Ne, to ni komercialna ponudba, to so stroški sistemskih komponent, ki jih lahko sestavite po branju članka.
Malo ozadja:
Pred časom sem se odločil, da dobim čebele, in pojavile so se ... za celo sezono, vendar niso zapustile zimske koče.
In to kljub dejstvu, da se je zdelo, da dela vse pravilno - jesensko dopolnilno hranjenje, izolacijo pred hladnim vremenom.
Panj je bil klasičnega lesenega sistema “Dadan” z 10 okvirji iz 40 mm desk.
Toda tisto zimo so zaradi temperaturnih nihanj tudi izkušeni čebelarji izgubili veliko več kot sicer.
Tako je nastala ideja o sistemu za spremljanje stanja v panju.
Po več objavah člankov na Habru in komuniciranju na čebelarskem forumu sem se odločil iti od enostavnega k zapletenemu.
Teža je edini neizpodbiten parameter, vendar pa obstoječi sistemi praviloma spremljajo le en »referenčni« panj.
Če gre kaj narobe z njim (na primer odhod roja, bolezen čebel), potem indikatorji postanejo nepomembni.
Zato smo se odločili, da z enim mikrokontrolerjem spremljamo spremembo teže treh panjev hkrati, druge »dobrote« pa dodajamo kasneje.
Rezultat je bil avtonomen sistem s približno mesecem delovanja z enim polnjenjem baterije 18650 in pošiljanjem statistike enkrat na dan.
Zasnovo sem poskušal čim bolj poenostaviti, da bi jo lahko ponovili tudi brez diagramov, samo iz fotografij.
Logika delovanja je sledeča: ob prvem zagonu/resetu se odčitki senzorjev nameščenih pod panji shranijo v EEPROM.
Nato se vsak dan, po sončnem zahodu, sistem "zbudi", prebere odčitke in pošlje SMS s spremembo teže za dan in od trenutka, ko je bil vklopljen.
Poleg tega se prenese vrednost napetosti baterije in ko pade na 3.5 V, se izda opozorilo o potrebi po polnjenju, ker se pod 3.4 V komunikacijski modul ne vklopi in odčitki teže že "odplavajo".
»Se spomniš, kako se je vse začelo. Vse je bilo prvič in znova.”
Da, to je natanko tisti komplet strojne opreme, ki je bil prvotno, čeprav so do končne različice preživeli le merilniki napetosti in žice, a najprej.
Pravzaprav ne potrebujete kabelske tuljave, le izkazalo se je, da je enaka cena kot 30-metrski ravni kabel.
Če se ne bojite razstaviti 3 SMD LED in pol sto točk običajnega (izhodnega) spajkanja, potem pojdite!
Potrebovali bomo torej naslednji sklop opreme/materiala:
- Arduino Pro Mini 3V
Bodite pozorni na mikrovezje linearnega pretvornika - mora biti točno 3.3 V - na oznaki čipa KB 33/LB 33/DE A10 - moj Kitajec se je nekaj zmotil in celotna serija
Izkazalo se je, da imajo plošče v trgovini 5-voltne regulatorje in 16MHz kristale. - USB-Ttl na čipu CH340 - lahko uporabite celo 5-voltnega, vendar bo treba med utripanjem mikrokontrolerja Arduino odklopiti od GSM modula, da ne bi zažgal slednjega.
Plošče, ki temeljijo na čipu PL2303, ne delujejo v sistemu Windows 10. - GSM komunikacijski modul Goouu Tech IOT GA-6-B ali AI-THINKER A-6 Mini.
Zakaj ste se tam ustavili? Neoway M590 - oblikovalec, ki zahteva ločene plese s tamburami, GSM SIM800L - ni bil všeč nestandardni ravni logike 2.8 V, ki zahteva usklajevanje tudi s trivoltnim Arduinom.
Poleg tega ima rešitev AiThinker minimalno porabo energije (pri pošiljanju SMS-a nisem videl toka, višjega od 100mA). - Antena GSM GPRS 3DBI (na zgornji fotografiji - pravokotni šal z "repom", ob 9 uri)
- Začetni paket operaterja z dobro pokritostjo na lokaciji vašega čebelnjaka.
Da, paket je treba najprej aktivirati v navadnem telefonu, ob vstopu ONEMOGOČITI ZAHTEVO ZA PIN in napolniti račun.
Zdaj obstaja veliko možnosti z imeni v slogu "Senzor", "IoT" - imajo nekoliko nižjo naročnino. - žica dupont 20cm ženski-ženski - 3 kos. (za povezavo Arduina z USB-TTL)
- 3 kos. HX711 - ADC za tehtnice
- 6 merilnih celic za uteži do 50 kg
- 15 metrov 4-žilnega telefonskega kabla - za priklop utežnih modulov na ARDUINO.
