Easy Bee Counter: 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

2019 Easy Bee Counter V.1

Para sa Mga Katanungan o Isyu !! Mangyaring i-post ang mga ito sa site ng github dito!

Ang bersyon na ito ng bee counter ay madaling maghinang at tipunin (lahat sa buong butas). Nasubukan na ito at gumagana * na may ibinigay na sample code.

Ang kasalukuyang nasubok na disenyo ay madaling programa at madaling lapitan ng mga nagsisimulang programmer. Tumatanggap ang naka-print na circuit board ng maraming mga platform ng Arduino na ginawa ng Adafruit kasama ang kanilang linya ng mga micro-Controller ng uri ng Adafruit Feather at mga micro-Controller ng Adafruit ItsyBitsy. Ang mga balahibo ng Adafruit ay may kasamang wifi at mga pangmatagalang tampok sa radyo (esp8266 *, esp32, at LoRA). Ang lahat ng mga modelo ng ItsyBitsy 3V (M0, M4, at 32u4) ay dapat na gumana nang maayos.

* Ang feather sp8266 ay nawawala A5. Kung gagamitin mo ang uController kailangan mong lumukso sa isa pang magagamit na pin.

Hakbang 1: Pagsusuri sa Data - Bakit Nagbibilang ng mga Bees?

Mga Posibleng Paggamit

• ang rate ng pagpapalawak o pagtanggi ng mga flight ng bee ay maaaring magpahiwatig ng kalusugan ng pugad
• ang pagpapalawak o pagtanggi ng mga flight ng orientation sa paglipas ng mga araw ay maaaring hudyat sa kalusugan ng reyna
• ang paglilipat ng oras sa pagitan ng mga tuktok ng mga bees na umaalis at babalik ay maaaring magpahiwatig ng bilang ng mga forager at distansya sa pinagmulan ng polen / nektar.

• paghahambing sa pagitan ng dalawa o ilipat ang mga pantal upang masubukan ang mga manipulasyon; tulad ng,

  • pagdaragdag / pag-alis ng honey supers
  • pagpapakain ng panloob na asukal
  • paggamot sa oxalic acid mite
• pagpapakilala sa electronics, soldering at micro-controller program
• edukasyon sa honey bee o pag-install ng uri ng museo

Kalusugan ng pugad

Ang katumbas na data ng flight ng bee at orientation flight sa higit sa lahat ng kalusugan ng pugad o kalusugan ng reyna ay posible. Ang orientation flight ay isang pag-uugali ng 'middle age' bees na mga 20 araw ang edad. Bago maghanap ng mga bubuyog sa edad na ito ay iiwan ang pugad bilang isang pangkat sa kalagitnaan ng araw na nagreresulta sa isang madaling makita ~ 45minum na rurok sa data.

Kung may isang drop sa orientation flight maaari itong magpahiwatig ng pagbawas sa pagtula ng itlog ~ 42 araw bago (22 araw na pagpisa + 20 araw hanggang sa paghanap ng pagkain).

Distansya ng paghahanap

Madaling makita sa data na maliit ngunit magkakaibang mga paglilipat sa pagitan ng mga bees OUT at bees IN. Ipinapahiwatig nito ang parehong dami ng mga bubuyog na umaalis at babalik nang magkakasama pati na rin ang isang magaspang na distansya o oras sa lokasyon ng paghahanap.

Hakbang 2: Mga Pagpapabuti sa Naunang Disenyo

• Lahat ng mga through-hole na bahagi para sa madaling paghihinang
• Dalawahang bakas ng paa, naka-medyas, off-the-shelf uControllers => Feather at ItsyBitsy
• Programa sa Arduino, Lua, at microPython - Isang kabuuang 24 gate, 48 sensor, 6 shift register
• ~ 14.75 "mahabang kahabaan ng buong pagbubukas ng isang langstroth hive para sa madaling pagkakalagay
• ang paggamit ng 2 PCBs upang lumikha ng isang sandwich ay isang murang mabilis na solusyon. Ang mga PCB ay dapat na ordering itim (tingnan ang mga tagubilin) kaya ang IR LED emitter ay hinihigop sa materyal.
• gamit ang 6 na mga header ng pin upang likhain ang mga turn-style o gate
• Kinokontrol ng N-Ch mosfet na IR LEDs tulad ng mga LED na maaaring makontrol ON sa maikling panahon habang nakadarama (~ 75us). Pinapayagan ang nabawasang lakas na mas mababa sa 1ma (plus uController).

