Easy Bee Counter: 10 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

2019 Easy Bee Counter V.1

Асуулт эсвэл асуудлын хувьд !! Тэдгээрийг github сайт дээр энд байрлуулна уу!

Зөгий тоолуурын энэ хувилбар нь гагнах, угсрахад хялбар байдаг (бүх нүхээр). Үүнийг туршиж үзсэн бөгөөд өгөгдсөн кодын дагуу ажилладаг*.

Одоогийн туршиж үзсэн загвар нь програмчлахад хялбар бөгөөд эхлэгч програмистуудад хүртээмжтэй байдаг. Хэвлэсэн хэлхээний самбар нь Adafruit-ийн Adafruit Feather төрлийн микро контроллерууд болон Adafruit ItsyBitsy микро контроллеруудын олон Arduino платформыг хүлээн авдаг. Adafruit өд нь wifi болон урт хугацааны радио функцуудыг агуулдаг (esp8266*, esp32 ба LoRA). ItsyBitsy 3V бүх загварууд (M0, M4 ба 32u4) сайн ажиллах ёстой.

*Esp8266 өд A5 байхгүй байна. Хэрэв та энэ uController ашигладаг бол өөр боломжтой зүү рүү залгах хэрэгтэй болно.

Алхам 1: Мэдээллийн дүн шинжилгээ - Яагаад зөгий тоолох ёстой вэ?

Боломжит хэрэглээ

• Зөгий нислэгийн хэмжээ өргөжих эсвэл буурах нь үүрний эрүүл мэндийг илтгэж магадгүй юм
• Хэдэн өдрийн турш чиглэлийн нислэгүүд өргөжих эсвэл буурах нь хатан хааны эрүүл мэндийг илтгэж магадгүй юм
• Зөгий оргил, буцах оргилуудын хоорондох цагийн шилжилт нь өвс тэжээлийн тоо, цэцгийн/нектар эх үүсвэр хүртэлх зайг илэрхийлж болно.

• манипуляцийг шалгахын тулд хоёр эсвэл үүрний хоорондох харьцуулалт; гэх мэт,

  • зөгийн балны шөлийг нэмэх/хасах
  • дотоод чихрийн сиропоор хооллох
  • оксалик хүчил хачиг эмчилгээ
• электроник, гагнуур, микро хянагчийн програмчлалын талаархи танилцуулга
• зөгийн балны боловсрол эсвэл музейн төрлийн суурилуулалт

Зөгий эрүүл мэнд

Зөгий нислэгийн өгөгдөл, чиглэлийн нислэгийг үүрний эрүүл мэнд эсвэл хатан хааны эрүүл мэндтэй адилтгах нь боломжтой юм шиг санагдаж байна. Чиглэлт нислэг гэдэг нь 20 орчим хоногийн настай "дунд насны" зөгийүүдийн зан үйл юм. Энэ насны зөгий олж авахаасаа өмнө өдрийн дундуур үүрнээс бүлгээрээ гарч, ойролцоогоор 45 минутын оргил мэдээллийг харах боломжтой болно.

Хэрэв чиглэлийн нислэг буурсан бол энэ нь 42 хоногийн өмнө өндөглөдөг байдлыг бууруулж байгааг илтгэнэ (22 хоногийн ангаахай + хооллох хүртэл 20 хоног).

Тэжээлийн зай

Өгөгдөлд зөгий гарч, зөгий IN хооронд жижиг боловч тодорхой шилжилтийг харахад хялбар байдаг. Энэ нь хамтдаа явж, буцаж буй зөгий эзлэхүүн, мөн тэжээлийн газар хүрэх ойролцоо зай эсвэл цаг хугацааг харуулна.

Алхам 2: Өмнөх дизайны сайжруулалт

• Хөнгөн гагнах зориулалттай нүхний бүх эд анги
• Хос ул мөр, углуургатай, бэлэн бус uControllers => Өд ба ItsyBitsy
• Arduino, Lua болон microPython програмууд - Нийт 24 хаалга, 48 мэдрэгч, 6 ээлжийн бүртгэл
• ~ 14.75 "хялбархан байрлуулахын тулд langstroth үүрний нүхийг бүхэлд нь сунгана
• Сэндвич хийхдээ 2 ПХБ ашиглах нь хямд түргэн шийдэл юм. ПХБ -ууд нь хар өнгөтэй байх ёстой (зааврыг үзнэ үү).
• 6 зүү толгой ашиглан эргэлтийн хэв маягийг бий болгох
• N-Ch mosfet IR LED-ийг удирддаг тул LED-ийг мэдрэх явцад богино хугацаанд асаах боломжтой (~ 75us). Эрчим хүчийг 1ма -аас бага хэмжээнд хүртэл бууруулах боломжтой (uController дээр нэмэх нь).

