beelogger

beelogger-Universal Beschaltung und Aufbau, erweiterte Ausbaustufe

Die erweiterte Ausbaustufe des beelogger-Universal erlaubt die Datenübertragung via WLAN mit dem ESP8266 sowie Mobilfunk mittels LTE (4G) oder GSM (2G). Alternativ ist die lokale Datenablage auf SD-Karte möglich. Die Daten können über eine optionale Bluetooth-Schnittstelle weitergegeben werden.

Der Arduino Nano (oder Pro-Mini) ist für den stromsparenden Einsatz zu modifizieren. Dazu müssen beim Nano die Vorwiderstände einiger LED entfernt und der Spannungsregler abgetrennt werden. Eine Leitung zur Versorgung des USB-Seriell-Wandlers wird aufgetrennt und dieser mit der USB-Spannungsversorgung verbunden. Die Modifikation lässt erheblich leichter vor dem Anbringen der Stiftleisten durchführen.

beeloggger Universal Platine erweiterter Aufbau bestückt in der Variante mit HX711 und WLAN Modul

beeloggger Universal Platine erweiterter Aufbau bestückt in der Variante mit HX711 und WLAN Modul

beeloggger Universal Platine erweiterter Aufbau bestückt in der Variante mit HX711, DS3231 und WLAN Modul

beeloggger Universal Platine erweiterter Aufbau bestückt in der Variante mit HX711, DS3231 und WLAN Modul

Bestückung:

Zu Bestücken sind alle Bauteile wie im Bestückungsdruck angegeben.
Für die verschiedenen Varianten WLAN (ESP8266) und Mobilfunk entfallen teilweise Bauelemente. Dies ist aus den Abbildungen zum jeweiligen Aufbau ersichtlich, Rot markierte Bauteile
Buchsen- und Stiftleisten werden je nach Variante bestückt.
Da der LAN-Adapter W5100 nicht benutzt wird, kann die Bestückung dieser Stiftleisten entfallen.

Im rechten oberen Viertel der Platine ist eine mit D2 bezeichnete Schraubklemme vorgesehen. Diese ist zum Anschluss eines Schalters (Schließer) vorgesehen, damit bei Arbeiten am Bienenvolk keine Messungen erfolgen.

Platine Universal 1.04 mit Beschriftung

Platine Universal 1.04

Platinenlayout Universal 1.10

Platine Universal 1.12

Platinenversion 1.12 (1.1x) hat im Vergleich zu den Vorgängerveresionen im Layout integriert: das LORA(RFM95)-Modul, Pegelwandler, Antennenanschluss) und 4G-LTE (SIM7600E) sowie Lötaugen für div. Rastermaße der Kondensatoren.

Für die Erzeugung der 5V für den NANO und der schaltbaren Stromversorgung (5Vs, 3,3Vs) sind alle Bauteile der Stromversorgung nach Bestückungsaufdruck zu bestücken.
Des weiteren ist der Kondensator 4,7uF im Bereich der Anschlussklemmen des Bienenzähler zu bestücken
Für die Stromversorgung mit 6 – 12Volt und den Solarladeregler sind Schraubklemmen (Bat, Solar) vorgesehen.
Bei J-1 ist ein Jumper einzubauen. Damit kann bei Wartungsarbeiten der Solarregler von der Platine getrennt werden.
Universal Platine Bestückung Netzteil

Des Weiteren sind auf der Platine die Widerstände 1MOhm und 470kOhm für die Messung der Spannungen zu bestücken. Die Verdrahtung für die Batteriespannung (*A6*) ist im Layout integriert. Nach optionaler Verdrahtung kann auch die Solarzellenspannung gemessen werden, weitere Beschreibung auf dieser Seite unten.

Die Widerstände für die Sensoren DHT und DS18B20 werden auf die Platine gelötet.Pullup Sensoranschlüsse
Die Schraubklemmen für die diversen Sensoren sind nach Bedarf einzubauen. Grundsätzlich können Sensorleitungen auch direkt angelötet werden.


Schaltung Pegelwandler für ESP8266/SIM800L/HC-05/SIM7600E:

Für die Pegelwandlung zwischen dem mit 5Volt betriebenen NANO und den Modulen ESP8266/SIM800L/HC-05 sind die Widerstände und der Transistor notwendig.
Für den SIM7600E werden nicht alle Bauteile des Pegelwandler bestückt, siehe Bild unten.
Die Plazierung der Bauteile kann je nach Platinenversion varieren.
Achtung: Der Widerstand unterhalb des Transistors BC548 hat den Wert 47KOhm.

