Easy Bee Counter: 10 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

2019 Easy Bee Counter V.1

Savol yoki muammo uchun !! Iltimos, ularni bu erda github saytiga joylashtiring!

Asalarilar hisoblagichining bu versiyasini lehimlash va yig'ish oson (hamma teshikdan). U sinovdan o'tgan va namuna kodi bilan ishlaydi*.

Hozirgi sinovdan o'tgan dizaynni dasturlash oson va boshlang'ich dasturchilar uchun qulay. Bosma elektron karta Adafruit tomonidan ishlab chiqarilgan bir nechta Arduino platformalarini, shu jumladan Adafruit Feather tipidagi mikro-kontrollerlar va Adafruit ItsyBitsy mikro-kontrollerlarini qabul qiladi. Adafruit patlari Wi -Fi va uzoq masofali radio xususiyatlarini o'z ichiga oladi (esp8266*, esp32 va LoRA). ItsyBitsy 3V modellarining barchasi (M0, M4 va 32u4) yaxshi ishlashi kerak.

*Esp8266 patida A5 yo'q. Agar siz uController -dan foydalansangiz, siz boshqa mavjud pinga o'tishingiz kerak.

1 -qadam: Ma'lumotlar tahlili - Nega arilarni hisoblash kerak?

Mumkin bo'lgan qo'llanmalar

• asalarilar parvozining kengayishi yoki kamayishi uyaning sog'lig'ini ko'rsatishi mumkin
• yo'nalish reyslarining kunlar davomida kengayishi yoki kamayishi malika sog'lig'ini ko'rsatishi mumkin
• ketayotgan va qaytadigan asalarilar cho'qqilari orasidagi vaqt o'zgarishi ovchilar sonini va polen/nektar manbasiga masofani ko'rsatishi mumkin.

• manipulyatsiyani tekshirish uchun ikkita yoki uyani siljitish; kabi,

  • asal supersini qo'shish/olib tashlash
  • ichki shakar siropi bilan oziqlantirish
  • oksalat kislotasi oqadilar bilan davolash
• elektronika, lehim va mikro-nazorat dasturlari bilan tanishish
• asal asalari ta'limi yoki muzey tipidagi o'rnatish

Qovoq salomatligi

Asalarilarning parvoz ma'lumotlari va yo'nalish parvozlarini uyaning sog'lig'i yoki malika sog'lig'iga tenglashtirish mumkin ko'rinadi. Yo'nalish parvozlari - taxminan 20 kunlik "o'rta yoshli" asalarilarning xatti -harakati. Bu yoshdagi asalarilar ovlashdan oldin, kunning yarmida uyadan guruh bo'lib chiqib ketishadi, natijada ma'lumotlarning maksimal 45 minutini ko'rish oson bo'ladi.

Agar yo'nalish parvozlarida pasayish bo'lsa, bu 42 kun oldin tuxum qo'yishning kamayishini ko'rsatishi mumkin (22 kunlik lyuk + em -xashakgacha 20 kun).

Ovqatlanish masofasi

Ma'lumotlarda asalarilar OUT va asalarilar o'rtasidagi kichik, ammo aniq siljishlarni ko'rish oson. Bu ketayotgan va qaytayotgan asalarilar hajmini, shuningdek, ovlanadigan joyga yaqin masofani yoki vaqtni ko'rsatadi.

2 -qadam: oldingi dizaynni takomillashtirish

• Oson lehimlash uchun barcha teshikli komponentlar
• UControllers => Feather and ItsyBitsy, er-xotin oyoq izi, rozetkali.
• Arduino, Lua va microPython dasturlari - jami 24 ta eshik, 48 ta datchik, 6 smenali registr
• ~ 14.75 dyuymli uyaning oson ochilishi uchun butun ochilishini uzoq cho'zish
• sendvich yaratish uchun 2 ta tenglikni ishlatish - arzon tezkor echim. PCBlar qora rangda bo'lishi kerak (ko'rsatmalarga qarang), shuning uchun IQ -LEDli emitent materialga singib ketadi.
• burilish uslublari yoki eshiklarini yaratish uchun 6 pinli sarlavhalar yordamida
• N-Ch mosfetli IQ LEDlarni boshqaradi, shuning uchun LEDlarni sezish vaqtida qisqa vaqt davomida ON holatida boshqarish mumkin (~ 75us). Quvvatni 1ma dan pastroqqa kamaytirishga imkon beradi (plus uController).