Алхам 3: Ерөнхий ажиллагаа

Хэт улаан туяаны (IR) мэдрэгч

Оптик мэдрэгч (48 мэдрэгч) зөгий байгаа эсэхийг тодорхойлж, зөгий хөдөлгөөний чиглэлийг тодорхойлдог зөгийн балыг 24 хаалгаар шахдаг. Оптик мэдрэгч бүр нь IR LED ба IR мэдрэгчтэй. Хэрэв зөгий байхгүй бол IR гэрэл нь хар гадаргуу дээр шингэдэг. Хэрэв зөгий байгаа бол IR гэрэл нь зөгийг тусгаж, мэдрэгчийг идэвхжүүлдэг.

48 LED-ийг 24 ширхэг 2 багц болгон хуваасан бөгөөд тус бүрийг N-ch mosfet удирддаг. IR LED бүрийн урагшлах хэвийн хүчдэл нь мэдээллийн хуудсан дээр үзүүлсэн шиг 1.2V ба ойролцоогоор 20м байна. Хоёр LED нь 22 ом эсэргүүцэлтэй цувралаар холбогддог. Самбар дээр LED нь одоогийн хязгаарлах резисторыг тойрч гарах боломжийг олгодог холбогчууд байдаг. Бүрэн турших хүртэл холбогчийг гагнахгүй байх! Угсрах зааврыг үзнэ үү.

Нэвтрэх бүртгэлүүд

6 ээлжийн бүртгэлтэй. Ээлжийн бүртгэлийг хэрхэн холбох, програмчлах гайхалтай тайлбарыг энд оруулав. Бичил хянагчийн SPI тээглүүр нь ээлжийн бүртгэлийг уншдаг. Бүх зургаан ээлжийн бүртгэлийг нэгэн зэрэг уншдаг. Транзисторыг ажиллуулж, зөгий байгаа үед мэдрэгчийг ихэвчлэн татдаг бөгөөд 3.3V эсвэл HIGH -ийг харуулдаг.

ПХБ-ийн дизайн нь микро контроллероос USB тэжээлийн зүүг 3.3V зохицуулагчтай холбодог бөгөөд ингэснээр микро хянагчтай холбогдсон USB кабель нь төслийг бүхэлд нь тэжээх боломжтой болно.

Алхам 4: Угсрах заавар

Зөгий тоолуурын энэ хувилбар нь нүхний бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр хийгдсэн байдаг. Гагнах, угсрахад хялбар байдаг. Энэ бол 2020 оны 3 -р сард дууссан самбарын (V1) 2 дахь хувилбар юм. Хэрэв танд 0 хувилбарын самбар (2020 оны 1 -р сар/2 -р сар) байгаа бол энд үзүүлсэн холбогч утсыг оруулах гэх мэт миний өмнөх алдаануудыг засах хэрэгтэй.

1) IR мэдрэгчийг суулгах - QRE1113 эсвэл ITR8307

2) ээлжийн регистрүүдийг qty (6), SIP 22R LED резистор, 100k уналтын резистор суурилуулах.

- Ээлжийн бүртгэл, qty (6) 74HC165- 22 ом эсэргүүцэл, автобус, qty (4) SIP Багцалсан, автобусны- 100к ом эсэргүүцэлтэй, qty (6) SIP-9, 8 резистор, 9 голтой

3) цахилгаан мосфет qty (2), - N -Channel Mosfet FQP30N06 суурилуулах

4) жижиг конденсатор суурилуулах

5) газар/гагнуур 3.3V цахилгаан зохицуулагч

- 3.3V зохицуулагч, (оролт, газардуулга, гаралт - IGO, pinout), qty (1)

6) том конденсатор суурилуулах

- 560uF, 6.3V конденсатор

7) ногоон шураг терминал суурилуулах, qty (3)

- шураг терминалууд Хоёр зүү, 0.1 , ширхэг (3)

8) микропроцессорын толгой хэсгийг суулгах

9) qty (4) 10K резистор суурилуулах (зураг буруу байна.. зөвхөн 2 резисторыг харуулав)

