlediği 24 kapıdan geçmeye zorlanır. Her optik sensörün bir IR LED'i ve bir IR sensörü vardır. Arı yoksa IR ışığı siyah yüzeye emilir. Bir arı varsa, IR ışığı arıdan yansır ve sensörü tetikler.

48 LED, her biri bir N-ch mosfet tarafından kontrol edilen 24'lü iki gruba ayrılmıştır. Veri sayfasında gösterildiği gibi her IR LED'in normal ileri voltajı 1,2V ve yaklaşık 20ma'dır. İki LED, 22 ohm'luk bir dirençle seri olarak bağlanır. Kart üzerinde LED'lerin akım sınırlayıcı dirençleri atlamasını sağlayan jumperlar bulunmaktadır. Tamamen test edilene kadar jumper'ı lehimlemeyin! Montaj talimatlarına bakın.

Shift-in kayıtları

6 vardiya kaydı vardır. İşte vardiya kayıtlarının nasıl bağlanacağı ve programlanacağı hakkında harika bir açıklama. Mikro denetleyicinin SPI pinleri kaydırma kayıtlarını okur. Altı vardiya kaydının tümü aynı anda okunur. Sensörler normalde alçaltılır ve bir transistör tetiklendiğinde ve bir arı mevcut olduğunda 3,3V veya YÜKSEK gösterir.

GüçPCB tasarımı, mikro denetleyiciden gelen USB güç pimini 3.3V regülatöre bağlar, böylece mikro denetleyiciye bağlı bir USB kablosu tüm projeye güç sağlayabilir.

Adım 4: Montaj Talimatları

Arı sayacının bu versiyonu tamamen delikli bileşenlerdir. Lehimlenmesi ve montajı kolaydır. Bu, kartın Mart 2020'de tamamlanan 2. versiyonudur (V1). Versiyon 0 kartına (Ocak/Şubat 2020) sahipseniz, burada gösterilen bir aktarma kablosu eklemek de dahil olmak üzere önceki hatalarımdan bazılarını düzeltmeniz yeterlidir.

1) IR sensörlerini kurun - QRE1113 veya ITR8307

2) vardiya yazmaçları adet (6), SIP 22R LED dirençleri ve 100k açılır dirençleri takın.

- Shift register, adet(6) 74HC165- 22ohm dirençler, bussed, qty(4) SIP Paketlenmiş, bussed - 100k ohm dirençler bussed, adet(6) SIP-9, 8 direnç, 9 pin

3) güç mosfetleri adet (2) yükleyin, - N-Channel Mosfet FQP30N06

4) küçük kapasitörler kurun

5) yer/lehim 3.3V güç regülatörü

- 3.3V Regülatör, (giriş, toprak, çıkış - IGO, pin çıkışı), adet(1)

6) büyük Kapasitör kurun

- 560uF, 6.3V Kapasitör

7) yeşil vidalı terminalleri takın, adet (3)

- vidalı terminaller İki pimli, 0.1 , adet(3)

8) mikroişlemci için başlıklar yükleyin

9) adet (4) 10K Dirençler takın (resim yanlış.. sadece 2 direnci gösterir) - i2c pullup dirençleri - güç mosfetleri için açılan dirençler

Adım 5: İlk Test

TEST sensörleri Daha ileri gitmeden önce tüm LED'lerinizi/sensörlerinizi test edin! Daha ileri gitmeden önce bunları test etmek artık çok daha kolay. Blink_IR_Leds.ino örnek kodunu çalıştırın

IR LED'ler insan gözüyle görülmez ancak birçok telefon ve kamera IR LED'lerini görmenizi sağlar. Resmi görmek. (ne yazık ki çoğu iphone'da IR filtreleri vardır, bu nedenle IR ledlerini görene kadar başka bir telefon deneyin). Bu adım çok önemlidir, bu nedenle tüm LED'leri görebildiğinizden emin olun.

LED'ler iyi görünüyor mu? Hiçbir LED yanıp sönmüyorsa? 3.3V pin başlığında 3.3V olduğundan emin olmak için kontrol edin. Bir veya iki LED sönerse, LED'lerin %100'ü birlikte yanıp sönene kadar pinlerinizi yeniden akıtın ve/veya LED'leri değiştirin. LED'ler iyi, harika, sonra shift register'ları test_shift_registers.ino örnek koduyla test edin

Sensörleri tetiklemek için beyaz bir kağıt parçası kullanın. Bazı sensörler çalışmıyorsa, pimlerinizi kontrol edin, ısıtın ve gerektiğinde pimlerdeki lehimi yeniden akıtın.

Adım 6: Son Montaj

Tüm sensörler test edildikten sonra montajı bitirin. Üst PCB'yi alt PCB'ye bağlayan başlıkları takın. !

