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Pèse-ruche

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baladin37
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Pèse-ruche

Message#1 » mer. déc. 30, 2020 6:49 pm

Bonjour,

J'ai décidé de me lancer dans ce projet après avoir vu plusieurs vidéos de personnes ayant développé soit un pèse-ruche, soit une station d'observation apicole. La récupération de ces vidéos date de 2016 mais j'ai réellement commencé le projet en septembre 2018 avec la commande d'un kit Arduino Uno.

Pour information, j'ai une formation d'électronicien, puis d'automaticien pour finir informaticien. Donc ce projet allait me rappeler de bons (et vieux) souvenirs.

J'ai commencé une maquette avec :
- un module horloge permettant d'horodater les mesures,
- un module lecteur de carte SD permettant l'enregistrement des mesures,
- des sondes de température permettant d'enregistrer la température extérieure mais aussi celle des trois éléments du haut,
- des capteurs de masse afin de mesurer la masse de la ruche,
- un afficheur LCD.

Les premiers développements se sont bien passés. La prise en main de l'environnement Arduino est assez aisée (avec mon profil...).
J'ai butté sur la mesure de la masse. Impossible d'obtenir la moindre mesure pertinente. Du coup, la maquette a migré progressivement du devant du bureau, à l'arrière du bureau, sur une étagère puis dans une boite qui a fini dans un placard.

D'autres évènements ont fait que je n'ai pas eu le temps de mis remettre. Le premier confinement a été salutaire au projet. Le télétravail m'a permis de gagner 3h de trajet par jour.

Concernant la mesure de la masse, j'ai fini par trouver qu'il y avait plusieurs câblages des capteurs selon les sites et que le premier que j'avais réalisé n'avait aucune chance de fonctionner. Une fois la mesure de masse opérationnelle, j'ai construit un prototype plus présentable (voir photo ci-dessous) avec la connectique cible. Du coup, j'ai constaté que les 4 sondes de température ne donnaient pas le même résultat bien quelles étaient positionnés au même endroit.

Image

Du coup, j'ai développé un traitement de capture de la température des 4 sondes afin de pouvoir les calibrer. Je disposais de 6 sondes. Par mesure successive, j'ai pu déterminer le calibrage de chacune d'elle afin d'obtenir la même température (à 2 ou 3 dixièmes de degré) plutôt que les écarts initiaux qui dépassaient 1° entre la sonde la plus pessimiste et la sonde la plus optimiste.

Le dernier sujet a été celui du paramétrage. J'ai fini par opter pour la mini télécommande qui était incluse dans le kit Arduino et qui pour le prix d'un capteur infrarouge par pèse-ruche m'a permis de les paramétrer. Comme vous le constatez sur la photo, le capteur infrarouge est toujours sur la platine d'expérimentation...

En cours de développement, je suis passé d'une carte Arduino Uno à une carte Arduino Mega2560. Cette dernière a plus de capacité mémoire (pour le code...) et plus de connectique. C'est surtout le premier point qui m'a poussé à passer à la carte Arduino Mega2560.

Donc le pèse-ruche mesure :
- la masse de la ruche,
- la température des 3 éléments du haut,
- la température extérieure.

Ces mesures sont réalisées à intervalles réguliers. J'ai prévu deux intervalles, un court (enregistrement détail toutes les 5 minutes par défaut) et un long (enregistrement global toutes les heures par défaut). Ces deux intervalles sont paramétrables dans le code... Je suis en train de voir comment les ajouter à la liste des paramètres modifiables via la télécommande.

Les données sont enregistrées dans deux fichiers (DETAIL.csv et GLOBAL.csv) sur la carte SD. Le format choisi (texte avec séparateur) permet de les lire nativement dans un tableur (Excel de Microsoft ou Calc de LibreOffice).

Grâce au module horloge, les enregistrements sont horodatés.

J'ai prévu 4 interrupteurs pour le pèse-ruche cible :
- Mise sous tension (Arrêt / Marche)
- Affichage (Allumé/ Éteint) permettant d'éteindre l'afficheur LCD lorsque l'on n'est pas au rucher
- Enregistrement (Carte SD / Mémoire) permettant de choisir où sont écrites les mesures (voir ci-dessous).
- Fonctionnement (Normal / Paramétrage)

Le choix de l'enregistrement permet d'enregistrer temporairement les mesures dans la mémoire non volatile de la carte (EEPROM), le temps que l'on retire la carte SD pour la vider sur un ordinateur (PC portable au rucher par exemple). Une fois la carte SD remise en place, on remet l'interrupteur Enregistrement sur SD et les mesures mémorisées sont écrites sur la carte SD. Vu la taille de la mémoire non volatile et avec le paramétrage par défaut (5 minutes et une heure), on peut enregistrer 7h30 de mesures avant d'avoir rempli la mémoire. Cela devrait être suffisant, même s'il faut faire un aller retour à la maison pour vider la carte SD.