Алхам 5: Анхан шатны туршилт

Туршилтын мэдрэгч Та хол явахаасаа өмнө бүх LED/мэдрэгчээ туршиж үзээрэй! Цаашид явахаасаа өмнө эдгээрийг турших нь илүү хялбар болсон. Blink_IR_Leds.ino кодын кодыг ажиллуулна уу

IR LED нь хүний нүдэнд үл үзэгдэх боловч олон утас, камер нь IR LED -ийг харах боломжийг олгодог. Зургийг үзнэ үү. (харамсалтай нь ихэнх iPhone утаснууд IR шүүлтүүртэй байдаг тул IR led -ийг харах хүртэл өөр утас оролдоод үзээрэй). Энэ алхам нь маш чухал тул бүх LED -ийг харж байгаа эсэхийг шалгаарай.

LED нь сайхан харагдаж байна уу? Хэрэв LED гэрэл анивчихгүй бол? 3.3V зүү толгой дээр 3.3V байгаа эсэхийг шалгаарай. Хэрэв нэг эсвэл хоёр LED унтарсан бол 100% LED -үүдийг анивчих хүртэл зүүгээ эргүүлээд/эсвэл солино уу. LED нь сайн, гайхалтай, дараагийн ээлжийн бүртгэлийг test_shift_registers.ino дээжийн кодоор шалгана

Мэдрэгчийг ажиллуулахын тулд цагаан цаас ашиглана уу. Хэрэв зарим мэдрэгч ажиллахгүй байгаа бол тээглүүрээ шалгаж, шаардлагатай бол зүү дээр гагнуурыг дахин асааж, дахин асаагаарай.

Алхам 6: Эцсийн чуулган

Бүх мэдрэгчийг шалгасны дараа угсрах ажлыг дуусгана уу. Дээд ПХБ -ийг доод ПХБ -тэй холбосон толгойг суулгана уу. !

За, бүх зүйлийг туршиж үзсэний дараа та эдгээр холбогчийг гагнах боломжтой. 24 үсрэгчийг гагнах нь LED -ийн шууд хүчдэл ба гүйдлийг нэмэгдүүлэх замаар IR мэдрэгчийн шидэлтийн хүрээг нэмэгдүүлдэг. Хэрэв бид LED -ийг асаах цагийг 100us -аас бага байлгах юм бол үүнийг хийх нь дээр. Үүнийг мэдээллийн хуудсан дээр тайлбарласан болно.

Test_shift_registers.ino болон bee_counting.ino хоёулаа өгсөн хоёр скрипт нь зөвхөн LED -ийг 75us асаахад л энэ шаардлагыг хангадаг. Үүнийг 68 -р мөр (ээлжийн бүртгэл) болон 158 -р мөрөнд (bee_counting) харуулав. АСААХ цагийн дараа дахин асаахаасаа өмнө 15-20мс хоцорч, LED-ийн амьдралыг хадгална.

24 холбогчийг бүгдийг нь гагнана.

Алхам 7: Давхар ул мөр бүхий микро хянагчийн зүү

Хэвлэсэн хэлхээний самбар нь Adafruit загварын хоёр микроконтроллерийг хүлээн авдаг. Adafruit Feather төрлийн микро хянагч ба Adafruit ItsyBitsy микро хянагч. Adafruit өд нь wifi болон урт хугацааны радио функцуудыг агуулдаг (*esp8266, esp32 ба LoRA). ItsyBitsy 3V бүх загварууд (M0, M4 ба 32u4) сайн ажиллах ёстой.

Харамсалтай нь бидний ашиглаж буй ээлжийн бүртгэлүүд (хамгийн алдартай ээлжийн бүртгэлийн чип!) Нь бүрэн SPI төхөөрөмж биш бөгөөд ТХХ -ийг бусад төхөөрөмжтэй хуваалцдаггүй. Тэд хамгийн муу ТТХ төхөөрөмжүүд шиг!… Тиймээс Adalogger эсвэл LoRa гэх мэт зарим самбарууд байдаг. зүгээр л хайрцагнаас гарахгүй. Та зарим нэг ул мөрийг хайчилж, SPI -ийн шугамыг SPI -ийг үнэгүй болгох, SPI -ийг ээлжийн бүртгэлд оруулах замаар хийж болно, гэхдээ үүнийг тайлбарлахад жаахан хэцүү байна.

