Der 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 Aufbau von Systemen 2G/GSM mit SIM800L wird nicht empfohlen.
Beispiele für den Aufbau:
Hier Informationen zu Vorgängerversionen der Platinen.
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 bzw. Mobilfunk entfallen teilweise Bauelemente.
Platinenbilder mit Bestückungsinformationen der WLAN/GSM/LTE/LORA-Varianten hier:
– beelogger-Universal WLAN
– beelogger-Universal GSM
– beelogger-Universal LTE
– beelogger-Universal LORA
Buchsenleisten werden je nach Variante bestückt. Dies ist aus den Abbildungen in den Beschreibungen zum jeweiligen Aufbau ersichtlich, siehe referenzierte Seiten.
Da der LAN-Adapter W5100 nicht benutzt wird, kann eine Bestückung der Stiftleisten entfallen.
Eine Bestückungsreihenfolge von Widerständen, Buchsenleisten (Nano, DS3231), Dioden, Anschlussklemmen(soweit benötigt), Kondensatoren, Transistoren/Spannungsregler/Mosfet wird empfohlen.
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.
Stromversorgung:
Für die Erzeugung der 5V für den Nano/Pro Mini und der schaltbaren Stromversorgung (5Vs, 3.3Vs) sind alle Bauteile der Stromversorgung nach Bestückungsaufdruck zu bestücken. Die Klemme „Batterie“ wird bei Verwendung des Akkushield nicht benötigt.
Des weiteren ist der Kondensator 10uF im Bereich der Anschlussklemmen des Bienenzähler zu bestücken.
Kondensator 10uf kann auch für Platinen mit Bestückungsaufdruck 4u7 verwendet werden. Kondensatoren passend zum Rastermaß bestücken.
Bei J-1 ist ein Jumper einzubauen. Damit kann bei Wartungsarbeiten das Akkushield bzw. der Solarregler von der Platine getrennt werden.
Bei einer Stromversorgung mit 6/12V-PB-Akku und MT3608-Solarladeregler ist zusätzlich die Schraubklemme „Batterie“ einzubauen.
Des Weiteren sind auf der Platine die Widerstände 1MOhm und 470kOhm, je 2 Stück, für die Messung der Spannungen zu bestücken. Die Verdrahtung für die Messung der Batteriespannung ist im Layout integriert.
Für die Verbindung zur Messung der Solarzellenspannung in Lötauge „*A7*“ einen isolierten Draht, ca. 10cm lang, einlöten. Die weitere Beschreibung findet sich auf den Seiten zu Akkushield oder 6V/12V PB-Akku.
Pull-Up Widerstände Sensoren DHT22/DS18B20:
Die Pull-Up-Widerstände (3x 4K7) für die Sensoren DHT und DS18B20 werden auf die Platine gelötet.
Hinweis: In Systemen mit Regenmesser wird der 4K7 an D3 nicht bestückt.
Die Schraubklemmen für die diversen Sensoren sind nach Bedarf einzubauen. Grundsätzlich können Sensorleitungen auch direkt angelötet werden.
Schaltung Pegelwandler:
Dieser Pegelwandler wird bei LoRa/RFM95-Aufbauten nicht bestückt.
Für die Pegelwandlung zwischen dem mit 5Volt betriebenen Nano/Pro Mini und den Modulen ESP8266/SIM800L/HC-05 wird die Bestückung mit den im nachstehenden Bild ersichtlichen Widerständen 1K, 2K2 und der Diode 1N5818.
Für den SIM7600E werden die Widerstände 4K7, der 47K und der Transistor BC548 nicht benötigt.
Für die Module ESP8266/SIM800L/HC-05 werden die Widerstände 4K7, der 47K und der Transistor BC548 bestückt.
Achtung: Der Widerstand unterhalb des Transistors BC548 hat den Wert 47KOhm.
Die Plazierung der Bauteile kann je nach Platinenversion varieren.
