Nej, dette er ikke et kommercielt tilbud, det er prisen på de systemkomponenter, som du kan samle efter at have læst artiklen.
Lidt baggrund:
For noget tid siden besluttede jeg at hente bier, og de dukkede op... hele sæsonen, men forlod ikke vinterhytten.
Og dette på trods af, at han så ud til at gøre alt korrekt - efterårs supplerende fodring, isolering før det kolde vejr.
Bikuben var et klassisk træ “Dadan” system med 10 rammer lavet af 40 mm brædder.
Men den vinter mistede selv erfarne biavlere på grund af temperatursvingninger meget mere end normalt.
Sådan opstod ideen om et system til overvågning af bistadens tilstand.
Efter at have publiceret adskillige artikler om Habr og kommunikeret på biavlerforummet besluttede jeg at gå fra simpel til kompleks.
Vægt er den eneste indiskutable parameter, men som regel overvåger eksisterende systemer kun én "reference" bikube.
Hvis noget går galt med det (for eksempel afgang af en sværm, bisygdom), så bliver indikatorerne irrelevante.
Derfor blev det besluttet at overvåge ændringen i vægten af tre bistader på én gang ved hjælp af en mikrocontroller og tilføje andre "godter" senere.
Resultatet blev et autonomt system med en driftstid på omkring en måned på én opladning af 18650-batteriet og afsendelse af statistik én gang om dagen.
Jeg forsøgte at forenkle designet så meget som muligt, så det kunne gentages selv uden diagrammer, kun fra fotografier.
Driftslogikken er som følger: under den første start/nulstilling gemmes aflæsningerne af sensorer installeret under bistaderne i EEPROM.
Så, hver dag, efter solnedgang, "vågner systemet", læser aflæsningerne og sender en SMS med ændringen i vægt for dagen og fra det øjeblik, det blev tændt.
Derudover sendes batterispændingsværdien, og når den falder til 3.5V, udsendes en advarsel om behovet for opladning, fordi under 3.4V tændes kommunikationsmodulet ikke, og vægtaflæsningerne "svæver allerede væk".
"Kan du huske, hvordan det hele begyndte. Alt var for første gang og igen.”
Ja, dette er præcis det sæt hardware, der oprindeligt var, selv om kun strain gauges og ledninger overlevede til den endelige version, men først og fremmest.
Faktisk behøver du ikke en kabelspole, det viste sig bare at være samme pris som en 30m lige.
Hvis du ikke er bange for at afmontere 3 SMD LED'er og et halvt hundrede punkter med konventionel (output) lodning, så gå!
Så vi skal bruge følgende sæt udstyr/materialer:
- Arduino Pro Mini 3V
Du skal være opmærksom på det lineære konverter-mikrokredsløb - det skal være nøjagtigt 3.3V - på chipmærkningen KB 33/LB 33/DE A10 - min kinesiske fejlede noget, og hele batchen
Tavlerne i butikken viste sig at have 5-volts regulatorer og 16MHz krystaller. - USB-Ttl på en CH340-chip - du kan endda bruge en 5-volt, men så mens du blinker med mikrocontrolleren, skal Arduino kobles fra GSM-modulet for ikke at brænde sidstnævnte.
Boards baseret på PL2303-chippen fungerer ikke under Windows 10. - GSM kommunikationsmodul Goouu Tech IOT GA-6-B eller AI-THINKER A-6 Mini.
Hvorfor stoppede du der? Neoway M590 - en designer, der kræver separate danse med tamburiner, GSM SIM800L - kunne ikke lide det ikke-standardiserede 2.8V niveau af logik, som kræver koordinering selv med en tre-volts Arduino.
Derudover har løsningen fra AiThinker minimalt energiforbrug (jeg så ikke en strøm højere end 100mA ved afsendelse af SMS). - GSM GPRS 3DBI-antenne (på billedet ovenfor - et rektangulært tørklæde med en "hale", klokken 9)
- Startpakke af en operatør med god dækning på placeringen af din bigård.
Ja, pakken skal først aktiveres i en almindelig telefon, DEAKTIVER PIN-ANMODNING ved indrejse og fylde din konto op.
Nu er der mange muligheder med navne i stil med "Sensor", "IoT" - de har et lidt lavere abonnementsgebyr. - dupont wire 20cm hun-hun - 3 stk. (for at forbinde Arduino til USB-TTL)
- 3 stk. HX711 - ADC til vægte
- 6 vejeceller til vægte op til 50 kg
- 15 meter 4-leder telefonkabel - til tilslutning af vægtmoduler til ARDUINO.
