Easy Bee Counter: 10 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

2019 Easy Bee Counter V.1

Vir vrae of kwessies !! Plaas dit asseblief op die github -webwerf hier!

Hierdie weergawe van die byteller is maklik om te soldeer en aanmekaar te sit (deur die hele gat). Dit is getoets en werk* met 'n voorbeeldkode.

Die huidige beproefde ontwerp is maklik om te programmeer en toeganklik vir beginner programmeerders. Die printplaat aanvaar verskeie Arduino-platforms wat deur Adafruit vervaardig is, insluitend hul reeks mikrobeheerders van die Adafruit Feather-tipe en Adafruit ItsyBitsy-mikrobeheerders. Die Adafruit -vere bevat wifi en langafstand -radiofunksies (esp8266*, esp32 en LoRA). Al die ItsyBitsy 3V -modelle (M0, M4 en 32u4) behoort goed te werk.

*Die veer esp8266 ontbreek A5. As u hierdie uController gebruik, moet u na 'n ander beskikbare pen spring.

Stap 1: Data -analise - waarom tel ek bye?

Moontlike gebruike

• die tempo van uitbreiding of afname van byvlugte kan dui op korwe se gesondheid
• die uitbreiding of afname van oriënteringsvlugte oor dae kan 'n teken wees van die gesondheid van die koningin
• die tydsverskuiwing tussen pieke van bye wat vertrek en terugkeer, kan dui op die aantal voerders en die afstand tot stuifmeel/nektarbron.

• vergelyking tussen twee of skuif korwe om te toets vir manipulasies; soos,

  • voeg/verwyder heuning supers
  • interne suikerstroopvoeding
  • oksaalsuur myt behandelings
• inleiding tot elektronika, soldeer en mikrobeheerderprogrammering
• heuningby -opvoeding of museuminstallasie

Korfgesondheid

Dit lyk asof dit moontlik is om byvlugdata en oriënteringsvlugte te vergelyk met die algemene gesondheid van die korf of koningin. Oriënteringsvlugte is 'n gedrag van bye van 'n middeljarige ouderdom van ongeveer 20 dae oud. Bye van hierdie ouderdom sal bye van hierdie ouderdom ongeveer middernag as 'n groep verlaat, wat 'n piek van ongeveer 45 minute in 'n peil kan sien.

As die oriëntasievlugte daal, kan dit 'n afname in eierlegging ~ 42 dae voor (22 dae uitbroei + 20 dae tot voer) aandui.

Voedsel afstand

Dit is maklik om in die data klein maar duidelike verskuiwings tussen bye UIT en bye IN te sien. Dit dui op 'n hoeveelheid bye wat saam vertrek en saam terugkeer, sowel as 'n rowwe afstand of tyd na die lokasie.

Stap 2: Verbeterings op vorige ontwerp

• Alle deur-gat komponente vir maklike soldeer
• Dubbele voetspoor, ingeboude, uControllers buite die rak => Feather en ItsyBitsy
• Program in Arduino, Lua en microPython - 'n Totaal van 24 hekke, 48 sensors, 6 skofregisters
• ~ 14,75 "lank en strek die hele opening van 'n langstroth korf vir maklike plasing
• Die gebruik van 2 PCB's om 'n toebroodjie te maak, is 'n goedkoop oplossing. Die PCB's moet swart bestel word (sien instruksies) sodat die IR LED -emitter in die materiaal opgeneem word.
• met behulp van 6-pen-kopstukke om die draaistyle of hekke te skep
• N-Ch mosfet-beheerde IR-LED's, sodat LED's vir 'n kort tydperk AAN kan word tydens sensering (~ 75 us). Verminder verminderde krag tot minder as 1ma (plus uController).

Stap 3: Algemene werking

Infrarooi (IR) sensors

Heuningbye word deur 24 hekke gedwing waar optiese sensors (48 sensors) bepaal of die by teenwoordig is en bepaal die rigting van die bybeweging. Elke optiese sensor het 'n IR LED en 'n IR sensor. As daar geen by is nie, word die IR -lig geabsorbeer in die swart oppervlak. As 'n by teenwoordig is, weerkaats die IR -lig van die by en aktiveer die sensor.

