Nei, dette er ikke et kommersielt tilbud, dette er kostnadene for systemkomponentene som du kan sette sammen etter å ha lest artikkelen.
Litt bakgrunn:
For en tid siden bestemte jeg meg for å hente bier, og de dukket opp... hele sesongen, men forlot ikke vinterhytta.
Og dette til tross for at han så ut til å gjøre alt riktig - høstkomplementærfôring, isolasjon før det kalde været.
Bikuben var et klassisk «Dadan»-system i tre med 10 rammer laget av 40 mm plater.
Men den vinteren, på grunn av temperatursvingninger, tapte selv erfarne birøktere mye mer enn vanlig.
Slik oppsto ideen om et system for å overvåke tilstanden til bikuben.
Etter å ha publisert flere artikler om Habr og kommunisert på birøkterforumet, bestemte jeg meg for å gå fra enkel til kompleks.
Vekt er den eneste udiskutable parameteren, men som regel overvåker eksisterende systemer bare én "referanse" bikube.
Hvis noe går galt med det (for eksempel avgang av en sverm, biesykdom), blir indikatorene irrelevante.
Derfor ble det besluttet å overvåke endringen i vekten til tre elveblest samtidig ved å bruke en mikrokontroller, og legge til andre "godbiter" senere.
Resultatet ble et autonomt system med en driftstid på omtrent en måned på én lading av 18650-batteriet og sending av statistikk én gang om dagen.
Jeg prøvde å forenkle designet så mye som mulig slik at det kunne gjentas selv uten diagrammer, bare fra fotografier.
Driftslogikken er som følger: under første start/tilbakestilling lagres avlesningene til sensorer installert under bikubene i EEPROM.
Så, hver dag, etter solnedgang, "våkner systemet", leser avlesningene og sender en SMS med endringen i vekt for dagen og fra øyeblikket det ble slått på.
I tillegg overføres batterispenningsverdien, og når den faller til 3.5V, utstedes en advarsel om behovet for å lade, fordi under 3.4V slås ikke kommunikasjonsmodulen på, og vektavlesningene "flyter bort".
"Husker du hvordan det hele begynte. Alt var for første gang og igjen.»
Ja, dette er akkurat det settet med maskinvare som opprinnelig var, selv om bare strekkmålere og ledninger overlevde til den endelige versjonen, men først.
Faktisk trenger du ikke en kabelspole, det viste seg bare å være samme pris som en 30m rett.
Hvis du ikke er redd for å demontere 3 SMD LED-er og et halvt hundre poeng med konvensjonell (utgang) lodding, så gå!
Så vi trenger følgende sett med utstyr/materialer:
- Arduino Pro Mini 3V
Du bør ta hensyn til den lineære omformerens mikrokrets - den skal være nøyaktig 3.3V - på brikkemerkingen KB 33/LB 33/DE A10 - min kinesiske tok noe galt, og hele batchen
Tavlene i butikken viste seg å ha 5-volts regulatorer og 16MHz krystaller. - USB-Ttl på en CH340-brikke - du kan til og med bruke en 5-volts, men mens du blinker med mikrokontrolleren, må Arduino kobles fra GSM-modulen for ikke å brenne sistnevnte.
Kort basert på PL2303-brikken fungerer ikke under Windows 10. - GSM kommunikasjonsmodul Goouu Tech IOT GA-6-B eller AI-THINKER A-6 Mini.
Hvorfor stoppet du der? Neoway M590 – en designer som krever separate danser med tamburiner, GSM SIM800L – likte ikke det ikke-standardiserte 2.8V-nivået av logikk, som krever koordinering selv med en trevolts Arduino.
I tillegg har løsningen fra AiThinker minimalt energiforbruk (jeg så ikke en strøm høyere enn 100mA ved sending av SMS). - GSM GPRS 3DBI-antenne (på bildet ovenfor - et rektangulært skjerf med en "hale", klokken 9)
- Startpakke til en operatør med god dekning på stedet til bigården din.
Ja, pakken må først aktiveres i en vanlig telefon, DEAKTIVER PIN-BESTEMMELSEN ved innreise, og fylle opp kontoen din.
Nå er det mange alternativer med navn i stil med "Sensor", "IoT" - de har en litt lavere abonnementsavgift. - dupont wire 20cm hunn-hun - 3 stk. (for å koble Arduino til USB-TTL)
- 3 stk. HX711 - ADC for vekter
- 6 veieceller for vekter opp til 50 kg
- 15 meter 4-leder telefonkabel - for tilkobling av vektmoduler til ARDUINO.