- Fotorezistor GL5528 (ta je pomemben, s temnim uporom 1 MΩ in svetlobnim uporom 10-20 kΩ) in dva navadna upora 20 kΩ
- Kos dvostranskega "debelega" traku 18x18 mm - za pritrditev Arduino na komunikacijski modul.
- Nosilec baterije 18650 in pravzaprav sama baterija ima ~2600 mAh.
- Malo voska ali parafina (aroma lučka sveča-tableta) - za zaščito pred vlago HX711
- Kos lesenega trama 25x50x300 mm za osnovo merilnikov napetosti.
- Ducat samoreznih vijakov s stiskalno podložko 4,2x19 mm za pritrditev senzorjev na podlago.
Baterijo lahko vzamete iz razstavljanja prenosnikov - je nekajkrat cenejša od nove, zmogljivost pa bo veliko večja kot pri kitajskem UltraFire - dobil sem 1500 proti 450 (to je 6800 za ogenj 😉
Poleg tega boste potrebovali mirne roke, spajkalnik EPSN-25, kolofonijo in spajko POS-60.
Še pred 5 leti sem uporabljal sovjetski spajkalnik z bakreno konico (spajkalne postaje mi niso delale - vzel sem ga na testno vožnjo in zaključil vezje z EPSN).
Toda po njenem neuspehu in več kitajskih pošastnih ponaredkih se je slednja imenovala Šparta - stvar, ki je tako huda kot njeno ime, se je ustavila
na izdelku s termostatom.
Torej gremo!
Za začetek odspajkamo dve LED diodi iz GSM modula (mesto, kjer sta bili, je obkroženo v oranžnem ovalu)
Kartico SIM vstavimo s kontaktnimi ploščicami na tiskano vezje, poševni vogal na fotografiji je označen s puščico.
Nato izvedemo podoben postopek z LED na plošči Arduino (ovalna levo od kvadratnega čipa),
Prispajkajte glavnik na štiri kontakte (1),
Vzamemo dva 20k upora, zvijemo vodnike na eni strani, spajkamo zasuk v luknjo nožice A5, preostali vodniki so v RAW in GND arduina (2),
Nogi fotoupora skrajšamo na 10mm in ga prispajkamo na GND in D2 pina plošče (3).
Zdaj je čas za modri električni trak dvostranskega lepilnega traku - prilepimo ga na nosilec kartice SIM komunikacijskega modula, na vrhu - Arduino - rdeči (srebrni) gumb je obrnjen proti nam in se nahaja nad kartico SIM.
Spajkamo napajalnik: plus iz kondenzatorja komunikacijskega modula (4) na RAW arduino pin.
Dejstvo je, da sam komunikacijski modul potrebuje 3.4-4.2 V za svoje napajanje, njegov kontakt PWR pa je povezan s padajočim pretvornikom, tako da je treba za delovanje iz li-iona napetost napajati mimo tega dela vezja.
V Arduinu, nasprotno, napajamo prek linearnega pretvornika - pri nizki porabi toka je padec napetosti 0.1 V.
Toda z dovajanjem stabilizirane napetosti modulom HX711 se znebimo potrebe po njihovi prilagoditvi na nižjo napetost (in hkrati povečanega šuma zaradi te operacije).
Nato spajkamo mostičke (5) med nožice PWR-A1, URX-D4 in UTX-D5, ozemljitev GND-G (6) in končno napajanje iz nosilca baterije 18650 (7), priključimo anteno (8).
Zdaj vzamemo pretvornik USB-TTL in povežemo kontakte RXD-TXD in TXD-RXD, GND-GND z žicami Dupont na ARDUINO (glavnik 1):
Zgornja fotografija prikazuje prvo različico (od treh) sistema, ki je bila uporabljena za odpravljanje napak.
Zdaj pa si bomo za nekaj časa oddahnili od spajkalnika in prešli na programski del.
Opisal bom zaporedje dejanj za Windows:
Najprej morate prenesti in namestiti/razpakirati program — trenutna različica je 1.8.9, jaz pa uporabljam 1.6.4
Zaradi poenostavitve razpakiramo arhiv v mapo C: arduino - “vaša_različica_številka”, znotraj bomo imeli mape /dist, gonilniki, primeri, strojna oprema, java, lib, knjižnice, reference, orodja, pa tudi izvršljivo datoteko arduino (med ostalimi).
Zdaj potrebujemo knjižnico za delo z ADC — zeleni gumb »klon ali prenos« — prenos ZIP.
Vsebina (mapa HX711-master) je postavljena v imenik C:arduino-»vaša_različica_številka«knjižnice
In seveda voznik za iz istega githuba - iz nepakiranega arhiva se namestitev preprosto zažene z datoteko SETUP.
