Non, esta non é unha oferta comercial, este é o custo dos compoñentes do sistema que podes montar despois de ler o artigo.
Un pequeno antecedente:
Hai un tempo decidín conseguir abellas, e apareceron... durante toda a tempada, pero non saíron do inverno.
E iso a pesar de que parecía estar facendo todo ben: alimentos complementarios de outono, quentándose antes do frío.
A colmea era un sistema clásico de madeira "Dadan" para 10 cadros dunha táboa de 40 mm.
Pero ese inverno, debido aos cambios de temperatura, incluso os apicultores experimentados perderon moito máis do habitual.
Así xurdiu a idea dun sistema de vixilancia da saúde da colmea.
Despois de publicar varios artigos sobre Habr e falar no foro de apicultores, decidín pasar do sinxelo ao complexo.
O peso é o único parámetro indiscutible, pero, por regra xeral, os sistemas existentes supervisan só unha colmea de "referencia".
Se algo vai mal con el (por exemplo, a saída do enxame, a enfermidade das abellas), os indicadores vólvense irrelevantes.
Polo tanto, decidiuse supervisar o cambio no peso de tres colmeas á vez cun microcontrolador e engadir outras "bozas" despois.
Como resultado, obtivemos un sistema autónomo cun tempo de funcionamento de aproximadamente un mes cunha única carga de batería 18650 e enviando estatísticas unha vez ao día.
Tentei simplificar o deseño ao máximo, para que se puidese repetir aínda sen diagramas, a partir dunha fotografía.
A lóxica de funcionamento é a seguinte: no primeiro inicio / reinicio, as lecturas dos sensores instalados baixo as colmeas almacénanse na EEPROM.
Ademais, todos os días, despois do solpor, o sistema "esperta", le as lecturas e envía SMS cun cambio de peso ao día e desde o momento en que se acendeu.
Ademais, transmítese o valor da tensión da batería e, cando cae a 3.5 V, emítese un aviso sobre a necesidade de carga, porque por debaixo de 3.4 V o módulo de comunicación non se acende e as lecturas de peso xa están "flotantes". lonxe”.
"Lembras como comezou todo. Todo foi por primeira vez e outra vez.
Si, era un tal conxunto de "ferro" o que era orixinalmente, aínda que só sobreviviron os medidores de tensión e os cables ata a versión final, pero o primeiro é primeiro.
De feito, a bahía de cable non é necesaria, só resultou ser o mesmo prezo que 30 m en liña recta.
Se non tes medo de desmontar 3 smd-LED e medio cento de puntos de soldadura convencional (de saída), vai!
Polo tanto, necesitamos o seguinte conxunto de equipos / materiais:
- Arduino Pro Mini 3V
Deberías prestar atención ao chip do conversor lineal - debería ser exactamente 3.3 V - no chip que marca KB 33 / LB 33 / DE A10 - os chineses estropearon algo comigo e todo o lote
as placas da tenda resultaron estar con reguladores de 5 voltios e cuarzo a 16 MHz. - USB-Ttl no chip CH340: ata 5 voltios é posible, pero durante o firmware do microcontrolador, o Arduino terá que desconectarse do módulo GSM para non queimar este último.
As placas baseadas no chip PL2303 non funcionan en Windows 10. - Módulo de comunicación GSM Goouu Tech IOT GA-6-B ou AI-THINKER A-6 Mini.
Por que paraches aí? A Neoway M590, un constructor que require bailes separados con pandeiretas, GSM SIM800L, non lle gustou o nivel lóxico non estándar de 2.8 V, que require coordinación incluso cun arduino de tres voltios.
Ademais, a solución de AiThinker ten un consumo de enerxía mínimo (ao enviar SMS, non vin unha corrente superior a 100 mA). - Antena GSM GPRS 3DBI (na foto de arriba - unha bufanda rectangular cunha "cola", ás 9 en punto)
- Un paquete de inicio para un operador con boa cobertura no seu colgar.
Si, primeiro debes activar o paquete nun teléfono normal, DESACTIVAR A SOLICITUDE DE PIN na entrada e recargar a conta.
Agora hai moitas opcións con nomes como "Sensor", "IoT": teñen unha tarifa mensual lixeiramente máis baixa. - cable dupont 20 cm femia-femia — 3 pzas. (para conectar Arduino a USB-TTL)
- 3 pzas. HX711 - ADC para balanzas
- 6 células de carga para un peso de ata 50 kg
- 15 metros de cable telefónico de 4 hilos - para conectar módulos de peso con ARDUINO.