- Fotomotstand GL5528 (dette er den viktige, med en mørk motstand på 1 MΩ og en lysmotstand på 10-20 kΩ) og to vanlige 20 kΩ motstander
- Et stykke dobbeltsidig "tykk" tape 18x18mm - for å feste Arduino til kommunikasjonsmodulen.
- 18650 batteriholderen og faktisk selve batteriet er ~2600mAh.
- Litt voks eller parafin (stearinlys-tablet aromalampe) - for fuktighetsbeskyttelse HX711
- Et stykke trebjelke 25x50x300mm for bunnen av strekningsmålerne.
- Et dusin selvskruende skruer med en 4,2x19 mm presseskive for å feste sensorene til basen.
Batteriet kan tas fra demontering av bærbare datamaskiner - det er flere ganger billigere enn en ny, og kapasiteten vil være mye større enn for den kinesiske UltraFire - jeg fikk 1500 mot 450 (dette er 6800 for brannen 😉
I tillegg trenger du stødige hender, en EPSN-25 loddebolt, kolofonium og POS-60 loddetinn.
Selv for 5 år siden brukte jeg en sovjetisk loddebolt med kobberspiss (loddestasjonene fungerte ikke for meg - jeg tok den på en prøvetur og fullførte kretsen med en EPSN).
Men etter feilen og flere kinesiske monstrøse forfalskninger, ble sistnevnte kalt Sparta - en ting så alvorlig som navnet, stoppet
på et produkt med termostat.
Så la oss gå!
Til å begynne med løsner vi to lysdioder fra GSM-modulen (stedet der de var plassert er sirklet i en oransje oval)
Vi setter inn SIM-kortet med kontaktputene til det trykte kretskortet, det skrå hjørnet på bildet er indikert med en pil.
Deretter utfører vi en lignende prosedyre med LED-en på Arduino-kortet (oval til venstre for den firkantede brikken),
Lodd kammen til fire kontakter (1),
Vi tar to 20k motstander, vrir ledningene på den ene siden, lodder vridningen inn i hullet på pin A5, de resterende ledningene er i RAW og GND til arduinoen (2),
Vi forkorter bena på fotomotstanden til 10 mm og lodder den til GND- og D2-pinnene på brettet (3).
Nå er det tid for den blå elektriske teipen av dobbeltsidig tape - vi limer den på SIM-kortholderen til kommunikasjonsmodulen, og på toppen - Arduino - den røde (sølv) knappen vender mot oss og er plassert over SIM-kortet.
Vi lodder strømforsyningen: pluss fra kommunikasjonsmodulens kondensator (4) til RAW arduino-pinnen.
Faktum er at kommunikasjonsmodulen i seg selv krever 3.4-4.2V for strømforsyningen, og PWR-kontakten er koblet til en nedtrappingsomformer, så for å operere fra li-ion, må spenning tilføres forbi denne delen av kretsen.
I Arduino, tvert imot, leverer vi strøm gjennom en lineær omformer - ved lavt strømforbruk er utfallsspenningsfallet 0.1V.
Men ved å levere en stabilisert spenning til HX711-modulene, slipper vi behovet for å modifisere dem til en lavere spenning (og samtidig fra økende støy som et resultat av denne operasjonen).
Deretter lodder vi jumpere (5) mellom pinnene PWR-A1, URX-D4 og UTX-D5, jorder GND-G (6) og til slutt strøm fra 18650 batteriholderen (7), kobler til antennen (8).
Nå tar vi en USB-TTL-omformer og kobler RXD-TXD og TXD-RXD, GND-GND-kontaktene med Dupont-ledninger til ARDUINO (kam 1):
Bildet ovenfor viser den første versjonen (av tre) av systemet, som ble brukt til feilsøking.
Men nå tar vi en pause fra loddebolten en stund og går videre til programvaredelen.
Jeg vil beskrive handlingssekvensen for Windows:
Først må du laste ned og installere/pakke ut programmet — gjeldende versjon er 1.8.9, men jeg bruker 1.6.4
For enkelhets skyld pakker vi ut arkivet i mappen C: arduino - "ditt_versjonsnummer", inne vil vi ha mappene /dist, drivere, eksempler, maskinvare, java, lib, biblioteker, referanse, verktøy, samt den kjørbare arduino-filen (blant andre).
Nå trenger vi et bibliotek for å jobbe med ADC — grønn knapp «klon eller last ned» — last ned ZIP.
Innholdet (mappen HX711-master) er plassert i katalogen C:arduino-“your_version_number”-biblioteker
Og selvfølgelig sjåføren for fra samme github - fra det utpakkede arkivet startes installasjonen ganske enkelt med SETUP-filen.
