Прибор акустической диагностики пчелосемей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Дом, приусадебное хозяйство, хобби

 Комментарии к статье

Доходность пчеловодческих хозяйств зависит от работоспособности пчелосемей в период сбора меда. Большой экономический ущерб крупным пасекам, насчитывающим несколько сотен ульев, наносит, например, неконтролируемое роение. Разработано множество технологических приемов его предотвращения, но все они очень трудоемки, требуют разборки ульев и вмешательства в жизнь пчелосемьи. Чтобы с успехом применять эти приемы, очень важно своевременно и безошибочно определить биологическое состояние пчел. Сделать это поможет предлагаемый прибор.

Попытки сконструировать прибор акустической диагностики биологического состояния пчелосемей предпринимались неоднократно [1]. Принцип действия большинства известных приборов состоит в том, что из создаваемого пчелосемьей акустического шума фильтром выделяют узкую полосу частот с центром на частоте 240 Гц. Предполагается, что наличие в спектре шума составляющих с частотами, близкими к указанной, свидетельствует о низкой активности пчел. Но испытания подобных приборов в реальных условиях не дают положительных результатов. Основная причина их неудовлетворительной работы - неправильный выбор критерия оценки состояния пчелосемьи.

Дело в том, что составляющие с частотами, близкими к 240 Гц, присутствуют в создаваемом пчелами шуме всегда. Их интенсивность зависит не только от биологического состояния семьи (например, роения), но и от других факторов, например, числа пчел в улье. Поэтому показания приборов, измеряющих абсолютное значение интенсивности шума, недостоверны, а сами приборы непригодны для пчеловодческой практики.

Чтобы показания прибора зависели только от биологического состояния пчелосемьи, следует оценивать отношение интенсивностей двух узкополосных шумовых сигналов, выделенных в различных частотных участках. В [2] показано, что активное состояние пчелосемьи (весеннее развитие, медосбор) характеризуется максимальной интенсивностью спектральных составляющих в полосе частот 260...320 Гц. При снижении активности (роение, болезнь, отсутствие матки) максимум спектра смещается в область 210...250 Гц. Определив, в каком из указанных диапазонов интенсивность шума больше, можно судить о состоянии пчел.

Предлагаемый прибор акустической диагностики, работающий по этому принципу, снабжен двумя светодиодными индикаторами: "Да" и "Нет" . Предусмотрены три режима работы. Первый из них - "П" (пассивное состояние) - предназначен для выявления нерабочего состояния пчелосемьи, связанного, например, с роением, отсутствием места для расплода или перегрузкой гнезда медом. Слабое по сравнению с индикатором "Да" свечение индикатора "Нет" означает, что в улье накапливаются бездеятельные пчелы и пчелосемья в ближайшие дни войдет в роевую стадию. В режиме "М" (прием матки) выявляют отношение семьи к подсаженной пчеломатке, которая может быть принята ("Да") или отвергнута ("Нет"). Состояние зимующих пчел оценивают в режиме "3" (зимовка). Оно удовлетворительное, если горит индикатор "Да", или плохое в противном случае.

Схема прибора показана на рис. 1. Двухкаскадный усилитель с автоматической регулировкой усиления, построенный на микросхеме DA1 (К157УД2), предназначен для усиления звуковых сигналов, принятых микрофоном ВМ1. Между двумя каскадами усилителя установлен пассивный полосовой фильтр C3R2R4C5, пропускающий частоты от 160 до 890 Гц.

(нажмите для увеличения)

Сигнал с выхода ОУ DA1.2 поступает на входы полосовых фильтров, а через резистор R3 - на телефонный капсюль BF1 для слухового контроля. Этот же сигнал поступает на детектор АРУ (VD1). Изменение уровня шума приводит к изменению смещения на затворах полевых транзисторов VT1.1, VT1.2, сопротивления их каналов и глубины обратной связи, которой охвачены каскады усилителя. В результате при колебаниях интенсивности шума, создаваемого пчелосемьей, напряжение сигнала на выходе усилителя поддерживается неизменным.

Два полосовых фильтра выделяют из спектра шума узкие участки, соотношение уровней сигналов в которых несет информацию о состоянии пчел. Оба фильтра построены по одинаковым схемам на микросхемах DA2 и DA3. ОУ каждой из них соединены таким образом, что образуют гираторы. Эквивалентные индуктивности гираторов составляют с конденсаторами С9 и С10 параллельные колебательные контуры. От номиналов резисторов R8 и R9 зависит добротность контуров и ширина полосы пропускания каждого фильтра. Подстроенными резисторами R11, R13, R15 и R18 (в зависимости от положения переключателя SA1) фильтры настраивают на частоты, указанные в таблице.

С помощью резисторов R12 и R14 добиваются максимальной добротности контуров: при снятых перемычках Х1 и Х2 фильтры должны находиться на границе самовозбуждения.

