Appareil de diagnostic acoustique des colonies d'abeilles. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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La rentabilité des exploitations apicoles dépend des performances des colonies d'abeilles pendant la période de collecte du miel. Un essaimage incontrôlé cause par exemple de graves dommages économiques aux grands ruchers comptant plusieurs centaines de ruches. De nombreuses méthodes technologiques ont été développées pour l'empêcher, mais elles demandent toutes beaucoup de main d'œuvre et nécessitent le démantèlement des ruches et l'interférence dans la vie de la colonie d'abeilles. Afin d’appliquer avec succès ces techniques, il est très important de déterminer rapidement et avec précision l’état biologique des abeilles. L'appareil proposé vous aidera à le faire.

Des tentatives pour construire un dispositif de diagnostic acoustique de l'état biologique des colonies d'abeilles ont été faites à plusieurs reprises [1]. Le principe de fonctionnement de la plupart des appareils connus est qu'à partir du bruit acoustique créé par la colonie d'abeilles, un filtre est utilisé pour isoler une bande de fréquence étroite centrée sur une fréquence de 240 Hz. On suppose que la présence dans le spectre sonore de composants dont les fréquences sont proches de celle spécifiée indique une faible activité des abeilles. Mais les tests de tels appareils en conditions réelles ne donnent pas de résultats positifs. La principale raison de leur travail insatisfaisant est le mauvais choix du critère d'évaluation de l'état de la colonie d'abeilles.

Le fait est que des composants dont les fréquences sont proches de 240 Hz sont toujours présents dans le bruit créé par les abeilles. Leur intensité dépend non seulement de l'état biologique de la colonie (par exemple, l'essaimage), mais également d'autres facteurs, par exemple le nombre d'abeilles dans la ruche. Par conséquent, les lectures des instruments mesurant la valeur absolue de l'intensité du bruit ne sont pas fiables et les instruments eux-mêmes ne sont pas adaptés à la pratique apicole.

Pour que les lectures de l'instrument dépendent uniquement de l'état biologique de la colonie d'abeilles, il convient d'évaluer le rapport des intensités de deux signaux de bruit à bande étroite isolés dans des gammes de fréquences différentes. Dans [2], il est montré que l'état actif d'une colonie d'abeilles (développement printanier, récolte de miel) est caractérisé par l'intensité maximale des composantes spectrales dans la bande de fréquence 260...320 Hz. Avec une diminution de l'activité (essaimage, maladie, absence de reine), le maximum du spectre se déplace vers 210...250 Hz. En déterminant dans laquelle des plages indiquées l'intensité du bruit est la plus élevée, on peut juger de l'état des abeilles.

Le dispositif de diagnostic acoustique proposé, fonctionnant sur ce principe, est équipé de deux indicateurs LED : « Oui » et « Non ». Il existe trois modes de fonctionnement. Le premier d'entre eux - "P" (état passif) - est destiné à identifier l'état de non-fonctionnement de la colonie d'abeilles, associé, par exemple, à l'essaimage, au manque d'espace pour le couvain ou à la surcharge du nid en miel. Une faible lueur de l'indicateur « Non » par rapport à l'indicateur « Oui » signifie que les abeilles inactives s'accumulent dans la ruche et que la colonie d'abeilles entrera dans la phase d'essaim dans les prochains jours. Dans le mode « M » (accueil de la reine), l'attitude de la famille envers la reine plantée est révélée, qui peut être acceptée (« Oui ») ou rejetée (« Non »). L’état des abeilles hivernantes est évalué en mode « 3 » (hivernage). C'est satisfaisant si le voyant "Oui" est allumé, ou mauvais dans le cas contraire.

Le schéma de l'appareil est présenté sur la Fig. 1. Un amplificateur à deux étages avec contrôle automatique du gain, construit sur le microcircuit DA1 (K157UD2), est conçu pour amplifier les signaux sonores reçus par le microphone VM1. Un filtre passe-bande passif C3R2R4C5 est installé entre les deux étages amplificateurs, laissant passer les fréquences de 160 à 890 Hz.

(cliquez pour agrandir)

Le signal de la sortie de l'ampli opérationnel DA1.2 va aux entrées des filtres passe-bande et via la résistance R3 à la capsule téléphonique BF1 pour le contrôle auditif. Le même signal est envoyé au détecteur AGC (VD1). Une modification du niveau de bruit entraîne une modification de la polarisation sur les grilles des transistors à effet de champ VT1.1, VT1.2, de la résistance de leurs canaux et de la profondeur de contre-réaction qui couvre les étages amplificateurs. En conséquence, lorsque l'intensité du bruit créé par la colonie d'abeilles fluctue, la tension du signal à la sortie de l'amplificateur reste inchangée.

Deux filtres passe-bande sélectionnent des zones étroites du spectre de bruit, dont le rapport des niveaux de signal contient des informations sur l'état des abeilles. Les deux filtres sont construits en utilisant les mêmes circuits sur les microcircuits DA2 et DA3. Les amplificateurs opérationnels de chacun d'eux sont connectés de telle manière qu'ils forment des girateurs. Les inductances équivalentes des gyrateurs forment des circuits oscillants parallèles avec les condensateurs C9 et C10. Le facteur de qualité des circuits et la bande passante de chaque filtre dépendent des valeurs des résistances R8 et R9. En ajustant les résistances R11, R13, R15 et R18 (selon la position de l'interrupteur SA1), les filtres sont ajustés aux fréquences indiquées dans le tableau.

