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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Dispositivo para el diagnóstico acústico de colonias de abejas. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Hogar, hogar, hobby La rentabilidad de las granjas apícolas depende del desempeño de las colonias de abejas durante el período de recolección de miel. Los grandes colmenares, que suman varios centenares de colmenas, causan grandes daños económicos, por ejemplo, a la proliferación incontrolada de enjambres. Se han desarrollado muchos métodos tecnológicos para prevenirlo, pero todos requieren mucha mano de obra y requieren desmantelar las colmenas e interferir en la vida de la colonia de abejas. Para aplicar con éxito estas técnicas, es muy importante determinar con rapidez y precisión el estado biológico de las abejas. El dispositivo propuesto le ayudará a hacer esto. En repetidas ocasiones se ha intentado construir un dispositivo para el diagnóstico acústico del estado biológico de las colonias de abejas [1]. El principio de funcionamiento de los dispositivos más conocidos es que del ruido acústico creado por la colonia de abejas se utiliza un filtro para aislar una banda de frecuencia estrecha centrada en una frecuencia de 240 Hz. Se supone que la presencia en el espectro de ruido de componentes con frecuencias cercanas a la especificada indica una baja actividad de las abejas. Pero las pruebas de estos dispositivos en condiciones reales no dan resultados positivos. La razón principal de su trabajo insatisfactorio es la elección incorrecta del criterio para evaluar el estado de la colonia de abejas. El hecho es que en el ruido creado por las abejas siempre hay componentes con frecuencias cercanas a 240 Hz. Su intensidad depende no sólo del estado biológico de la colonia (por ejemplo, enjambre), sino también de otros factores, por ejemplo, el número de abejas en la colmena. Por lo tanto, las lecturas de los instrumentos que miden el valor absoluto de la intensidad del ruido no son fiables y los instrumentos en sí no son adecuados para la práctica de la apicultura. Para que las lecturas del instrumento dependan únicamente del estado biológico de la colonia de abejas, se debe evaluar la relación de intensidades de dos señales de ruido de banda estrecha aisladas en diferentes rangos de frecuencia. En [2] se muestra que el estado activo de una colonia de abejas (desarrollo primaveral, recolección de miel) se caracteriza por la intensidad máxima de los componentes espectrales en la banda de frecuencia 260...320 Hz. Con una disminución de la actividad (enjambre, enfermedad, ausencia de reina), el máximo del espectro se desplaza a la región de 210...250 Hz. Al determinar en cuál de los rangos indicados la intensidad del ruido es mayor, se puede juzgar el estado de las abejas. El dispositivo de diagnóstico acústico propuesto, que funciona según este principio, está equipado con dos indicadores LED: "Sí" y "No". Hay tres modos de funcionamiento. El primero de ellos, "P" (estado pasivo), tiene como objetivo identificar el estado de inactividad de la colonia de abejas, asociado, por ejemplo, con enjambres, falta de espacio para la cría o sobrecarga del nido con miel. Un brillo débil del indicador "No" en comparación con el indicador "Sí" significa que las abejas inactivas se están acumulando en la colmena y la colonia de abejas entrará en la etapa de enjambre en los próximos días. En el modo “M” (recepción de la reina), se revela la actitud de la familia hacia la abeja reina plantada, la cual puede ser aceptada (“Sí”) o rechazada (“No”). El estado de las abejas invernantes se evalúa en el modo “3” (invernada). Es satisfactorio si el indicador "Sí" está encendido, o es malo en caso contrario. El diagrama del dispositivo se muestra en la Fig. 1. Un amplificador de dos etapas con control automático de ganancia, integrado en el microcircuito DA1 (K157UD2), está diseñado para amplificar las señales de sonido recibidas por el micrófono VM1. Se instala un filtro de paso de banda pasivo C3R2R4C5 entre las dos etapas del amplificador, pasando frecuencias de 160 a 890 Hz.
La señal de la salida del amplificador operacional DA1.2 va a las entradas de los filtros de paso de banda y, a través de la resistencia R3, a la cápsula telefónica BF1 para control auditivo. La misma señal se envía al detector AGC (VD1). Un cambio en el nivel de ruido conduce a un cambio en la polarización de las puertas de los transistores de efecto de campo VT1.1, VT1.2, la resistencia de sus canales y la profundidad de retroalimentación que cubre las etapas del amplificador. Como resultado, cuando la intensidad del ruido creado por la colonia de abejas fluctúa, el voltaje de la señal en la salida del amplificador se mantiene sin cambios. Dos filtros de paso de banda seleccionan áreas estrechas del espectro de ruido, cuya relación de niveles de señal transporta información sobre el estado de las abejas. Ambos filtros se construyen utilizando los mismos circuitos en los microcircuitos DA2 y DA3. Los amplificadores operacionales de cada uno de ellos están conectados de tal manera que forman giradores. Las inductancias equivalentes de los giradores forman circuitos oscilatorios paralelos con los condensadores C9 y C10. El factor de calidad de los circuitos y el ancho de banda de cada filtro dependen de los valores de las resistencias R8 y R9. Ajustando las resistencias R11, R13, R15 y R18 (según la posición del interruptor SA1), los filtros se ajustan a las frecuencias indicadas en la tabla.