3 -qadam: Umumiy operatsiya

Infraqizil (IR) sensorlar

Asalarilar 24 darvozadan majburan o'tkaziladi, bu erda optik sensorlar (48 ta sensorlar) asalarilar mavjudligini aniqlaydi va asalarilar harakatining yo'nalishini aniqlaydi. Har bir optik sensorda IQ LED va IQ sensori mavjud. Agar asalarilar bo'lmasa, IQ nurlari qora sirtga singib ketadi. Agar ari mavjud bo'lsa, IQ nurlari arini aks ettiradi va sensorni ishga tushiradi.

48 ta LED 24 ta ikkita to'plamga bo'lingan, ularning har biri N-ch mosfet bilan boshqariladi. Ma'lumotlar varag'ida ko'rsatilganidek, har bir IQ LEDning oldinga kuchlanish 1,2V va taxminan 20ma. Ikkita LED 22 ohmli qarshilik bilan ketma -ket ulanadi. Kengashda LEDlar oqim cheklovli rezistorlarni chetlab o'tishga imkon beradigan o'tish moslamalari mavjud. To'liq sinovdan o'tguncha jumperni lehimlamang! O'rnatish ko'rsatmalariga qarang.

O'zgartirish registrlari

6 ta almashish registri mavjud. Shift registrlarini qanday ulash va dasturlashning ajoyib ta'rifi. Mikro-nazoratchining SPI pinlari smenali registrlarni o'qiydi. Hamma olti smenali registrlar bir vaqtning o'zida o'qiladi. Datchiklar odatda pastga tortiladi va tranzistor ishga tushganda va asalarilar mavjud bo'lganda 3.3V yoki YUQORI ko'rsatiladi.

Quvvat PCB konstruktsiyasi USB-quvvat simini mikro-tekshirgichdan 3.3V regulyatorga ulaydi, shuning uchun mikro-kontrollerga ulangan USB kabeli butun loyihani quvvatlantirishi mumkin.

4 -qadam: O'rnatish bo'yicha ko'rsatmalar

Asalarilar hisoblagichining bu versiyasi hammasi teshik qismlari orqali. Lehimlash va yig'ish oson. Bu 2020 yil mart oyida tugagan taxtaning (V1) 2 -chi versiyasi. Agar siz 0 -versiya taxtasini olgan bo'lsangiz (2020 yil yanvar/fevral), siz mening oldingi xatolarimni tuzatishingiz kerak, shu jumladan bu erda ko'rsatilgan o'tish simini qo'shish.

1) IQ sensorlarini o'rnating - QRE1113 yoki ITR8307

2) smenali registrlarni qty (6), SIP 22R LED rezistorlari va 100k ochiladigan rezistorlarni o'rnating.

- Shift registrlari, qty (6) 74HC165- 22 ohmli rezistorlar, shinali, qty (4) SIP Paketlangan, o'tkazgichli- 100k ohmli rezistorlar, qty (6) SIP-9, 8 rezistorlar, 9 pinli

3) qty (2), - N -Channel Mosfet FQP30N06 kuch moslamalarini o'rnating

4) kichik kondansatörler o'rnatish

5) joy/lehim 3.3V quvvat regulyatori

- 3,3V regulyator, (kirish, er, chiqish - IGO, pinout), qty (1)

6) katta kondansatör o'rnatish

- 560uF, 6,3V kondansatör

7) yashil vintli terminallarni o'rnating, qty (3)

- vintli terminallar Ikki pinli, 0,1 dyuymli, (3)

8) mikroprotsessor uchun sarlavhalarni o'rnatish

9) qty (4) 10K rezistorlarni o'rnating (rasm noto'g'ri.. faqat 2 rezistor ko'rsatilgan) - i2c tortish rezistorlari - kuch moslamalari uchun ochiladigan rezistorlar

