Nej, detta är inte ett kommersiellt erbjudande, det här är kostnaden för systemkomponenterna som du kan montera efter att ha läst artikeln.
Lite bakgrund:
För en tid sedan bestämde jag mig för att skaffa bin, och de dök upp ... under hela säsongen, men lämnade inte vintern.
Och detta trots att han verkade göra allt rätt - höstens kompletterande mat, värmande före kylan.
Kupan var ett klassiskt träsystem "Dadan" för 10 ramar från en 40 mm skiva.
Men den vintern, på grund av temperatursvängningar, förlorade även erfarna biodlare mycket mer än vanligt.
Så här uppstod idén med ett system för övervakning av bikupans hälsa.
Efter att ha publicerat flera artiklar om Habr och pratat på biodlarnas forum bestämde jag mig för att gå från enkel till komplex.
Vikt är den enda obestridliga parametern, men som regel övervakar befintliga system endast en "referens" bikupa.
Om något går fel med det (till exempel svärmavgång, bisjukdom) blir indikatorerna irrelevanta.
Därför beslutades det att övervaka förändringen i vikten av tre bikupor samtidigt med en mikrokontroller och lägga till andra "godsaker" efter.
Som ett resultat fick vi ett autonomt system med en drifttid på ungefär en månad på en enda 18650 batteriladdning och skickar statistik en gång om dagen.
Jag försökte förenkla designen så mycket som möjligt, så att den kunde upprepas även utan diagram, från ett fotografi.
Operationslogiken är som följer: vid den första starten / återställningen lagras avläsningarna av sensorerna som är installerade under bikuporna i EEPROM.
Vidare, varje dag, efter solnedgången, "vaknar systemet", läser avläsningarna och skickar SMS med en förändring i vikt per dag och från det ögonblick det slogs på.
Dessutom överförs värdet på batterispänningen, och när den sjunker till 3.5V utfärdas en varning om behovet av laddning, eftersom kommunikationsmodulen under 3.4V inte slås på och viktavläsningarna "flyter redan" bort".
"Kommer du ihåg hur det hela började. Allt var för första gången och igen.
Ja, det var en sådan uppsättning "järn" som ursprungligen var, även om bara töjningsmätare och kablar överlevde till den slutliga versionen, men först till kvarn.
Kabelfacket behövs faktiskt inte, det visade sig bara vara samma pris som 30m rakt.
Om du inte är rädd för att demontera 3 smd-LEDs och ett halvt hundra punkter med konventionell (utgång) lödning, gå!
Så vi behöver följande uppsättning utrustning / material:
- Arduino Pro Mini 3V
Du bör vara uppmärksam på det linjära omvandlarchippet - det ska vara exakt 3.3V - på chipmarkeringen KB 33 / LB 33 / DE A10 - kineserna trasslade till något med mig, och hela partiet
skivorna i butiken visade sig vara med 5-voltsregulatorer och kvarts på 16MHz. - USB-Ttl på CH340-chippet - även 5-volt är möjligt, men sedan under mikrokontrollerns firmware måste Arduino kopplas bort från GSM-modulen för att inte bränna den senare.
Kort baserade på PL2303-chippet fungerar inte under Windows 10. - GSM-kommunikationsmodul Goouu Tech IOT GA-6-B eller AI-THINKER A-6 Mini.
Varför stannade du där? Neoway M590 – en konstruktör som kräver separata danser med tamburiner, GSM SIM800L – gillade inte den icke-standardiserade 2.8V logiknivån, som kräver koordination även med en trevolts arduino.
Dessutom har lösningen från AiThinker minimal strömförbrukning (när jag skickade SMS såg jag ingen ström över 100mA). - Antenn GSM GPRS 3DBI (på bilden ovan - en rektangulär halsduk med en "svans", klockan 9)
- Ett startpaket för en operatör med bra täckning på din bigårdsplats.
Ja, paketet måste först aktiveras i en vanlig telefon, AVAKTIVERA PIN-BEGÄRAN vid entrén och fylla på kontot.
Nu finns det många alternativ med namn som "Sensor", "IoT" - de har en något lägre månadsavgift. - tråd dupont 20cm hona-hona — 3 st. (för att ansluta Arduino till USB-TTL)
- 3 st. HX711 - ADC för vågar
- 6 lastceller för vikt upp till 50 kg
- 15 meter 4-tråds telefonkabel - för att ansluta viktmoduler med ARDUINO.
