Հեշտ մեղու հաշվիչ. 10 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

2019 Easy Bee Counter V.1

Հարցերի կամ խնդիրների համար !! Խնդրում ենք դրանք տեղադրել github կայքում այստեղ:

Մեղուների հաշվիչի այս տարբերակը հեշտությամբ կպցվում և հավաքվում է (ամբողջ անցքով): Այն փորձարկվել է և աշխատում է* տրամադրված նմուշի կոդով:

Ընթացիկ փորձարկված դիզայնը հեշտ է ծրագրավորվել և հասանելի է սկսնակ ծրագրավորողներին: Տպագիր տպատախտակն ընդունում է Adafruit- ի կողմից պատրաստված Arduino- ի բազմաթիվ հարթակներ, ներառյալ Adafruit Feather տիպի միկրոհսկիչների և Adafruit ItsyBitsy միկրոկարգավորիչների շարքը: Adafruit- ի փետուրները ներառում են wifi և հեռահար ռադիոյի հնարավորություններ (esp8266*, esp32 և LoRA): Բոլոր ItsyBitsy 3V մոդելները (M0, M4 և 32u4) պետք է լավ աշխատեն:

*Փետուրը esp8266- ում բացակայում է A5- ը: Եթե դուք օգտագործում եք այս uController- ը, դուք պետք է անցնեք մեկ այլ հասանելի քորոց:

Քայլ 1. Տվյալների վերլուծություն. Ինչու՞ հաշվարկել մեղուները:

Հնարավոր օգտագործումներ

• մեղուների թռիչքների ընդլայնման կամ նվազման տեմպը կարող է վկայել փեթակի առողջության մասին
• օրերի ընթացքում կողմնորոշիչ թռիչքների ընդլայնումը կամ անկումը կարող է ազդանշան լինել թագուհու առողջության համար
• մեղուների գագաթների միջև հեռանալը և վերադառնալը կարող է ցույց տալ կերերի քանակը և հեռավորությունը փոշու/նեկտար աղբյուրից:

• համեմատություն երկուսի միջև ինչպես,

  • մեղրի հավելումների ավելացում/հեռացում
  • ներքին շաքարի օշարակ սնուցում
  • օքսալաթթվի տզերի բուժում
• էլեկտրոնիկայի, զոդման և միկրոհսկիչների ծրագրավորման ներդրում
• մեղվի մեղվի կրթություն կամ թանգարանային տիպի տեղադրում

Փեթակ առողջություն

Մեղուների թռիչքների տվյալների և կողմնորոշման թռիչքների հավասարեցումը փեթակի առողջության կամ թագուհու առողջության հետ հնարավոր է թվում: Կողմնորոշիչ թռիչքները մոտ 20 օրական «միջին տարիքի» մեղուների վարքագիծ են: Մինչև այս տարիքի մեղուների անասնակերը մեղվաբուծությունը որպես խումբ կթողնեն փեթակը, ինչը կհանգեցնի տվյալների հեշտ տեսանելի min 45 րոպեի:

Եթե կողմնորոշիչ թռիչքների անկում է տեղի ունենում, դա կարող է ցույց տալ ձվադրման կրճատում ~ 42 օր առաջ (22 օր առաջացումից + 20 օր մինչև կեր):

Կերակրման հեռավորություն

Տվյալների մեջ հեշտ է տեսնել փոքր, բայց հստակ փոփոխություններ մեղուների OUT և մեղուների միջև: Սա ցույց է տալիս թե՛ մեղուների ծավալը, որոնք հեռանում և վերադառնում են միասին, և թե՛ կոպիտ հեռավորությունը կամ ժամանակը դեպի կերահավաքի վայրը:

Քայլ 2. Նախորդ նախագծման բարելավումներ

• Բոլոր անցք ունեցող բաղադրիչները `հեշտ զոդման համար
• Երկակի հետք, խցանված, դարակից դուրս uControllers => Փետուր և ItsyBitsy
• Arրագիր Arduino- ում, Lua- ում և microPython- ում - Ընդհանուր առմամբ 24 դարպաս, 48 տվիչ, 6 հերթափոխի մատյան
• 75 14.75 "երկար ձգվող լանգստրոթ փեթակի ամբողջ բացումը` հեշտ տեղադրման համար
• սենդվիչ ստեղծելու համար 2 հատ PCB- ի օգտագործումը էժան արագ լուծում է: PCB- ները պետք է պատվիրվեն սև գույնով (տե՛ս հրահանգները), որպեսզի IR LED ճառագայթիչը ներծծվի նյութի մեջ:
• շրջադարձային ոճեր կամ դարպասներ ստեղծելու համար օգտագործելով 6 փին վերնագիր
• N-Ch mosfet- ի կողմից վերահսկվող IR LED- ները այնպես, որ LED- ները կարող են միացվել կարճ ժամանակահատվածում ՝ զգայունության ընթացքում (us 75us): Թույլ է տալիս նվազեցնել էներգիան մինչև 1 մա -ից պակաս (գումարած uController):

Քայլ 3: Ընդհանուր գործողություն

Ինֆրակարմիր (IR) տվիչներ

Մեղրի մեղուներին ստիպում են 24 դարպասներ անցնել, որտեղ օպտիկական տվիչները (48 սենսորներ) որոշում են մեղվի առկայությունը և որոշում են մեղվի շարժման ուղղությունը: Յուրաքանչյուր օպտիկական տվիչ ունի IR LED և IR սենսոր: Եթե մեղու չկա, IR լույսը ներծծվում է սև մակերևույթի մեջ: Եթե մեղու է ներկա, IR լույսը անդրադարձնում է մեղվին և միացնում սենսորը:

48 LED- ները բաժանված են 24-ի երկու հավաքածուի, որոնցից յուրաքանչյուրը վերահսկվում է N-ch mosfet- ով: Յուրաքանչյուր IR LED- ի նորմալ առաջային լարումը 1.2V է և մոտ 20 մա, ինչպես ցույց է տրված տվյալների թերթիկում: Երկու LED- ները միացված են շարքում `22 օհմ ռեզիստորով: Տախտակի վրա կան թռիչքներ, որոնք թույլ են տալիս LED- ներին շրջանցել ընթացիկ սահմանափակող ռեզիստորները: Մի ամրացրեք թռիչքը մինչև լիովին փորձարկված: Դիտեք հավաքման հրահանգները:

Տեղափոխման գրանցամատյաններ

Կան 6 հերթափոխային գրանցամատյաններ: Ահա հիանալի նկարագրություն, թե ինչպես միացնել և ծրագրավորել հերթափոխի գրանցամատյանները: Միկրոհսկիչի SPI կապում կարդում են հերթափոխի գրանցամատյանները: Բոլոր վեց հերթափոխի գրանցամատյանները կարդացվում են միաժամանակ: Սենսորները սովորաբար ցածր են քաշվում և ցույց են տալիս 3.3 Վ կամ Բարձր, երբ տրանզիստորը գործարկվում է և մեղուն ներկա է:

PCB դիզայնը միացնում է USB հոսանքի միկրոկառավարիչից մինչև 3.3V կարգավորիչ, որպեսզի միկրոկառավարիչին միացված USB մալուխը կարողանա սնուցել ամբողջ նախագիծը:

Քայլ 4: Հավաքման ցուցումներ

Մեղուների հաշվիչի այս տարբերակը ամբողջովին անցքի բաղադրիչներով է: Հեշտ է կպցնել և հավաքել: Սա տախտակի 2 -րդ տարբերակն է (V1), որն ավարտվել է 2020 թվականի մարտին: Եթե դուք ստացել եք Տարբերակ 0 տախտակը (հունվար/փետրվար 2020 թ.), Ապա պարզապես պետք է շտկեք իմ նախորդ որոշ սխալներ, ներառյալ այստեղ ցուցադրվող թռիչքաձող ավելացնելը:

1) Տեղադրեք IR տվիչներ `QRE1113 կամ ITR8307

2) տեղադրեք հերթափոխի գրանցամատյաններ (6), SIP 22R LED դիմադրիչներ և 100k քաշվող դիմադրիչներ:

- հերթափոխի գրանցամատյաններ, քանակ (6) 74HC165- 22 օհմ ռեզիստորներ, ավտոբուսներ, քանակ (4) SIP Փաթեթավորված, ավտոբուսային- ավտոբուսներով 100k ohm ռեզիստորներ, ավտոբուսներ (6) SIP-9, 8 դիմադրիչներ, 9 կապում

3) տեղադրել հզորության mosfets քանակ (2), - N -Channel Mosfet FQP30N06

4) տեղադրել փոքր կոնդենսատորներ

5) 3.3V հզորության կարգավորիչ տեղ/զոդ

- 3.3V կարգավորիչ, (մուտք, հող, ելք - IGO, pinout), քանակ (1)

6) տեղադրել մեծ կոնդենսատոր

- 560uF, 6.3V կոնդենսատոր

7) տեղադրել կանաչ պտուտակային տերմինալներ, քանակ (3)

- պտուտակավոր տերմինալներ Երկու փին, 0.1 , քանակ (3)

8) տեղադրել վերնագրեր միկրոպրոցեսորի համար

9) տեղադրել քանակ (4) 10K դիմադրիչներ (նկարը սխալ է.. ցույց է տալիս միայն 2 դիմադրություն) - i2c քաշման դիմադրիչներ

Քայլ 5: Նախնական փորձարկում

ԹԵՍՏ սենսորներ Նախքան հեռու գնալը, փորձարկեք ձեր բոլոր LED- ները/տվիչները: Շատ ավելի հեշտ է դրանք ստուգել հիմա ՝ ավելի հեռուն գնալուց առաջ: Գործարկեք նմուշի կոդը Blink_IR_Leds.ino

IR լուսադիոդներն անտեսանելի են մարդու աչքի համար, սակայն շատ հեռախոսներ և տեսախցիկներ թույլ են տալիս տեսնել IR լուսադիոդները: Տես նկարը: (ցավոք, iphone- ների մեծամասնությունն ունի IR զտիչներ, այնպես որ փորձեք մեկ այլ հեռախոս, մինչև չտեսնեք IR լույսերը): Այս քայլը շատ կարևոր է, այնպես որ համոզվեք, որ կարող եք տեսնել բոլոր LED- ները:

LED- ները լավ տեսք ունեն Եթե ոչ մի լուսադիոդ չի թարթում: Ստուգեք `համոզվելու համար, որ 3.3V փին վերնագրում ունեք 3.3 Վ: Եթե մեկ կամ երկու լուսադիոդային լուսադիոդ անջատված է, միացրեք ձեր կապում և (կամ) փոխարինեք լուսադիոդները, մինչև ստացվի 100% լուսադիոդների թարթում միասին: LED- ները լավ են, հիանալի, հաջորդ փորձարկում հերթափոխը գրանցում է test_shift_registers.ino նմուշի կոդով

Սենսորները գործարկելու համար օգտագործեք սպիտակ թուղթ: Եթե որոշ սենսորներ չեն աշխատում, ստուգեք ձեր քորոցները, տաքացրեք և, անհրաժեշտության դեպքում, նորից ամրացրեք կապը:

Քայլ 6: Վերջնական հավաքում

Ավարտեք հավաքումը, երբ բոլոր սենսորները փորձարկվեն: Տեղադրեք վերնագրերը, որոնք միացնում են վերին PCB- ն ներքևի PCB- ին: !