Hakbang 3: Pangkalahatang Pagpapatakbo

Mga Infrared (IR) Sensor

Pinipilit ang mga honeybees sa pamamagitan ng 24 gate kung saan tinutukoy ng mga optical sensor (48 sensor) kung naroroon ang bee at natutukoy ang direksyon ng kilusan ng bubuyog. Ang bawat mga optical sensor ay may IR LED at isang IR sensor. Kung walang pukyutan naroroon ang ilaw ng IR ay hinihigop sa itim na ibabaw. Kung ang isang pukyutan ay naroroon ang ilaw ng IR ay sumasalamin sa bee at nagpapalitaw ng sensor.

Ang 48 LEDs ay nahahati sa dalawang hanay ng 24 sa bawat set na kinokontrol ng isang N-ch mosfet. Ang normal na boltahe sa unahan ng bawat IR LED ay 1.2V at halos 20ma tulad ng ipinakita sa sheet ng data. Dalawang LEDs ay konektado sa serye na may 22ohm risistor. May mga jumper sa board na pinapayagan ang mga LED na i-bypass ang kasalukuyang naglilimita ng mga resistor. Huwag solder ang jumper hanggang sa ganap na masubukan! Sumangguni sa mga tagubilin sa pagpupulong.

Mga rehistro sa paglilipat

Mayroong 6 na rehistro sa paglilipat. Narito ang isang mahusay na paglalarawan para sa kung paano ikonekta at i-program ang mga rehistro sa paglilipat. Basahin ng mga SPI pin ng micro-controler ang mga rehistro ng shift. Ang lahat ng anim na rehistro ng paglilipat ay binabasa nang sabay-sabay. Ang mga sensor ay karaniwang hinihila pababa at nagpapakita ng 3.3V o HATAAS kapag ang isang transistor ay na-trigger at mayroong isang pukyutan.

Power Ang PCB na disenyo ay nag-uugnay sa USB power pin mula sa micro-controller sa 3.3V regulator upang ang isang USB cable na konektado sa micro-controller ay maaaring mapalakas ang buong proyekto.

Hakbang 4: Mga Tagubilin sa Assembly

Ang bersyon na ito ng bee counter ay sa lahat ng mga bahagi ng butas. Madaling maghinang at magtipon. Ito ang ika-2 bersyon ng board (V1) na nakumpleto noong Marso 2020. Kung nakuha mo ang board ng Bersyon 0 (Ene / Peb 2020) kailangan mo lang ayusin ang ilan sa aking mga nakaraang pagkakamali kabilang ang pagdaragdag ng isang jumper wire na ipinakita rito.

1) Mag-install ng mga IR sensor - QRE1113 o ITR8307

2) i-install ang mga rehistro ng shift qty (6), SIP 22R LED resistors at 100k pulldown resistors.

- Mga rehistro ng shift, qty (6) 74HC165- 22ohm resistors, bussed, qty (4) SIP Packaged, bussed - 100k ohm resistors bussed, qty (6) SIP-9, 8 resistors, 9 pins

3) i-install ang mga power mosfets qty (2), - N-Channel Mosfet FQP30N06

4) i-install ang maliliit na capacitor

5) lugar / solder ng 3.3V power regulator

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

6) i-install ang malaking Capacitor

- 560uF, 6.3V Capacitor

7) i-install ang mga berdeng tornilyo terminal, qty (3)

- Mga terminal ng tornilyo Dalawang pin, 0.1 , qty (3)

8) i-install ang mga header para sa microprocessor

9) i-install ang qty (4) 10K Resistors (mali ang larawan.. nagpapakita lamang ng 2 resistors) - i2c pullup resistors - pulldown resistors para sa mga power mosfet

