Электронный сигнализатор роения пчёл, диагностика семьи на обогревеОпубликовано: 27.08.2018 Применение средств электроники и автоматики позволяет существенно облегчить труд пчеловода. Среди полезных электронных самоделок видное место занимает специальное индикаторное устройство, предназначенное для диагностики роевого состояния пчелиной семьи. Первые публикации по этой теме обнаружены в шестидесятых годах прошлого века. Ссылка на статью первоисточник даны ниже. Кроме этого в журнале Радио (кажется 2005) есть статья А.Бакомчева, в которой есть более эффективная и современная схема. Некоторые решения из схемы Бакомчева можно использовать для построения более эффективного устройста. А можно попробовать воспроизвести схему автора напрямую. Мне показалось, что можно организовать работу фильтров по несколько иному алгоритму. Детального описания особенностей я приводить не буду. Скажу лишь, что для меня оказалось удобнее применить три фильтра вместо двух. Причём лучше поменять местами факторы срабатывания индикаторов. В этом случае всё становится на свои места.
Общий вид древнего сигнализатора роения, впервые представленного в журнале Радио, 1966, №4, показан на фотографии. Примечательно, что на 21 всесоюзной выставке поделок радиолюбителей-конструкторов ДОСААФ устройство П.Глызина было отмечено дипломом 1 степени. На фотографии показан довольно крупный электронный блок и рука телезрителя с массивным микрофоном. Уровень развития электроники в то время не позволял сделать устройство компактным и достатоточно эффективным. И тем не менее идею поняли и оценили. И в настоящее время идея ничуть не утратила своей привлекательности. Как бы не кривлялись некоторые мудрецы из племени пчеловодов, проблема весьма актуальная, особенно для тех, кто промысел ведет с применением многокорпусной технологии. Схема древнего сигнализатора на транзисторах также показана на рисунке ниже, но следует заметить, что безнадежно устаревшая материальная база электронных компонентов не позволит просто повторить такое устройство по первоисточнику. И даже более того, деталей таких в природе не найти. А уровень сложности настройки схемы вообще экстремальный. Поэтому необходимо просто усвоить принцип и сделать все заново.
Мне оказалась по душе эта идея. Немаловажный факт заключается для меня еще и в том, что это устройство нельзя просто тупо украсть. Учитывая жуликоватую натуру отечественного населения, могу с уверенностью сказать, схему сделать совсем не просто. Мне пришлось моделировать и оптимизировать частотные характеристики на ЭВМ с применением собственного программного обеспечения. Специалистам известны системы схемотехнического моделирования, например Мультисим и прочие. Но мне они не интересны, поскольку работаю в открытом программном коде и мои модули вполне сравнимы по возможностям с Микрокапом. Поэтому решение моё меня вполне устраивает, и оно проверено временем. Главное избежать пертензий на универсальность предлагаемого решения, а также уклониться от сложных логических алгоритмов диагностики. А особенности конкретных частотных характеристик мне ведомы. В ручную же такое устройство оптимизировать не реально. Поэтому большинству кулибиных сделать его достоверным будет проблематично. Нормальный специалист конечно изучит принцип действия по литературе, а дальше, руководствуясь умениями в области автоматизированного проектирования электроники спокойненько разработает аналогичный электронный блок на относительно современной технической базе. Нужно иметь компактный микрофон, малогабаритный зуммер со встроенным генератором. Остается задача спроектировать устойчивый электронный аналоговый ARC-фильтр крайне высокой добротности с определенными частотными свойствами и схему сигнализации. Одним из направлений дальнейшего совершенствования устройства является применение в модуле цифровых фильтров и схем сравнения. Для технической реализации этой задачи необходимо провести дополнительные экспериментальные исследования. Это будет обусловлено недостатком информации о требуемых АЧХ и детальных параметрах их оптимизации. Для аналоговых устройств у меня проведен лишь ряд численных экспериментов, выполнена оптимизация в первом приближении. Достигнут уровень неравномерности АЧХ полосового фильра не более 3 дБ. Оптимизация проведена для звеньев не выше 12 порядка. А можно пойти дальше, проанализировать чувствительность и добиться абсолютной повторяемости результатов. Есть решения для звеньев 22 порядка.