Լավ, երբ ամեն ինչ փորձարկվի, կարող եք կպցնել այս թռիչքաձողերը… 24 թռիչքների զոդումը մեծացնում է IR սենսորների նետման տիրույթը `մեծացնելով LED- ի առաջային լարման և հոսանքի ուժը: Դա լավ է անել, եթե LED- ները միացված պահենք մինչև 100us- ից պակաս: Սա նկարագրված է տվյալների թերթիկում:

Տրամադրված երկու սցենար, այնպես էլ test_shift_registers.ino- ն և bee_counting.ino- ն բավարարում են այս պահանջը `միայն 75us- ի համար LED- ները միացնելով: Սա ցուցադրվում է 68 տողերում (հերթափոխի գրանցամատյան) և 158 տողերում (մեղուների հաշվառում): ՄԻԱ timeՎԱ ժամանակից հետո 15-20 միլիոն ֆունտ ստերլինգ ուշացում կա, նախքան դրանք նորից միացնելը, ինչը կպահպանի LED- ի կյանքը:

Erոդեք բոլոր 24 թռչկոտողներին:

Քայլ 7: Երկակի ոտնահետքի միկրոհսկիչ Pinouts

Տպագիր տպատախտակն ընդունում է միկրոհսկիչների Adafruit- ի երկու ոճ: Adafruit Feather տիպի միկրոկարգավորիչներ և Adafruit ItsyBitsy միկրոկարգավորիչներ: Adafruit- ի փետուրները ներառում են wifi և հեռահար ռադիոյի հնարավորություններ (*esp8266, esp32 և LoRA): Բոլոր ItsyBitsy 3V մոդելները (M0, M4 և 32u4) պետք է լավ աշխատեն:

Unfortunatelyավոք, մենք օգտագործում ենք հերթափոխի գրանցամատյանները (ամենահայտնի հերթափոխի չիպը) ամբողջական SPI սարքեր չեն և չեն կիսում SPI- ն այլ սարքերի հետ: Նրանք նման են ամենավատ SPI սարքերի:… ուստի որոշ տախտակներ, ինչպիսիք են Adalogger- ը կամ LoRa- ն: պարզապես չի աշխատի տուփից դուրս: Դուք դեռ կարող եք դա անել ՝ որոշ հետքեր կտրելով և SPI տողերը կարկատելով ազատելով SPI տողերը և SPI- ի բիթբինգ անելով հերթափոխի գրանցամատյաններին, բայց դա մի քիչ դժվար է բացատրել հրահանգով:

Սարքավորման SPI

Օրինակի ծածկագիրը գրված է փետուր ESP32- ի և իրbitsy M0/M4- ի համար, բայց պետք է լավ աշխատի մյուսների հետ: Ապարատային SPI կապումներն օգտագործվում են երկուսի համար էլ ՝ MISO & SCK:

A5 կապը և՛ ESP32- ի, և՛ իրyBitsy- ի վրա Shift Register LOAD է*PIN A5- ը ESP8266- ում գոյություն չունի: Եթե դուք օգտագործում եք այս տախտակը, դուք պետք է ցատկեք մեկ այլ քորոցի վրա (ասեք, որ RX քորոցն անվճար է)

Power Mosfets

Երկու կապում միացված են IR LED- ները շարժող հոսանքի միջադիրներին

• Փետուրի կապում

  • Կապում 15 0-11 դարպասների համար
  • Կապում 33 դարպասների համար 12-23

• ItsyBitsy կապում

  • Պին 10 0-11 դարպասների համար
  • Պին 11 դարպասների համար 12-23

Լրացուցիչ կապում

Կան պտուտակային տերմինալներ (կանաչ) `լրացուցիչ սենսորները i2C կապումներին միացնելու համար (SDA և SCL) Կա նաև անալոգային կապ A4, որը միացված է պտուտակային տերմինալներից մեկին:

Քայլ 8: Arduino կոդ

Կցված է arduino- ի երեք սցենար:

• Blink_IR_leds.ino - օգտագործվում է աշխատող LED- ների տեսողական ստուգման համար
• test_shift_registers.ino - օգտագործվում է սենսորների ֆունկցիոնալ փորձարկման համար
• bee_counting.ino - օգտագործվում էր մեղուներին հաշվելու համար:

Գուշացում

24 թռիչքների զոդումը մեծացնում է IR սենսորների նետման տիրույթը `մեծացնելով LED- ի առաջային լարման և հոսանքի ուժը: Դա լավ է, եթե LED- ները միացված պահենք մինչև 100us- ից պակաս:

Երկու սցենար վերևում, այնպես էլ test_shift_registers.ino- ն և bee_counting.ino- ն բավարարում են այս պահանջը `միայն 75us- ի համար LED- ները միացնելով: Սա ցուցադրվում է 68 տողերում (հերթափոխի գրանցամատյան) և 158 տողերում (մեղուների հաշվառում):

Մեղուների հաշվիչի ստուգաչափում

Ես տարիների ընթացքում մի քանի զարմանալի տվյալներ եմ գրավել: Հնարավոր է չափաբերել մեղվի հաշվիչը `պահանջվող կրկնվողությանը հասնելու համար: Կախված ցանկալի էֆեկտից, մեղուների հաշվիչը չափագրելու տարբեր եղանակներ կան: Մեթոդներից մեկն է չափել մեղուների շարժման արագությունը և հաշվել միայն հայտնի շարժումները և դուրս շպրտել բոլոր կեղծ ազդակները: Այս մեթոդը բաց է թողնում շատ մեղուներ, բայց կարող է տալ հետևողական արժեքներ: Մեղուին մոտ 180-350 մգ է պահանջվում սենսորային տարածքն անցնելու համար:

Օրինակ bee_counting.ino- ն չափում է սենսորի միջոցով մեղուների արագությունը և հաշվում է, որ մեղուները շարժվում են ավելի արագ, քան 650 մկս և պահանջում է մեկ սենսորն ավարտելու և 2 -րդ սենսորը ավարտելու միջև ընկած ժամանակը 150 մ -ից պակաս:

Կալիբրացման որոշ խոչընդոտներ ներառում են.

• չնայած մեղուները պրոպոլիս չեն ավելացնում սենսորների վրա, բայց մի քանի օր կանցկացնեն դատարկությունը լցնելով պրոպոլիս նախնական տեղադրման ժամանակ
• մորուքավոր ամառային երեկոները և ընդհանուր պահապան մեղուները, որոնք մտածում են, կեղծ ազդակներ են տալիս
• Արևի ուղիղ ճառագայթը ցածր անկյան տակ կթողնի սենսորներ (դա կարելի է մեղմել բավականին հեշտությամբ)

Քայլ 9: Նյութերի հաշիվ

Միկրոհսկիչ

Կոդը փորձարկվել է esp32 Huzzah և itsyBitsy M0 փետուրներով, բայց կաշխատի այս բոլոր տախտակների հետ:

• փետուր Huzzah ից mouser
• փետուր esp8266 մուսերից
• փետուր LoRa 900mhz մուսերից
• ItsyBitsy M0 մուսերից
• ItsyBitsy M4 մուսերից

JLCPCB- ից տպագիր տպատախտակներ 16 16-25 դոլար առաքմամբ:

Պատվիրեք Սև PCB- ներ: Տես PCB- ի պատվիրման հրահանգներ:

Մասեր և կտորներ

Ահա մուսերի գների ամփոփ գինը: Տեսեք ստորև ներկայացված այլընտրանքային գները `ավելի էժան տարբերակների համար, հատկապես անդրադարձման տվիչների համար:

QRE1113 Ռեֆլեկտիվ սենսորներ քանակ (48)