Hakbang 5: Paunang Pagsubok

TEST sensor Bago ka pumunta sa anumang mas malayo, subukan ang lahat ng iyong mga LED / sensor! Mas madaling masubukan ang mga ito ngayon bago magpatuloy. Patakbuhin ang sample code na Blink_IR_Leds.ino

Ang mga IR LED ay hindi nakikita ng mata ng tao ngunit maraming mga telepono at camera ang nagbibigay-daan sa iyo upang makita ang mga IR LED. Tingnan ang larawan. (sa kasamaang palad ang karamihan sa mga iphone ay may mga IR filter kaya subukan ang ibang telepono hanggang sa makita mo ang mga IR leds). Napakahalaga ng hakbang na ito kaya tiyaking makikita mo ang lahat ng mga LED.

Maganda ang hitsura ng mga LED? Kung walang mga LED na kumikislap? Suriin upang matiyak na mayroon kang 3.3V sa 3.3V pin header. Kung ang isa o dalawang LED ay wala, i-refow ang iyong mga pin at / o palitan ang mga LED hanggang sa makakuha ka ng 100% LEDs na magkakurap. Ang mga LED ay mabuti, mahusay, susunod na susubukan ang mga rehistro ng paglilipat gamit ang sample code test_shift_registers.ino

Gumamit ng isang puting piraso ng papel upang mapukaw ang mga sensor. Kung ang ilang mga sensor ay hindi gumagana, suriin ang iyong mga pin, magpainit at mag-refow ng solder sa mga pin kung kinakailangan.

Hakbang 6: Pangwakas na Assembly

Tapusin ang pagpupulong kapag ang lahat ng mga sensor ay nasubok. I-install ang mga header na kumonekta sa tuktok PCB sa ilalim ng PCB. !

Ok, kapag nasubukan na ang lahat, maaari mong maghinang ang mga jumper na ito …. Ang paghihinang sa 24 na jumper ay nagdaragdag ng hanay ng pagkahagis ng mga IR sensor sa pamamagitan ng pagtaas ng boltahe ng pasulong at kasalukuyang sa LED. Mabuti na gawin ito kung panatilihin natin ang mga LED ON oras na mas mababa sa 100us. Inilarawan ito sa sheet ng data.

Dalawang script ang ibinigay, parehong test_shift_registers.ino at bee_counting.ino masiyahan ang kinakailangang ito sa pamamagitan lamang ng pag-ON ng mga LED para sa 75us. Ipinapakita ito sa linya 68 (shift register) at linya 158 (bee_counting). Kasunod sa ON time ay may pagkaantala ng ~ 15-20ms bago i-ON muli ang mga ito na pinapanatili ang buhay ng LED.

Solder lahat ng 24 ng mga jumper.

Hakbang 7: Mga Pinout ng Dual Footprint Micro Controller

Tumatanggap ang naka-print na circuit board ng dalawang istilo ng Adafruit ng mga micro-Controller. Ang mga micro-Controller ng uri ng Adafruit Feather at mga micro-control na Adafruit ItsyBitsy. Ang mga balahibo ng Adafruit ay may kasamang wifi at mga tampok sa mahabang radyo (* esp8266, esp32, at LoRA). Ang lahat ng mga modelo ng ItsyBitsy 3V (M0, M4, at 32u4) ay dapat na gumana nang maayos.

Sa kasamaang palad ang mga rehistro ng paglilipat na ginagamit namin (ang pinakatanyag na shift register chip!) Ay hindi kumpletong mga aparato ng SPI at hindi nababahagi ang SPI sa iba pang mga aparato.. Tulad sila ng pinakapangit na mga aparatong SPI! … samakatuwid ang ilang mga board tulad ng Adalogger o LoRa hindi lamang gagana sa labas ng kahon. Maaari mo pa rin itong gawin sa pamamagitan ng paggupit ng ilang mga bakas at pag-patch ng mga linya ng SPI upang palayain ang mga linya ng SPI at pag-bitbanging ng SPI sa mga rehistro sa paglilipat ngunit medyo mahirap ipaliwanag sa isang itinuro.