A l'aide des résistances R12 et R14, le facteur de qualité maximum des circuits est atteint : une fois les cavaliers X1 et X2 retirés, les filtres doivent être à la limite de l'auto-excitation.

Les signaux filtrés via des redresseurs demi-onde sur les diodes VD2 et VD3 sont fournis aux entrées d'un amplificateur différentiel sur les transistors VT2 et VT3, qui sert d'unité de comparaison. Les circuits collecteurs des transistors comprennent les LED HL1 (« Non ») et HL2 (« Oui »), dont la luminosité comparative indique l'état de la colonie d'abeilles.

Le schéma d'alimentation de l'appareil est présenté sur la Fig. 2, et la numérotation des éléments continue celle commencée sur la Fig. 1. Deux batteries GB1 et GB2 sont installées ici. Chacune se compose de quatre piles D-0,26. L'appareil est allumé avec le bouton-poussoir SB1. La consommation de courant ne dépasse pas 25 mA et des batteries complètement chargées suffisent pour 2000 5 sessions de mesure d'une durée de XNUMX s.

Un trigger sur les transistors VT4, VT5 de structures différentes est utilisé pour contrôler la tension des batteries. Un exemple est la chute de tension sur la LED HL4, qui signale que l'appareil est allumé. Lorsque la tension totale des batteries GB1 et GB2 est supérieure à 7 V, la chute de tension aux bornes de la résistance R30 dépasse la valeur exemplaire, les transistors VT4 et VT5 sont fermés et la LED HL5 ne s'allume pas. Lorsque la tension de la batterie est inférieure au niveau spécifié, le déclencheur change d'état, ses transistors s'ouvrent et la LED HL5 signale la nécessité de charger les batteries.

L'unité de charge de batterie à partir du réseau est réalisée selon le schéma le plus simple avec un condensateur d'extinction C21. Il comprend également un pont de diodes VD4 et des résistances R24 - R31. Pendant la charge, la LED HL3 s'allume. La restauration complète de la capacité de la batterie prend 14 heures.

La conception de l'appareil peut être quelconque. Il est important de s’assurer qu’il soit facile à utiliser et à transporter. Dans la version de l'auteur, il a des dimensions de 260x180x70 mm et pèse 1,4 kg.

Pour configurer l'appareil de diagnostic, un générateur 3H et un millivoltmètre AC sont nécessaires. Le millivoltmètre est connecté à la sortie du premier filtre passe-bande (broche 13 de la puce DA2) et au fil commun. Après avoir retiré le cavalier X1, utilisez la résistance d'accord R12 pour faire passer le filtre en mode génération, en enregistrant l'apparition d'oscillations en fonction de la déviation de l'aiguille du millivoltmètre. Une légère rotation de l'axe de la résistance R12 en sens inverse perturbe la génération.

Connectez la sortie du générateur 3Ch à la borne gauche de la résistance R8 selon le schéma et, en actionnant l'interrupteur SA1 et en ajustant les résistances R11 et R15, ajustez le filtre aux fréquences indiquées dans le tableau. Vous devez commencer le réglage avec la résistance R11 en réglant le commutateur SA1 sur la position « 3 ». Dans les positions « M » et « P », la position trouvée de l'axe de cette résistance n'est pas modifiée.

En connectant un millivoltmètre à la broche 13 du microcircuit DA3 et en retirant le cavalier X2, de la même manière, à l'aide de la résistance d'accord R14, on obtient la génération et sa perturbation dans le deuxième filtre. Ajustez ensuite le filtre aux fréquences souhaitées à l'aide des résistances d'ajustement R13 (SA1 - en position « 3 » ou « M ») et R18 (en position « P »).

Une fois le réglage terminé, les cavaliers X1 et X2 sont installés en place. Le fonctionnement de l'appareil dans son ensemble peut être vérifié en appliquant un signal générateur 3H à une petite tête dynamique et en la plaçant à côté du microphone VM1. Lors du réglage de la fréquence du générateur, la luminosité maximale des LED HL1 et HL2 doit correspondre aux fréquences d'accord des filtres correspondants et dépendre peu du volume sonore.

Pour vérifier l'état de la colonie d'abeilles, le microphone de l'appareil est posé sur une toile recouvrant les cadres d'abeilles. Un coussin isolant est placé dessus pour réduire les bruits extérieurs. L'appareil est allumé pendant quelques secondes en observant les LED HL1 et HL2. Le diagnostic en mode « M » est réalisé après le placement de la reine des abeilles dans la ruche dans la « cage Titov ». Après environ une demi-heure, vous pourrez déterminer si les abeilles l’ont accepté.

littérature

1. Smirnov A. Radioamateurs - à l'économie nationale. - M. : Énergie, 1970.
2. Eskov E. Comportement des abeilles mellifères. - M. : Kolos, 1981.

Auteur: I.Bakomchev, Oulianovsk

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