V redu, zaženimo in konfigurirajmo program C:arduino-»vaša_različica_številka«arduino
Pojdite na element »Orodja« - izberite ploščo »Arduino Pro ali Pro Mini«, procesor Atmega 328 3.3 V 8 MHz, vrata - številka, ki ni sistemska COM1 (prikaže se po namestitvi gonilnika CH340 z adapterjem USB-TTL povezan)
V redu, kopirajte naslednjo skico (program) in jo prilepite v okno Arduino IDE
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);
}
}
V prvi vrstici v narekovajih char phone_no[]=”+123456789012″; — namesto 123456789012 vnesite svojo telefonsko številko s kodo države, na katero bo poslan SMS.
Zdaj pritisnemo gumb za preverjanje (nad številko ena na zgornjem posnetku zaslona) - če je na dnu (pod številko tri na zaslonu) »Prevajanje je končano« - potem lahko utripamo mikrokrmilnik.
Torej, USB-TTL je povezan z ARDUINO in računalnikom, napolnjeno baterijo vstavite v nosilec (običajno LED na novem Arduinu začne utripati enkrat na sekundo).
Zdaj pa strojna programska oprema - treniramo pritisk rdečega (srebrnega) gumba mikrokontrolerja - to bo treba storiti strogo v določenem trenutku!!!
Jesti? Kliknite gumb »Naloži« (nad dvema na posnetku zaslona) in pozorno poglejte vrstico na dnu vmesnika (pod tremi na posnetku zaslona).
Takoj, ko se napis »kompilacija« spremeni v »prenos«, pritisnite rdeči gumb (ponastavitev) - če je vse v redu, bodo lučke na adapterju USB-TTL veselo utripale, na dnu vmesnika pa napis »Naloženo ”
Zdaj, ko čakamo na testni SMS, vam bom povedal, kako deluje program:
Na fotografiji je druga različica stojala za odpravljanje napak.
Ob prvem vklopu sistem preveri bajta številka 500 in 501 EEPROM-a; če sta enaka, se podatki o kalibraciji ne zabeležijo in algoritem nadaljuje v razdelek za nastavitev.
Enako se zgodi, če je fotorezistor ob vklopu zasenčen (s pokrovčkom peresa) - aktivira se način ponastavitve.
Tehtalne celice bi morale biti že nameščene pod panji, saj začetno nulto le popravimo in nato izmerimo spremembo teže (zdaj bodo nulte šele prišle, saj nismo še nič povezali).
Istočasno bo vgrajena LED na pinu 13 začela utripati na Arduinu.
Če do ponastavitve ne pride, lučka LED sveti 12 sekund.
Po tem se pošlje testni SMS s sporočilom »INITIAL BOOT OK« in napetostjo baterije.
Komunikacijski modul se izklopi in po 3 minutah plošča Arduino preklopi plošče ADC HX711 v način mirovanja in sama zaspi.
Ta zakasnitev je bila narejena, da ne bi prevzeli motenj delujočega modula GSM (po izklopu nekaj časa "zvoni").
Nato imamo prekinitev foto senzorja na drugem pinu (funkcija plus je omogočena).
V tem primeru se po proženju stanje fotoupora preverja še 3 minute - da se odpravi ponavljajoče/lažno proženje.
Značilno je, da se sistem brez prilagajanja aktivira 10 minut po astronomskem sončnem zahodu v oblačnem vremenu in 20 v jasnem vremenu.
Da, da se sistem ne ponastavi ob vsakem vklopu, mora biti priključen vsaj prvi modul HX711 (pins DT-D10, SCK-A0).
Nato se odčitajo merilniki napetosti, izračuna se sprememba teže iz prejšnje operacije (prva številka v vrstici za Hive) in od prve aktivacije se preveri napetost baterije in ta informacija se pošlje kot SMS:
Mimogrede, si prejel SMS? čestitke! Smo že na pol poti! Baterijo lahko zaenkrat odstranimo iz držala, računalnika ne bomo več potrebovali.
Mimogrede, center za nadzor misije se je izkazal za tako kompaktnega, da ga je mogoče postaviti v kozarec za majonezo; v mojem primeru se je popolnoma prilegala prosojna škatla velikosti 30x60x100 mm (iz vizitk).
Da, spalni sistem porabi ~2.3mA - 90% zaradi komunikacijskega modula - se ne izklopi popolnoma, ampak gre v stanje pripravljenosti.
Začnimo izdelovati senzorje; najprej se dotaknimo postavitve senzorjev:
To je načrt panja - pogled od zgoraj.