Hardware SPI

Ang halimbawang code ay nakasulat para sa Feather ESP32 at itsybitsy M0 / M4 ngunit dapat na gumana nang maayos sa iba. Ang mga hardware na SPI pin ay ginagamit para sa pareho: MISO & SCK.

Ang Pin A5 sa parehong ESP32 at itsyBitsy ay ang Shift Register LOAD * Ang Pin A5 ay hindi umiiral sa ESP8266. Kung gagamitin mo ang board na ito, kailangan mong mag-jumper sa isa pang pin (sabihin na ang RX pin ay libre)

Mga Power Mosfet

Dalawang mga pin ang konektado sa mga power mosfet na nagmamaneho ng mga IR LED

• Mga pin ng balahibo

  • Pin 15 para sa mga pintuang 0-11
  • I-pin ang 33 para sa mga gate 12-23

• ItsyBitsy pin

  • I-pin ang 10 para sa mga pintuang 0-11
  • Pin 11 para sa gate 12-23

Dagdag na Mga Pin

Mayroong mga Screw Terminal (berde) upang ikonekta ang mga karagdagang sensor sa mga i2C pin (SDA at SCL) Mayroon ding isang analog pin A4 na konektado sa isa sa mga terminal ng tornilyo.

Hakbang 8: Arduino Code

Mayroong tatlong mga arduino script na nakalakip.

• Blink_IR_leds.ino - ginamit upang biswal na siyasatin ang mga LED na gumagana
• test_shift_registers.ino - ginamit upang functionally subukan ang mga sensor
• bee_counting.ino - dating upang bilangin ang mga bees!

Babala

Ang paghihinang sa 24 na jumper ay nagdaragdag ng hanay ng pagkahagis ng mga IR sensor sa pamamagitan ng pagtaas ng boltahe ng pasulong at kasalukuyang sa LED. Ito ay pagmultahin kung panatilihin namin ang mga LED ON ONG oras na mas mababa sa 100us.

Dalawang mga script sa itaas, parehong test_shift_registers.ino at bee_counting.ino masiyahan ang kinakailangang ito sa pamamagitan lamang ng pag-ON ng mga LED para sa 75us. Ipinapakita ito sa linya 68 (shift register) at linya 158 (bee_counting).

Pag-calibrate sa Bee Counter

Nakuha ko ang ilang kamangha-manghang data sa mga nakaraang taon. Posibleng i-calibrate ang bee counter upang makamit ang kinakailangang ulit. Mayroong iba't ibang mga paraan upang i-calibrate ang bee counter depende sa nais na epekto. Ang isang pamamaraan ay upang masukat ang bilis ng paggalaw ng mga bees at bilangin lamang ang mga kilalang kilusan at itapon ang lahat ng maling pag-trigger. Ang pamamaraang ito ay nakakaligtaan ng maraming mga bees ngunit maaaring magbigay ng pare-parehong mga halaga. Ito ay tumatagal ng isang bee tungkol sa 180-350ms upang daanan ang rehiyon ng sensor.

Sinusukat ng halimbawa ng code bee_counting.ino ang bilis ng mga bees sa pamamagitan ng sensor at binibilang ang mga bees na gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa 650ms at hinihingi ang oras sa pagitan ng pagtatapos ng isang sensor at pagtatapos ng 2nd sensor ay mas mababa sa 150ms.

Ang ilan sa mga hadlang upang mai-calibrate para sa isama:

• bagaman ang mga bees ay hindi nagdagdag ng propolis sa mga sensor ay gugugol nila ng maraming araw sa pagpuno ng mga walang bisa sa propolis sa paunang pag-install
• balbas sa gabi ng tag-init at pangkalahatang mga bees ng guwardya na nagbubulay-bulay tungkol sa pagbibigay ng maling pag-trigger
• direktang ilaw ng araw sa isang mababang anggulo ay maling pag-trigger ng mga sensor (madali itong mapagaan)

Hakbang 9: Bill ng Mga Materyales

Micro-Controller

Ang code ay nasubok sa feather esp32 Huzzah at itsyBitsy M0 ngunit gagana ang lahat ng mga board na ito.