- Fotomodstand GL5528 (dette er den vigtige, med en mørk modstand på 1 MΩ og en lysmodstand på 10-20 kΩ) og to almindelige 20 kΩ modstande
- Et stykke dobbeltsidet "tyk" tape 18x18mm - til fastgørelse af Arduino'en til kommunikationsmodulet.
- 18650 batteriholderen og faktisk selve batteriet er ~2600mAh.
- Lidt voks eller paraffin (stearinlys-tablet aromalampe) - til fugtbeskyttelse HX711
- Et stykke træbjælke 25x50x300mm til bunden af strain gauges.
- Et dusin selvskærende skruer med en 4,2x19 mm presseskive til fastgørelse af sensorerne til basen.
Batteriet kan tages fra adskillelse af bærbare computere - det er flere gange billigere end en ny, og kapaciteten vil være meget større end den kinesiske UltraFire - jeg fik 1500 mod 450 (dette er 6800 for ilden 😉
Derudover skal du bruge stabile hænder, en EPSN-25 loddekolbe, kolofonium og POS-60 lodde.
Selv for 5 år siden brugte jeg en sovjetisk loddekolbe med en kobberspids (loddestationerne virkede ikke for mig - jeg tog den til en prøvetur og afsluttede kredsløbet med en EPSN).
Men efter dens fiasko og flere kinesiske monstrøse forfalskninger, blev sidstnævnte kaldt Sparta - en ting så alvorlig som dens navn, stoppede
på et produkt med termostat.
Så lad os gå!
Til at begynde med aflodder vi to lysdioder fra GSM-modulet (stedet, hvor de var placeret, er cirklet i en orange oval)
Vi indsætter SIM-kortet med kontaktpuderne til printkortet, det skrå hjørne på billedet er angivet med en pil.
Derefter udfører vi en lignende procedure med LED'en på Arduino-kortet (oval til venstre for den firkantede chip),
Lod kammen til fire kontakter (1),
Vi tager to 20k modstande, sno ledningerne på den ene side, lodde snoet ind i hullet på pin A5, de resterende ledninger er i RAW og GND af arduino (2),
Vi forkorter fotomodstandens ben til 10 mm og lodder den til GND- og D2-benene på kortet (3).
Nu er det tid til den blå elektriske tape af dobbeltsidet tape - vi limer den på SIM-kortholderen på kommunikationsmodulet, og på toppen - Arduino - den røde (sølv) knap vender mod os og er placeret over SIM-kortet.
Vi lodder strømforsyningen: plus fra kommunikationsmodulets kondensator (4) til RAW arduino-stiften.
Faktum er, at selve kommunikationsmodulet kræver 3.4-4.2V til dets strømforsyning, og dets PWR-kontakt er forbundet til en step-down-konverter, så for at fungere fra li-ion skal spænding leveres uden om denne del af kredsløbet.
I Arduino leverer vi tværtimod strøm gennem en lineær konverter - ved lavt strømforbrug er drop-out spændingsfaldet 0.1V.
Men ved at levere en stabiliseret spænding til HX711-modulerne slipper vi for behovet for at ændre dem til en lavere spænding (og samtidig fra stigende støj som følge af denne operation).
Dernæst lodder vi jumpere (5) mellem benene PWR-A1, URX-D4 og UTX-D5, jord GND-G (6) og til sidst strøm fra 18650 batteriholderen (7), tilslutter antennen (8).
Nu tager vi en USB-TTL-konverter og forbinder RXD-TXD- og TXD-RXD, GND-GND-kontakterne med Dupont-ledninger til ARDUINO (kam 1):
Billedet ovenfor viser den første version (af tre) af systemet, som blev brugt til fejlretning.
Men nu tager vi en pause fra loddekolben i et stykke tid og går videre til softwaredelen.
Jeg vil beskrive rækkefølgen af handlinger for Windows:
Først skal du downloade og installere/udpakke programmet — den nuværende version er 1.8.9, men jeg bruger 1.6.4
For nemheds skyld pakker vi arkivet ud i mappen C: arduino - "dit_versionsnummer", indeni vil vi have mapperne /dist, drivere, eksempler, hardware, java, lib, biblioteker, reference, værktøjer, samt den eksekverbare arduino-fil (blandt andre).
Nu har vi brug for et bibliotek til at arbejde med ADC - grøn knap "klon eller download" - download ZIP.
Indholdet (mappe HX711-master) er placeret i mappen C:arduino-“dit_versionsnummer”biblioteker
Og selvfølgelig chaufføren til fra samme github - fra det udpakkede arkiv startes installationen blot med SETUP-filen.