J'ai aussi développé une détection d'essaimage. J'enregistre dans la mémoire non volatile les 12 dernières mesures de la masse (1 heure d'historique avec le paramétrage par défaut). Je compare la masse mesurée avec le maximum des 12 dernières mesures. Si la baisse dépasse un seuil paramétrable, je note dans l'enregistrement des mesures qu'il y a probablement un essaimage. L'idée finale est de transmettre l'information via un SMS. Dans le cas où il y a plusieurs ruches dans le rucher (mon cas), je voudrais éviter d'avoir une carte SIM (et un abonnement) par ruche d'où l'idée de regrouper les alertes sur un Raspberry qui lui disposerait de la carte SIM. La mise en œuvre du Raspberry permettrait aussi de gérer le paramétrage de l'ensemble des pèse-ruches d'un rucher, de synchroniser les horloges des pèse-ruches voir même de transférer les données collectées. Mais cela est une autre histoire...

Le paramétrage permet actuellement :
- l'identification de la ruche (n° de la ruche et des éléments),
- le calibrage des sondes de température (valeur de correction pour chaque sonde),
- contrôler le tarage de la balance et retarer si besoin,
- la mise à l'heure de l'horloge,
- de définir la masse de détection de l'essaimage,
- de visualiser la taille des fichiers et l'horodatage du dernier enregistrement.

Actuellement, j'ai fabriquer un support métallique pour les capteurs de masses :

Image

Le même avec la seconde partie :

Image


L'idée est de l'installer sous le plancher de la ruche. Sur les photos, il est au dessus du plancher. Je ne suis pas satisfait de ma fabrication. Je suis moins à l'aise avec la soudure à l'arc qu'avec le fer à souder... Je pense tester une fabrication en chêne (bois dur).

Sur les photos, on voit le convertisseur analogique numérique qui doit être au plus proche des capteurs de masse. Ensuite le câble remonte jusqu'au pèse ruche que je compte fixer au dessus des ruches, sur une poutre qui est à la verticale des ruches.


Voici une photo du rucher au mois d'août.

Image

Je venais de récupérer un morceau de saule pleureur contenant un essaim installé depuis plusieurs mois. J'ai donc une ruche tronc...
Sur les trois autres, celle la plus proche de la ruche tronc était faible et a été pillée en septembre. Il me reste donc que 2 ruches Warré et une ruche tronc que j'ai installé avant l'hiver sur un élément de Warré pour qu'elle soit prête pour le printemps.

Depuis, j'ai installé un panneau solaire et un régulateur pour charger une ancienne batterie de voiture. Donc, j'attends l'arrivée des boitiers pour aller tester pour de vrai le pèse ruche au rucher.



Bonne fête de fin d'année à tous.
Cordialement

Patrice

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jln
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Re: Pèse-ruche

Message#2 » mer. déc. 30, 2020 8:53 pm

baladin37 a écrit :...J'ai aussi développé une détection d'essaimage.

En voyant l'intitulé, je m'attendais à trouver un nouveau modèle de pèse-valise...
Être prévenu sans délai d'une variation brusque du poids, ça me paraît très utile.
Sacré boulot mais qui convoque pas mal de compétences. Bravo et bonne chance pour la mise en fonctionnement.

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Michel
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Re: Pèse-ruche

Message#3 » jeu. déc. 31, 2020 11:54 am

Bonjour,

jln a écrit :...Sacré boulot mais qui convoque pas mal de compétences...


Effectivement !

Heureusement qu'il existe des passionnés d'apiculture qui possèdent de telles compétences et qui ont "l'audace d'affronter de tels défis" !

Merci Baladin37 !
Michel,

Causses tôt, Causses tard mais Causses toujours... tu m'instructionnes ! :lol:

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florisound
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Re: Pèse-ruche

Message#4 » lun. janv. 04, 2021 4:44 pm

Bonjour, Meilleurs vœux a tous.

qu'as tu pris comme sonde de masse ?


Cdt

JC

bbruno
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Re: Pèse-ruche

Message#5 » lun. janv. 04, 2021 7:43 pm

Bonsoir, Meilleurs vœux a tous


Super travail , et bien documenté



BB :-bravo
BB

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baladin37
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Re: Pèse-ruche

Message#6 » mer. janv. 06, 2021 11:28 am

Bonjour,

Les capteurs de masse sont 4 capteurs de pèse personne associés à un convertisseur HX711. Les fils blancs et noirs sont associés deux à deux et les rouges sont connectés au convertisseur analogique-numérique (HX711) selon le schéma ci-dessous.

