Easy Bee Counter: 10 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:38

2019 Easy Bee Counter V.1

Суроолор же маселелер боюнча !! Сураныч, аларды бул жерге github сайтына жазыңыз!

Аары эсептегичтин бул версиясы оңой эле ширетилет жана чогултулат (баары тешик аркылуу). Ал сыналган жана берилген үлгү коду менен иштейт*.

Учурдагы сыналган дизайн программалоого оңой жана башталгыч программисттер үчүн жеткиликтүү. Басып чыгарылган плата Adafruit тарабынан жасалган көптөгөн Arduino платформаларын кабыл алат, анын ичинде Adafruit Feather тибиндеги микро контроллерлер жана Adafruit ItsyBitsy микро контроллери. Adafruit жүндөрү Wi -Fi жана узак диапазондогу радио функцияларын камтыйт (esp8266*, esp32 жана LoRA). ItsyBitsy 3V моделдеринин баары (M0, M4 жана 32u4) жакшы иштеши керек.

*Мамык esp8266 A5 жок. Эгерде сиз бул uController колдонсоңуз, анда башка жеткиликтүү пинге секиришиңиз керек.

1 -кадам: Маалыматтарды талдоо - Эмне үчүн аарыларды эсептеш керек?

Мүмкүн болгон колдонуулар

• аары учуунун кеңейиши же төмөндөшү бал челектин ден соолугун көрсөтүшү мүмкүн
• бир нече күндүн ичинде багыттоо каттамдарынын кеңейиши же төмөндөшү ханышанын ден соолугуна сигнал бериши мүмкүн
• Аарылардын чокулары арасындагы убакыт жана жылыш чөптөрдүн санын жана чаңча/шире булагына чейинки аралыкты көрсөтүшү мүмкүн.

• манипуляцияларды текшерүү үчүн эки же бал челектин ортосундагы салыштыруу; сыяктуу,

  • балдын суперлерин кошуу/алып салуу
  • ички кант сиропун азыктандыруу
  • кычкыл кислотасын дарылоо
• электроника, ширетүү жана микро контроллер программалоого киришүү
• бал аары билим же музей түрү орнотуу

Ден соолук

Аарынын учуу маалыматын жана багыттоо каттамдарын бардык уюктун ден соолугуна же эне аары ден соолугуна теңештирүү мүмкүн окшойт. Багыттоо учушу - бул 20 күнгө жакын "орто жаштагы" аарылардын жүрүм -туруму. Бул курактагы аарыларды табуудан мурун, уюктан күндүн жарымында бир топ болуп чыгып кетет, натыйжада маалыматтын эң жогорку чокусу ~ 45мин.

Эгерде ориентациялык каттамдарда төмөндөө болсо, анда бул 42 күн мурун жумурткалоо кыскарганын билдириши мүмкүн (22 күндүк люк + тоюттандырууга 20 күн).

Тоют алыстыгы

Берилиштерде аарылардын ЧЫККАН менен АРЫЛАРДЫН ортосундагы кичинекей, бирок айырмаланган жылыштарды көрүү оңой. Бул чогуу кетип жаткан жана кайтып келген аарылардын көлөмүн, ошондой эле тоют топтоочу жерге чейинки аралыкты же убакытты көрсөтөт.

2 -кадам: Мурунку Дизайнды жакшыртуу

• Оңой ширетүү үчүн тешиктин бардык компоненттери
• Dual footprint, socketed, off-the-shelf uControllers => Feather and ItsyBitsy
• Программа Arduino, Lua жана microPython - Бардыгы болуп 24 дарбаза, 48 сенсор, 6 нөөмөт регистр
• ~ 14.75 "оңой жайгаштыруу үчүн langstroth уюгунун бүт ачылышын созуу
• бутерброд түзүү үчүн 2 ПХБны колдонуу - бул арзан тез чечим. ПКБлар кара түстө болушу керек (көрсөтмөлөрдү караңыз), андыктан IR LED эмитенти материалга сиңип кетет.
• бурулуш стилдерин же дарбазаларды түзүү үчүн 6 пин баштарын колдонуу
• N-Ch mosfet IR LED диоддорун көзөмөлдөп турат, андыктан диоддорду сезүү учурунда кыска убакытка ON күйгүзүүгө болот (~ 75us). Күчтү 1мага чейин азайтууга мүмкүндүк берет (плюс uController).

