आसान मधुमक्खी काउंटर: 10 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

2019 आसान मधुमक्खी काउंटर V.1

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मधुमक्खी काउंटर का यह संस्करण मिलाप और इकट्ठा करना आसान है (सभी छेद के माध्यम से)। यह परीक्षण किया गया है और प्रदान किए गए नमूना कोड के साथ * काम करता है।

वर्तमान परीक्षण किया गया डिज़ाइन प्रोग्राम करना आसान है और शुरुआती प्रोग्रामर के लिए सुलभ है। मुद्रित सर्किट बोर्ड Adafruit द्वारा बनाए गए कई Arduino प्लेटफार्मों को स्वीकार करता है, जिसमें Adafruit Feather प्रकार के माइक्रो-कंट्रोलर और Adafruit ItsyBitsy माइक्रो-कंट्रोलर की उनकी लाइन शामिल है। Adafruit के पंखों में वाईफाई और लंबी दूरी की रेडियो विशेषताएं (esp8266*, esp32, और LoRA) शामिल हैं। सभी ItsyBitsy 3V मॉडल (M0, M4, और 32u4) ठीक काम करने चाहिए।

*पंख esp8266 में A5 गायब है। यदि आप इस uController का उपयोग करते हैं तो आपको किसी अन्य उपलब्ध पिन पर जम्पर करना होगा।

चरण 1: डेटा विश्लेषण - मधुमक्खियों की गणना क्यों करें?

संभावित उपयोग

• मधुमक्खी उड़ानों के विस्तार या गिरावट की दर हाइव स्वास्थ्य का संकेत दे सकती है
• दिनों के दौरान अभिविन्यास उड़ानों का विस्तार या गिरावट रानी स्वास्थ्य का संकेत दे सकता है
• मधुमक्खियों के जाने और लौटने के बीच के समय में परिवर्तन से पराग/अमृत स्रोत से दूरी और वनवासियों की संख्या का संकेत मिल सकता है।

• जोड़तोड़ के परीक्षण के लिए दो या चाल पित्ती के बीच तुलना; जैसे कि,

  • शहद सुपरर्स जोड़ना/निकालना
  • आंतरिक चीनी सिरप खिला
  • ऑक्सालिक एसिड घुन उपचार
• इलेक्ट्रॉनिक्स, सोल्डरिंग और माइक्रो-कंट्रोलर प्रोग्रामिंग का परिचय
• मधुमक्खी शिक्षा या संग्रहालय प्रकार की स्थापना

हाइव स्वास्थ्य

मधुमक्खी उड़ान डेटा और अभिविन्यास उड़ानों को सभी हाइव स्वास्थ्य या रानी स्वास्थ्य के बराबर करना संभव लगता है। ओरिएंटेशन उड़ानें लगभग 20 दिन पुरानी 'मध्यम आयु वर्ग' मधुमक्खियों का व्यवहार है। इस उम्र की मधुमक्खियों को चारा देने से पहले छत्ते को एक समूह के रूप में लगभग मध्य दिन में छोड़ दिया जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप डेटा में ~ 45min चोटी को देखना आसान होगा।

यदि ओरिएंटेशन उड़ानों में गिरावट है तो यह अंडे देने में कमी का संकेत दे सकता है ~ 42 दिन पहले (22 दिन हैच + 20 दिन चारा तक)।

फोर्जिंग दूरी

डेटा में मधुमक्खियों के बाहर और मधुमक्खियों के बीच छोटे लेकिन अलग-अलग बदलावों को देखना आसान है। यह दोनों मधुमक्खियों की मात्रा को इंगित करता है जो एक साथ जा रही हैं और एक साथ लौट रही हैं और साथ ही साथ किसी न किसी दूरी या चारा स्थान के लिए समय।