- Fotorresistencia GL5528 (importante exactamente isto, cunha resistencia escura de 1MΩ e unha resistencia á luz de 10-20kΩ) e dúas resistencias convencionais de 20k
- Un anaco de cinta "grosa" de dobre cara 18x18 mm - para conectar o arduino ao módulo de comunicación.
- soporte de batería 18650 e, de feito, a propia batería ~ 2600mAh.
- Un pouco de cera ou parafina (lámpada aromática vela-tableta) - para a protección contra a humidade HX711
- Unha peza de viga de madeira 25x50x300mm para a base das galgas extensométricas.
- Unha ducia de parafusos autorroscantes cunha arandela prensa 4,2x19 mm para fixar os sensores á base.
A batería pódese sacar de desmontar ordenadores portátiles -moitas veces máis barato que un novo, e a capacidade será moito maior que a do UltraFire chinés- teño 1500 contra 450 (isto é para o lume 6800 😉
Ademais, necesitarás mans non tortas, soldador EPSN-25, colofonia e soldador POS-60.
Hai 5 anos usei un soldador soviético cunha picadura de cobre (as estacións de soldadura non me funcionaron: leveino a unha proba de man e rematei o circuíto con EPSN).
Pero despois do seu fracaso e de varias árbores falsas (d) monstruosas chinesas, estas últimas tiñan o nome de Esparta - unha cousa tan dura como o nome, detívose.
nun produto cun termostato.
Entón imos!
Para comezar, dessoldamos dous LED do módulo GSM (o lugar onde estaban rodeados nun óvalo laranxa)
Introducimos a tarxeta SIM con almofadas de contacto na placa de circuíto impreso, a esquina biselada da foto indícase cunha frecha.
Despois realizamos un procedemento similar co LED da placa Arduino (óvalo á esquerda do chip cadrado),
Soldamos o pente en catro contactos (1),
Collemos dúas resistencias de 20k, torcemos os cables por un lado, soldamos a torsión no orificio do contacto A5, os cables restantes en RAW e GND do arduino (2),
Acurtamos as patas da fotorresistencia a 10 mm e soldámola aos pinos GND e D2 da placa (3).
Agora é o momento da cinta eléctrica azul de cinta de dobre cara - pegámola no soporte da tarxeta SIM do módulo de comunicación, e na parte superior - o arduino - o botón vermello (prata) está cara a nós e está situado encima do Tarxeta SIM.
Soldamos a enerxía: máis do capacitor do módulo de comunicación (4) ao pin do arduino RAW.
O feito é que o propio módulo de comunicación require 3.4-4.2 V para a súa fonte de alimentación, e o seu contacto PWR está conectado a un conversor reductor, polo que para funcionar a partir de ión-litio, a tensión debe ser subministrada evitando esta parte do circuíto.
En arduino, pola contra, fornecemos enerxía a través dun conversor lineal: a baixo consumo de corrente, a caída de tensión de saída é de 0.1 V.
Pero aplicando unha tensión estabilizada aos módulos HX711, desfacemos da necesidade de modificalos por unha tensión máis baixa (e ao mesmo tempo do aumento do ruído como resultado desta operación).
Despois soldamos os puentes (5) entre os contactos PWR-A1, URX-D4 e UTX-D5, a masa GND-G (6) e finalmente a fonte de alimentación do soporte da batería 18650 (7), conectamos a antena (8). ).
Agora collemos un conversor USB-TTL e conectamos os contactos RXD-TXD e TXD-RXD, GND-GND con cables de Dupont a ARDUINO (peite 1):
A foto de arriba mostra a primeira versión (de tres) do sistema que se utilizou para a depuración.
E agora divaremos do soldador por un tempo e pasaremos á parte do software.
Describirei a secuencia de accións para Windows:
En primeiro lugar, cómpre descargar e instalar/descomprimir o programa - a versión actual é 1.8.9, pero estou usando 1.6.4
Para simplificar, descomprimimos o arquivo no cartafol C: arduino-"your_version number", dentro teremos /dist, controladores, exemplos, hardware, java, lib, bibliotecas, referencia, carpetas de ferramentas, así como o ficheiro executable de arduino. (entre outros).
Agora necesitamos unha biblioteca para traballar co ADC - botón verde "clonar ou descargar" - descargar ZIP.
O contido (cartafol HX711-master) colócase no directorio de bibliotecas C: arduino-"your_version_number"
E por suposto, o condutor para dende o mesmo github: dende o arquivo desempaquetado, a instalación simplemente lanza o ficheiro SETUP.