Тоног төхөөрөмжийн SPI

Жишээ код нь Feather ESP32 болон itsybitsy M0/M4 -д зориулагдсан боловч бусадтай сайн ажиллах ёстой. Тоног төхөөрөмжийн SPI тээглүүрийг MISO & SCK хоёуланд нь ашигладаг.

ESP32 ба itsyBitsy хоёулан дээрх A5 зүү нь Shift Register LOAD юм*A5 зүү нь ESP8266 дээр байдаггүй. Хэрэв та энэ самбарыг ашигладаг бол өөр зүү рүү үсрэх хэрэгтэй (RX зүү үнэгүй гэж хэлээрэй)

Power Mosfets

IR LED жолоодож буй цахилгаан залгуурт хоёр зүү холбогдсон байна

• Өдний тээглүүр

  • 0-11 хаалганы 15-р зүү
  • 12-23-р хаалганы 33-р зүү

• ItsyBitsy тээглүүр

  • 0-11 хаалганы 10-р зүү
  • 12-23-р хаалганы 11-р зүү

Нэмэлт зүү

I2C тээглүүрт (SDA ба SCL) нэмэлт мэдрэгч холбохын тулд шураг терминалууд (ногоон) байдаг. Шургийн терминалуудын аль нэгэнд холбогдсон А4 аналог пин байдаг.

Алхам 8: Arduino код

Гурван ардуино скриптийг хавсаргав.

• Blink_IR_leds.ino - ажиллаж байгаа LED -ийг нүдээр шалгахад ашигладаг
• test_shift_registers.ino - мэдрэгчийг функциональ туршихад ашигладаг
• bee_counting.ino - зөгий тоолоход ашигладаг байсан!

Анхааруулга

24 үсрэгчийг гагнах нь LED -ийн шууд хүчдэл ба гүйдлийг нэмэгдүүлэх замаар IR мэдрэгчийн шидэлтийн хүрээг нэмэгдүүлдэг. Хэрэв бид LED -ийг асаах цагийг 100us -аас бага байлгах юм бол энэ нь зүгээр юм.

Дээрх хоёр скрипт, test_shift_registers.ino болон bee_counting.ino хоёулаа LED -ийг 75us асаахад л энэ шаардлагыг хангадаг. Үүнийг 68 -р мөр (ээлжийн бүртгэл) болон 158 -р мөрөнд (bee_counting) харуулав.

Зөгий тоолуурыг тохируулж байна

Би олон жилийн турш гайхалтай өгөгдлүүдийг олж авсан. Шаардлагатай давталтад хүрэхийн тулд зөгий тоолуурыг шалгалт тохируулга хийх боломжтой. Хүссэн эффектээс хамааран зөгий тоолуурыг тохируулах янз бүрийн арга байдаг. Нэг арга бол зөгий хөдөлгөөний хурдыг хэмжих бөгөөд зөвхөн мэдэгдэж буй хөдөлгөөнийг тоолж, бүх хуурамч өдөөгчийг хаях явдал юм. Энэ арга нь маш олон зөгий алддаг боловч тогтмол утгыг өгч чаддаг. Мэдрэгчийн бүсийг туулахын тулд 180-350 м орчим зөгий шаардагдана.

Жишээ код bee_counting.ino нь зөгий мэдрэгчээр дамжих хурдыг хэмжиж, 650 м -ээс хурдан хөдөлж буй зөгий тоолж, нэг мэдрэгчийг дуусгах, 2 -р мэдрэгчийг дуусгах хоорондох хугацаа 150 м -ээс бага байхыг шаарддаг.

Тохируулга хийхэд зарим саад бэрхшээлүүд орно.

• Хэдийгээр зөгий нь мэдрэгч дээр прополис нэмдэггүй ч анхны суулгацын дараа хоосон зайг прополисоор дүүргэхэд хэдэн өдөр зарцуулдаг
• зуны орой сахал, ерөнхий хамгаалалтын зөгий хуурамч өдөөгч өгдөг
• Нарны шууд тусгал нь бага өнцгөөр хуурамч мэдрэгчийг өдөөх болно (үүнийг маш амархан бууруулж болно)

Алхам 9: Билл материал

Бичил хянагч

Кодыг өд esp32 Huzzah болон itsyBitsy M0 ашиглан туршиж үзсэн боловч эдгээр бүх самбартай ажиллах болно.