Die Bohrungen von D8,D9,A2 werden bei Verwendung des ESP8266/SIM800L/SIM7600E/HC-05 jeweils von links nach rechts mit Drahtbrücken durchverbunden. Abgeschnittene Drahtreste der Widerstände, ca. 2cm lang, sind hierfür gut geeignet. Diese werden so gebogen, dass die in die Lötaugen gesteckt werden können.
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, sieh Betriebe 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 Modifikationen am DS3231-Modul aus nachstehenden Beschreibungen vorzunehmen:
1a.: DS3231-Modul mit CR2032 Batterie:
Hinweis: beelogger mit WLAN/GSM/LTE-Verbindung zum Server können auf die Batterie auf dem DS3231-Modul verzichten,
da die jeweils aktuelle Uhrzeit bei Datenversand mit der Quittung vom Server gesetzt wird.
Für die Verwendung der CR2032-Batterie auf dem Modul ist die vorhandene Ladeschaltung zu deaktiveren.
Dazu im Bild die Diode auslöten oder alternativ die Leiterbahn (Bild oben grüner Kasten) auftrennen.
1b.: DS3231-Modul ohne CR2032 Batterie:
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.
Das erfolgreiche Auftrennen des Pull-Up-Widerstand kann 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 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 Draht von Pin3 des DS3231 zum SQW-Anschluss.
Alternativ zum Auftrennen der Leiterbahn kann das Widerstandsnetzwerk vollständig entfernt werden. Der I2C-Bus benötigt dann externe Pull-Up-Widerstände. Dazu auf der Universal-Platine 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.
Vorschlag zur Montage der 4K7 Widerstände als Ersatz für das Pull-Up-Netzwerk:
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 SD-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 ein erste 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 Nano. Die volle Funktion der Platine vor dem Einsatz am Bienenvolk mit einem MULTI-Sketch geprüft werden.
Der Arduino des Pro Mini oder Nano ist für den finalen Einsatz für den stromsparenden Einsatz zu modifizieren.
Mit dem Power On/Off-Sketch oder dem SystemCheck-Sketch kann der modifizierte Nano/Pro Mini im Low-Power-Mode die Stromaufnahme gemessen werden.
Die Stromaufnahme sollte 20uA nicht überschreiten.
Zu Testzwecken kann für die Versorgung ein Netzteil 6V-12V / 300mA (6V-9V für SIM7600E und mindestens 2A mit SIM800L/SIM7600E) verwendet werden.
Die Spannung der Spannungsquelle darf 13,6 V (9.5V, SIM7600E) dabei nie überschreiten.
HX711-Modul und Anschluss Wägezelle:
Die Erläuterung dazu finden sich auf dieser Seite:Universal-HX711
Weitere Informationen unter Sensoren HX711.
Kommunikationsmodule:
GSM / SIM800L:
Weitere Informationen zum Einbau und Test des SIM800L Modul hier.
WLAN / ESP8266:
Der Aufbau und Test für den ESP8266 ist in dieser Anleitung enthalten.
LTE / SIM7600E:
Informationen zum Einbau und Test des SIM7600E Modul hier.
LoRa / RFM95:
Die Besonderheiten des LoRa-Aufbaus finden sich hier.
Vor der Inbetriebnahme die Leiterplatte von Lötzinnresten und dem Flussmittel befreien.
Hierzu kann ein grober Borstenpinsel und Waschbenzin verwendet werden.
Nun zur Inbetriebnahme, ggf. zuerst …
der Aufbau des Akkushield,
oder Aufbau Anschluss 6/12V Batterie mit Solarlader
Dieser Teil des Aufbau nur bei Verwendung von eines 6V / 12V Blei-Akku.
Nachstehend Informationen zur Alternativbestückung mit einem MCP1702/MCP1703 im SOT89 / SOT 223-5 Gehäuse.
Ein MCP1702/1703 im SOT23- A/3 Gehäuse kann mit etwas geschick direkt auf die Lötaugen gelötet werden.