3 -кадам: Жалпы операция

Инфракызыл (IR) сенсорлор

Бал аарылар оптикалык сенсорлор (48 сенсор) аарынын бар -жогун аныктап, аары кыймылынын багытын аныктаган 24 дарбазадан мажбурланат. Ар бир оптикалык сенсорлордо IR LED жана IR sensor бар. Аары жок болсо, IR нуру кара бетке сиңет. Эгерде аары бар болсо, IR нуру аарыны чагылдырат жана сенсорду иштетет.

48 светодиоддор 24 топтомго бөлүнөт, алардын ар бири N-ch mosfet тарабынан башкарылат. Ар бир IR LEDдин нормалдуу алдыга чыңалуусу маалымат баракчасында көрсөтүлгөндөй 1.2В жана болжол менен 20ма. Эки LED 22 Ом резистору менен катар туташкан. Тактада LEDлер учурдагы чектөөчү резисторлорду айланып өтүүгө мүмкүндүк берген секиргичтер бар. Толук текшерүүдөн өтпөй, секиргичти ширетпеңиз! Монтаждоо көрсөтмөлөрүнө кайрылыңыз.

Кирүү реестрлери

6 сменалык реестр бар. Бул жерде сменалык регистрлерди кантип туташтыруу жана программалоо боюнча эң сонун сүрөттөмө бар. Микроконтроллердин SPI пиндери нөөмөт регистрлерин окуйт. Бардык алты сменалык регистр бир убакта окулат. Сенсорлор адатта төмөн тартылып, транзистор иштетилип, аары болгондо 3.3V же HIGH көрсөтүшөт.

PCB дизайны USB контроллерин микро контроллерден 3.3V жөнгө салуучуга туташтырат, андыктан микро контроллерге туташкан USB кабели бүтүндөй долбоорду иштете алат.

4 -кадам: Ассамблея боюнча нускамалар

Аары эсептегичтин бул версиясы тешик компоненттери аркылуу жасалган. Легирлөө жана чогултуу оңой. Бул тактанын 2 -версиясы (V1) 2020 -жылдын мартында бүткөн. Эгерде сиз 0 версиясын (2020 -жылдын январь/февраль) алган болсоңуз, анда менин мурунку каталарымдын айрымдарын оңдоого туура келет, анын ичинде бул жерде секиргич зым кошулган.

1) IR сенсорлорун орнотуу - QRE1113 же ITR8307

2) сменалык регистрлерди qty (6), SIP 22R LED каршылыгын жана 100к пульдоун каршылыгын орнотуу.

- Shift регистрлери, саны (6) 74HC165- 22ohm резисторлору, автобустар, qty (4) SIP Пакеттелген, шиналанган- 100k ohm резисторлор өткөрүлгөн, qty (6) SIP-9, 8 каршылыктар, 9 казык

3) qf (2), - N -Channel Mosfet FQP30N06 күч мосфеттерин орнотуңуз

4) кичинекей конденсаторлорду орнотуу

5) 3.3V кубаттуулукту жөнгө салуучу/ширетүүчү

- 3.3V Regulator, (киргизүү, жер, чыгаруу - IGO, pinout), qty (1)

6) чоң Capacitor орнотуу

- 560uF, 6.3V Capacitor

7) жашыл бурамалуу терминалдарды орнотуу, саны (3)

- бурамалуу терминалдар Эки пин, 0.1 , саны (3)

8) микропроцессор үчүн аталыштарды орнотуу

9) qty (4) 10K Резисторлорду орнотуу (сүрөт туура эмес.. 2 гана резисторду көрсөтөт) - i2c тартма каршылыгы - кубаттуу мосфеттер үчүн ачылуучу резисторлор

