beelogger

beelogger-Universal Beschaltung und Aufbau, erweiterte Ausbaustufe

Die erweiterte Ausbaustufe des beelogger-Universal erlaubt die Datenübertragung via WLAN mit dem ESP8266 oder GSM (2G) mit einem SIM800L. 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.

Bestückung:

Zu Bestücken sind alle Bauteile wie im Bestückungsdruck angegeben.
Für die verschiedenen Varianten WLAN (ESP8266) und GSM (SIM800) entfallen teilweise Bauelemente. Dies ist gesondert ausgewiesen.
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.

Universal Platine Gesamtansicht

 

Für die Erzeugung der 5V für den NANO und der schaltbaren Stromversorgung (5Vs, 3,3Vs) sind alle Bauteile der Stromversorgung nach Bestückungsaufdruck 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.

 

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. Diese als verlötete Drahtbrücken einbauen, bitte keine Pin und Jumper verwenden. Die abgeschnittenen Drahtreste der Widerstände sind hierfür gut geeignet. 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, +5VDurch die Versorgung des HX711 mit 5Volt sind weitere Anpassungen am Modul nicht erforderlich. Notwendig ist je nach HX711-Modul auch die hier beschriebene Modifikation.
Die im Bild rot eingezeichneten Verbindungen sind in der Platine vorhanden.

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 und Drahtbrücken anstelle von Pins mit Jumper.

Universal Platine Klemmen für Wägezellen

Ab Platinenversion 1.04 besteht die Möglichkeit einen zweiten HX711 für den Betrieb von bis zu vier Waagen einzubauen, im Bild in orange ersichtlich.
Für diesen HX711 stehen auf der Platinen nur Lötaugen (gelber Kasten) für den Anschluß der Wägezelle zur Verfügung.
Einbauort zweiter HX711


Schaltung Pegelwandler für ESP8266/SIM800L/HC-05:

Für die Pegelwandlung zwischen dem mit 5Volt betriebenen NANO und den Modulen ESP8266/SIM800L/HC-05 sind die Widerstände und der Transistor notwendig. 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 Platine mit Erläuterung für Einbau 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. 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.

Weitere Informationen zum Einbau und Test des SIM800L Modul hier.


LTE / 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 Für die Verwendung der CR2032-Batterie auf dem Modul ist die vorhandene Ladeschaltung zu deaktiveren. Dazu im Bild oben rechts die Diode auslöten oder die Leiterbahn im grünen Kasten auftrennen.
Die Leiterbahn zum Pull-Up Widerstand für die SQW-Leitung ist nahe am Widerstandsnetzwerk aufzutrennen, 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. Die Spitze des Cuttermesser zwischen Durchkontaktierung und Widerstandnetzwerk aufsetzen und in die Leiterbahn drücken. Leichte Kippbewegung des Cuttermessers an der Schnittachse schiebt die Leiterbahn auseinander.

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 200kOhm, bestehen.

Alternativ kann das Widerstandsnetzwerk vollständig entfernt werden. Der I2C-Bus benötigt dann extene 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.

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.

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

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” durchverbunden, im Bild hellgrün dargestellt.


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  4 – 6V / 2W – 6W und einem MT3608-Modul als Laderegler geladen wird. Es wird empfohlen in die Plus-Leitung der Batterie eine Sicherung 2AT einzubauen. Neuere Platinenversionen haben zwei Anschlussklemmen. Eine für die Batterie, den zweiten für den Solarregler.
Mit Ziehen 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. 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.
Zur Messung der Solarzellenspannung kann optional eine Verbindung von ‘VIN+’ des MT3608 zu ‘*A7*’ 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+/- 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