Klasično so v vogalih nameščeni 4 senzorji (1,2,3,4)
Merili bomo drugače. Oziroma celo na tretji način. Ker fantje iz BroodMinderja to počnejo drugače:
Pri tej izvedbi so senzorji nameščeni na položajih 1 in 2, točki 3,4 in XNUMX ležita na nosilcu.
Potem senzorji predstavljajo le polovico teže.
Da, ta metoda je manj natančna, vendar si je vseeno težko predstavljati, da bi čebele zgradile vse okvirje z »jeziki« satja ob eni steni panja.
Torej, predlagam, da na splošno zmanjšamo senzorje na točko 5 - potem ni potrebe po zaščiti sistema, pri uporabi lahkih panjev pa se je popolnoma treba zadovoljiti z enim senzorjem.
Na splošno smo testirali dve vrsti modulov na HX711, dve vrsti senzorjev in dve možnosti za njihovo povezavo - s polnim Wheatstonovim mostom (2 senzorja) in s polovičnim, ko je drugi del dopolnjen z 1k upori z toleranca 0.1 %.
Toda slednji način je nezaželen in ga ne priporočajo niti proizvajalci senzorjev, zato bom opisal le prvega.
Torej, za en panj bomo namestili dva merilnika napetosti in en modul HX711, shema ožičenja je naslednja:
Od plošče ADC do Arduina je 5 metrov 4-žilnega telefonskega kabla - .
Na splošno pustimo 8 cm "repov" na senzorjih, odstranimo sukani par in spajkamo vse kot na zgornji fotografiji.
Preden se lotite mizarskega dela, postavite vosek/parafin v primerno posodo, da se stopi v vodni kopeli.
Zdaj vzamemo les in ga razdelimo na tri dele po 100 mm
Nato označimo vzdolžni utor širine 25 mm, globine 7-8 mm, presežek odstranimo z nožno žago in dletom - nastane profil v obliki črke U.
Ali je vosek segret? — tja potopimo naše plošče ADC — to jih bo zaščitilo pred vlago/meglo:
Vse postavimo na leseno podlago (treba jo je obdelati z antiseptikom, da preprečimo gnitje):
In končno pritrdimo senzorje s samoreznimi vijaki:
Obstajala je tudi opcija z modrim lepilnim trakom, a je zaradi humanosti ne predstavljam 😉
S strani Arduina naredimo naslednje:
Telefonske kable ogolimo, obarvane žice zvijemo skupaj in jih pokositrimo.
Po tem spajkajte na kontakte plošče, kot je na sliki:
To je to, zdaj za končno preverjanje, senzorje postavimo v sektorje kroga, na vrh kos vezanega lesa, ponastavimo krmilnik (baterijo s pokrovčkom peresa postavimo na fotodiodo).
Istočasno bi morala LED na Arduinu utripati in prispeti mora testni SMS.
Nato odstranite pokrovček s fotocelice in nalijte vodo v 1.5-litrsko plastično steklenico.
Steklenico postavimo na vezano ploščo in če je minilo že nekaj minut od vklopa, ponovno nataknemo pokrovček na fotoupor (simulacija sončnega zahoda).
Po treh minutah bo LED na Arduinu zasvetila in morali bi prejeti SMS z vrednostmi teže približno 1 kg v vseh položajih.
čestitke! Sistem je bil uspešno sestavljen!
Če zdaj prisilimo sistem, da ponovno deluje, bo imel prvi stolpec teže ničle.
Da, v dejanskih pogojih je priporočljivo, da fotoupor usmerite navpično navzgor.
Zdaj bom dal kratek uporabniški priročnik:
- Pod zadnje stene panjev namestite merilnike napetosti (pod sprednje postavite tram/desko debeline ~30mm)
- Zasenčite fotorezistor in vstavite baterijo - lučka LED mora utripati in prejeti morate testni SMS z besedilom "INITIAL BOOT OK"
- Centralno enoto postavite čim bolj oddaljeno od panjev in tako, da žice ne motijo dela s čebelami.
Vsak večer, po sončnem zahodu, boste prejeli SMS s spremembami vaše teže za dan in od trenutka izstrelitve.
Ko napetost akumulatorja doseže 3.5 V, se SMS konča z vrstico »!!! NAPOLNI BATERIJO!!!"
Čas delovanja na eni 2600mAh bateriji je približno mesec dni.
Če se baterija zamenja, se dnevne spremembe teže panjev ne zapomnijo.
Kaj sledi?
- Ugotovite, kako vse to vnesti v projekt za github
- Zaženite 3 čebelje družine v panjih sistema Palivoda (ali rogatih v ljudstvu)
- Dodajte "žemljice" - merjenje vlažnosti, temperature in kar je najpomembneje - analiziranje brenčanja čebel.
Toliko zaenkrat, s spoštovanjem, električni čebelar Andrej
Vir: www.habr.com