Die 48 LED's is verdeel in twee stelle van 24 met elke stel wat deur 'n N-ch mosfet beheer word. Die normale voorspanning van elke IR LED is 1.2V en ongeveer 20ma soos op die gegewensblad getoon. Twee LED's is in serie gekoppel met 'n weerstand van 22ohm. Daar is springers op die bord waarmee die LED's die huidige beperkende weerstande kan omseil. Soldeer die trui nie totdat dit volledig getoets is nie! Raadpleeg die monteerinstruksies.

Inskakelregisters

Daar is 6 inskrywingsregisters. Hier is 'n uitstekende beskrywing van hoe om skyfregisters aan te sluit en te programmeer. Die SPI-penne van die mikrobeheerder lees die skofregisters. Al ses skofregisters word gelyktydig gelees. Die sensors word normaalweg laag getrek en toon 3.3V of HOOG wanneer 'n transistor geaktiveer word en 'n by teenwoordig is.

Die PCB-ontwerp verbind die USB-kragpen van die mikrobeheerder met die 3.3V-reguleerder, sodat 'n USB-kabel wat aan die mikrobeheerder gekoppel is, die hele projek kan aandryf.

Stap 4: Monteerinstruksies

Hierdie weergawe van die byteller is volledig deur gatkomponente. Dit is maklik om te soldeer en te monteer. Dit is die 2de weergawe van die bord (V1) wat voltooi is in Maart 2020. As u die weergawe 0 -bord (Jan/Feb 2020) het, moet u net 'n paar van my vorige foute regstel, insluitend die byvoeging van 'n springdraad wat hier getoon word.

1) Installeer IR -sensors - QRE1113 of ITR8307

2) installeer skuifregisters aantal (6), SIP 22R LED -weerstande en 100k -aftrekweerstands.

- Skuifregisters, aantal (6) 74HC165- 22ohm weerstande, bus, aantal (4) SIP verpak, bussed- 100k ohm weerstande gebus, aantal (6) SIP-9, 8 weerstande, 9 penne

3) installeer krag mosfets aantal (2), - N -Channel Mosfet FQP30N06

4) installeer klein kapasitors

5) plek/soldeer 3.3V kragreguleerder

- 3.3V Reguleerder, (invoer, grond, uitset - IGO, pinout), aantal (1)

6) installeer 'n groot kondensator

- 560uF, 6.3V kondensator

7) installeer groen skroefklemme, aantal (3)

- skroefaansluitings Twee -pen, 0,1 , aantal (3)

8) installeer opskrifte vir mikroverwerker

9) installeer aantal (4) 10K weerstande (die prentjie is verkeerd.. toon slegs 2 weerstande) - i2c pullup -weerstande - aftrekweerstands vir kragmofette

Stap 5: Aanvanklike toetsing

TOETS -sensors Toets al u LED's/sensors voordat u verder gaan! Dit is baie makliker om dit nou te toets voordat u verder gaan. Begin die voorbeeldkode Blink_IR_Leds.ino

Die IR -LED's is onsigbaar vir die menslike oog, maar met baie telefone en kameras kan u die IR -LED's sien. Sien prentjie. (Ongelukkig het die meeste iPhones IR -filters, probeer 'n ander telefoon totdat u IR -LED's sien). Hierdie stap is baie belangrik, dus maak seker dat u al die LED's kan sien.

Lyk die LED's goed? As daar geen LED's flikker nie? Kontroleer of u 3.3V op die 3.3V -penkop het. As een of twee LED's uit is, herleef u penne en/of vervang die LED's totdat u 100% LED's saam knip. LED's goed, wonderlik, toets dan die skofregisters met die voorbeeldkode test_shift_registers.ino

Gebruik 'n wit stuk papier om die sensors te aktiveer. As sommige sensors nie werk nie, kyk na u penne, verhit en laat soldeer weer op penne vloei, indien nodig.

Stap 6: Finale vergadering

Voltooi die montering sodra alle sensors getoets is. Installeer die kopstukke wat die boonste PCB met die onderste PCB verbind. !