Отфильтрованные сигналы через однополупериодные выпрямители на диодах VD2 и VD3 поступают на входы дифференциального усилителя на транзисторах VT2 и VT3, служащего узлом сравнения. В коллекторные цепи транзисторов включены светодиоды HL1 ("Нет") и HL2 ("Да"), сравнительная яркость свечения которых свидетельствует о состоянии пчелосемьи.

Схема узла питания прибора показана на рис. 2, причем нумерация элементов продолжает начатую на рис. 1. Здесь установлены две аккумуляторные батареи GB1 и GB2. Каждая состоит из четырех аккумуляторов Д-0,26. Прибор включают кнопочным выключателем SB1. Потребляемый ток не превышает 25 мА, и полностью заряженных батарей хватает на 2000 сеансов измерения длительностью по 5 с.

Триггер на транзисторах VT4, VT5 разной структуры служит для контроля напряжения аккумуляторных батарей. Образцовым служит падение напряжения на светодиоде HL4, сигнализирующем о включении прибора. При суммарном напряжении батарей GB1 и GB2 выше 7 В падение напряжения на резисторе R30 превышает образцовое, транзисторы VT4 и VT5 закрыты, светодиод HL5 не светится. При напряжении батарей ниже указанного триггер изменяет состояние, его транзисторы открываются, светодиод HL5 сигнализирует о необходимости зарядить аккумуляторы.

Узел зарядки батарей от сети выполнен по простейшей схеме с гасящим конденсатором С21. В него входят также диодный мост VD4 и резисторы R24 - R31. Во время зарядки светодиод HL3 светится. Полное восстановление емкости аккумуляторов занимает 14 ч.

Конструкция прибора может быть любой. Важно обеспечить удобство его использования и переноски. В авторском варианте он имеет габариты 260x180x70 мм и весит 1,4 кг.

Для настройки диагностического прибора необходимы генератор 3Ч и милливольтметр переменного тока. Милливольтметр подключают к выходу первого полосового фильтра (выводу 13 микросхемы DA2) и общему проводу. Сняв перемычку Х1, подстроечным резистором R12 вводят фильтр в режим генерации, фиксируя возникновение колебаний по отклонению стрелки милливольтметра. Небольшим поворотом оси резистора R12 в противоположном направлении срывают генерацию.

Соединяют выход генератора 3Ч с левым по схеме выводом резистора R8 и, оперируя переключателем SA1 и подстроечными резисторами R11 и R15, настраивают фильтр на указанные в таблице частоты. Начинать настройку следует резистором R11, установив переключатель SA1 в положение "3". В положениях "М" и "П" найденное положение оси этого резистора не меняют.

Подключив милливольтметр к выводу 13 микросхемы DA3 и сняв перемычку Х2, аналогичным образом с помощью подстроечного резистора R14 добиваются генерации и ее срыва во втором фильтре. Затем настраивают фильтр на нужные частоты подстроечными резисторами R13 (SA1 - в положении "3" или "М") и R18 (в положении "П").

Закончив настройку, перемычки Х1 и Х2 устанавливают на место. Работу прибора в целом можно проверить, подав сигнал генератора 3Ч на небольшую динамическую головку и расположив ее рядом с микрофоном ВМ1. При перестройке частоты генератора максимальная яркость свечения светодиодов HL1 и HL2 должна соответствовать частотам настройки соответствующих фильтров и мало зависеть от громкости звука.

Для проверки состояния пчелосемьи микрофон прибора помещают на холст, накрывающий рамки с пчелами. Сверху кладут утеплительную подушку, чтобы ослабить внешний шум. Прибор включают на несколько секунд, наблюдая за светодиодами HL1 и HL2. Диагностику в режиме "М" проводят после того, как в улей в "клетке Титова" помещена пчеломатка. Спустя примерно полчаса можно определить, принята ли она пчелами.

Литература

1. Смирнов А. Радиолюбители - народному хозяйству. - М.: Энергия, 1970.
2. Еськов Е. Поведение медоносных пчел. - М.: Колос, 1981.

Автор: И.Бакомчев, г.Ульяновск

Смотрите другие статьи раздела Дом, приусадебное хозяйство, хобби.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Таурин не является биомаркером старения 22.06.2025

В поисках биомаркеров старения ученые все чаще обращаются к молекулам, которые ранее демонстрировали многообещающие результаты на животных. Одной из таких субстанций стал таурин - аминокислота, известная широкому кругу людей как компонент энергетических напитков. В последние годы ей приписывали способность замедлять возрастные изменения и даже продлевать жизнь. Однако новое масштабное исследование, проведенное учеными из Национального института здоровья США (NIH), поставило под сомнение ее значимость в контексте старения человека. Исследование включало сравнительный анализ уровня таурина в крови у трех видов: людей, макак-резусов и лабораторных мышей. Авторы проекта изучали, как меняется концентрация вещества в организме от молодого возраста до глубокой старости. Ожидалось, что таурин будет снижаться с возрастом, подтверждая его возможную роль как биомаркера старения. Однако полученные данные оказались куда более сложными. Как пояснила Мария Эмилия Фернандес, одна из соавторов ра ...>>