Ok, lad os starte og konfigurere programmet C:arduino-"your_version_number"arduino
Gå til punktet "Værktøjer" - vælg "Arduino Pro eller Pro Mini" -kortet, Atmega 328 3.3V 8 MHz processor, port - et andet nummer end systemet COM1 (det vises efter installation af CH340-driveren med en USB-TTL-adapter tilsluttet)
Ok, kopier følgende skitse (program) og indsæt den i Arduino IDE-vinduet
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);
}
}
I første linje, i anførselstegn, char phone_no[]=”+123456789012″; — i stedet for 123456789012 skal du angive dit telefonnummer med den landekode, som SMS'en sendes til.
Nu trykker vi på afkrydsningsknappen (over nummer et i skærmbilledet ovenfor) - hvis nederst (under tallet tre på skærmen) "Kompilering er færdig" - så kan vi blinke mikrocontrolleren.
Så USB-TTL er forbundet til ARDUINO og computeren, sæt det opladede batteri i holderen (normalt begynder LED'en på den nye Arduino at blinke en gang i sekundet).
Nu til firmwaren - vi træner i at trykke på den røde (sølv) knap på mikrocontrolleren - dette skal gøres strengt på et bestemt tidspunkt!!!
Spise? Klik på knappen "Load" (over de to på skærmbilledet), og se omhyggeligt på linjen i bunden af grænsefladen (under de tre på skærmbilledet).
Så snart "kompilerings"-indskriften ændres til "downloading", skal du trykke på den røde knap (nulstil) - hvis alt er ok, blinker lysene på USB-TTL-adapteren glædeligt, og nederst på grænsefladen inskriptionen "Uploadet ”
Nu, mens vi venter på, at test-SMS'en kommer på telefonen, fortæller jeg dig, hvordan programmet fungerer:
Billedet viser den anden version af fejlfindingsstanden.
Når det tændes for første gang, tjekker systemet bytes nummer 500 og 501 i EEPROM'en; hvis de er ens, registreres kalibreringsdataene ikke, og algoritmen fortsætter til opsætningssektionen.
Det samme sker, hvis fotomodstanden, når den er tændt, er skygget (af en penhætte) - nulstillingstilstanden er aktiveret.
Vejecellerne skal allerede være installeret under bistaderne, da vi simpelthen fikser det oprindelige nulniveau og derefter måler ændringen i vægt (nu kommer nullerne bare, da vi ikke har tilsluttet noget endnu).
Samtidig vil den indbyggede LED på pin 13 begynde at blinke på Arduino.
Hvis der ikke sker en nulstilling, lyser LED'en i 12 sekunder.
Herefter sendes en test-SMS med beskeden "INITIAL BOOT OK" og batterispændingen.
Kommunikationsmodulet slukker, og efter 3 minutter sætter Arduino-kortet HX711 ADC-kortene i dvaletilstand og falder selv i søvn.
Denne forsinkelse blev lavet for ikke at opfange interferens fra et fungerende GSM-modul (efter at have slukket, "bønner det" i nogen tid).
Dernæst har vi en fotosensorafbrydelse på den anden pin (plusfunktionen er aktiveret).
I dette tilfælde, efter udløsningen, kontrolleres fotomodstandens tilstand i yderligere 3 minutter - for at eliminere gentagen/falsk udløsning.
Det typiske er, at systemet uden justering aktiveres 10 minutter efter astronomisk solnedgang i overskyet vejr og 20 minutter i klart vejr.
Ja, for at systemet ikke skal nulstilles hver gang det tændes, skal som minimum det første HX711-modul (ben DT-D10, SCK-A0) tilsluttes
Derefter tages aflæsningerne af strain gauges, ændringen i vægt fra den forrige operation beregnes (det første tal i linjen efter Hive), og fra den første aktivering kontrolleres batterispændingen, og denne information sendes som en SMS:
Modtog du forresten SMS'en? Tillykke! Vi er halvvejs! Batteriet kan tages ud af holderen indtil videre; vi har ikke længere brug for computeren.
Missionskontrolcentret viste sig i øvrigt at være så kompakt, at det kan placeres i en mayonnaisekrukke; i mit tilfælde passede en gennemskinnelig boks på 30x60x100 mm (fra visitkort) perfekt.
Ja, sovesystemet forbruger ~2.3mA - 90% på grund af kommunikationsmodulet - det slukker ikke helt, men går i standbytilstand.
Lad os begynde at lave sensorer; lad os først berøre sensorernes layout:
Dette er en plan over bikuben - ovenfra.
