beelogger

beelogger-Universal Beschaltung und Aufbau, erweiterte Ausbaustufe

Die erweiterte Ausbaustufe des beelogger-Universal erlaubt die Datenübertragung via ESP8266 oder SIM800L.
Alternativ ist die lokale Datenablage auf SD-Karte möglich. Die Daten können über eine optionale Bluetooth-Schnittstelle weitergegeben werden.
Achtung: Das hier verwendete SD-Karten-Modul unterscheidet sich vom Modul, dass für das Shield des beelogger-Solar vorgesehen ist. Das SD-Karten-Modul für den beelogger-Universal muss über einen Spannungsregler und Pegelwandlung für die Signalleitungen verfügen

Der Arduino Nano ist für den stromsparenden Einsatz zu modifizieren
Dazu müssen die Vorwiderstände der LED und der Spannungsregler entfernt 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.

 

Beschaltung

Zu Bestücken sind alle Bauteile wie im Bestückungsdruck angegeben.
Hier dargestellt die beelogger-Universal-Platine Version 1.02 mit Anpassungen für die Verwendung mit dem ESP8266-01.
beelogger-Universal Platine in Bestückung für ESP8266

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

Die Stromversorgung mit 6 – 12Volt wird über eine Schraubklemme oder eine DC-Buchse (nur Platine Version 1.0) vorgenommen.
Platine Version 1.02 hat eine zweite Schraubklemme für den Anschluss des Solarladereglers.

beelogger easyplug stromversorgung

Beim beelogger-Universal ist auf der Platine keine Beschaltung zur Messung der Solarspannung vorgesehen. Damit durch den unbeschalteten Eingang A7 keine ‘Pseudomesswerte’ entstehen, kann am NANO ein Widerstand 470kOhm zwischen ‘A7’ und ‘GND’, siehe Abbildung, nachträglich eingelötet werden.
Wenn die Spannung der Solarzelle doch gemessen werden soll, ist hier einen Widerstand 470kOhm einzubauen und ein 1MOhm Widerstand von “A7” zum Anschluß “IN+” des MT3608 Moduls zu verdrahten. Platine Version 1.03 sieht die Bestückung beider Widerstände vor.

 

Für die Erzeugung der 5V für den NANO und der schaltbaren Stromversorgung (5V, 3,3V) sind alle Bauteile der Stromversorgung nach Bestückungsaufdruck zu bestücken:
Teilansicht Platinenbestückung Stromversorgung 

Desweiteren ist der Kondensator im Bereich der Anschlussklemmen des BH1750 an der vorgesehenen Stellen einzubauen.

Optionale Widerstände für die Sensoren DHT und DS18B20 können direkt auf die Platine gelötet werden.

Pullup Sensoranschlüsse

 

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
Bei Verwendung einer CR2032-Batterie auf dem Modul ist die vorhandene Ladeschaltung zu deaktiveren. Dazu die Diode, im Bild oben rechts, auslöten.
Der Pull-Up Widerstand für die SQW-Leitung ist nahe am Widerstandsnetzwerk aufzutrennen, siehe im Bild roter Kreis im gelben Kreis. Dabei darauf achten, dass die Durchkontaktierung, direkt rechts oben neben dem Widerstandsnetzwerk, erhalten bleibt.
Teilweise sind Module mit anderer Leiterbahnführung erhältlich. Bitte dann ein Bild an suppport@beelogger.de senden.
Das Auftrennen kann z.B. mit einem Cuttermesser oder sehr kleinen Fräser erfolgen.
Das erfolgreiche Auftrennen kann mit einem Multimeter geprüft werden. Zwischen DS3231 Pin3 und dem SQW Anschluss muss eine “Null-Ohm”-Verbindung bestehen. Zwischen dem SQW und dem VCC Anschluss darf keine Verbindung, Messbereich 20kOhm, bestehen.

Alternativ kann das Widerstandsnetzwerk vollständig entfernt werden. Damit die Pull-Up-Widerstände für den I2C-Bus erhalten bleiben, ist jeweils ein Widerstand 4,7kOhm zwischen VCC und SDA bzw. VCC und SCL zu montieren. Diese können z.B an den Anschlüssen für den BH1750 oder Bienenzähler angebracht werden.

DS3231 MontagevariantenWenn die Beschaltung des Moduls zu den Bohrungen zum Einbauort “a”, an der Seite der Schraubklemmen gelegen, passt, dann kann das Modul direkt hier bzw. eine Buchsenleiste zum Aufstecken eingelötet werden.
Ansonsten muss das Modul am Einbauort “b”, von den Schraubklemmen entfernt, eingebaut werden. Das Jumperfeld dient für eine individuelle Anpassung der Verdrahtung der Signalleitungen mittels Drahtbrücken von Einbauort “a” zum Jumperfeld. Die Bohrungen im “Jumperfeld” sind mit Einbauort “b”, im Bild hellgrün dargestellt, durchverbunden.