चरण 2: पिछले डिजाइन में सुधार

• आसान सोल्डरिंग के लिए सभी थ्रू-होल घटक
• डुअल फुटप्रिंट, सॉकेटेड, ऑफ-द-शेल्फ uControllers => पंख और ItsyBitsy
• Arduino, Lua और microPython में प्रोग्राम - कुल 24 गेट, 48 सेंसर, 6 शिफ्ट रजिस्टर
• ~14.75" आसान प्लेसमेंट के लिए लैंगस्ट्रॉथ हाइव के पूरे उद्घाटन को लंबा खींचता है
• सैंडविच बनाने के लिए 2 पीसीबी का उपयोग करना एक सस्ता त्वरित समाधान है। पीसीबी को काला आदेश दिया जाना चाहिए (निर्देश देखें) ताकि आईआर एलईडी एमिटर सामग्री में अवशोषित हो जाए।
• टर्न-स्टाइल या गेट बनाने के लिए 6 पिन हेडर का उपयोग करना
• N-Ch mosfet ने IR LED को नियंत्रित किया ताकि सेंसिंग (~ 75us) के दौरान एल ई डी को छोटी अवधि के लिए चालू किया जा सके। 1ma (प्लस uController) से कम बिजली की अनुमति देता है।

चरण 3: सामान्य ऑपरेशन

इन्फ्रारेड (आईआर) सेंसर

मधुमक्खियों को 24 द्वारों के माध्यम से मजबूर किया जाता है जहां ऑप्टिकल सेंसर (48 सेंसर) निर्धारित करते हैं कि मधुमक्खी मौजूद है या नहीं और मधुमक्खी आंदोलन की दिशा निर्धारित करती है। प्रत्येक ऑप्टिकल सेंसर में एक IR LED और एक IR सेंसर होता है। यदि कोई मधुमक्खी मौजूद नहीं है तो IR प्रकाश काली सतह में अवशोषित हो जाता है। यदि मधुमक्खी मौजूद है तो IR प्रकाश मधुमक्खी से परावर्तित होता है और सेंसर को ट्रिगर करता है।

48 एल ई डी को 24 के दो सेटों में विभाजित किया गया है, प्रत्येक सेट को एन-सीएच मस्जिद द्वारा नियंत्रित किया जाता है। प्रत्येक IR LED का सामान्य फॉरवर्ड वोल्टेज 1.2V और लगभग 20ma है जैसा कि डेटा शीट पर दिखाया गया है। दो एल ई डी एक 22ohm रोकनेवाला के साथ श्रृंखला में जुड़े हुए हैं। बोर्ड पर जंपर्स होते हैं जो एल ई डी को वर्तमान सीमित प्रतिरोधों को बायपास करने की अनुमति देते हैं। पूरी तरह से परीक्षण होने तक जम्पर को मिलाप न करें! विधानसभा निर्देशों का संदर्भ लें।

शिफ्ट-इन रजिस्टर

6 शिफ्ट-इन रजिस्टर हैं। शिफ्ट रजिस्टरों को कैसे कनेक्ट करें और प्रोग्राम कैसे करें, इसका एक अच्छा विवरण यहां दिया गया है। माइक्रो-कंट्रोलर के एसपीआई पिन शिफ्ट रजिस्टर को पढ़ते हैं। सभी छह शिफ्ट रजिस्टर एक ही समय में पढ़े जाते हैं। जब ट्रांजिस्टर चालू होता है और मधुमक्खी मौजूद होती है तो सेंसर सामान्य रूप से कम खींचे जाते हैं और 3.3V या उच्च दिखाते हैं।

पावरपीसीबी डिज़ाइन यूएसबी पावर पिन को माइक्रो-कंट्रोलर से 3.3V रेगुलेटर से जोड़ता है ताकि माइक्रो-कंट्रोलर से जुड़ी एक यूएसबी केबल पूरे प्रोजेक्ट को पावर दे सके।

चरण 4: विधानसभा निर्देश

मधुमक्खी काउंटर का यह संस्करण सभी छेद घटकों के माध्यम से है। मिलाप करना और इकट्ठा करना आसान है। यह बोर्ड का दूसरा संस्करण है (V1) मार्च 2020 को पूरा किया गया। यदि आपको संस्करण 0 बोर्ड (जनवरी/फरवरी 2020) मिला है, तो आपको यहां दिखाए गए जम्पर वायर को जोड़ने सहित मेरी पिछली कुछ गलतियों को ठीक करना होगा।

