Ne, ovo nije komercijalna ponuda, ovo je cijena komponenti sistema koje možete sastaviti nakon čitanja članka.
Malo pozadine:
Prije nekog vremena sam odlučio da nabavim pčele, i one su se pojavile ... za cijelu sezonu, ali nisu napuštale zimu.
I to uprkos činjenici da se činilo da sve radi kako treba - jesenje komplementarne namirnice, zagrijavanje prije hladnoće.
Košnica je bila klasični drveni sistem "Dadan" za 10 okvira od daske od 40 mm.
Ali te zime, zbog temperaturnih promjena, čak su i iskusni pčelari izgubili mnogo više nego inače.
Tako je nastala ideja o sistemu praćenja zdravlja košnica.
Nakon što sam objavio nekoliko članaka na Habru i razgovarao na forumu pčelara, odlučio sam da krenem od jednostavnog ka složenom.
Težina je jedini neosporan parametar, ali po pravilu postojeći sistemi prate samo jednu "referentnu" košnicu.
Ako nešto pođe po zlu (na primjer, odlazak roja, bolest pčela), tada indikatori postaju nebitni.
Stoga je odlučeno da se jednim mikrokontrolerom prati promjena težine tri košnice odjednom, a nakon toga dodaju se i druge "dobrote".
Kao rezultat, dobili smo autonomni sistem sa radnim vremenom od oko mjesec dana na jednom punjenju baterije 18650 i slanjem statistike jednom dnevno.
Pokušao sam maksimalno pojednostaviti dizajn, tako da se može ponoviti i bez dijagrama, sa jedne fotografije.
Logika rada je sljedeća: pri prvom pokretanju/resetu, očitanja senzora instaliranih ispod košnica pohranjuju se u EEPROM.
Dalje, svaki dan, nakon zalaska sunca, sistem se „budi“, čita očitavanja i šalje SMS sa promjenom težine po danu i od trenutka kada je uključen.
Osim toga, prenosi se vrijednost napona baterije, a kada padne na 3.5V, izdaje se upozorenje o potrebi punjenja, jer se ispod 3.4V komunikacioni modul ne uključuje, a očitanja težine već "plutaju". daleko”.
„Sećate li se kako je sve počelo. Sve je bilo po prvi put i iznova.
Da, to je bio takav set "gvožđa" koji je prvobitno bio, iako su do konačne verzije preživjeli samo mjerači naprezanja i žice, ali prvo o svemu.
U stvari, kabelski odeljak nije potreban, samo se ispostavilo da je ista cijena kao 30m ravno.
Ako se ne bojite demontaže 3 smd-LED-a i pola stotine tačaka konvencionalnog (izlaznog) lemljenja, onda idite!
Dakle, potreban nam je sljedeći set opreme/materijala:
- Arduino Pro Mini 3V
Treba obratiti pažnju na čip linearnog pretvarača - trebao bi biti tačno 3.3V - na čipu sa oznakom KB 33 / LB 33 / DE A10 - Kinezi su mi nešto zabrljali, i cijela serija
ispostavilo se da su ploče u trgovini sa 5-voltnim regulatorima i kvarcom na 16MHz. - USB-Ttl na CH340 čipu - moguće je čak i 5 volti, ali tada će tijekom firmvera mikrokontrolera Arduino morati odspojiti s GSM modula kako ne bi spalio potonji.
Ploče zasnovane na PL2303 čipu ne rade pod Windows 10. - GSM komunikacioni modul Goouu Tech IOT GA-6-B ili AI-THINKER A-6 Mini.
Zašto si tu stao? Neoway M590 - konstruktor koji zahtijeva odvojene plesove s tamburama, GSM SIM800L - nije volio nestandardni logički nivo od 2.8 V, koji zahtijeva koordinaciju čak i sa trovoltnim arduinom.
Osim toga, rješenje iz AiThinker-a ima minimalnu potrošnju energije (pri slanju SMS-a nisam vidio struju iznad 100mA). - Antena GSM GPRS 3DBI (na gornjoj fotografiji - pravokutni šal sa "repom", na 9 sati)
- Početni paket za operatera sa dobrom pokrivenošću na lokaciji vašeg pčelinjaka.
Da, potrebno je prvo aktivirati paket u običnom telefonu, ONEMOGUĆITI ZAHTJEV PIN-a na ulazu i dopuniti račun.