Pegelwandlerschaltung

Die Bohrungen von D8,D9,A2 werden bei Verwendung des ESP8266/SIM800L/HC-05 jeweils von links nach rechts mit Drahtbrücken oder Stiftleisten und Jumpern durchverbunden.

WLAN / ESP8266:
Für die Verwendung des ESP-Moduls sind die Buchsenleisten und der Kondensator 100uF einzubauen, im Bild gelb markiert.
Der 1000uF Kondensator und die Zenerdiode entfällt. Die Konfiguration eines neuen ESP8266 sowie das Testprogramm ist in dieser Anleitung enthalten.

Universal für Bestückung mit ESP8266


GSM / SIM800L:

Für den Betrieb des SIM800L sind die Zenerdiode, ein 1000uF Kondensatoren und Buchsenleisten für das SIM800-Modul einzubauen, im Bild gelb markiert. Der Kondensator 1000uF wird bestückt um die Spannungsversorgung des SIM80L-Moduls zu verbessern. Falls ein 1000uF Kondensator nicht zur Hand ist, können ggfs. auch Kondensatoren im Bereich 470-1800uF/10-25V eingesetzt werden. Der Platz für den 1000uF Kondensator ist im Layout sehr beengt. Vor dem Verlöten prüfen ob der SIM800 auf die Buchsenleiste aufgesteckt werden kann. Ggfs. den Kondensator an der Unterseite der Platine liegend einbauen.
Universal für Bestückung SIM800L

Weitere Informationen zum Einbau und Test des SIM800L Modul hier.


LTE / SIM7600E:

Für den SIM7600E werden nicht alle Bauteile des Pegelwandler bestückt.
Zwei Widerstände 4,7K, der 47K und der Transistor entfallen.
Der Transistor wird mit einem 220 Ohm Widerstand gebrückt.
Universal Platine für Bestückung SIM7600E

Informationen zum Einbau und Test des SIM7600E Modul hier.

 

DS3231-Modul:
Das Modul DS3231 ist vor Einbau an der vorgesehenen Stelle zu modifizieren, damit die Stromeinsparung gegeben ist und das Modul bei ausgeschalteter Stromversorgung wie gewünscht funktioniert.

DS3231 Modul mit erforderlichen Modifizierungen
Es sind zwei Modifikationen am DS3231-Modul vorzunehmen:

  1. Für die Verwendung der CR2032-Batterie auf dem Modul ist die vorhandene Ladeschaltung zu deaktiveren.
    Dazu im Bild oben rechts die Diode auslöten.
    Alternativ die Leiterbahn im grünen Kasten auftrennen.
    Hinweis: Bei Verwendung eines Akku LIR3032 diese Modifikation nicht durchführen.

  2. Die Leiterbahn zum Pull-Up Widerstand für die SQW-Leitung ist nahe am Widerstandsnetzwerk aufzutrennen, im Bild grüne Linie im gelben Kreis. Dabei darauf achten, dass die Durchkontaktierung, direkt rechts oben neben dem Widerstandsnetzwerk, erhalten bleibt. Das Auftrennen kann z.B. mit einem Cuttermesser oder sehr kleinen Fräser erfolgen. Die Spitze des Cuttermesser zwischen Durchkontaktierung und Widerstandnetzwerk, entlang der grünen Linie im gelben Kreis, aufsetzen und in die Leiterbahn drücken. Leichte Kippbewegung des Cuttermessers an der Schnittachse schiebt die Leiterbahn auseinander.

    Alternativ kann das Widerstandsnetzwerk vollständig entfernt werden. Der I2C-Bus benötigt dann externe Pull-Up-Widerstände. Dazu jeweils ein Widerstand 4,7kOhm zwischen VCC und SDA bzw. VCC und SCL montieren. Diese können z.B an den Anschlüssen für den BH1750 oder Bienenzähler angebracht werden.

Detaildarstellung Trennstelle der Ladeschaltung

Detaildarstellung Trennstelle der Ladeschaltung

Detaildarstellung Trennstelle SQW-Pull Up

Detaildarstellung Trennstelle SQW-Pull Up

Das erfolgreiche Auftrennen des Pull-Up-Widerstand kann mit einem Multimeter geprüft werden.
– Multimeter auf Messbereich 200Ohm oder 2kOhm einstellen.
– Zwischen DS3231 Pin3 und dem SQW Anschluss muss eine “Null-Ohm”-Verbindung bestehen
– Multimeter auf Messbereich 20kOhm oder 200kOhm einstellen.
– Zwischen dem SQW und dem VCC Anschluss darf keine Verbindung bestehen.