1) IR सेंसर स्थापित करें - QRE1113 या ITR8307

2) शिफ्ट रजिस्टर qty(6), SIP 22R LED रेसिस्टर्स और 100k पुलडाउन रेसिस्टर्स इंस्टॉल करें।

- शिफ्ट रजिस्टर, मात्रा (6) 74HC165- 22ohm रेसिस्टर्स, बुस्ड, मात्रा (4) SIP पैकेज्ड, बुस्ड - 100k ओम रेसिस्टर्स बस्स्ड, मात्रा (6) SIP-9, 8 रेसिस्टर्स, 9 पिन्स

3) पावर मस्जिद मात्रा (2), - एन-चैनल मॉसफेट FQP30N06 स्थापित करें

4) छोटे कैपेसिटर स्थापित करें

5) जगह / मिलाप 3.3V बिजली नियामक

- 3.3V रेगुलेटर, (इनपुट, ग्राउंड, आउटपुट - IGO, पिनआउट), मात्रा (1)

6) बड़ा कैपेसिटर स्थापित करें

- 560uF, 6.3V संधारित्र

7) ग्रीन स्क्रू टर्मिनल स्थापित करें, मात्रा(3)

- स्क्रू टर्मिनल दो पिन, 0.1 , मात्रा(3)

8) माइक्रोप्रोसेसर के लिए हेडर स्थापित करें

9) मात्रा स्थापित करें(4) 10K प्रतिरोधक (चित्र गलत है.. केवल 2 प्रतिरोधक दिखाता है) - i2c पुलअप प्रतिरोधक - बिजली मस्जिदों के लिए पुलडाउन प्रतिरोधक

चरण 5: प्रारंभिक परीक्षण

टेस्ट सेंसर इससे पहले कि आप आगे बढ़ें, अपने सभी एलईडी/सेंसर का परीक्षण करें! आगे जाने से पहले अब इनका परीक्षण करना बहुत आसान है। नमूना कोड चलाएँ Blink_IR_Leds.ino

आईआर एलईडी मानव आंखों के लिए अदृश्य हैं लेकिन कई फोन और कैमरे आपको आईआर एलईडी देखने की अनुमति देते हैं। तस्वीर देखो। (दुर्भाग्य से अधिकांश आईफोन में आईआर फिल्टर होते हैं इसलिए जब तक आप आईआर एलईडी नहीं देखते हैं तब तक एक और फोन आज़माएं)। यह कदम बहुत महत्वपूर्ण है इसलिए सुनिश्चित करें कि आप सभी एल ई डी देख सकते हैं।

एलईडी अच्छे लगते हैं? अगर कोई एल ई डी ब्लिंक नहीं कर रहा है? यह सुनिश्चित करने के लिए जांचें कि आपके पास 3.3V पिन हेडर पर 3.3V है। यदि एक या दो एल ई डी बाहर हैं, तो अपने पिनों को फिर से प्रवाहित करें और/या एल ई डी को तब तक बदलें जब तक कि आप 100% एल ई डी एक साथ ब्लिंक न करें। एल ई डी अच्छा, बढ़िया, नमूना कोड के साथ शिफ्ट रजिस्टरों का अगला परीक्षण test_shift_registers.ino

सेंसर को ट्रिगर करने के लिए कागज के एक सफेद टुकड़े का प्रयोग करें। यदि कुछ सेंसर काम नहीं कर रहे हैं, तो अपने पिनों की जांच करें, गर्म करें और आवश्यकतानुसार पिन पर सोल्डर को फिर से प्रवाहित करें।

चरण 6: अंतिम विधानसभा

एक बार सभी सेंसरों का परीक्षण करने के बाद असेंबली समाप्त करें। शीर्ष पीसीबी को निचले पीसीबी से जोड़ने वाले हेडर स्थापित करें। !