Sada postoji mnogo opcija s nazivima poput "Sensor", "IoT" - imaju nešto nižu mjesečnu naknadu. - žica dupont 20cm ženska-ženska — 3 kom. (za povezivanje Arduina na USB-TTL)
- 3 kom. HX711 - ADC za vage
- 6 mernih ćelija za težinu do 50 kg
- 15 metara 4-žičnog telefonskog kabla - za povezivanje modula težine sa ARDUINO-om.
- Fotootpornik GL5528 (važno upravo ovo, sa otpornošću na tamu od 1MΩ i otpornošću na svjetlost od 10-20kΩ) i dva konvencionalna otpornika od 20k
- Komad dvostrane "debele" trake 18x18mm - za pričvršćivanje arduina na komunikacijski modul.
- 18650 držač baterije i, zapravo, sama baterija ~ 2600mAh.
- Malo voska ili parafina (aroma lampa svijeća-tableta) - za zaštitu od vlage HX711
- Komad drvene grede 25x50x300mm za podnožje merača naprezanja.
- Desetak samoreznih vijaka sa podloškom 4,2x19 mm za pričvršćivanje senzora na bazu.
Baterija se može uzeti iz rastavljanja laptopa - mnogo puta jeftinija od nove, a kapacitet će se pokazati mnogo veći od onog u kineskom UltraFire-u - dobio sam 1500 naspram 450 (ovo je za vatru 6800 😉
Osim toga, trebat će vam neiskrivljene ruke, lemilica EPSN-25, kolofonij i POS-60 lem.
Prije 5 godina koristio sam sovjetsko lemilo s bakrenim ubodom (stanice za lemljenje nisu radile za mene - uzeo sam ga na probnu vožnju i završio krug sa EPSN-om).
Ali nakon njegovog neuspjeha i nekoliko kineskih monstruoznih lažnih (d) stabala, ovo drugo je dobilo ime Sparta - stvar koja je gruba kao i ime, prestala je
na proizvodu sa termostatom.
Pa idemo!
Za početak odlemimo dvije LED diode iz GSM modula (mjesto gdje su bile zaokružene narandžastim ovalom)
SIM karticu sa kontaktnim jastučićima ubacujemo u štampanu ploču, zakošeni ugao na fotografiji je označen strelicom.
Zatim izvodimo sličan postupak sa LED diodom na Arduino ploči (ovalna lijevo od kvadratnog čipa),
Zalemimo češalj u četiri kontakta (1),
Uzimamo dva otpornika od 20k, uvijamo vodove na jednu stranu, lemimo zavoj u rupu kontakta A5, preostale vodove u RAW i GND arduina (2),
Noge fotootpornika skratimo na 10 mm i zalemimo na GND i D2 pinove ploče (3).
Sada je na redu plava izolacijska traka dvostrane trake - lijepimo je na držač SIM kartice komunikacijskog modula, a na vrhu - arduino - crveno (srebrno) dugme je okrenuto prema nama i nalazi se iznad SIM kartice.
Lemimo napajanje: plus sa kondenzatora komunikacijskog modula (4) na RAW arduino pin.
Činjenica je da sam komunikacijski modul zahtijeva 3.4-4.2V za svoje napajanje, a njegov PWR kontakt je spojen na step-down pretvarač, tako da za rad od li-iona, napon se mora dovoditi zaobilazeći ovaj dio kola.
U arduinu, naprotiv, napajamo preko linearnog pretvarača - pri maloj potrošnji struje pad napona je 0.1V.
Ali primjenom stabiliziranog napona na module HX711 oslobađamo se potrebe da ih modificiramo za niži napon (i u isto vrijeme od povećanja buke kao rezultat ove operacije).
Zatim zalemimo kratkospojnike (5) između PWR-A1, URX-D4 i UTX-D5 kontakata, GND-G mase (6) i na kraju napajanja iz držača baterije 18650 (7), priključimo antenu (8 ).
Sada uzimamo USB-TTL pretvarač i povezujemo RXD-TXD i TXD-RXD, GND-GND kontakte sa Dupont žicama na ARDUINO (češalj 1):
Fotografija iznad prikazuje prvu verziju (od tri) sistema koja je korištena za otklanjanje grešaka.