Ok, la oss starte og konfigurere programmet C:arduino-“your_version_number”arduino
Gå til "Verktøy"-elementet - velg "Arduino Pro eller Pro Mini" -kortet, Atmega 328 3.3V 8 MHz-prosessor, port - et annet nummer enn systemet COM1 (det vises etter installasjon av CH340-driveren med en USB-TTL-adapter tilkoblet)
Ok, kopier følgende skisse (program) og lim den inn 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, angi telefonnummeret ditt med landskoden som SMS vil bli sendt til.
Nå trykker vi på avmerkingsknappen (over nummer én i skjermbildet ovenfor) - hvis nederst (under nummer tre på skjermen) "Kompilering er fullført" - så kan vi blinke mikrokontrolleren.
Så, USB-TTL er koblet til ARDUINO og datamaskinen, sett det ladede batteriet i holderen (vanligvis begynner LED-en på den nye Arduinoen å blinke en gang i sekundet).
Nå for fastvaren - vi trener på å trykke på den røde (sølv) knappen på mikrokontrolleren - dette må gjøres strengt på et bestemt tidspunkt!!!
Spise? Klikk på "Load"-knappen (over de to i skjermbildet), og se nøye på linjen nederst i grensesnittet (under de tre i skjermbildet).
Så snart "kompilerings"-inskripsjonen endres til "nedlasting", trykk på den røde knappen (tilbakestill) - hvis alt er i orden, blinker lysene på USB-TTL-adapteren gledelig, og nederst på grensesnittet inskripsjonen "Opplastet ”
Nå, mens vi venter på at test-SMS-en skal komme på telefonen, skal jeg fortelle deg hvordan programmet fungerer:
Bildet viser den andre versjonen av feilsøkingsstativet.
Når det slås på for første gang, sjekker systemet byte nummer 500 og 501 i EEPROM; hvis de er like, registreres ikke kalibreringsdataene, og algoritmen fortsetter til oppsettseksjonen.
Det samme skjer hvis, når den er slått på, er fotomotstanden skyggelagt (av en pennehette) - tilbakestillingsmodus er aktivert.
Lastecellene skal allerede være installert under bikubene, siden vi ganske enkelt fikser det opprinnelige nullnivået og deretter måler endringen i vekt (nå kommer nullene, siden vi ikke har koblet til noe ennå).
Samtidig vil den innebygde LED-en til pin 13 begynne å blinke på Arduino.
Hvis det ikke skjer en tilbakestilling, lyser LED-en i 12 sekunder.
Etter dette sendes en test-SMS med meldingen "INITIAL BOOT OK" og batterispenningen.
Kommunikasjonsmodulen slår seg av, og etter 3 minutter setter Arduino-kortet HX711 ADC-kortene i hvilemodus og sovner selv.
Denne forsinkelsen ble gjort for ikke å fange opp forstyrrelser fra en fungerende GSM-modul (etter å ha slått av, "bønner" den i noen tid).
Deretter har vi et fotosensoravbrudd på den andre pinnen (plussfunksjonen er aktivert).
I dette tilfellet, etter utløsningen, kontrolleres tilstanden til fotomotstanden i ytterligere 3 minutter - for å eliminere gjentatt/falsk utløsning.
Det som er typisk er at uten noen justering aktiveres systemet 10 minutter etter astronomisk solnedgang i overskyet vær og 20 minutter i klart vær.
Ja, for at systemet ikke skal tilbakestilles hver gang det slås på, må minst den første HX711-modulen (pinner DT-D10, SCK-A0) kobles til
Deretter blir avlesningene til strekkmålerne tatt, endringen i vekt fra forrige operasjon beregnes (det første tallet i linjen etter Hive) og fra første aktivering kontrolleres batterispenningen og denne informasjonen sendes som en SMS:
Forresten, mottok du SMSen? Gratulerer! Vi er halvveis! Batteriet kan tas ut av holderen foreløpig; vi trenger ikke lenger datamaskinen.
Oppdragskontrollsenteret viste seg forresten å være så kompakt at det kan plasseres i en majoneskrukke; i mitt tilfelle passet en gjennomskinnelig boks på 30x60x100 mm (fra visittkort) perfekt.
Ja, sovesystemet bruker ~2.3mA - 90% på grunn av kommunikasjonsmodulen - det slår seg ikke helt av, men går i standby-modus.
La oss begynne å lage sensorer; først, la oss berøre utformingen av sensorene:
Dette er en plan av bikuben - toppvisning.