6 փին իգական վերնագիր 7 մմ բարձրությամբ, 0.1 դյույմ, քանակ (~ 36)

22 օհմ դիմադրիչներ, ավտոբուս, քանակ (4) SIP փաթեթավորված, 9 դիմադրիչ, 10 կապում

100k ohm ռեզիստորներ ավտոբուսով, քանակով (6) SIP-9, 8 դիմադրիչ, 9 կապում

Shift գրանցամատյաններ, քանակ (6) 74HC165

3.3V կարգավորիչ, (մուտք, հող, ելք - IGO, pinout), քանակ (1)

պտուտակային տերմինալներ Երկու փին, 0.1 , քանակ (3)

0.1 uF կերամիկական կոնդենսատոր, անցքի միջով, քանակ (6)

1 uF կերամիկական կոնդենսատոր, անցքի միջով, քանակ (1)

560uF, 6.3V Կոնդենսատոր ցածր esr, 3.5 մմ կապարի տարածություն, 8 մմ տրամագիծ

N-Channel Mosfet FQP30N06, քանակ (2)

10k դիմադրիչներ, քանակ (4), ընդհանուր 1/4 վտ

արական վերնագրեր 6 փին, ~ քանակ (32) կամ… 12 պին չափ (17) և անհրաժեշտության դեպքում բաժանվում են

Այլընտրանքային գներ չինական դիստրիբյուտոր LCSC- ից

Ինչ -որ մեկը մատնանշեց որոշ այլընտրանքային գներ, որոնք իսկապես կարող են իջեցնել ծախսերը:

• ITR8307 Արտացոլման տվիչներ 0. 0.13 $/յուրաքանչյուրը @ քանակ (48) (նույնը QRE1113- ի հետ)
• 6 փին իգական վերնագիր 8.5 մմ բարձրությամբ: 0.0 0.05 դոլար/յուրաքանչյուրը @ քանակ (36+)
• 22 օմ SIP 8 դիմադրություն, 9 փին, այն կտեղավորվի: 0,44 դոլար քանակի համար (4)
• 100k SIP դիմադրիչներ 8 դիմադրություն, 9 պին, այն կտեղավորվի: 0,44 դոլար քանակի համար (6)

Քայլ 10: Տպագիր տպատախտակի պատվիրում

Կան շատ տարբեր PCB արտադրողներ, որոնցից կարելի է ընտրել: Այս հրահանգները ցույց են տալիս JLCPCB: Ձեզ անհրաժեշտ է արտադրող, որը կարող է սև PCB պատրաստել: IR LED- ները/տվիչները պետք է մատնանշեն սև մակերևույթը `կանխելու կեղծ գործարկիչները, ուստի ներքևի PCB- ն պետք է լինի սև: Նվազագույն JLCPCB- ն քանակի (5) տախտակ է, և ձեզ անհրաժեշտ կլինի 2 տախտակ միասին սենդվիչ պատրաստելու համար `մեկ մեղվապահի պատրաստման համար:

1. Ներբեռնեք ամբողջ ռեպոը … սեղմեք մեծ կանաչ կոճակին, որն ասում է «clone or download» github… նավարկեք դեպի PCB պանակի տակ գտնվող «gerbers.zip» ֆայլը:

2. Գնացեք JLCPCB.com, ստեղծեք հաշիվ և կտտացրեք Պատվիրել հիմա:

3. Կտտացրեք «Ավելացնել ձեր Gerber ֆայլը» և վերբեռնեք ziped ֆայլերը

4. Ընտրեք «Սև» ՝ որպես PCB գույն: Նաև «Հեռացնել պատվերի համարը» համար ընտրեք ԱՅՈ

Արժեքը մոտ $ 8 է `նվազագույն քանակի (5) հատ PCB- ի համար` գումարած $ 9-16 առաքում `կախված մեթոդից:

Երկրորդ մրցանակ PCB Design Challenge- ում