A sada ćemo se malo odmaknuti od lemilice i prijeći na softverski dio.
Opisat ću slijed radnji za Windows:
Prvo morate preuzeti i instalirati/raspakovati program - trenutna verzija je 1.8.9, ali ja koristim 1.6.4
Radi jednostavnosti, raspakujemo arhivu u fasciklu C: arduino-"your_version number", unutra ćemo imati /dist, drajvere, primere, hardver, java, lib, biblioteke, reference, foldere sa alatima, kao i izvršnu datoteku arduina (između ostalih).
Sada nam je potrebna biblioteka za rad sa ADC-om - zeleno dugme "kloniraj ili preuzmi" - preuzmi ZIP.
Sadržaj (mapa HX711-master) se nalazi u direktoriju biblioteka C: arduino-"your_version_number"
I naravno, vozač za sa istog githuba - iz raspakovane arhive, instalaciju jednostavno pokreće SETUP fajl.
Ok, pokrenite i konfigurišite program C: arduino-"broj vaše_verzije" arduino
Idemo na stavku "Alati" - odaberite ploču "Arduino Pro ili Pro Mini", Atmega 328 3.3V 8 MHz procesor, port - broj koji nije sistemski COM1 (pojavljuje se nakon instaliranja drajvera CH340 sa USB-TTL-om adapter povezan)
Ok, kopirajte sljedeću skicu (program) i zalijepite je u Arduino IDE prozor
char phone_no[]="+123456789012"; // Your phone number that receive SMS with counry code
#include <avr/sleep.h> // ARDUINO sleep mode library
#include <SoftwareSerial.h> // Sofrware serial library
#include "HX711.h" // HX711 lib. https://github.com/bogde/HX711
#include <EEPROM.h> // EEPROM lib.
HX711 scale0(10, 14);
HX711 scale1(11, 14);
HX711 scale2(12, 14);
#define SENSORCNT 3
HX711 *scale[SENSORCNT];
SoftwareSerial mySerial(5, 4); // Set I/O-port TXD, RXD of GSM-shield
byte pin2sleep=15; // Set powerON/OFF pin
float delta00; // delta weight from start
float delta10;
float delta20;
float delta01; // delta weight from yesterday
float delta11;
float delta21;
float raw00; //raw data from sensors on first start
float raw10;
float raw20;
float raw01; //raw data from sensors on yesterday
float raw11;
float raw21;
float raw02; //actual raw data from sensors
float raw12;
float raw22;
word calibrate0=20880; //calibration factor for each sensor
word calibrate1=20880;
word calibrate2=20880;
word daynum=0; //numbers of day after start
int notsunset=0;
boolean setZero=false;
float readVcc() { // Read battery voltage function
long result1000;
float rvcc;
result1000 = analogRead(A5);
rvcc=result1000;
rvcc=6.6*rvcc/1023;
return rvcc;
}
void setup() { // Setup part run once, at start
pinMode(13, OUTPUT); // Led pin init
pinMode(2, INPUT_PULLUP); // Set pullup voltage
Serial.begin(9600);
mySerial.begin(115200); // Open Software Serial port to work with GSM-shield
pinMode(pin2sleep, OUTPUT);// Itit ON/OFF pin for GSM
digitalWrite(pin2sleep, LOW); // Turn ON modem
delay(16000); // Wait for its boot
scale[0] = &scale0; //init scale
scale[1] = &scale1;
scale[2] = &scale2;
scale0.set_scale();
scale1.set_scale();
scale2.set_scale();
delay(200);
setZero=digitalRead(2);
if (EEPROM.read(500)==EEPROM.read(501) || setZero) // first boot/reset with hiding photoresistor
//if (setZero)
{
raw00=scale0.get_units(16); //read data from scales
raw10=scale1.get_units(16);
raw20=scale2.get_units(16);
EEPROM.put(500, raw00); //write data to eeprom
EEPROM.put(504, raw10);
EEPROM.put(508, raw20);
for (int i = 0; i <= 24; i++) { //blinking LED13 on reset/first boot
digitalWrite(13, HIGH);
delay(500);
digitalWrite(13, LOW);
delay(500);
}
}
else {
EEPROM.get(500, raw00); // read data from eeprom after battery change
EEPROM.get(504, raw10);
EEPROM.get(508, raw20);
digitalWrite(13, HIGH); // turn on LED 13 on 12sec.