После изучения материалов удалось спроектировать и изготовить несколько простеньких образцов электронного индикатора роения, которые с успехом использованы на пасеке в течении двух сезонов. В конструкции применены микромощные прецизионные счетверенные интегральные операционные усилители, выполнены моделирование и оптимизация частотных и динамических характеристик на ЭВМ. Примеры скелетного изображения одной из первых версий электронной схемы показан на рисунке. Как оказалось, для получения хороших эксплуатационных характеристик, действительно необходимо решение задачи анализа чувствительности. Кроме того, несколько более внимательно следует отнестись к возможности оснащения подобным устройством каждого улья. Это вовсе не представляется невыполнимой задачей. Достигнуть удешевления производства диагностических модулей контроля роения сравнительно легко. Нужно дополнительно продумать возможность удаленного доступа к диагностической системе, например по Wi-Fi. Со времением комплекс подобных приборов может приобрести характер универсальной многофункциональной няньки. Это гораздо более полезная функция нежели обыкновенный контроль состояния. А процедуру управления параметрами режима улья можно поручить микроконтроллерному чипу.
Для диагностики состояния пчелосемьи достаточно по утрам в одно и тоже время, обходить пасеку, поочередно размещая сигнализатор на прилётной доске каждого улья, в непосредственной близости от летка. Светодиодный индикатор начинает прерывисто мигать, а зуммер пищать, если в семье заложены маточники и она находится в стадии роения. Если у пчеловода нет намерения отводить рой, то в обед такие семьи подвергают ревизии, а маточники оборвают. Далее выполняют стандартный комплекс мероприятий по выводу семьи из роевого состояния. Схемотехника и общий принцип работы в общих чертах на сайте показаны. Возможно позднее будут даны общие рекомендации по самостоятельному изготовлению электронного устройства. Однако процедура самодеятельности представляется затруднительной. Для практического применения моего индикатора, другими пчеловодами может понадобиться объективная информация о его необходимости. Изучение ситуации и наличие спроса позволит мне принять решение о его мелкосерийном производстве. Ориентировочная стоимость составляет 5 – 6 тысяч рублей. Пока ситуация такая: Есть несколько заинтересованных пчеловодов, которые не задирают нос, как некоторые "знатоки" и откровенные скептики, а спокойно и разумно запрашивают у меня этот прибор. Предлагают продать. На серийное производство я пока пойти не могу, поскольку ни времени, ни сил. И свой рабочий экземпляр сходу тоже отдать не могу. Возможно ближе к весне 2013 (2018) года у меня появится критическая масса для организации опытно-промышленного производства при наличии целевого финансирования. По крайней мере кое-какие шаги уже сделаны. Вот тогда может появиться торговая марка и будет защита интеллектуальной собственности. Есть сведения, о том, что изложенная информация сильно устарела. Современные тенденции применения микроконтроллеров и программируемой электроники изменили облик многих устройств. Рациональным представляется другой подход к диагностике пчёл по звуку. Необходимо иметь обыкновенный смартфон и программное приложение, которое позволяет анализировать звуки. Можно попытаться разработать приложение с библиотекой для наиболее распространённых пород пчёл. Качество и оперативность диагностики могут значительно улучшиться. По крайней мере буржуи над этим работают. В Европе для финансирования такой разработки нескольким университетм выделено $1400k, или евро. А в России по-прежнему жопа. Про математику и быстрое преобразование Фурье здесь только слышали, но применять на практике его ещё не научились. Евгений Бортник, январь 2012 - март 2015 |
.jpg)
Фотографии первых конструкций электронного устройства показаны здесь же. При конструировании первых версий сигнализатора (индикатора) роения намерено не были использованы SMD-компоненты. Однако устройство при этом удалось изготовить простым, компактным и надежным. Оформлено электронное устройство в пластиковом корпусе, питание от двух батарей типа крона. Размером изтовленный кустарно сигнализатор не превышает пачку сигарет. Более поздние версии печатных плат имеют размер спичечного коробка. Первая версия устройства показана выше на фото слева. Более продвинутая версия сигнализатора показана ниже.
Сигнализатор роения в сборе показан на фотографии. В схеме устройства для обработки аналогового сигнала применены современные операционные усилители. В разных модификациях сигнализатора их количество меняется от 2 до 12.