Včelařská digitální váha. Díl 1.

Vzhledem k cenám včelařských vah a nedostatkům ostatních kloudných řešení jsem začal pracovat na vlastním řešení.

Výchozí požadavky:

• Minimální cena
• Co nejméně mechaniky vzhledem k náročnosti zpracování

Požadované funkce (podle priorit):

• Vážení při přesnosti alespoň  +-0,5kg
• Průběžné vážení se záznamem získaných hodnot
• Dálkový odečet (BT, GSM, WiFi?) 
• Detekce vyrojení

Problémy k řešení:

• Využití levných snímačů z ebay: drift při trvalém zatížení, kompenzace teplotních vlivů
• Ostrovní napájení (solar?)
• Zjistit, jak vypadá rojení.

Zvolené řešení:

Celá váha je postavena na nejlevnějších tenzometrickych snímačích, které jsem sehnal. Snímače se vloží pod úl do rohů. Signál ze snímačů je zesilován AD převodníkem HX711 a zpracováván mikropočítačem Arduino Nano. Výsledná data seukládájí na SD kartu případně historie za posledních 24 hodin je zobrazitelná na čtyřmístném displayi. Informaci o čase obstarává modul reálného času Maxim DS3231, který je teplotně kompenzován a lze z něj získat údaj o aktuální teplotě.
Prototyp obsluhuje dvě vážící jednotky. Jenda bude vážit skutečný úl a druhá (kalibrační) konstantní zátěž. Kalibrační jednotka by mi měla dát odpověď na otázku jaké problémy mohu očekávat od nejlevnějších dostupný tenzometrických snímačů:

• Přesnost: Nedělám si iluze, ale zatím to vypadá dobře. Změřené hodnoty se pohybují v rozmezí 300g. Zatím při zátěži 5kg. Uvidím, co s nimi udělá 50kg.
• Drift: snímače nejsou stavěny na trvalou zátěž. Postupně se deformují a tím vzniká pomalý posun naměřené hodnoty.
• Teplotní závislost: Snímače jsou kovové, takže změna teploty automaticky vyvolů změnu v materiálu, která se musí projevit v naměřené hodnotě.

Software:
S celým programováním je kříž. Nejsem žádný C++ guru, takže narážím neustále na docela zvláštní chování mého software. Nicméně kód jsem nějak dobastlil a zdá se že to fachá dobře. Takže prozatím to umí:

• Kalibraci váhy, nastavení tara
• Vážení každou minutu, plus každých deset minut uložení na SD kartu.
• Procházení historie za posledních 24 hodin (po hodinách)
• Uspávání celého zařízení (to bude potřebovat doladit, páč spotřeba je pořád cca 30mA)
• Dočasné odstavení pro případ manipulace s úlem.

Stav:
Prototyp je hotov. A co víc, funguje! :) O víkendu příjde (snad) instalace v reálném prostředí. Momentálně probíhá test výdrže na baterii. Našel jsem starou a poněkud odvařenou powerbanku (4000mAh). Při průměrné spotřebě 40mA by mohla váha vydržet 100 hodin. Posléze se uvidí, zda můj starý a opět opelichaný, solární panel dokáže přes den baterii dostatečně dobít.

Problémy k řešení:

• Z neznámého důvodu se po probuzení procesoru smažou veškerá data z instancí tříd. Nemůžu tedy využít OOP a musím zůstat u klasického procedurálního programování. Zatím žádný problém, ale štve mě to :(
• Čtečka SD karet se občas zakousne - zkusit vymyslet automatický restart

Kolik to zatím stálo?

Materiál.

Pomalu všechen materiál jsem nakoupil na ebay:

• 1x Řídící počítač Arduino Nano = 150Kč
• 1x Modul reálného času RTC DS3231  = 39Kč
• 2x Zasilovač signálu ze senzorů HX711 = 62Kč
• 8x Tenzometrický snímač 50Kg = 318Kč
• 1x Modul čtečky SD karet = 25Kč
• 1x Klávesnice 4 tlačítka = 60Kč

Další kravinky jako displaye, konektory, krabička jsou z Čech, t.j. nepoměrně dražšší. cca 500kč

Dohromady jsme na ceně okolo 1100Kč. Nicméně váha dokáže vážit dva úly. Při použití výkonějšího procesoru Atmel ATmega1280 a mírné úpravě software bude možné přípojít až 20 dalších vah. Každá znich pak předtavuje 4 tenzometrické snímače a jeden zesilovač HX711 plus nějaké ty kabely a konektory (t.j. cca 200Kč).