Klassisk sett er 4 sensorer installert i hjørnene (1,2,3,4)
Vi vil måle annerledes. Eller rettere sagt, selv på den tredje måten. Fordi gutta fra BroodMinder gjør det annerledes:
I denne utformingen er sensorene installert i posisjon 1 og 2, punkt 3,4 og XNUMX hviler på strålen.
Da står sensorene for bare halvparten av vekten.
Ja, denne metoden har mindre nøyaktighet, men det er fortsatt vanskelig å forestille seg at biene ville bygge alle rammene med "tunger" av honningkaker langs den ene veggen av bikuben.
Så jeg foreslår å generelt redusere sensorene til punkt 5 - da er det ikke nødvendig å skjerme systemet, og ved bruk av lys elveblest er det helt nødvendig å nøye seg med én sensor.
Generelt testet vi to typer moduler på HX711, to typer sensorer og to alternativer for å koble dem - med en full Wheatstone-bro (2 sensorer) og med en halv, når den andre delen er supplert med 1k motstander med en toleranse på 0.1 %.
Men sistnevnte metode er uønsket og anbefales ikke selv av sensorprodusenter, så jeg vil bare beskrive den første.
Så for en bikube vil vi installere to strekkmålere og en HX711-modul, koblingsskjemaet er som følger:
Det er 5 meter med 4-leder telefonkabel fra ADC-kortet til Arduino - .
Generelt lar vi 8 cm "haler" være på sensorene, stripper det tvunne paret og lodder alt som på bildet ovenfor.
Før du begynner på snekkerdelen, legg voksen/parafinen i en passende beholder for å smelte i vannbad.
Nå tar vi tømmeret vårt og deler det i tre seksjoner på 100 mm hver
Deretter markerer vi et langsgående spor 25 mm bredt, 7-8 mm dypt, fjern overskuddet ved hjelp av en baufil og meisel - en U-formet profil skal dukke opp.
Er voksen varmet opp? — vi dypper ADC-kortene våre der — dette vil beskytte dem mot fuktighet/tåke:
Vi legger det hele på en trebunn (det må behandles med et antiseptisk middel for å forhindre råtning):
Og til slutt fikser vi sensorene med selvskruende skruer:
Det var også et alternativ med blå elektrisk tape, men av menneskelige grunner presenterer jeg det ikke 😉
Fra Arduino-siden gjør vi følgende:
Vi stripper telefonkablene våre, tvinner de fargede ledningene sammen og fortinner dem.
Etter det, lodd til tavlekontaktene som på bildet:
Det er det, nå for den siste kontrollen legger vi sensorene i sektorer av sirkelen, et stykke kryssfiner på toppen, tilbakestiller kontrolleren (vi legger et batteri med en pennhette på fotodioden).
Samtidig skal LED-en på Arduino blinke og en test-SMS skal komme.
Fjern deretter lokket fra fotocellen og fyll vannet i en 1.5 liters plastflaske.
Vi legger flasken på kryssfiner, og hvis det allerede har gått flere minutter siden den ble slått på, setter vi hetten tilbake på fotomotstanden (simulerer en solnedgang).
Etter tre minutter vil LED-en på Arduino lyse, og du skal motta en SMS med vektverdier på ca. 1 kg i alle posisjoner.
Gratulerer! Systemet er vellykket montert!
Hvis vi nå tvinger systemet til å fungere igjen, vil den første vektkolonnen ha nuller.
Ja, under reelle forhold er det tilrådelig å orientere fotomotstanden vertikalt oppover.
Nå skal jeg gi en kort brukermanual:
- Installer strekkmålere under de bakre veggene på bikubene (plasser en bjelke/brett ~30 mm tykk under de fremre)
- Skygg fotomotstanden og installer batteriet - LED-lampen skal blinke og du skal motta en test-SMS med teksten "INITIAL BOOT OK"
- Plasser sentralenheten i maksimal avstand fra bikubene og slik at ledningene ikke forstyrrer når du arbeider med bier.
Hver kveld, etter solnedgang, vil du motta en SMS med vektendringer for dagen og fra lanseringsøyeblikket.
Når batterispenningen når 3.5V, vil SMS-en avsluttes med linjen "!!! LAD BATTERIET!!!"
Driftstiden på ett 2600mAh batteri er omtrent en måned.
Hvis batteriet skiftes, huskes ikke daglige endringer i vekten til elveblestene.
Hva blir det neste?
- Finn ut hvordan du legger alt dette inn i et prosjekt for github
- Start 3 biefamilier i bikubene til Palivoda-systemet (eller hornede i folket)
- Legg til "boller" - måler fuktighet, temperatur, og viktigst av alt - analyser surringen av bier.
Det var alt for nå, med vennlig hilsen, elektrisk birøkter Andrey
Kilde: www.habr.com