Ok, executa e configura o programa C: arduino-"your_version number" arduino
Imos ao elemento "Ferramentas": seleccionamos a placa "Arduino Pro ou Pro Mini", o procesador Atmega 328 3.3V 8 MHz, o porto - un número distinto ao sistema COM1 (aparece despois de instalar o controlador CH340 cun USB-TTL). adaptador conectado)
Ok, copie o seguinte esquema (programa) e pégueo na xanela do IDE de Arduino
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);
}
}
Na primeira liña, entre comiñas char phone_no[]="+123456789012"; - en lugar do 123456789012 poñemos o noso número de teléfono co código do país ao que se enviará a SMS.
Agora prememos o botón de verificación (enriba do número un na captura de pantalla anterior) - se está abaixo (baixo os tres na pantalla) "Compilouse" - entón podemos flashear o microcontrolador.
Entón, USB-TTL está conectado a ARDUINO e a un ordenador, poñemos unha batería cargada no soporte (normalmente nun arduino novo, o LED comeza a parpadear cunha frecuencia dunha vez por segundo).
Agora o firmware - estamos adestrando para presionar o botón vermello (prata) do microcontrolador - deberase facer estrictamente nun momento determinado.
Comer? Fai clic no botón "Cargar" (enriba dos dous na captura de pantalla) e mira atentamente a liña na parte inferior da interface (baixo os tres da pantalla).
En canto a inscrición "compilación" substitúese por "carga" - prema o botón vermello (reiniciar) - se todo está ben - as luces do adaptador USB-TTL parpadean felices e na parte inferior da interface a inscrición "Cargado". "
Agora, mentres estamos agardando a que chegue o SMS de proba ao teléfono, vouvos contar como funciona o programa:
Na foto - a segunda versión do soporte de depuración.
Cando se acende por primeira vez, o sistema verifica os bytes números 500 e 501 da EEPROM, se son iguais, os datos de calibración non se escriben e o algoritmo pasa á sección de configuración.
O mesmo ocorre se, cando está acendido, a fotorresistencia está sombreada (cunha tapa de bolígrafo) - o modo de reinicio está activado.
As células de carga xa deberían estar instaladas debaixo das colmeas, xa que simplemente fixamos o nivel inicial de cero e despois medimos o cambio de peso (agora só chegarán ceros, xa que aínda non conectamos nada).
Ao mesmo tempo, o LED incorporado no pin 13 parpadeará no Arduino.
Se non se produce ningún reinicio, o LED acendese durante 12 segundos.
Despois diso, envíase un SMS de proba coa mensaxe "INITIAL BOOT OK" e a tensión da batería.
O módulo de comunicación apágase e, despois de 3 minutos, a placa Arduino pon as placas ADC HX711 en modo de suspensión e adormece por si mesma.
Este atraso realízase para non coller captacións dun módulo GSM en funcionamento (despois de apagalo, "fonítase" durante algún tempo).
A continuación, temos unha interrupción do sensor fotográfico no segundo pin (o pullup positivo está habilitado coa función pullup).
Ao mesmo tempo, despois de activarse durante outros 3 minutos, compróbase o estado da fotorresistencia, para excluír os positivos repetidos / falsos.
Sen ningún axuste, o sistema funciona 10 minutos despois do solpor astronómico en tempo nubrado e 20 minutos despois en tempo despexado.
Si, para que o sistema non se reinicie cada vez que se acende, debe estar conectado polo menos o primeiro módulo HX711 (pins DT-D10, SCK-A0)
A continuación, tómanse as lecturas das células de carga, calcúlase o cambio de peso a partir da operación anterior (o primeiro número da liña despois de Hive) e a partir da primeira inclusión, compróbase a tensión da batería e esta información envíase en forma de SMS:
Por certo, recibiches unha mensaxe de texto? Parabéns! Estamos no medio do camiño! A batería aínda se pode quitar do soporte, non necesitaremos máis o ordenador.
Por certo, o centro de control da misión resultou ser tan compacto que pode caber nun bote de maionesa, no meu caso unha caixa translúcida de 30x60x100mm (de tarxetas de visita) encaixa perfectamente.
Si, o sistema de durmir consome ~ 2.3 mA - 90 % debido ao módulo de comunicación - non se apaga por completo, pero pasa ao modo de espera.
Procedemos á fabricación de sensores, para comezar, imos tocar a disposición dos sensores:
Este é o plano da colmea - vista superior.
Clásicamente, 4 sensores están instalados nas esquinas (1,2,3,4)
Mediremos doutro xeito. Ou mellor dito, mesmo nunha terceira vía. Porque os mozos de BroodMinder fano de xeito diferente:
Neste deseño, os sensores están instalados nas posicións 1 e 2, os puntos 3,4 e XNUMX descansan sobre o feixe.