- Fotoresistor GL5528 (viktigt just detta, med ett mörkt motstånd på 1MΩ och ett ljusresistans på 10-20kΩ) och två konventionella 20k-motstånd
- En bit dubbelsidig "tjock" tejp 18x18mm - för att fästa arduinon på kommunikationsmodulen.
- 18650 batterihållare och faktiskt själva batteriet ~ 2600mAh.
- Lite vax eller paraffin (aromalampa ljus-tablett) - för fuktskydd HX711
- En bit träbalk 25x50x300mm för töjningsgivarnas bas.
- Ett dussin självgängande skruvar med pressbricka 4,2x19 mm för att fästa sensorerna på basen.
Batteriet kan tas från demontering av bärbara datorer - många gånger billigare än en ny, och kapaciteten kommer att visa sig vara mycket större än den hos kinesiska UltraFire - jag fick 1500 mot 450 (detta är för elden 6800 😉
Dessutom behöver du icke-krokiga händer, en EPSN-25 lödkolv, kolofonium och POS-60 lod.
För 5 år sedan använde jag en sovjetisk lödkolv med kopparstick (lödstationer fungerade inte för mig - jag tog den för en provkörning och avslutade kretsen med EPSN).
Men efter dess misslyckande och flera kinesiska monstruösa falska (d) träd, upphörde det senare med namnet Sparta - en så hård sak som namnet.
på en produkt med termostat.
Låt oss gå!
Till att börja med löder vi två lysdioder från GSM-modulen (platsen där de var inringade i en orange oval)
Vi sätter in SIM-kortet med kontaktdynor i det tryckta kretskortet, det avfasade hörnet på bilden indikeras med en pil.
Sedan utför vi en liknande procedur med lysdioden på Arduino-kortet (oval till vänster om det fyrkantiga chippet),
Vi löder kammen i fyra kontakter (1),
Vi tar två 20k motstånd, vrider ledningarna på ena sidan, löder vridningen i hålet på kontakt A5, de återstående ledningarna i RAW och GND på arduino (2),
Vi förkortar fotomotståndets ben till 10 mm och löder det till GND- och D2-stiften på kortet (3).
Nu är det dags för den blå elektriska tejpen av dubbelsidig tejp - vi limmar den på hållaren till SIM-kortet på kommunikationsmodulen, och på toppen - arduino - den röda (silver) knappen är vänd mot oss och är placerad ovanför Simkort.
Vi löder kraften: plus från kondensatorn på kommunikationsmodulen (4) till RAW arduino-stiftet.
Faktum är att själva kommunikationsmodulen kräver 3.4-4.2V för sin strömförsörjning, och dess PWR-kontakt är ansluten till en nedtrappningsomvandlare, så för att arbeta från li-ion måste spänning tillföras förbi denna del av kretsen.
I arduino, tvärtom, levererar vi ström genom en linjär omvandlare - vid låg strömförbrukning är bortfallet spänningsfallet 0.1V.
Men genom att applicera en stabiliserad spänning på HX711-modulerna blir vi av med behovet av att modifiera dem för en lägre spänning (och samtidigt från ökande brus som ett resultat av denna operation).
Löda sedan byglarna (5) mellan kontakterna PWR-A1, URX-D4 och UTX-D5, GND-G-jorden (6) och slutligen strömförsörjningen från 18650-batterihållaren (7), anslut antennen (8) ).
Nu tar vi en USB-TTL-omvandlare och ansluter RXD-TXD och TXD-RXD, GND-GND-kontakterna med Dupont-ledningar till ARDUINO (kam 1):
Bilden ovan visar den första versionen (av tre) av systemet som användes för felsökning.
Och nu ska vi avvika från lödkolven ett tag och gå vidare till mjukvarudelen.
Jag kommer att beskriva sekvensen av åtgärder för Windows:
Först måste du ladda ner och installera/packa upp programmet - den nuvarande versionen är 1.8.9, men jag använder 1.6.4
För enkelhetens skull packar vi upp arkivet i mappen C: arduino-"ditt_versionsnummer", inuti kommer vi att ha /dist, drivrutiner, exempel, hårdvara, java, lib, bibliotek, referens, verktygsmappar, samt den körbara filen arduino (bland andra).
Nu behöver vi ett bibliotek för att arbeta med ADC - grön knapp "klona eller ladda ner" - ladda ner ZIP.
Innehållet (mappen HX711-master) placeras i katalogen C: arduino-"your_version_number"libraries
Och naturligtvis föraren för från samma github - från det uppackade arkivet startas installationen helt enkelt av SETUP-filen.