delay(12000);
digitalWrite(13, LOW);
}
delay(200); // Test SMS at initial boot
//
mySerial.println("AT+CMGF=1"); // Send SMS part
delay(2000);
mySerial.print("AT+CMGS="");
mySerial.print(phone_no);
mySerial.write(0x22);
mySerial.write(0x0D); // hex equivalent of Carraige return
mySerial.write(0x0A); // hex equivalent of newline
delay(2000);
mySerial.println("INITIAL BOOT OK");
mySerial.print("V Bat= ");
mySerial.println(readVcc());
if (readVcc()<3.5) {mySerial.print("!!! CHARGE BATTERY !!!");}
delay(500);
mySerial.println (char(26));//the ASCII code of the ctrl+z is 26
delay(3000);
//
raw02=raw00;
raw12=raw10;
raw22=raw20;
//scale0.power_down(); //power down all scales
//scale1.power_down();
//scale2.power_down();
}
void loop() {
attachInterrupt(0, NULL , RISING); // Interrupt on high lewel
set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN); //Set ARDUINO sleep mode
digitalWrite(pin2sleep, HIGH); // Turn OFF GSM-shield
delay(2200);
digitalWrite(pin2sleep, LOW); // Turn OFF GSM-shield
delay(2200);
digitalWrite(pin2sleep, HIGH);
digitalWrite(13, LOW);
scale0.power_down(); //power down all scales
scale1.power_down();
scale2.power_down();
delay(90000);
sleep_mode(); // Go to sleep
detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(0)); // turn off external interrupt
notsunset=0;
for (int i=0; i <= 250; i++){
if ( !digitalRead(2) ){ notsunset++; } //is a really sunset now? you shure?
delay(360);
}
if ( notsunset==0 )
{
digitalWrite(13, HIGH);
digitalWrite(pin2sleep, LOW); // Turn-ON GSM-shield
scale0.power_up(); //power up all scales
scale1.power_up();
scale2.power_up();
raw01=raw02;
raw11=raw12;
raw21=raw22;
raw02=scale0.get_units(16); //read data from scales
raw12=scale1.get_units(16);
raw22=scale2.get_units(16);
daynum++;
delta00=(raw02-raw00)/calibrate0; // calculate weight changes
delta01=(raw02-raw01)/calibrate0;
delta10=(raw12-raw10)/calibrate1;
delta11=(raw12-raw11)/calibrate1;
delta20=(raw22-raw20)/calibrate2;
delta21=(raw22-raw21)/calibrate2;
delay(16000);
mySerial.println("AT+CMGF=1"); // Send SMS part
delay(2000);
mySerial.print("AT+CMGS="");
mySerial.print(phone_no);
mySerial.write(0x22);
mySerial.write(0x0D); // hex equivalent of Carraige return
mySerial.write(0x0A); // hex equivalent of newline
delay(2000);
mySerial.print("Turn ");
mySerial.println(daynum);
mySerial.print("Hive1 ");
mySerial.print(delta01);
mySerial.print(" ");
mySerial.println(delta00);
mySerial.print("Hive2 ");
mySerial.print(delta11);
mySerial.print(" ");
mySerial.println(delta10);
mySerial.print("Hive3 ");
mySerial.print(delta21);
mySerial.print(" ");
mySerial.println(delta20);
mySerial.print("V Bat= ");
mySerial.println(readVcc());
if (readVcc()<3.5) {mySerial.print("!!! CHARGE BATTERY !!!");}
delay(500);
mySerial.println (char(26));//the ASCII code of the ctrl+z is 26
delay(3000);
}
}
U prvom redu, pod navodnicima char phone_no[]="+123456789012"; - umjesto 123456789012 stavljamo naš broj telefona sa pozivnim brojem države na koju će biti poslat SMS.
Sada pritisnemo dugme za potvrdu (iznad broja jedan na slici iznad) - ako ispod (ispod tri na ekranu) "Kompilacija je završena" - onda možemo flešovati mikrokontroler.
Dakle, USB-TTL je spojen na ARDUINO i kompjuter, stavljamo napunjenu bateriju u držač (obično na novom arduinu LED dioda počinje da treperi frekvencijom od jednom u sekundi).