Tamam, her şey test edildikten sonra bu jumperları lehimleyebilirsiniz…. 24 jumper'ı lehimlemek, LED'deki ileri voltajı ve akımı artırarak IR sensörlerinin atış aralığını artırır. LED'leri AÇIK zamanını 100us'tan daha az tutarsak, bunu yapmak iyidir. Bu, veri sayfasında açıklanmıştır.

Sağlanan iki komut dosyası, hem test_shift_registers.ino hem de bee_counting.ino, LED'leri yalnızca 75us için AÇIK duruma getirerek bu gereksinimi karşılar. Bu, 68. satırda (vardiya kaydı) ve 158. satırda (arı_sayımı) gösterilir. AÇIK zamanını takiben, LED'in ömrünü koruyan tekrar AÇIK duruma getirmeden önce ~ 15-20 ms'lik bir gecikme olur.

Tüm 24 jumper'ı lehimleyin.

Adım 7: Çift Ayak İzli Mikro Denetleyici Pin Çıkışları

Baskılı devre kartı iki Adafruit tarzı mikro denetleyiciyi kabul eder. Adafruit Feather tipi mikro denetleyiciler ve Adafruit ItsyBitsy mikro denetleyiciler. Adafruit tüyleri, wifi ve uzun menzilli radyo özelliklerini (*esp8266, esp32 ve LoRA) içerir. Tüm ItsyBitsy 3V modelleri (M0, M4 ve 32u4) iyi çalışmalıdır.

Ne yazık ki kullandığımız shift register'lar (en popüler shift register çipi!) tam SPI cihazları değil ve SPI'yi diğer cihazlarla paylaşmayacaklar.. Onlar en kötü SPI cihazları gibiler!… bu nedenle Adalogger veya LoRa gibi bazı kartlar sadece kutunun dışında çalışmayacak. Bunu, bazı izleri keserek ve SPI hatlarını serbest SPI hatlarına yamalayarak ve SPI'yi vardiya kayıtlarına bit vurarak yapabilirsiniz, ancak bunu bir talimatta açıklamak biraz zor.

Donanım SPI'sı

Örnek kod Feather ESP32 ve itsybitsy M0/M4 için yazılmıştır, ancak diğerleriyle iyi çalışmalıdır. Donanım SPI pinleri her ikisi için de kullanılır: MISO & SCK.

Hem ESP32'deki hem de itsyBitsy'deki Pin A5, Shift Register'dır LOAD*Pin A5, ESP8266'da mevcut değildir. Bu kartı kullanırsanız, başka bir pine atlamanız gerekir (RX pininin boş olduğunu söyleyin)

Güç Mosfetleri

IR LED'lerini çalıştıran güç mosfetlerine iki pim bağlanır

• Tüy iğneler

  • 0-11 kapıları için pim 15
  • 12-23 kapıları için pim 33

• ItsyBitsy pinleri

  • 0-11 kapıları için pim 10
  • 12-23 kapıları için pim 11

Ekstra Pinler

i2C pinlerine (SDA ve SCL) ek sensörler bağlamak için Vidalı Terminaller (yeşil) vardır. Ayrıca vidalı terminallerden birine bağlı bir analog pin A4 vardır.

Adım 8: Arduino Kodu

Ekli üç arduino betiği var.

• Blink_IR_leds.ino - çalışan LED'leri görsel olarak incelemek için kullanılır
• test_shift_registers.ino - sensörleri işlevsel olarak test etmek için kullanılır
• bee_counting.ino - arıları saymak için kullanılır!

Uyarı

24 jumper'ı lehimlemek, LED'deki ileri voltajı ve akımı artırarak IR sensörlerinin atış aralığını artırır. LED'leri AÇIK zamanını 100us'tan daha az tutarsak bu iyidir.

Yukarıdaki iki komut dosyası, hem test_shift_registers.ino hem de bee_counting.ino, LED'leri yalnızca 75us için AÇIK duruma getirerek bu gereksinimi karşılar. Bu, 68. satırda (vardiya kaydı) ve 158. satırda (arı_sayımı) gösterilir.

Arı Sayacını Kalibre Etme

Yıllar boyunca inanılmaz veriler yakaladım. Gerekli tekrarlanabilirliği elde etmek için arı sayacını kalibre etmek mümkündür. Arı sayacını istenilen etkiye göre kalibre etmenin farklı yolları vardır. Bir yöntem, arıların hareket hızını ölçmek ve yalnızca bilinen hareketleri saymak ve tüm yanlış tetikleyicileri atmak. Bu yöntem çok sayıda arıyı kaçırır ancak tutarlı değerler verebilir. Bir arının sensör bölgesini geçmesi yaklaşık 180-350 ms sürer.