5 -qadam: dastlabki sinov

TEST sensorlari Siz uzoqqa borishdan oldin, barcha LED/datchiklaringizni sinab ko'ring! Endi oldinga borishdan oldin ularni sinab ko'rish ancha oson. Blink_IR_Leds.ino namuna kodini ishga tushiring

IQ LEDlar inson ko'ziga ko'rinmas, lekin ko'plab telefonlar va kameralar sizga IQ LEDlarini ko'rishga imkon beradi. Rasmga qarang. (afsuski, ko'pchilik iPhone telefonlarida IQ filtrlari mavjud, shuning uchun siz IR chiroqlarini ko'rmaguningizcha boshqa telefonni sinab ko'ring). Bu qadam juda muhim, shuning uchun barcha LEDlarni ko'rishingizga ishonch hosil qiling.

LEDlar yaxshi ko'rinadimi? Agar hech qanday LED yonmasa? 3.3V pinli sarlavhada 3.3V borligini tekshiring. Agar bitta yoki ikkita svetodiod o'chirilgan bo'lsa, 100% svetodiod yonib -o'chib turmaguncha, pimlarni qaytadan siljiting va/yoki ularni o'zgartiring. Svetodiodlar yaxshi, zo'r, navbatdagi test_shift_registers.ino kodli smenali registrlarni sinovdan o'tkazadi

Datchiklarni ishga tushirish uchun oq qog'ozdan foydalaning. Agar ba'zi datchiklar ishlamayotgan bo'lsa, pimlaringizni tekshiring, kerak bo'lganda paychalarni qizdiring va qayta joylashtiring.

6 -qadam: Yakuniy yig'ilish

Barcha sensorlar sinovdan o'tkazilgandan so'ng montajni yakunlang. Yuqori PCBni pastki PCB bilan bog'laydigan sarlavhalarni o'rnating. !

OK, hamma narsa sinovdan o'tkazilgach, siz bu o'tish joylarini lehimlashingiz mumkin. 24 ta o'tish moslamasini lehimlash, LED dagi old kuchlanish va tokni oshirish orqali IQ sensorlarining otish diapazonini oshiradi. Agar biz LED -larni 100usdan kamroq ushlab tursak, bu juda yaxshi. Bu ma'lumotlar varaqasida tasvirlangan.

Test_shift_registers.ino va bee_counting.ino ikkita skript bilan ta'minlangan, faqat 75us uchun LEDlarni yoqish orqali. Bu 68 -qatorda (smenali registr) va 158 -qatorda (bee_counting) ko'rsatilgan. Yoqish vaqtidan keyin ~ 15-20ms kechikish bo'ladi va ularni qayta yoqishdan oldin LEDning ishlash muddati saqlanib qoladi.

24 ta o'tish moslamasini lehimlang.

7 -qadam: Ikkita oyoq izi bo'lgan mikrokontroller pinouts

Bosma elektron karta ikkita Adafruit uslubidagi mikro-kontrollerni qabul qiladi. Adafruit Feather tipidagi mikro-kontrollerlar va Adafruit ItsyBitsy mikro-kontrollerlari. Adafruit patlari Wi -Fi va uzoq masofali radio xususiyatlarini o'z ichiga oladi (*esp8266, esp32 va LoRA). ItsyBitsy 3V modellarining barchasi (M0, M4 va 32u4) yaxshi ishlashi kerak.

Afsuski, biz foydalanayotgan smenali registrlar (eng mashhur o'zgarish registrli chip!) To'liq SPI qurilmalari emas va SPIni boshqa qurilmalar bilan bo'lishmaydi. Ular eng yomon SPI qurilmalariga o'xshaydi!… Shuning uchun Adalogger yoki LoRa kabi ba'zi platalar. faqat qutidan ishlamaydi. Siz hali ham ba'zi izlarni kesib, SPI liniyalarini bo'sh SPI liniyalariga tuzatish va SPIni smeta registrlariga bitbang qilish orqali qilishingiz mumkin, lekin buni tushuntirish qiyin.

