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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026 Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предложили внедрить между SnS и электродом 7-нанометровый слой оксида германия (GeOx). Тонкая вставка создается с помощью простой и масштабируемой технологии осаждения и выполняет сразу несколько функций: блокирует структурные дефекты, ограничивает диффузию натрия и предотвращает образование резистивных фаз, которые снижают эффективность устройства. "Несмотря на свою наноразмерную толщину, этот слой решает одновременно несколько давних проблем", - добавляет профессор. Эксперименты показали, что новый интерфейсный слой позволяет существенно улучшить сбор заряда и стабилизировать контакт между активным слоем и электродом. В результате эффективность преобразования солнечной энергии возросла с 3,71% до 4,81%, что является одним из лучших показателей для SnS-элементов, изготовленных паровыми методами. Особое значение работы заключается в том, что контроль качества интерфейсов может стать ключевым фактором прогресса не только в солнечной энергетике, но и в других направлениях, включая сенсоры, транзисторы, термоэлектрические устройства и гибкую электронику. Это открывает возможности для создания высокопроизводительных и экологически безопасных устройств на базе доступных материалов. Профессор Хо подчеркивает, что применение нанослоя GeOx демонстрирует эффективность использования нанотехнологий для решения фундаментальных проблем материаловедения. Этот подход не требует сложного оборудования и может быть масштабирован для промышленного производства, что делает его привлекательным для будущих энергетических решений. Использование оксида германия в качестве межслойного покрытия открывает перспективу создания более эффективных, долговечных и доступных солнечных батарей, а также стимулирует прогресс в смежных областях нанотехнологий и энергетики.

Другие интересные новости:

▪ Беспроводные наушники NeoBuds Pro с поддержкой Hi-Res Audio

▪ На далеких планетах найдена вода

▪ Основа для мобильника за $20

▪ Носимые биосенсоры из старых компакт-дисков

▪ Жизнь на Марсе

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электропитание. Подборка статей

▪ статья Мещанин во дворянстве. Крылатое выражение

▪ статья Как во Франции и России приняли фонограф американца Эдисона? Подробный ответ

▪ статья Софора толстоплодная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Акустические агрегаты для стереофонической системы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Немножко цирка. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026