Der beelogger-Universal erlaubt die Datenübertragung via WLAN mit dem ESP8266 sowie Mobilfunk mittels LTE (4G).
Diese Seite beschreibt den Aufbau der Version 2.x.
Bestückung:
Beim Umgang mit elektronischen Bauteilen dafür Sorge tragen, dass diese bei der Handhabung und auch beim Löten vor elektrostatischen Entladungen geschützt sind, um Defekte zu vermeiden.
Einige Informationen zu Lötzinn und Tipps zum Löten finden sich im reichelt magazin mit dem Suchbegriff Löten.
Einige Lötstellen sind mit der Kupferfläche der Platine verbunden. Diese Lötstellen benötigen eine deutlich längere Lötzeit, je nach Lötspitze auch eine höhere Löttemperatur.
Gleiches gilt für das Einlöten der Anschlussklemmen. Auf Grund der großen Wärmeableitung dieser Lötpunkte bzw. Aufwärmzeiten erhöht sich Zeit-/Temperatur bedarf.
Zu Bestücken sind alle Bauteile entsprechend der nachfolgenden Darstellungen wie im Bestückungsdruck angegeben.
Für die verschiedenen Varianten WLAN oder LTE bzw. ohne Niederschlagsensor entfallen teilweise Bauelemente.
Die Abbildungen gelten in gleicher Weise für alle Universal Platinenversionen 2.x.
Bestückung für die Versionen / Varianten:
– WLAN benötigt den MCP1702-33, zwei Kondensatoren 10uF, Widerstand 4k7, Diode 1N5817 und Kondensator neben ESP8266-Steckplatz, orange Felder,
zusätzlich für:
– Platinenversion 2.3:
Drahtbrücke „B“ nach „w“ einlöten
– Platinenversion 2.4 / 2.5:
zusätzlich den Transisor BC548 neben 1k/2k2 einbauen.
Drahtbrücke „B“ nach „w“ einlöten
– Platinenversion 2.6:
Widertstand 1000 (1k) anstelle Drahtbrücke neben Pin D9 ProMini einbauen
Widerstand 2000 (2k2) bestücken
Drahtbrücke „w“ an LF33CV einlöten
– LTE benötigt MOSFET, Transistor BC548, 2x Widerstand 2K2, 150 in Platinenmitte, gelbes Feld, Kondensator 470-1000uF,
zusätzlich für:
– Platinenversion 2.0 … 2.4:
Drahtbrücke „A“ nach „B“ einlöten
Widerstand 1000 nicht bestücken, an dessen Stelle eine Drahtbrücke einlöten
– Platinenversion 2.5:
Drahtbrücke „A“ nach „B“ einlöten
Drahtbrücke anstelle Transistor einlöten neben ProMini Pin D9, 1K/2k2 Widerstände entfallen, siehe Bild
– Platinenversion 2.6:
Drahtbrücke neben ProMini Pin D9 einlöten
– DS3231 auf der Platinenunterseite einbauen, zusätzlich zwei Pins/Buchse zur Stabilisierung einbauen, rote Markierungen.
– Lötpunkt 5Va für Versorgung des DS3231-Modul.
Vom DS3231-Modul Lötauge Batterie+ zum Lötauge „5Va“ auf der Universal-Platine eine Verbindung herstellen.
Die Verbindung ist in den Bilder unten auf dieser Seite ersichtlich.
– für den Anschluss des Niederschlagsensors die Bauteile im blau markierten Feld bestücken.
– der zweite DHT benötigt die Bauteile im hellgrünen Feld und eine zusätzliche Verbindung der mit Pfeilen markierten Lötpunkte.
Bestückung Reihenfolge:
Den Halter für den Akku noch nicht aufstecken bzw. verlöten, da dieser ggf. für das Verlöten des MOSFET entfernt werden muss.
Buchsenleisten werden je nach Variante für LTE-/WLAN-Modul, ProMini, DS3231, HX711 bestückt.
Bauteile und Schraubklemmen je nach Aufbauvariante auf der Oberseite der Platine aufstecken und verlöten.
Die Bestückungsreihenfolge: Widerstände, Buchsenleisten (ProMini, DS3231), Dioden, Schraubklemmen, Kondensatoren, Transistoren/Spannungsregler/Mosfet wird empfohlen.
Achtung: Vor dem Bestücken der Bauteile SolarCharger und MT3608 auf der Platinenunterseite den Akkuhalter einlöten.
Damit die Leitungen A4,A5 der ProMini-Platine mit der beelogger-Universal verbunden werden, sind in der ProMini-Platine bei A4,A5 zwei Stifte einzulöten (siehe grüne Kreise im Bild) und passend in der beelogger-Platine bei A4,A5 ein Stück Buchsenleiste.
Ab Universal Platine V 2.1.1 sind zusätzliche Lötaugen für andere Varianten der ProMini-Module vorhanden. Diese ProMini haben die Lötaugen für A6/A7 zwischen Pin D12/D13/A0 positioniert.
Die Schraubklemmen für die diversen Sensoren sind nach Bedarf einzubauen. Grundsätzlich können Sensorleitungen auch direkt angelötet werden.
