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 einfacher vor Anbringen der Stiftleisten durchführen. Details finden sich auf der zuvor referenzierten Seite.

 

Beschaltung

Zu Bestücken sind alle Bauteile wie in der Abbildung ersichtlich. 
Hier dargestellt die beelogger-Universal-Platine mit Anpassungen für die Verwendung mit dem ESP8266-01.
beelogger-Universal Platine in Bestückung für ESP8266

Die Stromversorgung mit 6 – 12Volt wird über eine Schraubklemme oder eine DC-Buchse vorgenommen.

beelogger easyplug stromversorgung

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

Des weiteren sind der Kondensator im Bereich der Anschlussklemmen des BH1750 und für die Messung der Batteriespannung der 1MOhm und der 470kOhm Widerstand an den vorgesehenen Stellen einzubauen.

 

Optionale Widerstände für einige Sensoren können direkt auf die Platine gelötet werden.

beelogger easyplug widerstaende v3

 

DS3231-Modul:
Das Modul DS3231 ist vor Einbau an der vorgesehenen Stelle zu modifizieren, damit die Stromeinsparungen gegeben sind 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. Das Auftrennen kann z.B. mit einem Cuttermesser oder sehr kleinen Fräser erfolgen.
Optional kann die Power-Led durch Entfernen des Widerstandes oben links, Aufdruck 102, abgetrennt werden.

Über Lötbrücken werden die Leitungen von der Platine zu den Anschlüssen des DS3231-Moduls passend verdrahtet.

HX 711 Modul:
Das HX711-Modul besitzt auf beiden Seiten des Boards Anschlüsse. Aus diesem Grund existiert auf dem beelogger-Universal für jede Seite ein Patchfeld. Da bei diesem Modul nicht nur die Pinbelegung, sondern auch die Größe des Boards variieren kann, sind zusätzliche, horizontal miteinander verbundene Lötfelder zum Anschluss vorhanden.

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

beelogger EasyPlug Patchfeld 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

 

ESP8266:
Für die Verwendung des ESP-Moduls sind die Buchsenleisten und der Kondensator 100uF (Bestückungsdruck Platine 470uF) einzubauen. Der 1500uF Kondensator entfällt.
Die Konfiguration eines neuen ESP8266 ist in dieser Anleitung enthalten.

SIM800L:
Für den Betrieb des SIM800L sind der 1500uF Kondensator, die Zenerdiode und zwei SMD-Kondensatoren einzubauen.
Falls ein 1500uF Kondensator nicht zur Hand ist, können ggfs. auch Kondensatoren im Bereich 470-1800uF eingesetzt werden.
Damit das SIM800L Modul optimal versorgt wird, ist die GND-Leitung, in gelb eingezeichnet,  nachzuverdrahten.
Der Platz für den 1500uF Kondensator ist im Layout sehr beengt. Ggfs. den Kondensator an der Unterseite der Platine liegend einbauen.
Der Kondensator (470uF) 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 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 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.

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

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 max. 6V / 3W 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 ausreichend 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.

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 Platine sowie Ladeschaltung ist eine Sicherung einzubauen.
Die Verschaltung erfolgt entsprechend nachfolgendem Schaltbild.

Schaltbild Akku mit Sicherung, Laderegler und Solarzelle