5 -кадам: Алгачкы тестирлөө

Сыноо сенсорлору Алысыраак жерге барардан мурун, бардык LED/датчиктериңизди сынап көрүңүз! Буларды текшерүүдөн өтүү алда канча жеңилирээк. Blink_IR_Leds.ino үлгү кодун иштетүү

IR диоддору адамдын көзүнө көрүнбөйт, бирок көптөгөн телефондор жана камералар IR диоддорун көрүүгө мүмкүнчүлүк берет. Сүрөттү караңыз. (тилекке каршы, көпчүлүк iPhoneдордо IR фильтрлери бар, андыктан IR леддерин көргөнчө башка телефонду колдонуп көрүңүз). Бул кадам абдан маанилүү, андыктан бардык диоддорду көрө аласыз.

LED жакшы көрүнөт? Эгерде эч кандай светодиоддор жарк этип турбаса? 3.3V пин төбөсүндө 3.3V бар экениңизди текшериңиз. Эгерде бир же эки светодиод өчүп калса, төөнөгүчтөрүңүздү кайра жылдырыңыз жана/же 100% светодиоддор жаркырап күймөйүнчө диоддорду алмаштырыңыз. Светодиоддор жакшы, сонун, кийинки кезекте нөөмөт регистрлерин test_shift_registers.ino коду менен текшериңиз

Сенсорлорду иштетүү үчүн ак кагазды колдонуңуз. Эгерде кээ бир сенсорлор иштебей жатса, тешиктериңизди текшериңиз, жылытуу керек жана керектүү учурда казыктарды кайра жылдырыңыз.

6 -кадам: Акыркы жыйын

Бардык сенсорлор текшерилгенден кийин монтажды бүтүрүңүз. Жогорку ПХБны астыңкы ПКБга туташтырган баштыктарды орнотуңуз. !

Макул, баары текшерилгенден кийин, сиз бул секиргичтерди ширете аласыз …. 24 секиргичти ширетүү, LEDдеги чыңалууну жана токту жогорулатуу аркылуу IR сенсорлорунун ыргытуу диапазонун жогорулатат. Эгерде биз LEDди күйгүзүү убактысын 100usтан азыраак кармасак, бул жакшы. Бул маалымат барагында сүрөттөлгөн.

Берилген эки сценарий, экөө тең test_shift_registers.ino жана bee_counting.ino бул талапты канааттандырат, LEDларды 75us үчүн күйгүзүү менен. Бул 68 -сапта (нөөмөт реестри) жана 158 -сапта (bee_counting) көрсөтүлгөн. КҮЙГҮЗҮҮ убактысынан кийин ~ 15-20ms кечигүү бар, аларды кайра күйгүзүүдөн мурун LEDдын өмүрүн сактап калат.

24 секиргичтин бардыгын ээрчиңиз.

7 -кадам: Dual Footprint Micro Controller Pinouts

Басып чыгарылган плата эки контроллердин Adafruit стилин кабыл алат. Adafruit Feather тибиндеги микро контроллерлер жана Adafruit ItsyBitsy микро контроллери. Adafruit мамыктарына wifi жана узак аралыкка радио мүмкүнчүлүктөрү кирет (*esp8266, esp32 жана LoRA). ItsyBitsy 3V моделдеринин баары (M0, M4 жана 32u4) жакшы иштеши керек.

Тилекке каршы, биз колдонуп жаткан сменалык регистрлер (эң популярдуу нөөмөт чипи!) Толук SPI түзмөктөрү эмес жана SPIди башка түзмөктөр менен бөлүшпөйт.. Алар эң начар SPI түзмөктөрү сыяктуу!… Ошондуктан Adalogger же LoRa сыяктуу кээ бир такталар жөн эле кутудан иштебейт. Сиз дагы эле кээ бир издерди кесип, SPI линияларын бош SPI линияларына жамоо жана SPIди нөөмөт регистрлерине битбинг кылуу менен кыла аласыз, бирок муну инструктивдүү түрдө түшүндүрүү бир аз кыйын.