Ok, kör och konfigurera programmet C: arduino-"ditt_versionsnummer" arduino
Vi går till objektet "Verktyg" - välj kortet "Arduino Pro eller Pro Mini", Atmega 328 3.3V 8 MHz-processor, port - ett annat nummer än systemet COM1 (det visas efter installation av CH340-drivrutinen med en USB-TTL adapter ansluten)
Ok, kopiera följande skiss (program) och klistra in den i Arduino IDE-fönstret
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);
}
}
På första raden, inom citattecken char phone_no[]="+123456789012"; - istället för 123456789012 sätter vi vårt telefonnummer med landskoden som SMS kommer att skickas till.
Nu trycker vi på kontrollknappen (ovanför nummer ett i skärmdumpen ovan) - om nedan (under de tre på skärmen) "Kompileringen är klar" - så kan vi blinka mikrokontrollern.
Så, USB-TTL är ansluten till ARDUINO och en dator, vi sätter ett laddat batteri i hållaren (vanligtvis på en ny arduino börjar lysdioden blinka med en frekvens på en gång per sekund).
Nu är den fasta programvaran - vi tränar på att trycka på den röda (silver) knappen på mikrokontrollern - detta måste göras strikt vid ett visst ögonblick !!!
Äta? Klicka på knappen "Ladda upp" (ovanför de två på skärmdumpen) och titta noga på raden längst ner i gränssnittet (under tre på skärmen).
Så fort inskriptionen "kompilering" ersätts med "laddar" - tryck på den röda knappen (återställ) - om allt är ok - blinkar lamporna på USB-TTL-adaptern glatt, och längst ner i gränssnittet inskriptionen "Laddad "
Nu, medan vi väntar på att test-SMS:et ska komma till telefonen, kommer jag att berätta hur programmet fungerar:
På bilden - den andra versionen av felsökningsstativet.
När det först slås på kontrollerar systemet byte nummer 500 och 501 i EEPROM, om de är lika, då skrivs inte kalibreringsdata, och algoritmen fortsätter till inställningssektionen.
Samma sak händer om fotoresistorn är skuggad när den är påslagen (med ett pennlock) - återställningsläget är aktiverat.
Lastcellerna bör redan installeras under bikuporna, eftersom vi helt enkelt fixar den initiala nivån på noll och sedan mäter förändringen i vikt (nu kommer det bara att komma nollor, eftersom vi inte har anslutit något ännu).
Samtidigt kommer den inbyggda lysdioden på stift 13 att blinka på Arduino.
Om ingen återställning sker, lyser lysdioden i 12 sekunder.
Därefter skickas ett test-SMS med meddelandet "INITIAL BOOT OK" och batterispänningen.
Kommunikationsmodulen stängs av och efter 3 minuter sätter Arduino-kortet HX711 ADC-korten i viloläge och somnar av sig själv.
En sådan fördröjning görs för att inte fånga upphämtningar från en fungerande GSM-modul (efter att ha stängt av den "foniterar" den under en tid).
Därefter har vi ett fotosensoravbrott på det andra stiftet (positiv pullup är aktiverad med pullup-funktionen).
Samtidigt, efter utlösning i ytterligare 3 minuter, kontrolleras fotoresistorns tillstånd - för att utesluta upprepade / falska positiva.
Talande nog, utan någon justering, fungerar systemet 10 minuter efter astronomisk solnedgång i molnigt väder och 20 minuter senare i klart väder.
Ja, för att systemet inte ska återställas varje gång det slås på måste åtminstone den första HX711-modulen anslutas (stift DT-D10, SCK-A0)
Sedan tas avläsningarna av lastcellerna, viktförändringen beräknas från föregående operation (första siffran i raden efter Hive) och från första införandet kontrolleras batterispänningen och denna information skickas i form av SMS:
Förresten, fick du ett sms? Grattis! Vi är mitt på vägen! Batteriet kan fortfarande tas ur hållaren, vi behöver inte datorn längre.
Missionskontrollcentralen visade sig förresten vara så kompakt att den får plats i en majonnäsburk, i mitt fall passade en genomskinlig låda 30x60x100mm i storlek (från visitkort) perfekt.
Ja, sovsystemet förbrukar ~2.3mA - 90% på grund av kommunikationsmodulen - det stängs inte av helt, utan går i standbyläge.
Vi fortsätter till tillverkningen av sensorer, till att börja med, låt oss beröra sensorernas layout:
Detta är planen för kupan - ovanifrån.
Klassiskt är 4 sensorer installerade i hörnen (1,2,3,4)
Vi kommer att mäta olika. Eller snarare, till och med på ett tredje sätt. Eftersom killarna från BroodMinder gör det annorlunda:
I denna design är sensorerna installerade i positionerna 1 och 2, punkterna 3,4 och XNUMX vilar på balken.