 

HX 711 Modul:
Das HX711-Board besitzt auf beiden Seiten des Boards Anschlüsse. Aus diesem Grund existiert auf der beelogger-Universal-Platine für jede Seite ein Patchfeld zum Herstellen der zum HX711-Board passenden Verbindungen. Da bei diesem Modul auch die Größe des Boards variieren kann, sind zusätzliche, miteinander verbundene Lötfelder zum Anschluss vorhanden.
Achtung: Bei Platinen bis Version 1.02 ist die Beschriftung am HX711 Patchfeld nicht korrekt. Von Platinenaussenseite nach Innen muss es lauten: GND, DT/A1, SCK/A0, +5V

Je nach Aufbau des HX711-Modul ist eine Verbindung (Drahtbrücke) zwischen GND und E- nachträglich einzulöten.
Diese ist immer dann erforderlich, wenn eine “0-Ohm”-Verbindung zwischen GND und E-Anschluss auf dem HX711-Modul messtechnisch nicht festzustellen ist.

Wird das HX711 Modul nicht eingelötet, sondern gesteckt, so wird empfohlen eine Drahtbrücke zwischen GND und E- direkt auf dem HX711 Modul einzubauen.

Durch die Versorgung des HX711 mit 5Volt sind weitere Anpassungen am Modul nicht erforderlich.

Universal Anschaltung HX711

Zum Anschluss eines Wägeelementes an den HX711 können Schraubklemmen oder direkt die Lötpads verwendet werden. Für einen störungsfreien Einsatz ist Abschirmung der Wägezelle mit GND zu verbinden

beelogger easyplug anschluss hx711

Schaltung Pegelwandler für ESP8266/SIM800L/HC-05:
Die Widerstände und der Transistor sind für die Pegelwandlung zwischen dem mit 5Volt betriebenen NANO und den Modulen ESP8266/SIM800L/HC-05 notwendig.

Teilansicht Pegelwandlerschaltung auf der Platine

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.

ESP8266:
Für die Verwendung des ESP-Moduls sind die Buchsenleisten und der Kondensator 100uF (Bestückungsdruck Platine 470uF) einzubauen. Der 1000uF Kondensator und die Zenerdiode entfällt.
Die Konfiguration eines neuen ESP8266 ist in dieser Anleitung enthalten.

SIM800L:
Für den Betrieb des SIM800L sind die Zenerdiode und ein 1000uF Kondensatoren einzubauen.
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.
Damit das SIM800L Modul optimal versorgt wird, ist bei Platinenversion 1.0 die GND-Leitung, in gelb eingezeichnet,  nachzuverdrahten.
Der Platz für den 1000uF Kondensator ist im Layout sehr beengt. Vor dem Verlöten probieren ob der SIM800 auf die Buchsenleiste aufgesteckt werden kann. Ggfs. den Kondensator an der Unterseite der Platine liegend einbauen.
Der Kondensator (100uF) für den ESP-8266 kann entfallen.

In das SIM800-Modul ist an der Seite mit dem Antennenanschluß eine 5-polige Stiftleiste einzulöten. Der Bohrung für die Lötantenne, in der Abbildung gelb markiert, bleibt frei. Die zweite Stiftleiste dient beim beelogger nur der Befestigung des Moduls. Hier sind 4 Stifte ausreichend.
Beim Aufstecken das Moduls darauf achten, dass die 5-polige Stiftleiste korrekt in die polige Buchsenleiste der beelogger-Universal-Platine eingesteckt ist.

Das SIM800L-Modul benötigt eine Spannungsversorgung von ca. 4,0 Volt. Diese wird über das Step-Down-Regler-Modul LM2596 erzeugt. Der LM2596 wird über kurze Leitungsverbindungen 0,25-0,5mm² mit den vorgesehenen Anschlusspunkte der Platine nach Schaltbild verbunden.
Wichtig: Die Leitung LM2596 Out + erst nach Einstellen der Spannung, siehe Inbetriebnahme, anschließen.
Die Einstellung erfolgt über das Zehngangpotentiometer der Platine. Je nach Grundeinstellung erfordert es einige Umdrehungen zur gewünschten Spannung. Ein Überdrehen quittieren die Poti meist mit einem leisen Klick.

Platine mit Bestückung für SIM800L

Einbau SD-Karten-Modul:
Das SD-Karten-Modul kann direkt an der vorgesehenen Position in die Platine eingelötet werden. Die Verwendung einer Buchsenleiste ist optional möglich. Beim Einbau die Anschlussbelegung beachten.

Verdrahtung Bluetooth-Modul:
Mit der jetzt verfügbaren Platine muss das Bluetooth-Modul HC-05 auf der Lochrasterfläche montiert werden.
GND und geschaltete +5V stehen dort zur Verfügung. Die Signale RX / TX können 3,3V-kompatibel an der Anschlüssen des ESP8266 Moduls abgegriffen werden.
Das Ein-/Ausschalten des Bluetooth-Moduls sowie die Interrupt-Auslösung erfolgt in gleicher Weise wie hier beschrieben. Für den Anschluss der Schalters an die Interuptleitung (D2) ist diese beim beelogger-Universal auf eine Anschlussklemme gelegt.

 

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 / 3W -10W und einem MT3608-Modul als Laderegler geladen wird. Es wird empfohlen in die Plus-Leitung der Batterie eine Sicherung 2AT einzubauen.

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. Plus-Pol der Solarzelle wird mit dem Plus-Anschluss des Moduls verbunden, Minus-Pol-Solarzelle an 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.
Bei Platinenversion 1.03 kann eine Verbindung von ‘Solar+’ zu ‘*A7*’ zur Messung der Solarzellenspannung verdrahtet werden.

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 einzubauen.

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+/- 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