Аппараттык SPI

Мисал коду Feather ESP32 жана itsybitsy M0/M4 үчүн жазылган, бирок башкалар менен жакшы иштеши керек. Аппараттык SPI төөнөгүчтөрү экөө үчүн колдонулат: MISO & SCK.

Pin A5 ESP32 жана itsyBitsy боюнча Shift Register LOAD*Pin A5 ESP8266да жок. Эгер сиз бул тактаны колдонсоңуз, анда башка пинге секирүүңүз керек (RX пин бекер деп айтуу керек)

Power Mosfets

ИК диоддорун айдаган электр мосфеттерине эки пин туташтырылган

• Мамык казыктары

  • 0-11 дарбазалар үчүн 15-пин
  • 12-23 дарбазалар үчүн 33-пин

• ItsyBitsy казыктары

  • 0-11 дарбазалары үчүн 10-пин
  • 12-23 дарбазалар үчүн 11-пин

Extra Pins

I2C казыктарына (SDA жана SCL) кошумча сенсорлорду туташтыруу үчүн бурама терминалдар (жашыл) бар, ошондой эле бурама терминалдардын бирине туташкан А4 аналогдук пин бар.

8 -кадам: Arduino коду

Тиркелген үч ардуино скрипти бар.

• Blink_IR_leds.ino - иштеп жаткан диоддорду визуалдык текшерүү үчүн колдонулат
• test_shift_registers.ino - функционалдык түрдө сенсорлорду текшерүү үчүн колдонулат
• bee_counting.ino - аарыларды эсептөө үчүн колдонулат!

Эскертүү

24 секиргичти ширетүү, LEDдеги чыңалууну жана токту жогорулатуу аркылуу IR сенсорлорунун ыргытуу диапазонун жогорулатат. Эгерде биз LEDди күйгүзүү убактысын 100usтан азыраак кармасак жакшы болот.

Жогорудагы эки сценарий, экөө тең test_shift_registers.ino жана bee_counting.ino бул талапты канааттандырат, LEDларды 75us үчүн гана күйгүзүү. Бул 68 -сапта (нөөмөт реестри) жана 158 -сапта (bee_counting) көрсөтүлгөн.

Аары эсептегичти калибрлөө

Мен көп жылдар бою укмуштуудай маалыматтарды чогулттум. Керектүү кайталанууга жетүү үчүн аары эсептегичти калибрлесе болот. Аары эсептегичти каалаган эффектке жараша калибрлөөнүн ар кандай жолдору бар. Бир ыкма - бул аарылардын кыймылынын ылдамдыгын өлчөө жана белгилүү кыймылдарды гана эсептөө жана жалган триггерлерди ыргытуу. Бул ыкма көп аарыларды сагынат, бирок ырааттуу баалуулуктарды бере алат. Сенсор аймагын айланып өтүү үчүн болжол менен 180-350 мс аары керек.

Мисал коду bee_counting.ino сенсор аркылуу аарылардын ылдамдыгын өлчөйт жана аарыларды 650 мс ылдамыраак кыймылдайт деп эсептейт жана бир сенсорду бүтүрүү менен 2 -сенсорду бүтүрүү ортосундагы убакытты 150 мс жетпейт.

Калибрлөө үчүн кээ бир тоскоолдуктар төмөнкүлөрдү камтыйт:

• аарылар сенсорлорго прополис кошпосо да, алгачкы орнотууда боштуктарды прополис менен толтуруу үчүн бир нече күн коротушат
• жайдын кечинде сакал койгону жана жалпы күзөтчү аарылар жалган козгогучтарды беришет
• күндүн түз нуру төмөн бурчта жалган сенсорлорду иштетет (муну оңой эле басаңдатууга болот)

9 -кадам: Билл материалдар

Микроконтроллер

Код канаттуу esp32 Huzzah жана itsyBitsy M0 менен сыналган, бирок бул такталар менен иштейт.