ठीक है, एक बार सब कुछ परीक्षण हो जाने के बाद, आप इन जंपर्स को मिलाप कर सकते हैं…। 24 जंपर्स को सोल्डर करने से एलईडी में फॉरवर्ड वोल्टेज और करंट को बढ़ाकर IR सेंसर्स की थ्रो रेंज बढ़ जाती है। ऐसा करना ठीक है यदि हम एल ई डी को 100us से कम समय पर चालू रखते हैं। यह डेटा शीट में वर्णित है।

प्रदान की गई दो स्क्रिप्ट, दोनों test_shift_registers.ino और bee_counting.ino केवल 75us के लिए LED को चालू करके इस आवश्यकता को पूरा करते हैं। यह लाइन 68 (शिफ्ट रजिस्टर) और लाइन 158 (बी_काउंटिंग) पर दिखाया गया है। ON समय के बाद उन्हें फिर से चालू करने से पहले ~ 15-20ms की देरी होती है जो LED के जीवन को सुरक्षित रखता है।

जम्पर के सभी 24 मिलाप।

चरण 7: दोहरे पदचिह्न माइक्रो नियंत्रक पिनआउट

मुद्रित सर्किट बोर्ड माइक्रो-नियंत्रकों की दो एडफ्रूट शैली को स्वीकार करता है। एडफ्रूट फेदर टाइप माइक्रो-कंट्रोलर और एडफ्रूट इट्सीबिट्सी माइक्रो-कंट्रोलर। एडफ्रूट के पंखों में वाईफाई और लंबी दूरी की रेडियो विशेषताएं (*esp8266, esp32, और LoRA) शामिल हैं। सभी ItsyBitsy 3V मॉडल (M0, M4, और 32u4) ठीक काम करने चाहिए।

दुर्भाग्य से हम जिस शिफ्ट रजिस्टर का उपयोग कर रहे हैं (सबसे लोकप्रिय शिफ्ट रजिस्टर चिप!) पूर्ण एसपीआई डिवाइस नहीं हैं और एसपीआई को अन्य उपकरणों के साथ साझा नहीं करेंगे.. वे सबसे खराब एसपीआई डिवाइस की तरह हैं! … इसलिए एडलॉगर या लोरा जैसे कुछ बोर्ड बस बॉक्स से बाहर काम नहीं करेगा। आप अभी भी कुछ निशान काटकर और SPI लाइनों को मुक्त करने के लिए SPI लाइनों को पैच करके और SPI को शिफ्ट रजिस्टरों में बिटबैंग करके कर सकते हैं, लेकिन एक निर्देश में व्याख्या करना थोड़ा कठिन है।

हार्डवेयर एसपीआई

उदाहरण कोड फेदर ESP32 और itybitsy M0/M4 के लिए लिखा गया है, लेकिन दूसरों के साथ ठीक काम करना चाहिए। हार्डवेयर SPI पिन का उपयोग दोनों के लिए किया जाता है: MISO और SCK।

ESP32 और ityBitsy दोनों पर पिन A5, Shift Register LOAD*Pin A5 ESP8266 पर मौजूद नहीं है। यदि आप इस बोर्ड का उपयोग करते हैं, तो आपको दूसरे पिन पर जम्पर करना होगा (जैसे कि RX पिन मुफ़्त है)

पावर मस्जिद

दो पिन IR LED को चलाने वाले पावर मस्जिद से जुड़े हैं

• पंख पिन

  • पिन 15 फाटकों के लिए 0-11
  • पिन ३३ फाटकों के लिए १२-२३

• इट्सीबिट्सी पिन

  • पिन १० फाटकों के लिए ०-११
  • पिन 11 फाटकों के लिए 12-23

अतिरिक्त पिन

अतिरिक्त सेंसर को i2C पिन (SDA और SCL) से जोड़ने के लिए स्क्रू टर्मिनल (हरा) हैं। स्क्रू टर्मिनलों में से एक से जुड़ा एक एनालॉग पिन A4 भी है।

चरण 8: Arduino कोड

तीन आर्डिनो स्क्रिप्ट संलग्न हैं।

• Blink_IR_leds.ino - काम कर रहे एलईडी का नेत्रहीन निरीक्षण करने के लिए उपयोग किया जाता है
• test_shift_registers.ino - कार्यात्मक रूप से सेंसर का परीक्षण करने के लिए उपयोग किया जाता है
• bee_counting.ino - मधुमक्खियों की गिनती के लिए प्रयोग किया जाता है!