Sada firmver - treniramo da pritisnemo crveno (srebrno) dugme mikrokontrolera - to će se morati strogo uraditi u određenom trenutku !!!
Jesti? Kliknite na dugme "Učitaj" (iznad dva na snimku ekrana) i pažljivo pogledajte liniju na dnu interfejsa (ispod tri na ekranu).
Čim se natpis "kompilacija" zamijeni sa "loading" - pritisnite crveno dugme (reset) - ako je sve u redu - lampice na USB-TTL adapteru veselo trepću, a na dnu interfejsa natpis "Učitano "
Sada, dok čekamo da probni SMS stigne na telefon, reći ću vam kako program radi:
Na fotografiji - druga verzija postolja za otklanjanje grešaka.
Kada se prvi put uključi, sistem provjerava bajtove broj 500 i 501 EEPROM-a, ako su jednaki, tada se podaci o kalibraciji ne upisuju i algoritam prelazi na odjeljak za podešavanje.
Ista stvar se događa ako je, kada je uključen, fotootpornik zasjenjen (sa poklopcem olovke) - aktiviran je način resetiranja.
Merne ćelije bi već trebale biti postavljene ispod košnica, jer jednostavno fiksiramo početni nivo od nule, a zatim izmjerimo promjenu težine (sada će samo doći na nule, pošto još ništa nismo spojili).
U isto vrijeme, ugrađena LED dioda pina 13 će treptati na Arduinu.
Ako ne dođe do resetiranja, LED će svijetliti 12 sekundi.
Nakon toga se šalje test SMS sa porukom "INITIAL BOOT OK" i naponom baterije.
Komunikacijski modul se isključuje, a nakon 3 minute Arduino ploča stavlja HX711 ADC ploče u stanje mirovanja i sama zaspi.
Takvo kašnjenje je napravljeno kako se ne bi uhvatili signali sa radnog GSM modula (nakon isključivanja, neko vrijeme "fonira").
Zatim imamo prekid foto senzora na drugom pinu (pozitivno povlačenje je omogućeno funkcijom pullup).
Istovremeno, nakon aktiviranja još 3 minute, provjerava se stanje fotootpornika - kako bi se isključili ponovljeni / lažno pozitivni.
Znakovito, bez ikakvog podešavanja, sistem radi 10 minuta nakon astronomskog zalaska sunca po oblačnom vremenu i 20 minuta kasnije po vedrom vremenu.
Da, da se sistem ne resetuje svaki put kada se uključi, mora biti povezan barem prvi HX711 modul (pinovi DT-D10, SCK-A0)
Zatim se uzimaju očitanja mjernih ćelija, izračunava se promjena težine iz prethodne operacije (prvi broj u redu nakon Hive) i od prvog uključivanja se provjerava napon baterije i ova informacija se šalje u obliku SMS-a :
Usput, da li ste dobili tekstualnu poruku? Čestitamo! Mi smo na sred puta! Baterija se i dalje može izvaditi iz držača, kompjuter nam više neće trebati.
Inače, kontrolni centar misije se pokazao toliko kompaktnim da može stati u teglu majoneze, u mom slučaju prozirna kutija veličine 30x60x100mm (sa vizitkarti) savršeno se uklapa.
Da, sistem za spavanje troši ~2.3mA - 90% zbog komunikacijskog modula - ne isključuje se u potpunosti, već prelazi u stanje pripravnosti.
Nastavljamo s proizvodnjom senzora, za početak, dotaknimo se rasporeda senzora:
Ovo je plan košnice - pogled odozgo.
Klasično, 4 senzora su ugrađena u uglove (1,2,3,4)
Mi ćemo mjeriti drugačije. Ili bolje rečeno, čak i na treći način. Jer momci iz BroodMinder to rade drugačije:
U ovom dizajnu senzori su instalirani na pozicijama 1 i 2, tačke 3,4 i XNUMX se oslanjaju na gredu.
Tada senzori čine samo polovinu težine.
Da, ova metoda je manje tačna, ali je ipak teško zamisliti da su pčele sve okvire izgradile „jezicima“ saća duž jednog zida košnice.
Dakle, predlažem da generalno smanjite senzore na tačku 5 - tada nema potrebe za zaštitom sistema, a kada koristite svjetlosne košnice, možete uopće raditi s jednim senzorom.