Стандарт NFC 15 22.06.2025

Технология ближней бесконтактной связи NFC стала повседневным инструментом для миллионов пользователей по всему миру. Она обеспечивает быстрые и удобные платежи, позволяет открывать двери, оплачивать проезд и мгновенно подключать устройства. Однако, несмотря на широкое распространение, сам стандарт NFC развивался почти незаметно - без резонансных версий и громких анонсов. И вот теперь, в июне 2025 года, организация NFC Forum представила пятнадцатую версию протокола, которая принесет ощутимые улучшения в ежедневном взаимодействии с гаджетами. Одним из ключевых изменений стало увеличение радиуса действия: если раньше для работы NFC нужно было почти прикасаться телефоном к терминалу, то теперь соединение возможно уже на расстоянии до двух сантиметров. Хотя разница кажется незначительной, именно этот промежуток в доли сантиметра часто мешал корректной работе - пользователи нередко вынуждены были искать "тот самый угол" или точку, где произойдет считывание. В реальности некоторые устр ...>>

Эффективная защита от коррозии 21.06.2025

Коррозия - один из главных врагов железа и его сплавов, ежегодно причиняющий ущерб на миллиарды долларов в инфраструктуре, транспорте и промышленности. Существующие антикоррозионные решения, такие как цинковое покрытие, со временем теряют эффективность: они отслаиваются, повреждаются или дают микротрещины, открывая путь влаге и соли. На этом фоне ученые активно ищут способы сделать защиту от коррозии более стойкой, долговечной и экономичной. Группа исследователей из Института химии Еврейского университета в Иерусалиме предложила новый подход к решению этой задачи. В отличие от традиционных защитных покрытий, которые опираются лишь на физическую адгезию к металлу, их метод включает создание прочной химической связи на молекулярном уровне. Основа разработки - двухслойная структура, где первым наносится слой N-гетероциклических карбенов, а вторым - полимер высокой прочности. Карбены играют роль своеобразного "молекулярного суперклея", надежно соединяя металл и полимер в единую систе ...>>

Случайная новость из Архива Синтетический паучий шелк на основе кишечной палочки 11.04.2019 В лаборатории бактерия E.coli (кишечная палочка) произвела несколько сегментов каркасной нити - наиболее практичной нити, которую пауки используют для спуска вниз. Полученный искусственный паучий шелк может конкурировать с природным в прочности и эластичности. В будущем материал можно использовать для создания хирургических нитей и ударопрочных тканей. Паучий шелк - удивительный материал. Считается, он крепче, чем сталь, жестче кевлара и легче углеводородного волокна. Из него уже шьют одежду, и некоторые производители тканей - например, Bolt Threads в США - считают, что будущее текстильной промышленности стоит именно за этим материалом, а вернее - за его синтетическим аналогом. Ведь разводить паучьи фермы слишком непрактично. Инженеры десятилетиями пытались создать синтетическую имитацию паучьего шелка из генетически модифицированных бактерий, дрожжей и даже козьего молока, но всегда терпели неудачу. Отчасти проблема заключается в том, что генетическая информация каркасной нити представляет собой длинную цепочку повторяющихся ДНК. Соединение генетического материала паучьего шелка с протестированными организмами приводило к тому, что клеточный механизм этих организмов случайно изменял или разрушал серии ДНК паутины. На это раз исследователи точно разделили повторяющуюся ДНК на кусочки и "встроили" каждую повторяющуюся часть в бактерию E.coli. Эти меньшие фрагменты были менее подвержены дальнейшему изменению в бактериях, и каждый микроб следовал генетическим инструкциям, чтобы "изготовить" короткую прядь шелка. Исследователи добавили в конец каждой нити химическую метку, которая склеивала отдельные волокна. Показатель прочности полученной нити при растяжении составил 1,03 гигапаскаля - примерно столько же, сколько и у натурального паучьего шелка. Прядь из синтетического шелка может растянуться на 18%, прежде чем порваться, - так же, как и натуральная каркасная паучья нить.

Другие интересные новости:

▪ Взгляд на больного делает нас здоровее

▪ Компьютер в формате AA-батарейки

▪ LDC0851 - компаратор индуктивности высокой точности

▪ Электрический мопед NIU N Play

▪ Основа для микросхем памяти ReRAM плотностью 100 Гбит

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телевидение. Подборка статей

▪ статья Сорок веков смотрят на вас с высоты этих пирамид. Крылатое выражение

▪ статья Почему советская цензура запретила Восточную песню в исполнении Валерия Ободзинского? Подробный ответ

▪ статья Пневмония. Медицинская помощь

▪ статья Фильтр для питания электродвигателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Индуктивности. Цветовая маркировка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025