चेतावनी

24 जंपर्स को सोल्डर करने से एलईडी में फॉरवर्ड वोल्टेज और करंट को बढ़ाकर IR सेंसर्स की थ्रो रेंज बढ़ जाती है। यह ठीक है अगर हम एल ई डी को 100us से कम समय पर चालू रखते हैं।

ऊपर दो स्क्रिप्ट, दोनों test_shift_registers.ino और bee_counting.ino केवल 75us के लिए LED को चालू करके इस आवश्यकता को पूरा करते हैं। यह लाइन 68 (शिफ्ट रजिस्टर) और लाइन 158 (बी_काउंटिंग) पर दिखाया गया है।

मधुमक्खी काउंटर को कैलिब्रेट करना

मैंने वर्षों में कुछ अद्भुत डेटा कैप्चर किया है। आवश्यक दोहराव प्राप्त करने के लिए मधुमक्खी काउंटर को कैलिब्रेट करना संभव है। वांछित प्रभाव के आधार पर मधुमक्खी काउंटर को कैलिब्रेट करने के विभिन्न तरीके हैं। एक तरीका यह है कि मधुमक्खियों की गति की गति को मापें और केवल ज्ञात आंदोलनों को गिनें और सभी झूठे ट्रिगर को बाहर निकाल दें। इस विधि में बहुत सारी मधुमक्खियाँ छूट जाती हैं, लेकिन यह लगातार मान दे सकती हैं। मधुमक्खी को सेंसर क्षेत्र को पार करने में लगभग 180-350ms लगते हैं।

उदाहरण कोड bee_counting.ino सेंसर के माध्यम से मधुमक्खियों की गति को मापता है और मधुमक्खियों को 650ms से अधिक तेज़ी से आगे बढ़ने की गणना करता है और एक सेंसर को समाप्त करने और दूसरे सेंसर को समाप्त करने के बीच का समय 150ms से कम होने की मांग करता है।

कैलिब्रेट करने के लिए कुछ बाधाओं में शामिल हैं:

• हालाँकि मधुमक्खियाँ सेंसर में प्रोपोलिस नहीं जोड़ती हैं, लेकिन प्रारंभिक स्थापना पर वे प्रोपोलिस के साथ रिक्तियों को भरने में कई दिन बिताती हैं
• गर्मियों की शामों में दाढ़ी रखना और सामान्य रक्षक मधुमक्खियाँ झूठे ट्रिगर देने के बारे में सोच रही हैं
• कम कोण पर प्रत्यक्ष सूर्य का प्रकाश गलत ट्रिगर सेंसर होगा (इसे बहुत आसानी से कम किया जा सकता है)

चरण 9: सामग्री का बिल

माइक्रो नियंत्रक

कोड का परीक्षण esp32 Huzzah और ityBitsy M0 के साथ किया गया था, लेकिन यह इन सभी बोर्डों के साथ काम करेगा।

• मूसर से पंख हुज़ाह
• मूसर से पंख esp8266
• मूसर से पंख लोरा 900mhz
• मूसर से इट्सीबिट्सी M0
• मूसर से इट्सीबिट्सी एम४

JLCPCB से प्रिंटेड सर्किट बोर्ड ~$16-25 शिपिंग के साथ।

पीसीबी ब्लैक ऑर्डर करें। पीसीबी ऑर्डरिंग निर्देश देखें।

भागों और टुकड़े

यहाँ मूसर से सारांश मूल्य निर्धारण सूची है। विशेष रूप से परावर्तन सेंसर के लिए सस्ते विकल्पों के लिए नीचे वैकल्पिक मूल्य निर्धारण देखें।