• чычкандагы мамык Хузза
• mouserден жүн esp8266
• мамычадан LoRa 900mhz жүнү
• ItsyBitsy M0 чычкандан
• ItsyBitsy M4 чычкандан

Жеткирүү менен JLCPCB ~ 16-25 $ басылган Circuit Board.

ПКБга заказ бериңиз Кара. PCB заказ кылуу көрсөтмөлөрүн караңыз.

Бөлүктөр жана бөлүктөр

Бул жерде Mouserден кыскача баа тизмеси. Атайын чагылтуу сенсорлору үчүн арзаныраак варианттар үчүн төмөндөгү альтернативдүү бааларды караңыз.

QRE1113 Reflective Sensors qty (48)

7 пин бийиктиктеги 6 баштуу ургаачы баш, 0,1 дюймдук аралык, сан (~ 36)

22ohm резисторлору, автобустук, саны (4) SIP пакеттелген, 9 резистор, 10 казык

100k Ом резисторлору, саны (6) SIP-9, 8 резистор, 9 казык

Shift регистрлери, саны (6) 74HC165

3.3V Regulator, (киргизүү, жер, чыгаруу - IGO, pinout), qty (1)

бурамалуу терминалдар Эки пин, 0.1 , саны (3)

0.1 UF керамикалык конденсатор, тешик аркылуу, саны (6)

1 UF керамикалык конденсатор, тешик аркылуу, саны (1)

560uF, 6.3V Capacitor төмөн esr, 3.5мм коргошундун аралыгы, 8мм диаметри

N-Channel Mosfet FQP30N06, саны (2)

10к резисторлор, саны (4), жалпы 1/4 ватт

эркектердин баштары 6 пин, ~ qty (32) же… 12pin qty (17) жана керектүү учурда бөлүңүз

LCSC кытай дистрибьюторунун альтернативдүү баасы

Кимдир бирөө бааны төмөндөтө турган башка бааны көрсөттү.

• ITR8307 Reflectance Sensors ~ $ 0.13/ар @ qty (48) (QRE1113 менен бирдей)
• 6 пин аялдын башы 8,5 мм бийик. ~ $ 0.05/ар @ qty (36+)
• 22 Ом SIP 8 каршылыгы, 9 пин, ал туура келет. $ 0.44 qty үчүн (4)
• 100k SIP резисторлору 8 каршылык, 9пин, ал туура келет. $ 0.44 qty үчүн (6)

10 -кадам: Басылган микросхеманын буйругу

Тандоо үчүн ар кандай PCB өндүрүүчүлөрү көп. Бул көрсөтмөлөр JLCPCB көрсөтөт. Сизге кара ПКБ жасай ала турган өндүрүшчү керек. IR LED/сенсорлору жалган триггерлерди болтурбоо үчүн кара бетти көрсөтүшү керек, андыктан төмөнкү ПХБ кара болушу керек. Минималдуу JLCPCB qty (5) тактай жана сизге бир аары эсептегичти бүтүрүү үчүн сэндвич үчүн 2 такта керек болот.

1. Толук репо жүктөп алыңыз … "клондоштуруу же жүктөп алуу" деген чоң жашыл баскычты басыңыз … PCB папкасынын астындагы "gerbers.zip" файлына өтүңүз.

2. JLCPCB.com сайтына өтүңүз, каттоо эсебин түзүңүз жана ЗАКАЗ БЕРҮҮ баскычын басыңыз.

3. "Гербер файлыңызды кошуу" баскычын чыкылдатыңыз жана ziped файлдарын жүктөңүз

4. PCB түсү катары "Кара" тандаңыз. Ошондой эле "Заказ номерин алып салуу" үчүн Ооба дегенди тандаңыз

Минималдуу буйрутма үчүн 8 долларга жакын ПКБ жана плюсуна жараша $ 9-16 жеткирүү.

PCB Дизайн Чакырыктын экинчи сыйлыгы