Auf der Platine ist eine mit „SVC“ bezeichnete Schraubklemme vorgesehen. Diese ist zum Anschluss eines Schalters (Schließer) vorgesehen, damit bei Arbeiten am Bienenvolk keine Messungen erfolgen.
Hier gezeigt beelogger-Universal Platinenversion 2.0.3 in der Variante WLAN, Version 2.1.1 in der Basisbestückung,
andere Versionen in der Bestückung baugleich.
Stromversorgung:
Den Halter für den Akku vor der Bestückung der Bauteile in diesem Bereich (Dioden, Widerstand, Drahtstifte für Module Solarcharger und MT3608) aufstecken und einrasten. Die div. Bauteile und Drahtstifte für die Module bei gesteckten Halter von der Unterseite der Platine einlöten. Die Drahtenden der Bauteile vorher passend abbiegen und einkürzen.
Für die Module keine Stiftleisten verwenden.
Danach Verlöten des Halters und Aufstecken der Module auf die Drahtstifte und Verlöten der Module.
Der (optionale) Jumper an Batterie-Plus funktioniert nur, wenn die Verbindung zwischen den beiden Lötaugen aufgetrennt wird.
Neben dem “+”-Anschluss des Akku sind zwei Lötaugen für die Jumperpins. Die Verbindung zwischen den Lötaugen wird getrennt.
Mit dem Jumper kann bei Wartungsarbeiten der Akku von der Elektronik getrennt werden.
Hinweis: Der Solarcharger wird mit dem Jumper nicht von dem Akku abgetrennt.
Wird ein Solarmodul mit 5V Ausgang (USB-Panel) verwendet, so ist anstelle der Diode 1N5817 neben Akku Minus eine Drahtbrücke einzubauen.
Vor dem Bestücken des MT3608 diesen mit 3-5V versorgen und auf eine Spannung von 6V – 6.2V einstellen. Dies kann durch direktes Verbinden des MT3608 mit dem Akku erfolgen.
Zur Einstellung den Akku an Vin-/Vin+ anschließen, an VOut-/Vout+ mit einem Multimeter die Spannung kontrollieren. Die Einstellung erfolgt über das 10-20 – Gangpotentiometer der Platine. Je nach Grundeinstellung erfordert es einige Umdrehungen zur gewünschten Spannung. Ein Überdrehen quittieren die Poti meist mit einem leisen Klick.
Pull-Up Widerstände Sensoren DHT22/DS18B20:
Die Pull-Up-Widerstände (3x 4K7) für die Sensoren DHT und DS18B20 sind im Layout der Platine enthalten.
Für einen Niederschlagssensor sind zusätzlich die mit * markierten Bauteile (Widerstände 4k7, 150 und Kondensator 1,0n) zu bestücken.
Anmerkung: Auf den Draht Vout+ im MT3608 ist eine Isolation aufgesteckt und durch das Lötauge der MT3608-Platine geschoben, weil das Modul noch nicht auf 6V eingestellt ist.
Hinweis: weitere Bilder hier.
Zu diesem Zeitpunkt kann das DS3231-Modul aufgesteckt werden und eine erste Inbetriebnahme und Test mit dem System-Check-Sketch erfolgen.
Zu Testzwecken ist für die Versorgung die Verwendung eines geladenen Akkus erforderlich.
DS3231-Modul:
Achtung: Vor dem Modifzieren kontrollieren, ob das EE-Prom auf dem Modul mit 24C32 beschriftet ist, siehe Bilder.
Module mit 24C02 sind für den beelogger nicht verwendbar.
Vor der Modifikation können „falsche“ Module mit dem SystemCheck-Sketch festgestellt werden.
Hinweis für Betrieb des DS3231 mit LIR 2032-Akku:
Für die Verwendung des Akku LIR2032 ist die beelogger-Schaltung nicht vorgesehen.
Diese Module können ohne Akku betrieben und über die Universal-Platine versorgt werden, siehe Betrieb ohne CR2032 Batterie.
Das Modul DS3231 ist vor Einbau wie nachfolgend beschrieben zu modifizieren, damit die Zeitsteuerung des Systems mit den Multi-Sketchen wie vorgesehen funktioniert.
Die erfolgreiche Modifikation ist mit dem Power-On/OFF-Sketch zu prüfen.
Mit diesem Aufbau hat der beelogger in Messpausen (LowPower-Mode) eine sehr geringe Stromaufnahme (unter 20uA).
Es sind die Modifikationen am DS3231-Modul aus nachstehenden Beschreibungen vorzunehmen:
Vor Durchführen der Arbeiten die Batterie entnehmen.
1.: Betrieb DS3231-Modul ohne CR2032 Batterie:
Variante zu 1.: Betrieb DS3231-Modul mit CR2032 Batterie:
Hinweis: beelogger mit WLAN/LTE-Verbindung zum Server können auf die Batterie auf dem DS3231-Modul verzichten, da die jeweils aktuelle Uhrzeit bei Datenversand durch die Quittung vom Server gesetzt wird.
Für die Verwendung der CR2032-Batterie auf dem Modul muss die vorhandene Ladeschaltung zu deaktivert werden.