Teilweise sind Module mit anderer Leiterbahnführung erhältlich. Bitte dann ein Bild an suppport@beelogger.de senden.

Das modifizierte DS3231-Modul wird an dem vorgesehen Platz montiert.
Ab Universal Platinenversion 1.1 kann das Modul liegend montiert werden.
Zum Umbiegen der Pins das Modul bündig in den SD-Montageplatz stecken. Die Bauteileseite des Moduls von der Universal-Platine abgewandt. Durch Bewegen des DS3231 Moduls werden die Pins gleichmäßig gebogen, so dass eine liegende Montage, Batterie oben, möglich wird. Es ist nicht notwendig die Pins bis auf genau 90° zu biegen.
Achtung: Kontrollieren, dass das Modul, inbesondere der Pin des Batteriehalters, keinen Kontakt zu darunter liegenden Bauteilen hat.

Bestückung des DS3231-Modul nach dessen Modifkation bei Universal-Platine Version 1.0 – 1.04 hier.

 

Aufbau Batterieanschluss und Solarlader

Die Stromversorgung erfolgt für die Solar-Variante über einen 6V / ca. 4,5Ah oder 12V / ca. 4,5Ah Blei-Gel-Akku, welcher mit einem Solarpanel  6V / 2W und einem MT3608-Modul als Laderegler geladen wird.
Neuere Platinenversionen haben zwei Anschlussklemmen. Eine für die Batterie, den zweiten für den Solarregler.

Bleigelakku / Sicherung:
Die Anschlüsse an den Bleigelakku sollten mit Flachsteckhülsen erfolgen. Dies ist eine zuverlässige Verbindung und erlaubt im Notfall einen schnellen Austausch des Bleigelakkus. Zwischen Bleigelakku und beelogger-Platine sowie Ladeschaltung wird empfohlen eine Sicherung 2AT einzubauen.

Hinweis: Die Solarladeschaltung kann auch nach der Inbetriebnahme fertig gestellt und angeschlossen werden.

Mit Entfernen von J-1 auf der Universal-Platine kann der Solarregler von der Platine getrennt werden.

Konfiguration Solarladeschaltung MT3608:
Der Step-Up-Regler MT3608 ist über einen Potentiometer auf die gewünschte Ausgangsspannung einstellbar. In Abhängigkeit der Batterienennspannung muss der MT3608 eingestellt werden. Dazu die Solarzelle mit der Eingangsseite des Moduls verbinden. Die Leitungslänge ist so zu wählen, wie es später am Bienenstand zweckmäßig ist. Ein Leiterquerschnitt von 0,25-0,5mm² ist ausreichend. Der Plus-Pol der Solarzelle wird mit dem Plus-Anschluss des Moduls verbunden, der Minus-Pol-Solarzelle mit dem Minus-Anschluss des Moduls.
Mit ausreichender Beleuchtung erzeugt die Solarzelle hinreichend Spannung, dass das Modul startet. Eine eingebaute Unterspannungserkennung schaltet das Modul selbsttätig ab. Ohne angeschlossene Batterie ist für die spätere Verwendung mit einer 6V-Batterie eine (Lade-)Spannung von ca. 6,9Volt, für eine 12V-Batterie von 13,4V – 13,6V einzustellen.
Damit die Solarzellenspannung vom System gemessen werden kann, ist optional eine Verbindung von ‘VIN+’ des MT3608 zu ‘*A7*’ verdrahten.

Die Verschaltung erfolgt entsprechend nachfolgendem Schaltbild. Die Dioden verhindern eine Entladung der Batterie über die Ladeschaltung. Mit dem Widerstand wird eine Strombegrenzung erreicht. Die Bezeichnungen Bat+/- und Solar+/- zeigen den Anschluss an die Universal Platine.
Die alternative Verschaltung von mehreren Solarmodulen an ein MT3608-Modul ist möglich. Damit kann unter ungünstigen Beleuchtungsverhältnissen das Ladeverhalten verbessert werden.

 

Schaltbild Akku mit Sicherung, Laderegler und Solarzelle

Montage des MT3608-Modul:

Auf der Eingangsseite ist eine Anschlussklemme eingelötet, bei der die mittlere Klemme entfernt wurde. Die gelbe Leitung verbindet Vin+ mit *A7* zur Messung der Solarspannung.