• feather Huzzah mula sa mouser
• feather esp8266 mula sa mouser
• feather LoRa 900mhz mula sa mouser
• ItsyBitsy M0 mula sa mouser
• ItsyBitsy M4 mula sa mouser

Naka-print na Lupon ng Circuit mula sa JLCPCB ~ $ 16-25 na may pagpapadala.

Order ng mga PCB na Itim. Tingnan ang mga tagubilin sa pag-order ng PCB.

Mga Bahagi at piraso

Narito ang listahan ng pagpepresyo ng buod mula sa mouser. Tingnan ang alternatibong pagpepresyo sa ibaba para sa mas murang mga pagpipilian na partikular para sa mga sensor ng pagsasalamin.

QRE1113 Reflective Sensors qty (48)

6 pin na babaeng header na 7mm ang taas, 0.1 spacing, qty (~ 36)

22ohm resistors, bussed, qty (4) SIP Packaged, 9 resistors, 10 pin

100k ohm resistors bussed, qty (6) SIP-9, 8 resistors, 9 pins

Mga rehistro ng shift, qty (6) 74HC165

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

mga terminal ng tornilyo Dalawang pin, 0.1 , qty (3)

0.1 uF Ceramic Capacitor, sa pamamagitan ng hole, qty (6)

1 uF Ceramic Capacitor, sa pamamagitan ng butas, qty (1)

560uF, 6.3V Capacitor mababang esr, 3.5mm spacing ng lead, 8mm diameter

N-Channel Mosfet FQP30N06, qty (2)

10k Resistors, qty (4), generic 1/4 watt

male header 6 pin, ~ qty (32) o… 12pin qty (17) at masira kung kinakailangan

Alternatibong pagpepresyo mula sa namamahaging Intsik na LCSC

May nagturo ng ilang alternatibong pagpepresyo na maaaring makapagpababa ng gastos.

• ITR8307 Reflectance Sensors ~ $ 0.13 / bawat @ qty (48) (kapareho ng QRE1113)
• 6 na pin na mga header na babae na may taas na 8.5mm. ~ $ 0.05 / bawat @ qty (36+)
• 22 ohm SIP 8 risistor, 9 pin, magkakasya ito. $ 0.44 para sa qty (4)
• 100k SIP Resistors 8 resistor, 9pin, magkakasya ito. $ 0.44 para sa qty (6)

Hakbang 10: Pag-print ng Printed Circuit Board

Mayroong maraming iba't ibang mga tagagawa ng PCB upang pumili mula sa. Ipinapakita ng mga tagubiling ito ang JLCPCB. Kailangan mo ng isang tagagawa na maaaring gumawa ng mga itim na PCB. Ang mga IR LED / sensor ay kailangang ituro sa isang itim na ibabaw upang maiwasan ang mga maling pag-trigger, kaya ang ilalim ng PCB ay dapat na itim. Ang minimum na JLCPCB ay qty (5) boards at kakailanganin mo ng 2 board sa sandwich magkasama upang makumpleto ang isang bee counter.

1. I-download ang buong repo … pindutin ang malaking berdeng pindutan na nagsasabing "i-clone o i-download" ang github… mag-navigate sa file na "gerbers.zip" sa ilalim ng folder ng PCB.

2. Pumunta sa JLCPCB.com, lumikha ng isang account at i-click ang pindutang ORDER NGAYON.

3. Mag-click sa "Idagdag ang Iyong Gerber File" at i-upload ang mga naka-zip na file

4. Piliin ang 'Itim' bilang kulay ng PCB. Para din sa "Alisin ang Numero ng Order", piliin ang YES

Ang gastos ay halos $ 8 para sa isang minimum na order ng qty (5) PCBs plus $ 9-16 pagpapadala depende sa pamamaraan.

Pangalawang Gantimpala sa PCB Design Challenge