Örnek kod bee_counting.ino, sensör aracılığıyla arıların hızını ölçer ve 650 ms'den daha hızlı hareket eden arıları sayar ve bir sensörün bitirilmesi ile 2. sensörün bitirilmesi arasındaki sürenin 150 ms'den az olmasını gerektirir.

Kalibre edilmesi gereken engellerden bazıları şunlardır:

• Arılar sensörlere propolis eklemese de ilk kurulumdan sonra boşlukları propolisle doldurmak için birkaç gün harcarlar.
• yaz akşamları sakallanma ve genel muhafız arıları yanlış tetikler vermek için kafa yoruyor
• düşük bir açıyla doğrudan güneş ışığı sensörleri yanlış tetikleyecektir (bu oldukça kolay bir şekilde azaltılabilir)

Adım 9: Malzeme Listesi

Mikro-Denetleyici

Kod, tüy esp32 Huzzah ve itsyBitsy M0 ile test edildi ancak tüm bu kartlarla çalışacak.

• mouser'dan tüy Huzzah
• fareden tüy esp8266
• Mouser'dan tüy LoRa 900mhz
• Mouser'dan ItsyBitsy M0
• Mouser'dan ItsyBitsy M4

JLCPCB'den Baskılı Devre Kartı ~ nakliye dahil 16-25$.

PCB'leri Siyah sipariş edin. PCB sipariş talimatlarına bakın.

Parçalar ve Parçalar

İşte mouser'dan özet fiyatlandırma listesi. Özellikle yansıtma sensörleri için daha ucuz seçenekler için aşağıdaki alternatif fiyatlandırmaya bakın.

QRE1113 Yansıtıcı Sensörler adet(48)

6 pimli dişi başlık 7 mm yüksekliğinde, 0,1 aralık, adet (~36)

22ohm dirençler, bussed, adet(4) SIP Paketli, 9 direnç, 10 pin

100k ohm dirençler bussed, adet(6) SIP-9, 8 direnç, 9 pin

Vardiya kayıtları, adet(6) 74HC165

3,3V Regülatör, (giriş, toprak, çıkış - IGO, pin çıkışı), adet(1)

vidalı terminaller İki pimli, 0.1 , adet(3)

0.1 uF Seramik Kapasitör, açık delik, adet(6)

1 uF Seramik Kapasitör, açık delik, adet(1)

560uF, 6.3V Kondansatör düşük esr, 3.5mm uç aralığı, 8mm çap

N-Kanal Mosfet FQP30N06, adet(2)

10k Dirençler, adet(4), genel 1/4 watt

erkek başlıklar 6 pin, ~qty(32) veya… 12pin qty(17) ve gerektiği gibi ayırın

Çinli distribütör LCSC'den alternatif fiyatlandırma

Birisi, maliyeti gerçekten düşürebilecek bazı alternatif fiyatlandırmalara dikkat çekti.

• ITR8307 Yansıma Sensörleri ~0,13$/her biri @ adet(48) (QRE1113 ile aynı)
• 8,5 mm yüksekliğinde 6 pimli dişi başlık. ~0,05$/her biri @ adet(36+)
• 22 ohm SIP 8 direnç, 9 pin uyacaktır. (4) adet için 0,44 ABD doları
• 100k SIP Dirençler 8 direnç, 9pin, uyacaktır. miktar(6) için 0,44 $

Adım 10: Baskı Devre Kartı Siparişi

Aralarından seçim yapabileceğiniz birçok farklı PCB üreticisi var. Bu talimatlar JLCPCB'yi gösterir. Siyah PCB yapabilen bir üreticiye ihtiyacınız var. Yanlış tetiklemeleri önlemek için IR LED'lerinin/sensörlerinin siyah bir yüzeye işaret etmesi gerekir, bu nedenle alttaki PCB siyah olmalıdır. Minimum JLCPCB adet (5) panodur ve bir arı sayacını tamamlamak için birlikte sandviç yapmak için 2 panoya ihtiyacınız olacaktır.

1. Deponun tamamını indirin… "klonla veya indir" github yazan büyük yeşil düğmeye basın… PCB klasörünün altındaki "gerbers.zip" dosyasına gidin.

2. JLCPCB.com'a gidin, bir hesap oluşturun ve ŞİMDİ SİPARİŞ VER düğmesini tıklayın.

3. "Gerber Dosyanızı Ekleyin"e tıklayın ve sıkıştırılmış dosyaları yükleyin

4. PCB rengi olarak 'Siyah'ı seçin. Ayrıca "Sipariş Numarasını Kaldır" için EVET'i seçin

Minimum adet (5) PCB siparişi için maliyet yaklaşık 8 $ ve yönteme bağlı olarak 9-16 $ nakliye.

PCB Tasarım Yarışmasında İkincilik Ödülü