Ok, sodra alles getoets is, kan u hierdie truie soldeer … Deur die 24 springers te soldeer, word die reikafstand van die IR -sensors vergroot deur die voorwaartse spanning en stroom in die LED te verhoog. Dit is goed om te doen as ons die LED's aan tyd tot minder as 100 us hou. Dit word in die gegewensblad beskryf.

Twee skrifte verskaf, beide test_shift_registers.ino en bee_counting.ino voldoen aan hierdie vereiste deur slegs die LED's vir 75 us aan te skakel. Dit word op reël 68 (skofregister) en reël 158 (bytelling) getoon. Na die AAN-tyd is daar 'n vertraging van ~ 15-20ms voordat u dit weer aanskakel, wat die lewensduur van die LED behou.

Soldeer al 24 springers.

Stap 7: Pinouts met dubbele voetafdruk -mikrobeheerder

Die printplaat aanvaar twee Adafruit-styl van mikrobeheerders. Die Adafruit Feather tipe mikrobeheerders en Adafruit ItsyBitsy mikrobeheerders. Die Adafruit -vere bevat wifi en langafstand -radiofunksies (*esp8266, esp32 en LoRA). Al die ItsyBitsy 3V -modelle (M0, M4 en 32u4) behoort goed te werk.

Ongelukkig is die skofregisters wat ons gebruik (die gewildste skyfregister -chip) nie volledige SPI -toestelle nie en deel dit nie met ander toestelle nie … Dit is soos die ergste SPI -toestelle! werk net nie uit die boks nie. U kan dit nog steeds doen deur 'n paar spore te sny en die SPI -lyne te laai na gratis SPI -lyne en die SPI na die skofregisters te verbits, maar dit is 'n bietjie moeilik om te verduidelik in 'n instruksionele.

Hardeware SPI

Die voorbeeldkode is geskryf vir die Feather ESP32 en itsybitsy M0/M4, maar moet goed werk met ander. Die SPI -penne vir hardeware word gebruik vir beide: MISO en SCK.

Pin A5 op beide die ESP32 en itsyBitsy is die Shift Register LOAD*Pin A5 bestaan nie op die ESP8266 nie. As u hierdie bord gebruik, moet u na 'n ander pen spring (sê RX -pen is gratis)

Power Mosfets

Twee penne is verbind met die kragmofette wat die IR -LED's aandryf

• Veerpenne

  • Speld 15 vir hekke 0-11
  • Speld 33 vir hekke 12-23

• ItsyBitsy penne

  • Speld 10 vir hekke 0-11
  • Speld 11 vir hekke 12-23

Ekstra penne

Daar is skroefaansluitings (groen) om ekstra sensors aan die i2C -penne te koppel (SDA en SCL). Daar is ook 'n analoog pen A4 aan een van die skroefaansluitings.

Stap 8: Arduino -kode

Daar is drie arduino -skrifte aangeheg.

• Blink_IR_leds.ino - word gebruik om LED's wat werk, visueel te inspekteer
• test_shift_registers.ino - word gebruik om sensors funksioneel te toets
• bee_counting.ino - gebruik om bye te tel!

Waarskuwing

Deur die 24 springers te soldeer, word die reikafstand van die IR -sensors vergroot deur die voorwaartse spanning en stroom in die LED te verhoog. Dit is goed as ons die LED's aan tyd tot minder as 100 us hou.

Twee skrifte hierbo, beide test_shift_registers.ino en bee_counting.ino, voldoen aan hierdie vereiste deur slegs die LED's vir 75 us aan te skakel. Dit word op reël 68 (skofregister) en reël 158 (bytelling) getoon.

Kalibreer die byteller

Ek het oor die jare 'n paar wonderlike gegewens vasgelê. Dit is moontlik om die byteller te kalibreer om die vereiste herhaalbaarheid te bereik. Afhangende van die gewenste effek, is daar verskillende maniere om die byteller te kalibreer. Een metode is om die spoed van die byebeweging te meet en slegs bekende bewegings te tel en alle valse snellers weg te gooi. Hierdie metode mis baie bye, maar kan konsekwente waardes gee. Dit neem 'n by ongeveer 180-350 ms om die sensorgebied te deurkruis.