Då står sensorerna för bara halva vikten.
Ja, den här metoden har mindre noggrannhet, men det är fortfarande svårt att föreställa sig att bina byggde upp alla ramar med "tungor" av bikakor längs en vägg av bikupan.
Så jag föreslår att generellt minska sensorerna till punkt 5 - då finns det inget behov av att skärma av systemet, och när du använder ljusbikupor kan du överhuvudtaget klara dig med en sensor.
I allmänhet testades två typer av moduler på HX711, två typer av sensorer och två alternativ för deras anslutning - med en hel Wheatstone-brygga (2 sensorer) och med en halv, när den andra delen kompletteras med 1k motstånd med en tolerans på 0.1 %.
Men den senare metoden är oönskad och rekommenderas inte ens av sensortillverkare, så jag kommer bara att beskriva den första.
Så på en kupa kommer vi att installera två lastceller och en HX711-modul, kopplingsschemat är som följer:
Från ADC-kortet till arduino finns det 5 meter av en 4-ledare telefonkabel - .
I allmänhet lämnar vi "svansar" på 8 cm vardera på sensorerna, rengör det tvinnade paret och löd allt som på bilden ovan.
Innan du börjar snickra lägger du vaxet/paraffinet i en lämplig behållare för att smälta i vattenbad.
Nu tar vi vårt virke och delar upp det i tre segment om 100 mm vardera
Därefter markerar vi ett längsgående spår 25 mm brett, 7-8 mm djupt, använd en bågfil och en mejsel för att ta bort överskottet - en U-formad profil ska komma ut.
Har vaxet värmts upp? - vi doppar våra ADC-kort där - detta skyddar dem från fukt/dimma:
Vi placerar allt på en träbas (det är nödvändigt att behandla det med ett antiseptiskt medel från förfall):
Och slutligen fixar vi sensorerna med självgängande skruvar:
Det fanns ett annat alternativ med blå eltejp, men av mänsklighetsskäl tar jag inte upp det 😉
Från Arduino-sidan, gör följande:
Vi rengör våra telefonkablar, tvinnar ihop de färgade ledningarna, busar.
Efter det, löd till brädets kontakter som på bilden:
Det är det, nu för den sista kontrollen lägger vi sensorerna i cirkelns sektorer, ovanpå - en bit plywood, återställ kontrollern (vi sätter batteriet med en pennkåpa på fotodioden).
Samtidigt ska lysdioden på arduinon blinka och ett test-SMS ska komma.
Sedan tar vi bort locket från fotocellen och går för att samla vatten i en 1.5 liters plastflaska.
Vi lägger flaskan på plywood och om det redan har gått flera minuter från att slås på sätter vi tillbaka locket på fotoresistorn (simulerar en solnedgång).
Efter tre minuter kommer lysdioden på arduino att tändas och du bör få ett SMS med viktvärden på cirka 1 kg i alla positioner.
Grattis! systemet har framgångsrikt monterats!
Om vi nu tvingar systemet att fungera igen, så kommer nollor att erhållas i viktens första kolumn.
Ja, under verkliga förhållanden är det önskvärt att orientera fotomotståndet vertikalt uppåt.
Nu ska jag ge en kort bruksanvisning:
- Installera lastceller under bikupornas bakväggar (ersätt en balk/bräda ~ 30 mm tjock under de främre)
- Skugga fotomotståndet och sätt i batteriet - lysdioden ska blinka och ett test-SMS kommer med texten "INITIAL BOOT OK"
- Placera centralenheten på maximalt avstånd från bikuporna och så att ledningarna inte stör när du arbetar med bin.
Varje kväll, efter solnedgången, kommer SMS med en förändring i vikt per dag och sedan lanseringen.
När batterispänningen når 3.5V slutar SMS:et med raden "!!! LADDA BATTERI!!!"
Drifttiden från ett batteri med en kapacitet på 2600mAh är ungefär en månad.
I händelse av ett batteribyte memoreras inte bikupornas dagliga viktförändringar.
Vad händer nu?
- Ta reda på hur man ordnar allt detta i ett projekt för github
- Ha 3 bisamhällen i kuporna i Palivoda-systemet (eller hornade i folket)
- Lägg till "bullar" - mätning av luftfuktighet, temperatur och viktigast av allt - analys av binas surrande.
Det var allt för nu, med vänliga hälsningar, elektriska biodlare Andrey
Källa: will.com