QRE1113 परावर्तक सेंसर मात्रा (48)

6 पिन महिला हेडर 7 मिमी ऊंचा, 0.1 रिक्ति, मात्रा (~ 36)

22ohm रेसिस्टर्स, bussed, qty(4) SIP पैकेज्ड, 9 रेसिस्टर्स, 10 पिन

100k ओम रेसिस्टर्स बुस्ड, मात्रा (6) SIP-9, 8 रेसिस्टर्स, 9 पिन

शिफ्ट रजिस्टर, मात्रा(6) 74HC165

3.3V रेगुलेटर, (इनपुट, ग्राउंड, आउटपुट - IGO, पिनआउट), मात्रा(1)

पेंच टर्मिनल दो पिन, 0.1 , मात्रा (3)

0.1 यूएफ सिरेमिक कैपेसिटर, छेद के माध्यम से, मात्रा (6)

1 यूएफ सिरेमिक कैपेसिटर, छेद के माध्यम से, मात्रा (1)

560uF, 6.3V संधारित्र कम esr, 3.5 मिमी लीड रिक्ति, 8 मिमी व्यास

एन-चैनल मोसफेट FQP30N06, मात्रा(2)

10k प्रतिरोधी, मात्रा (4), सामान्य 1/4 वाट

पुरुष हेडर 6 पिन, ~ मात्रा (32) या … 12 पिन मात्रा (17) और आवश्यकतानुसार अलग हो जाएं

चीनी वितरक एलसीएससी से वैकल्पिक मूल्य निर्धारण

किसी ने कुछ वैकल्पिक मूल्य निर्धारण की ओर इशारा किया जो वास्तव में लागत को कम कर सकता है।

• ITR8307 परावर्तन सेंसर ~$0.13/प्रत्येक @ मात्रा(48) (QRE1113 के समान)
• 6 पिन महिला हेडर 8.5 मिमी ऊंचा। ~$0.05/प्रत्येक @ मात्रा(36+)
• 22 ओम एसआईपी 8 रोकनेवाला, 9 पिन, यह फिट होगा। मात्रा के लिए $0.44(4)
• 100k SIP रेसिस्टर्स 8 रेसिस्टर, 9pin, यह फिट होगा। मात्रा के लिए $0.44(6)

चरण 10: मुद्रित सर्किट बोर्ड आदेश

चुनने के लिए कई अलग-अलग पीसीबी निर्माता हैं। ये निर्देश JLCPCB दिखाते हैं। आपको एक ऐसे निर्माता की आवश्यकता है जो ब्लैक पीसीबी बना सके। झूठे ट्रिगर को रोकने के लिए IR LED/सेंसर को एक काली सतह पर इंगित करने की आवश्यकता होती है, इसलिए नीचे का PCB काला होना चाहिए। न्यूनतम JLCPCB मात्रा (5) बोर्ड है और एक मधुमक्खी काउंटर को पूरा करने के लिए आपको एक साथ सैंडविच करने के लिए 2 बोर्डों की आवश्यकता होगी।

1. संपूर्ण रेपो डाउनलोड करें … बड़े हरे बटन को हिट करें जो "क्लोन या डाउनलोड" जीथब कहता है … पीसीबी फ़ोल्डर के तहत "gerbers.zip" फ़ाइल पर नेविगेट करें।

2. JLCPCB.com पर जाएं, एक अकाउंट बनाएं और ORDER Now बटन पर क्लिक करें।

3. "अपनी Gerber फ़ाइल जोड़ें" पर क्लिक करें और ज़िप की गई फ़ाइलें अपलोड करें

4. पीसीबी रंग के रूप में 'ब्लैक' चुनें। इसके अलावा "आदेश संख्या निकालें" के लिए, हाँ चुनें

विधि के आधार पर qty(5) PCBs प्लस $9-16 शिपिंग के न्यूनतम आदेश के लिए लागत लगभग $8 है।

पीसीबी डिजाइन चैलेंज में दूसरा पुरस्कार