Uskuna SPI

Misol kodi Feather ESP32 va itsybitsy M0/M4 uchun yozilgan, lekin boshqalar bilan yaxshi ishlashi kerak. Uskuna SPI pinlari ikkalasi uchun ishlatiladi: MISO va SCK.

A5 pinasi ESP32 va uningyBitsy -da - Shift Register LOAD*A5 pinasi ESP8266da mavjud emas. Agar siz ushbu taxtadan foydalansangiz, siz boshqa pinga o'tishingiz kerak (RX pin bepul deb ayting)

Quvvat moslamalari

IQ LEDlarini boshqaruvchi kuch moslamalariga ikkita pin ulangan

• Tuklar pinlari

  • 0-11 eshiklar uchun 15-pin
  • 12-23-eshiklar uchun 33-pin

• ItyBitsy pinlari

  • 0-11 eshiklari uchun 10-pin
  • 12-23-eshiklar uchun 11-pin

Qo'shimcha pinlar

I2C pinlariga (SDA va SCL) qo'shimcha datchiklarni ulash uchun vintli terminallar (yashil) mavjud. Vintli terminallardan biriga ulangan analog pin A4 ham mavjud.

8 -qadam: Arduino kodi

Uchta arduino skriptlari biriktirilgan.

• Blink_IR_leds.ino - ishlaydigan LEDlarni vizual tekshirish uchun ishlatiladi
• test_shift_registers.ino - sensorlarni funktsional tekshirish uchun ishlatiladi
• bee_counting.ino - asalarilarni hisoblash uchun ishlatiladi!

Ogohlantirish

24 ta o'tish moslamasini lehimlash, LED dagi old kuchlanish va tokni oshirish orqali IQ sensorlarining otish diapazonini oshiradi. Agar biz LED -larni 100usdan kamroq vaqt davomida yoqib qo'ysak yaxshi bo'ladi.

Yuqoridagi ikkita skript, test_shift_registers.ino va bee_counting.ino bu talabni faqat LEDlarni 75us uchun yoqish orqali bajaradi. Bu 68 -qatorda (smenali registr) va 158 -qatorda (bee_counting) ko'rsatilgan.

Bee hisoblagichini kalibrlash

Men yillar davomida ajoyib ma'lumotlarni to'pladim. Kerakli takrorlanuvchanlikka erishish uchun ari hisoblagichini kalibrlash mumkin. Istalgan effektga qarab, ari hisoblagichini kalibrlashning turli usullari mavjud. Bir usul - bu asalarilar harakatining tezligini o'lchash va faqat ma'lum bo'lgan harakatlarni sanash va barcha yolg'on tetiklarni tashlash. Bu usul ko'plab asalarilarni sog'inadi, lekin izchil qiymatlarni berishi mumkin. Sensor hududini aylanib o'tish uchun taxminan 180-350ms ari kerak.

Misol kodi bee_counting.ino sensorlar orqali asalarilarning tezligini o'lchaydi va 650ms dan tezroq harakatlanadigan asalarilarni hisoblaydi va bitta sensorni tugatish bilan ikkinchi sensorni tugatish orasidagi vaqtni 150ms dan kam bo'lishini talab qiladi.

Kalibrlashda ba'zi to'siqlarga quyidagilar kiradi:

• asalarilar sensorlarga propolis qo'shmasalar -da, dastlabki o'rnatishda bir necha kun bo'shliqlarni propolis bilan to'ldirishadi
• yoz oqshomlarida soqol qo'yib, umumiy qo'riqchi asalarilar yolg'on qo'zg'atadi
• to'g'ridan -to'g'ri quyosh nuri past burchak ostida bo'lsa, datchiklar tetik bo'ladi (buni osonlikcha kamaytirish mumkin).

9 -qadam: materiallar ro'yxati

Mikro-nazoratchi

Kod esp32 Huzzah va itsyBitsy M0 patlari bilan sinab ko'rilgan, lekin bu taxtalarning barchasi bilan ishlaydi.