Image

Concernant les sondes de température, ce sont des DS1820.

Image

Le pèse ruche comprend donc :
- un carte Arduino Mega
- un afficheur LCD de 4 lignes de 20 caractères
- quatre sondes de température DS1820
- quatre capteur de masse
- un convertisseur analogique-numérique
- un module RTC (Horloge)
- 3 interrupteurs
- un lecteur de carte SD
- un détecteur infra-rouge pour la télécommande (paramétrage)

Le câblage général est le suivant :

Image
Cordialement

Patrice

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Re: Pèse-ruche

Message#7 » mar. janv. 12, 2021 7:38 am

Merci pour toutes ces précisions !

Il ne te manque plus qu'un analyseur de spectre pour prévenir l'essaimage ! :-bravo

bbruno
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Re: Pèse-ruche

Message#8 » mar. janv. 12, 2021 11:51 am

Bonjour Patrice,

ok
Modifié en dernier par bbruno le mer. janv. 13, 2021 2:35 pm, modifié 1 fois.
BB

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Re: Pèse-ruche

Message#9 » mar. janv. 12, 2021 1:15 pm

Salut ,

Des que tu met sous tension , tu obtient le poids directement sans passer par la tare ?
Autrement dit le système peut rester en place et envoyer les mesures a la volée ?

Merci

CDT

JCB

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Re: Pèse-ruche

Message#10 » mar. janv. 12, 2021 7:02 pm

Bonsoir florisound,

Il y a une détection d'essaimage avec le pèse-ruche mais elle est basée sur une perte de masse. Le pèse ruche mémorise les 12 dernières mesures de la masse et si la masse mesurée est inférieure à un seuil paramétrable, je conclus qu'il y a probablement un essaimage. Pour l'instant il n'y a pas de dispositif d'alerte. Je note juste l'information dans le fichier d'enregistrement des mesures. L’intervalle par défaut entre 2 mesures est de 5 minutes et j'ai mis un seuil de détection à 500 g. Si la ruche perd plus de 500 g en une heure (ou moins), je conclus à un essaimage probable.

La détection de l'essaimage par analyse de spectre (transformée de Fourrier) est une autre possibilité mais il faudrait au préalable enregistrer le son d'un essaimage afin de pouvoir calibrer la recherche. Sur un autre post (viewtopic.php?f=175&t=10218), cette technique est utilisée pour détecter le vol stationnaire d'un frelon asiatique avant qu'il n'attaque une abeille. Je suis en train d'expérimenter.

Concernant la mesure de la masse, le principe est le suivant. Les 4 capteurs forment un pont de wheatstone. Le pont est alimenté par 2 bornes (classiquement en haut et en bas des schémas) et l'on mesure la tension entre les 2 autres bornes. Lorsque le pont est équilibré c'est à dire que les 4 résistances sont égales, la tension entre les autres bornes est nulle (classiquement à droite et à gauche des schémas). Lorsque l'on applique une force sur les capteurs de masse (un poids sur la balance), ceux-ci se déforment un peu et leurs résistances évoluent en fonction de la force appliquée donc du poids de la ruche.

Pour passer de la tension mesurée aux bornes du pont de wheatstone à la masse, il faut appliquer un coefficient multiplicateur. La valeur de ce coefficient est déterminée lors de l'opération de calibrage du pèse-ruche. Il est différent pour chaque pèse-ruche.

Une seconde opération est nécessaire pour tarer le pèse-ruche. L'idée est d'ajouter ou retrancher une valeur afin que le pèse-ruche affiche 0 g à vide. Cette opération peut être réalisée par paramétrage. L'une des options est de tarer le pèse-ruche. L'idée est de lever la ruche avec un dispositif mécanique (personnellement je l'ai fabriqué à partir d'un cric d'utilitaire). Une fois la ruche soulevée, on passe en mode paramétrage et l'on va à l'option balance. L'afficheur LCD affiche la masse (normalement 0 g). Si ce n'est pas le cas, on choisir l'option Tare et le pèse-ruche détermine la nouvelle valeur à ajouter ou à retrancher afin d'afficher 0 g. Il n'y a plus qu'à sortir du mode paramétrage et à reposer la ruche.
J'ai mis cette option afin de pouvoir vérifier le calibrage du pèse-ruche sans avoir à le déplacer. Cela permet aussi d'initialiser la tare lors de l'installation du pèse-ruche.

Pour l'instant les données sont stockées sur une carte SD qu'il faut ensuite connecter à un ordinateur afin d'afficher l'historique des mesures.
Les données peuvent aussi être affichées via l'interrupteur Affichage qui lorsqu'il est en position 'Allumé', affiche la dernière mesure sur l'écran LCD.
Cordialement

Patrice

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