НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«ЮНОСТЬ, НАУКА, КУЛЬТУРА – 2013»

Секция: Инноватика, альтернативные источники энергии (гелиотехника,термоэнергетика, ресурсосберегающие технологии)

Тема: "Анализ состония пчелосемей с помощью электронно-акустических датчиков."

Автор: Андрющенко Н. А.

ЦД (Ю) ТТ «Городской» г. Липецка,

8классМОУСОШ№47.

Руководитель: Самохин Ю. П.

Педагог дополнительного образования

Руководитель лаборатории

Радиотехнического конструирования,

ЦД (Ю) ТТ «Городской» г. Липецка

Россия, г. Липецк, 2013г.

Аннотация.

Доходность пчеловода зависит от работоспособности пчелосемей в период сбора мёда. Неконтролируемое поведение пчелосемей может нанести экономический ущерб. Разработано множество технологических приёмов его предотвращения, но все они очень трудоёмки, требуют разборки ульев и вмешательства в жизнь пчелосемьи. Чтобы с успехом применять эти приёмы, очень важно своевременно и безошибочно определить биологическое состояние пчёл. Сделать это поможет предлагаемый мною прибор, позволяющий с помощью электронных фильтров выделять частоты в очень узком диапазоне, и определять состояние пчелосемьи по выделенным частотам согласно [1]. Контролируются три основных состояния. 1.-активное состояние, 2.-приём матки, З.-зимовка. Кроме того, предлагаемый прибор может контролировать отклонение от нормы на расстоянии т. е пчеловоду не обязательно находиться рядом с ульем. Предлагаемый прибор найдёт своё применение не только в частном пчеловодстве, но и в крупных пчеловодческих кооперативах.

План исследования.

Проблема: не совершенство существующих приборов.

Гипотеза: добиться максимум положительных результатов контроля пчелосемей.

План

1. Анализ и изучение приборов этого направления.

2. Изучение и подборка интегральных микросхем для выделения

3. узкополосных частот.

4. Разработка согласующих узлов схемы.

5. Разработка и изготовление печатных плат.

6. Испытание и доводка прибора в реальных условиях.

Описание.

Предлагаемый прибор поможет пчеловодам не только во время обнаружить то или иное отношение поведение пчелосемьи, но и сделать это на расстоянии, что немало важно зимой. Принципы действия большинства известных приборов для диагностики пчелосемей состоит в том, что из создаваемого пчелосемьёй акустического шума фильтрам выделяют узкую полосу частот с центром на частоте 240Гц. И по его интенсивности определять состояние пчелосемьи это не всегда давало положительные результаты. Чтобы показания прибора зависели только от биологического состояния пчелосемьи, следует оценивать отношение интенсивности нескольких (в нашем случае трёх) узкополосных шумовых сигналов, выделенных в различных частотных участках. В [1] показано, что активное состояние пчелосемей (весеннее развитие, медосбор) характеризуется максимальной интенсивностью спектральных составляющих в полосе частот 260-320Гц. Приём матки т. е определении отношения семьи к подсаженной пчеломатке, характеризуется максимальной интенсивностью спектральных составляющих в полосе частот 210-250Гц., если матка принята и 260-320Гц., если отвергнута. Состояние зимующих пчёл удовлетворительный результат, когда спектр частот находится в пределах 240-280Гц., а если частоты сместились в диапазон 280-320Гц, значит, состояние характеризуется как плохое. Обозначим эти состояния буквами А (активное состояние), З (зимовка), М (приём матки) и посмотрим на рисунок. 

Очевидно, необходим прибор, который будет определять эти выделенные частоты. Анализатор состояния пчёлосемей изготовленный мною состоит из основного блока и двух вспомогательных [приложение 1 фото], функциональная схема показана в приложении 2. По функциональной схеме видно, что предлагаемый прибор предварительно усиливает сигнал с улья, подаёт на опознаватели, а те на индикаторы, по которым можно судить о состоянии пчёлосемей. Работа прибора проста. Пример, если вы подсадили матку и нужно проконтролировать поведение пчёл в улье, делается это двумя способами: 1) с основным блоком подходите к улью включаете прибор, ставите микрофон на улей и в течение 1-2 секунд по загоранию того или иного светодиода определите, принята матка или нет. Если светится диод напротив буквы «М» - значит, принята. 2). Эту операцию можно контролировать на расстоянии. Положить датчик состояния на улей, который выполнен отдельным блоком, и он автоматически будет контролировать нужное состояние пчелосемьи и через каждые 1-5 минут передавать результат в эфир. Приём тревоги производится двумя блоками - основным и отдельным, малогабаритным переносным блоком. Основной блок анализатора выполнен на доступной элементной базе, схема которого показана в приложении 3. сигнал в виде спектра частот с микрофона подаётся на усилитель, который выполнен на одной интегральной микросхеме типа К561ЛН1. эта микросхема имеет 6 логических элементов «НЕ» - первый и который переведен в линейный режим и работает как предварительный микрофонный усилитель. Усиленный сигнал поступает на следующий каскад, где происходит дальнейшее усиление. Далее сигнал разделяется, часть идёт на телефонный усилитель, который предназначен для прослушивания, если это необходимо, а часть сигнала на последний логический элемент, который является усилителем, ограничителем. На выходе этого усилителя сформирован спектр частот в виде прямоугольных импульсов, готовых для дальнейшей обработки. Далее сигнал поступает одновременно на три опознавателя частоты. Он выполнен на специальной микросхеме типа LM567 , способной с помощью внутреннего фазного детектора определять частоту входящего сигнала шириной полосы /- 20Гц. Первый из них построен на среднюю частоту 225Гц., второй на 265Гц. и третий на 300Гц. Выход с опознавателей в виде постоянного напряжения поступает на согласующие транзисторы и далее на светодиоды, которые и индицирует состояние пчелосемей. В основном блоке также расположен приёмник тревожных сигналов, а также стабилизатор напряжения 5В на микросхеме типа LM7805. вся схема питается от двух аккумуляторов по 3,6В и потребляет ток не более 20мА. Выносной датчик состояния пчелосемей имеет такой же микрофонный усилитель и опознаватель с добавлением в него передатчика тревожного сигнала и блока автоматики. Блок автоматики выполнен на двух интегральных микросхемах типа К561ЛА7 и К561ИЕ16. Работает следующим образом, на первых двух логических элементах собран генератор импульсов с частотой 0,5Гц. Эти импульсы поступают на делитель частоты на микросхему К561ИЕ16, далее на каскад совпадения, который и формирует сигнал 5минут ожидания и несколько секунд включения схемы на режим опознавания и в случае отклонения от нормы предаётся сигнал тревоги в эфир, который и принимается двумя приёмниками, один из них в основном блоке, другой индивидуальный с которым можно перемещаться до 200 метров от ульев, что очень удобно людям, занимающимся сельским хозяйством. Приёмник и передатчик, модульные готовые на частоту 430мГц. Весь блок автоматики в спящем режиме потребляет не более 5мкА., что очень важно особенно при зимнем контроле. Одной зарядки хватает до трёх месяцев непрерывной работы.

Используемая литература

1. Еськов Е. Поведение медоносных пчёл- М.: Колос 1981.

2. Смирнов А. Радиолюбители - народному хозяйству. - Энергия, 1970.

3. Журнал «Радио» № № 1990-2011.