Con la ayuda de las resistencias R12 y R14 se consigue el máximo factor de calidad de los circuitos: con los puentes X1 y X2 quitados, los filtros deben estar en el límite de la autoexcitación. Las señales filtradas a través de rectificadores de media onda en diodos VD2 y VD3 se suministran a las entradas de un amplificador diferencial en transistores VT2 y VT3, que sirve como unidad de comparación. Los circuitos colectores de los transistores incluyen los LED HL1 ("No") y HL2 ("Sí"), cuyo brillo comparativo indica el estado de la colonia de abejas. El diagrama de alimentación del dispositivo se muestra en la Fig. 2, y continúa la numeración de elementos iniciada en la Fig. 1. Aquí hay dos baterías GB1 y GB2 instaladas. Cada uno consta de cuatro baterías D-0,26. El dispositivo se enciende con el pulsador SB1. El consumo de corriente no supera los 25 mA y las baterías completamente cargadas son suficientes para 2000 sesiones de medición de 5 s.
Se utiliza un disparador en transistores VT4, VT5 de diferentes estructuras para controlar el voltaje de las baterías. Un ejemplo es la caída de voltaje en el LED HL4, que indica que el dispositivo está encendido. Cuando el voltaje total de las baterías GB1 y GB2 es superior a 7 V, la caída de voltaje a través de la resistencia R30 excede el valor ejemplar, los transistores VT4 y VT5 están cerrados y el LED HL5 no se enciende. Cuando el voltaje de la batería está por debajo del nivel especificado, el disparador cambia de estado, sus transistores se abren y el LED HL5 indica la necesidad de cargar las baterías. La unidad de carga de batería de la red se fabrica según el esquema más simple con un condensador de extinción C21. También incluye un puente de diodos VD4 y resistencias R24 - R31. Durante la carga, el LED HL3 se enciende. La restauración completa de la capacidad de la batería tarda 14 horas. El diseño del dispositivo puede ser cualquiera. Es importante asegurarse de que sea fácil de usar y transportar. En la versión de autor tiene unas dimensiones de 260x180x70 mm y pesa 1,4 kg. Para configurar el dispositivo de diagnóstico se requiere un generador 3H y un milivoltímetro de CA. El milivoltímetro está conectado a la salida del primer filtro de paso de banda (pin 13 del chip DA2) y al cable común. Después de quitar el puente X1, use la resistencia de sintonización R12 para ingresar el filtro al modo de generación, registrando la aparición de oscilaciones de acuerdo con la desviación de la aguja del milivoltímetro. Una ligera rotación del eje de la resistencia R12 en dirección opuesta interrumpe la generación. Conecte la salida del generador de 3 canales al terminal izquierdo de la resistencia R8 según el diagrama y, accionando el interruptor SA1 y ajustando las resistencias R11 y R15, ajuste el filtro a las frecuencias indicadas en la tabla. Debe comenzar a sintonizar con la resistencia R11 colocando el interruptor SA1 en la posición “3”. En las posiciones “M” y “P”, la posición encontrada del eje de esta resistencia no cambia. Conectando un milivoltímetro al pin 13 del microcircuito DA3 y quitando el puente X2, de la misma forma, utilizando la resistencia de sintonización R14, logramos la generación y su interrupción en el segundo filtro. Luego ajuste el filtro a las frecuencias deseadas usando las resistencias de recorte R13 (SA1 - en la posición “3” o “M”) y R18 (en la posición “P”). Una vez finalizada la configuración, se instalan los puentes X1 y X2 en su lugar. El funcionamiento del dispositivo en su conjunto se puede comprobar aplicando una señal del generador 3H a un pequeño cabezal dinámico y colocándolo junto al micrófono VM1. Al ajustar la frecuencia del generador, el brillo máximo de los LED HL1 y HL2 debe corresponder a las frecuencias de sintonización de los filtros correspondientes y depender poco del volumen del sonido. Para comprobar el estado de la colonia de abejas, el micrófono del dispositivo se coloca sobre una lona que cubre los marcos con abejas. En la parte superior se coloca una almohadilla aislante para reducir el ruido externo. Se enciende el dispositivo durante unos segundos observando los LED HL1 y HL2. El diagnóstico en el modo "M" se realiza después de colocar la abeja reina en la colmena en la "jaula de Titov". Después de aproximadamente media hora se puede determinar si ha sido aceptado por las abejas. Literatura
Autor: I.Bakomchev, Ulyanovsk
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