Klassisk er 4 sensorer installeret i hjørnerne (1,2,3,4)
Vi vil måle forskelligt. Eller rettere sagt, endda på den tredje måde. Fordi fyrene fra BroodMinder gør det anderledes:
I dette design er sensorerne installeret i position 1 og 2, punkt 3,4 og XNUMX hviler på strålen.
Så står sensorerne kun for halvdelen af vægten.
Ja, denne metode har mindre nøjagtighed, men det er stadig svært at forestille sig, at bierne ville bygge alle rammerne med "tunger" af honningkager langs den ene væg af bikuben.
Så jeg foreslår generelt at reducere sensorerne til punkt 5 - så er der ingen grund til at afskærme anlægget, og ved brug af lyshives er det helt nødvendigt at nøjes med én sensor.
Generelt testede vi to typer moduler på HX711, to typer sensorer og to muligheder for at forbinde dem - med en fuld Wheatstone-bro (2 sensorer) og med en halv, når den anden del er suppleret med 1k modstande med en tolerance på 0.1 %.
Men sidstnævnte metode er uønsket og anbefales ikke selv af sensorproducenter, så jeg vil kun beskrive den første.
Så for en bikube installerer vi to strain gauges og et HX711-modul, ledningsdiagrammet er som følger:
Der er 5 meter 4-leder telefonkabel fra ADC-kortet til Arduino - .
Generelt efterlader vi 8 cm "haler" på sensorerne, fjerner det snoede par og lodder alt som på billedet ovenfor.
Inden du påbegynder tømrerdelen, læg voksen/paraffinen i en passende beholder til smeltning i et vandbad.
Nu tager vi vores tømmer og deler det i tre sektioner på hver 100 mm
Dernæst markerer vi en langsgående rille 25 mm bred, 7-8 mm dyb, fjern overskydende ved hjælp af en hacksav og mejsel - en U-formet profil skal dukke op.
Er voksen varmet op? — vi dypper vores ADC-kort der — dette vil beskytte dem mod fugt/tåge:
Vi placerer det hele på en træbase (det skal behandles med et antiseptisk middel for at forhindre råd):
Og endelig fikserer vi sensorerne med selvdrejende skruer:
Der var også en mulighed med blåt eltape, men af menneskelige årsager præsenterer jeg det ikke 😉
Fra Arduino-siden gør vi følgende:
Vi stripper vores telefonkabler, snoer de farvede ledninger sammen og fortinner dem.
Derefter skal du lodde til bordkontakterne som på billedet:
Det er det, nu til den sidste kontrol sætter vi sensorerne i cirklens sektorer, et stykke krydsfiner på toppen, nulstiller controlleren (vi sætter et batteri med en penhætte på fotodioden).
Samtidig skulle LED'en på Arduino'en blinke, og der skulle komme en test-SMS.
Fjern derefter låget fra fotocellen og fyld vandet i en 1.5 liters plastikflaske.
Vi sætter flasken på krydsfiner, og hvis der allerede er gået flere minutter, siden den blev tændt, sætter vi hætten tilbage på fotomodstanden (simulerer en solnedgang).
Efter tre minutter vil LED'en på Arduino lyse, og du skulle modtage en SMS med vægtværdier på omkring 1 kg i alle positioner.
Tillykke! Systemet er blevet samlet med succes!
Hvis vi nu tvinger systemet til at virke igen, så vil den første vægtkolonne have nuller.
Ja, under virkelige forhold er det tilrådeligt at orientere fotomodstanden lodret opad.
Nu vil jeg give en kort brugermanual:
- Installer strain gauges under bistadernes bagvægge (placer en bjælke/bræt ~30 mm tykt under de forreste)
- Skyg fotomodstanden og installer batteriet - LED'en skal blinke, og du skal modtage en test-SMS med teksten "INITIAL BOOT OK"
- Placer centralenheden i den maksimale afstand fra bistaderne, og så ledningerne ikke forstyrrer, når du arbejder med bier.
Hver aften, efter solnedgang, modtager du en SMS med dine vægtændringer for dagen og fra lanceringsøjeblikket.
Når batterispændingen når 3.5V, slutter SMS'en med linjen "!!! OPLAD BATTERI!!!"
Driftstiden på et 2600mAh batteri er omkring en måned.
Hvis batteriet udskiftes, huskes daglige ændringer i bistadernes vægt ikke.
Hvad er det næste?
- Find ud af, hvordan du sætter alt dette ind i et projekt til github
- Start 3 bifamilier i bistaderne i Palivoda-systemet (eller hornede i folket)
- Tilføj "boller" - måling af fugtighed, temperatur og vigtigst af alt - analyse af biernes summende.
Det var alt for nu, med venlig hilsen, elektrisk biavler Andrey
Kilde: www.habr.com