Entón, os sensores representan só a metade do peso.
Si, este método ten menos precisión, pero aínda é difícil imaxinar que as abellas construíron todos os cadros con "linguas" de panales ao longo dunha parede da colmea.
Entón, propoño reducir xeralmente os sensores ao punto 5; entón non hai necesidade de protexer o sistema e, cando se usan colmeas lixeiras, pode facelo cun sensor.
En xeral, probáronse dous tipos de módulos no HX711, dous tipos de sensores e dúas opcións para a súa conexión: cunha ponte de Wheatstone completa (2 sensores) e cunha metade, cando a segunda parte se complementa con resistencias de 1k cunha tolerancia do 0.1%.
Pero este último método non é desexable e nin sequera recomendado polos fabricantes de sensores, polo que describirei só o primeiro.
Entón, nunha colmea instalaremos dúas células de carga e un módulo HX711, o diagrama de cableado é o seguinte:
Desde a placa ADC ata o arduino hai 5 metros dun cable telefónico de 4 núcleos - .
En xeral, deixamos "colas" de 8 cm nos sensores, limpamos o par trenzado e dessoldamos todo como na foto de arriba.
Antes de comezar a carpintería, coloque a cera/parafina nun recipiente axeitado para fundir ao baño maria.
Agora collemos a nosa madeira e dividimos en tres segmentos de 100 mm cada un
A continuación, marcamos un suco lonxitudinal de 25 mm de ancho, 7-8 mm de profundidade, utilizamos unha serra para metales e un cincel para eliminar o exceso - debería saír un perfil en forma de U.
Quentouse a cera? - mergullamos alí as nosas placas ADC - isto protexeaos da humidade/néboa:
Colocámolo todo sobre unha base de madeira (é necesario tratalo cun antiséptico contra a descomposición):
E por último, fixamos os sensores con parafusos autorroscantes:
Había outra opción con cinta eléctrica azul, pero por razóns de humanidade non a saco 😉
Desde o lado de Arduino, fai o seguinte:
Limpamos os nosos cables telefónicos, retorcemos os cables de cores, xogamos unha mala pasada.
Despois diso, solde os contactos da placa como na foto:
Isto é todo, agora para a comprobación final, poñemos os sensores nos sectores do círculo, na parte superior: un anaco de madeira contrachapada, restablece o controlador (poñemos a batería cunha tapa de bolígrafo no fotodiodo).
Ao mesmo tempo, o LED do arduino debería parpadear e debería chegar un SMS de proba.
Despois quitamos o tapón da fotocélula, e pasamos a recoller auga nunha botella de plástico de 1.5 litros.
Poñemos a botella sobre madeira contrachapada e se xa pasaron varios minutos dende o acender, volvemos poñer a tapa na fotorresistencia (simulando unha posta de sol).
Despois de tres minutos, o LED do arduino acenderase e deberías recibir un SMS con valores de peso de aproximadamente 1 kg en todas as posicións.
Parabéns! o sistema foi montado con éxito!
Se agora forzamos o sistema a funcionar de novo, entón obteranse ceros na primeira columna do peso.
Si, en condicións reais é desexable orientar a fotorresistencia verticalmente cara arriba.
Agora vou dar un pequeno manual para o seu uso:
- Instale células de carga debaixo das paredes traseiras das colmeas (substitúa unha viga / placa de ~ 30 mm de espesor baixo as dianteiras)
- Sombrea a fotorresistencia e coloque a batería: o LED debería parpadear e chegará un SMS de proba co texto "INITIAL BOOT OK"
- Coloca o bloque central á máxima distancia das colmeas e para que os cables non interfiran cando se traballa coas abellas.
Todas as noites, despois do solpor, os SMS chegarán cun cambio de peso por día e desde o lanzamento.
Cando a tensión da batería alcance os 3.5 V, o SMS rematará coa liña "!!! CARGA BATERÍA!!!"
O tempo de funcionamento dunha batería cunha capacidade de 2600 mAh é de aproximadamente un mes.
No caso de cambiar a batería, non se memorizan os cambios de peso diarios das colmeas.
Cal é o próximo?
- Descubra como organizar todo isto nun proxecto para github
- Ter 3 colonias de abellas nas colmeas do sistema Palivoda (ou cornudas na xente)
- Engade "bollos": medición de humidade, temperatura e, o máis importante, análise do zumbido das abellas.
Iso é todo por agora, sinceramente o teu, apicultor eléctrico Andrey
Fonte: www.habr.com