Die voorbeeldkode bee_counting.ino meet die spoed van die bye deur die sensor en tel bye wat vinniger as 650ms beweeg en vereis dat die tyd tussen die afwerking van een sensor en die afwerking van die 2de sensor minder is as 150ms.

Sommige van die struikelblokke om voor te kalibreer, sluit in:

• Alhoewel bye nie propolis by sensors voeg nie, sal hulle 'n paar dae lank leegte vul met propolis by die eerste installasie
• baard in die someraande en algemene wagbye wat rondtrek, gee vals snellers
• direkte sonlig teen 'n lae hoek sal sensors vals veroorsaak (dit kan redelik maklik versag word)

Stap 9: Staatsbrief

Mikro-beheerder

Die kode is getoets met die veer esp32 Huzzah en itsyBitsy M0, maar sal met al hierdie borde werk.

• veer Huzzah van muis
• veer esp8266 van mouser
• veer LoRa 900mhz van die muis
• ItsyBitsy M0 van die muis
• ItsyBitsy M4 van die muis

Printplaat van JLCPCB ~ $ 16-25 met aflewering.

Bestel die PCB's Black. Sien bestelinstruksies op die PCB.

Onderdele en stukke

Hier is 'n opsomming van die pryslys van die mouser. Sien alternatiewe pryse hieronder vir goedkoper opsies spesifiek vir die reflektansiesensors.

QRE1113 Aantal reflektiewe sensors (48)

6 -pins vroulike kopstukke 7 mm hoog, 0,1 spasiëring, aantal (~ 36)

22ohm weerstande, bus, aantal (4) SIP verpak, 9 weerstande, 10 penne

100k ohm weerstande gebus, aantal (6) SIP-9, 8 weerstande, 9 penne

Skofregisters, aantal (6) 74HC165

3.3V Reguleerder, (invoer, grond, uitset - IGO, pinout), aantal (1)

skroefaansluitings Twee pen, 0,1 , aantal (3)

0.1 uF keramiek kondensator, deurgat, aantal (6)

1 uF keramiek kondensator, deurgat, aantal (1)

560uF, 6.3V kondensator lae esr, 3.5mm loodafstand, 8mm deursnee

N-Channel Mosfet FQP30N06, aantal (2)

10k weerstande, aantal (4), generiese 1/4 watt

manlike kopstukke 6 penne, ~ aantal (32) of … 12pin (17) en breek soos nodig uitmekaar

Alternatiewe pryse van die Chinese verspreider LCSC

Iemand het 'n paar alternatiewe pryse aangedui wat die koste regtig kan verlaag.

• ITR8307 Refleksiesensors ~ $ 0,13/elk @ aantal (48) (dieselfde as QRE1113)
• 6 -pins vroulike kopstukke 8,5 mm hoog. ~ $ 0,05/elk @ aantal (36+)
• 22 ohm SIP 8 -weerstand, 9 -pen, dit pas. $ 0,44 vir hoeveelheid (4)
• 100k SIP -weerstande 8 weerstand, 9pin, dit sal pas. $ 0,44 vir hoeveelheid (6)

Stap 10: bestelling van die printplaat

Daar is baie verskillende PCB -vervaardigers om van te kies. Hierdie instruksies toon JLCPCB. U benodig 'n vervaardiger wat swart PCB's kan maak. Die IR -LED's/sensors moet na 'n swart oppervlak wys om vals snellers te voorkom, dus moet die onderste PCB swart wees. Minimum JLCPCB is aantal (5) borde en u benodig 2 borde om saam te smelt om een byteller te voltooi.

1. Laai die hele repo af … druk op die groot groen knoppie waarin github "kloon of aflaai" staan … navigeer na die "gerbers.zip" -lêer onder die PCB -lêergids.

2. Gaan na JLCPCB.com, skep 'n rekening en klik op die BESTEL NOU -knoppie.

3. Klik op die "Voeg u Gerber -lêer by" en laai die zip -lêers op

4. Kies 'Swart' as die PCB -kleur. Kies ook vir "Verwyder bestelnommer" JA

Die koste is ongeveer $ 8 vir 'n minimum hoeveelheid (5) PCB's plus $ 9-16 gestuur, afhangende van die metode.

Tweede prys in die PCB Design Challenge