Generalno, na HX711 su testirana dva tipa modula, dva tipa senzora i dve opcije za njihovo povezivanje - sa punim Wheatstoneovim mostom (2 senzora) i sa polovinom, kada je drugi deo dopunjen sa 1k otpornicima sa tolerancija od 0.1%.
Ali potonja metoda je nepoželjna i ne preporučuju čak ni proizvođači senzora, pa ću opisati samo prvu.
Dakle, na jednu košnicu ćemo ugraditi dvije ćelije za opterećenje i jedan HX711 modul, dijagram ožičenja je sljedeći:
Od ADC ploče do arduina ima 5 metara 4-žilnog telefonskog kabla - .
Općenito, na senzorima ostavljamo "repove" od 8 cm, čistimo upleteni par i odlemimo sve kao na gornjoj fotografiji.
Prije početka stolarije stavite vosak/parafin u odgovarajuću posudu da se otopi u vodenom kupatilu.
Sada uzimamo naše drvo i dijelimo ga na tri segmenta od po 100 mm
Zatim označavamo uzdužni utor širine 25 mm, dubine 7-8 mm, koristimo pilu za metal i dlijeto da uklonimo višak - trebao bi izaći profil u obliku slova U.
Je li se vosak zagrijao? - tamo umočimo naše ADC ploče - to će ih zaštititi od vlage / magle:
Sve to postavljamo na drvenu podlogu (potrebno je tretirati antiseptikom od propadanja):
I na kraju, senzore pričvršćujemo samoreznim vijcima:
Postojala je još jedna opcija sa plavom selotejpom, ali iz humanističkih razloga je ne spominjem 😉
Sa Arduino strane uradite sledeće:
Čistimo naše telefonske kablove, uvijamo obojene žice, igramo trikove.
Nakon toga lemite na kontakte ploče kao na fotografiji:
To je to, sada za konačnu provjeru, senzore stavljamo u sektore kruga, na vrhu - komad šperploče, resetujemo kontroler (bateriju s poklopcem olovke stavljamo na fotodiodu).
U isto vrijeme, LED na arduinu bi trebao treptati i trebao bi doći testni SMS.
Zatim skinemo poklopac sa fotoćelije i idemo skupljati vodu u plastičnu bocu od 1.5 litara.
Bocu stavljamo na šperploču i ako je već prošlo nekoliko minuta od uključivanja, vraćamo poklopac na fotootpornik (simulirajući zalazak sunca).
Nakon tri minute, LED na arduinu će se upaliti, a vi biste trebali dobiti SMS sa vrijednostima težine od oko 1 kg u svim pozicijama.
Čestitamo! sistem je uspješno montiran!
Ako sada prisilimo sistem da ponovo radi, tada će se dobiti nule u prvoj koloni težine.
Da, u realnim uslovima poželjno je fotootpornik orijentisati okomito prema gore.
Sada ću dati kratak priručnik za upotrebu:
- Ugradite ćelije za opterećenje ispod stražnjih zidova košnica (ispod prednjih zamijenite gredu / dasku debljine ~ 30 mm)
- Zasjeniti fotootpornik i staviti bateriju - LED lampica bi trebala treptati i trebao bi doći probni SMS sa tekstom "INITIAL BOOT OK"
- Postavite centralni blok na maksimalnoj udaljenosti od košnica i tako da žice ne ometaju rad sa pčelama.
Svake večeri, nakon zalaska sunca, stići će SMS s promjenom težine po danu i od lansiranja.
Kada napon baterije dostigne 3.5V, SMS će se završiti linijom “!!! NAPUNI BATERIJU!!!"
Vrijeme rada iz jedne baterije kapaciteta 2600mAh je oko mjesec dana.
U slučaju zamjene baterije, dnevne promjene težine košnica se ne pamte.
Što je sljedeće?
- Smislite kako sve ovo urediti u projektu za github
- Pokrenuti 3 pčelinje zajednice u košnicama sistema Palivoda (ili rogati u narodu)
- Dodajte i "buns" - mjerenje vlažnosti, temperature, i što je najvažnije - analizu zujanja pčela.
To je sve za sada, iskreno Vaš, električni pčelar Andrej
izvor: www.habr.com