• sichqonchadan tusli Xuzcha
• musserdan tuklar esp8266
• sichqonchadan LoRa patlari 900 mGts
• Musserdan ItsyBitsy M0
• ItsyBitsy M4 sichqonchadan

JLCPCB-dan bosilgan elektron platalar ~ 16-25 dollar.

Qora rangli tenglikni buyurtma qiling. PCB buyurtma berish yo'riqnomasiga qarang.

Qismlar va qismlar

Bu erda Mouser -dan narxlarning qisqacha ro'yxati. Quyidagi muqobil narxlarni, aks ettirish sensori uchun arzonroq variantlarni ko'ring.

QRE1113 Yansıtıcı sensorlar soni (48)

6 mm balandlikdagi 7 mm balandlikdagi ayol sarlavhalar, 0,1 dyuymli oraliq, son (~ 36)

22 ohmli rezistorlar, avtobusli, 4 dona SIP paketli, 9 rezistorli, 10 pinli

100k ohmli rezistorlar, 6 dona SIP-9, 8 rezistor, 9 pinli

Shift registrlari, soni (6) 74HC165

3.3V regulyator, (kirish, er, chiqish - IGO, pinout), qty (1)

vintli terminallar Ikki pinli, 0,1 dyuymli, (3)

0,1 uF seramika kondansatkichi, teshik orqali, miqdori (6)

1 uF seramika kondansatkichi, teshik orqali, miqdori (1)

560uF, 6,3V kondansatör past esr, 3,5 mm qo'rg'oshin oralig'i, diametri 8 mm

N-kanal Mosfet FQP30N06, soni (2)

10k rezistorlar, miqdori (4), umumiy 1/4 vatt

Erkaklar sarlavhalari 6 pinli, ~ qty (32) yoki… 12 pinli qittlik (17) va kerak bo'lganda bo'linadi

LCSC Xitoy distribyutorining muqobil narxlari

Kimdir narxni pasaytirishi mumkin bo'lgan muqobil narxlarni ko'rsatdi.

• ITR8307 Reflektorli sensorlar ~ $ 0.13/har @ qty (48) (QRE1113 bilan bir xil)
• Balandligi 8,5 mm bo'lgan 6 pinli ayol boshlari. ~ $ 0.05/har bir @ qty (36+)
• 22 ohmli SIP 8 qarshiligi, 9 pinli, u mos keladi. $ 0,44 (4)
• 100k SIP rezistorlar 8 qarshilik, 9pin, u mos keladi. $ 0,44 (6)

10 -qadam: Chop etilgan elektron platalarga buyurtma

Tanlash uchun juda ko'p turli xil PCB ishlab chiqaruvchilari mavjud. Ushbu ko'rsatmalar JLCPCB -ni ko'rsatadi. Sizga qora PCB ishlab chiqaradigan ishlab chiqaruvchi kerak. Soxta tetiklarni oldini olish uchun IQ LEDlari/datchiklari qora yuzani ko'rsatishi kerak, shuning uchun pastki PCB qora bo'lishi kerak. Minimal JLCPCB - bu 5 ta taxtadan iborat bo'lib, bitta ari taymerini to'ldirish uchun sendvich uchun 2 ta taxta kerak bo'ladi.

1. Butun repo -ni yuklab oling … github -ni "klonlang yoki yuklab oling" degan katta yashil tugmani bosing … PCB papkasidagi "gerbers.zip" fayliga o'ting.

2. JLCPCB.com saytiga o'ting, hisob yarating va HOZIR BUYURISH tugmasini bosing.

3. "Gerber faylini qo'shish" ni bosing va ziplangan fayllarni yuklang

4. PCB rangi sifatida "Qora" ni tanlang. Shuningdek, "Buyurtma raqamini o'chirish" uchun "Ha" ni tanlang

Minimal miqdordagi 5 ta tenglikni buyurtma qilish uchun narx taxminan 8 dollarni tashkil etadi va usulga qarab 9-16 dollar.

PCB Design Challenge ikkinchi mukofoti