• хулгана өд
• mouser -аас өд esp8266
• LoRa 900 mhz -ийн өд
• ItsyBitsy M0 нь хулганаар хийгдсэн
• ItsyBitsy M4 нь хулганаар хийгдсэн

JLCPCB-ээс хэвлэсэн хэлхээний самбар ~ 16-25 долларын хүргэлт.

ПХБ -ыг хараар захиалаарай. ПХБ -ийн захиалгын зааврыг үзнэ үү.

Хэсэг ба хэсэг

Mouser -ийн үнийн хураангуй жагсаалтыг энд оруулав. Цацруулагч мэдрэгчийн хувьд хямд үнийг сонгохын тулд өөр үнийг доороос үзнэ үү.

QRE1113 цацруулагч мэдрэгч (48)

7 зүү өндөртэй 6 зүү эмэгтэй толгой, 0.1 зайтай, тоо хэмжээ (~ 36)

22 ом резистор, автобус, qty (4) SIP багцалсан, 9 резистор, 10 голтой

100к ом эсэргүүцэл, 6 (6) SIP-9, 8 резистор, 9 голтой

Ээлжийн бүртгэл, qty (6) 74HC165

3.3V зохицуулагч, (оролт, газардуулга, гаралт - IGO, pinout), qty (1)

шураг терминалууд Хоёр зүү, 0.1 , ширхэг (3)

0.1 uF керамик конденсатор, нүхээр дамжин, хэмжээ (6)

1 uF керамик конденсатор, нүхээр, тоо хэмжээ (1)

560uF, 6.3V конденсатор багатай, 3.5 мм -ийн зайтай, 8 мм диаметртэй

N-суваг Mosfet FQP30N06, ширхэг (2)

10к резистор, хэмжээ (4), ерөнхий 1/4 ватт

эрэгтэй толгой 6 зүү, ~ qty (32) эсвэл… 12pin qty (17), шаардлагатай бол хуваана

Хятадын дистрибьютер LCSC -ээс өөр хувилбарын үнэ

Зардлыг үнэхээр бууруулж болох өөр хувилбарыг хэн нэгэн онцолсон.

• ITR8307 цацруулагч мэдрэгч ~ $ 0.13/тус бүр @ qty (48) (QRE1113 -тэй адил)
• 8.5 мм өндөртэй 6 зүү эмэгтэй толгой. ~ $ 0.05/тус бүр @ qty (36+)
• 22 ом SIP 8 резистор, 9 зүү, таарах болно. $ 0.44 ширхэг (4)
• 100k SIP резистор 8 эсэргүүцэл, 9 зүү, багтах болно. $ 0.44 ширхэг (6)

Алхам 10: Хэвлэмэл хэлхээний самбар захиалах

ПХБ -ийн олон үйлдвэрлэгчид сонгох боломжтой. Эдгээр заавар нь JLCPCB -ийг харуулж байна. Танд хар ПХБ хийх боломжтой үйлдвэрлэгч хэрэгтэй. Хэт улаан туяа/мэдрэгч нь хуурамч өдөөлтөөс урьдчилан сэргийлэхийн тулд хар гадаргуу руу чиглүүлэх ёстой тул доод ПХБ нь хар өнгөтэй байх ёстой. Хамгийн бага JLCPCB нь 5 ширхэг хавтан бөгөөд нэг зөгий тоолуурыг дуусгахын тулд сэндвич хийхэд 2 самбар хэрэгтэй болно.

1. Репо -г бүхэлд нь татаж аваарай … github -ийг "хуулбарлах эсвэл татаж авах" гэсэн том ногоон товчлуурыг дарна уу … ПХБ хавтасны доорх "gerbers.zip" файл руу очно уу.

2. JLCPCB.com руу ороод данс үүсгээд ORDER NOW товчийг дарна уу.

3. "Gerber файлаа нэмэх" дээр дарж зип файлуудыг байршуулна уу

4. ПХБ -ийн өнгө болгон 'Хар' -ыг сонгоно уу. Мөн "Захиалгын дугаарыг устгах" -ын хувьд YES -ийг сонгоно уу

Зардал нь хамгийн багадаа 5 ширхэг ПХБ-ийн захиалга, аргаас хамааран 9-16 долларын үнэтэй байдаг.

ПХБ -ийн дизайны сорилтын хоёрдугаар шагнал