Dazu im Bild die Diode entfernen/auslöten oder alternativ die Leiterbahn (Bild oben grüner Kasten) auftrennen.
2.: Pullup-Widerstand auf dem DS3231-Modul
Die Leiterbahn zum Pull-Up Widerstand für die SQW-Leitung ist nahe am Widerstandsnetzwerk aufzutrennen, im Bild die rote Linie neben der Durchkontaktierung. Dabei darauf achten, dass die Durchkontaktierung (im Bild grüner Pfeil), 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 roten Linie aufsetzen und in die Leiterbahn drücken. Leichte Kippbewegung des Cuttermessers an der Schnittachse schiebt die Leiterbahn auseinander.
Alternativ:
Das Widerstandsnetzwerk wird vollständig entfernt oder auf dem Widerstandsnetzwerk den Schriftzug 472 bis auf die Keramik herunter abgeschliffen. Der I2C-Bus benötigt dann zusätzliche externe Pull-Up-Widerstände.
Die Platine hat ab Version 2.2 hat die Widerstände mit „opt. 4K7“ vorgesehen.
Bei Universal-Platine 2.1.x jeweils ein Widerstand 4,7kOhm zwischen VCC und SDA bzw. VCC und SCL montieren. Diese können z.B an den Anschlüssen für den I2C-Sensoren angebracht werden.
Kontrolle:
Das erfolgreiche Auftrennen des Pull-Up-Widerstand / Entfernen des Netzwerks kann an dem DS3231-Modul mit einem Multimeter geprüft werden.
– Multimeter auf Widerstands-Messbereich z.B. 200kOhm oder 2MOhm bzw. Autorange einstellen.
– Zwischen dem SQW und dem VCC Anschluss muss der Widerstand größer 1Mohm sein.
– Multimeter auf Widerstands-Messbereich 200Ohm bzw. Autorange einstellen.
– Zwischen dem Chip DS3231 Pin3 und dem SQW Anschluss muss eine Verbindung kleiner 1 Ohm bestehen
Hinweis: Ist die Durchkontaktierung zerstört, d.h. der Widerstand zwischen DS3231 Pin 3 und Pin SQW ist größer als 1kOhm,
kann durch das Enfernen des Widerstandsnetzwerks keine „Reparatur“ erfolgen.
Notwendig ist dann ein zusätzlicher Draht von Pin3 des DS3231 zum SQW-Anschluss.
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.
Zum Umbiegen der Pins das Modul bündig in den Shield-Montageplatz stecken. Die Bauteileseite des Moduls von der Universal-Platine abgewandt. Durch Bewegen des DS3231 Moduls nach aussen 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 eingebaute Modul, inbesondere der Pin des Batteriehalters, keinen Kontakt zu darunter liegenden Bauteilen hat.
Zu diesem Zeitpunkt kann die Inbetriebnahme und Test erfolgen und
zum Abschluß der Modifikation des DS3231 den Funktionstest mit dem Power On/Off-Sketch durchführen.
Die Testsketche arbeiten ohne Modifikation des Arduino ProMini. Die volle Funktion der Platine kann vor dem Einsatz am Bienenvolk mit einem MULTI-Sketch geprüft werden.
Der ProMini ist für den finalen Einsatz für den stromsparenden Einsatz zu modifizieren.
Mit dem Power On/Off-Sketch oder dem SystemCheck-Sketch kann der modifizierte Pro Mini im Low-Power-Mode die Stromaufnahme gemessen werden.
Die Stromaufnahme sollte 20uA nicht überschreiten.
Zu Testzwecken ist für die Versorgung die Verwendung eines geladenen Akkus erforderlich.
Eine Versorgung mit Netzteil ist im Aufbau für Solar nicht möglich.
HX711-Modul und Anschluss Wägezelle:
Universal 2.0.1, Platinenunterseite bestückt mit zwei HX711, MT3608 und SolarCharger
Die Erläuterung dazu finden sich auf dieser Seite:Universal-HX711
Weitere Informationen unter Sensoren HX711.
Kommunikationsmodule:
WLAN / ESP8266:
Hinweis: Bauteile für LTE (orange markiert) werden für den Betrieb mit ESP8266 nicht benötigt.
Alternativ: ab Universal Platine 2.3 kann mit den orange markierten Bauteilen eine Abschaltung des ESP8266 Messphasen erreicht werden.
Dazu diese Teile bestücken und Drahtbrücken von „A“ nach „B“ und „SIM7600+“ nach „w“ einlöten.
LTE / SIM7600E:
Zur mechanischen Sicherung empfiehlt es sich das SIM7600E Modul mit kleinen Schrauben und Abstandshaltern auf der Universal-Platine abzustützen.
Hierfür stehen im Modul und der beelogger-Platine Bohrungen zur Verfügung.
Weitere Informationen hierzu bitte Mail an den beelogger-Support.
Vor der Inbetriebnahme die Leiterplatte von Lötzinnresten und dem Flussmittel befreien.
Hierzu kann ein grober Borstenpinsel und Waschbenzin verwendet werden.