ミツバチのコロニーの音響診断装置。スキーム、説明

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ミツバチのコロニーを音響診断するための装置。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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養蜂場の収益性は、採蜜期間中のミツバチのコロニーのパフォーマンスに依存します。数百の巣箱を数える大規模な養蜂場への大きな経済的損害は、たとえば、制御されない群れの侵入によって引き起こされます。それを防ぐために多くの技術的方法が開発されてきましたが、それらはどれも非常に労働集約的であり、巣を解体する必要があり、ミツバチのコロニーの生活に干渉します。これらの技術をうまく適用するには、ミツバチの生物学的状態を迅速かつ正確に判断することが非常に重要です。提案されたデバイスはこれを行うのに役立ちます。

ミツバチのコロニーの生物学的状態を音響診断するための装置を構築する試みが繰り返し行われてきました[1]。最もよく知られている装置の動作原理は、ミツバチのコロニーによって生成される音響ノイズから、フィルターが 240 Hz の周波数を中心とする狭い周波数帯域を選択するというものです。指定された周波数に近い周波数を持つ成分がノイズスペクトルに存在する場合、ミツバチの活動が低いことを示していると考えられます。しかし、実際の状況でそのようなデバイスをテストしても、肯定的な結果は得られません。彼らの仕事が満足にいかない主な理由は、ミツバチのコロニーの状態を評価するための基準の選択が間違っていることです。

実際、ミツバチが発生する騒音には、240 Hz に近い周波数の成分が常に存在します。それらの強度は、コロニーの生物学的状態 (群集など) だけでなく、巣内のミツバチの数などの他の要因にも依存します。したがって、騒音強度の絶対値を測定する機器の測定値は信頼性が低く、機器自体は養蜂の実践には適していません。

機器の測定値がミツバチコロニーの生物学的状態のみに依存するようにするには、異なる周波数範囲で分離された 2 つの狭帯域ノイズ信号の強度の比を評価する必要があります。 [260] では、ミツバチのコロニーの活動状態 (春の発達、蜂蜜の収集) が、周波数帯域 320...210 Hz のスペクトル成分の最大強度によって特徴付けられることが示されています。活動が低下すると（群れ、病気、女王蜂の不在）、スペクトルの最大値は 250 ～ XNUMX Hz の領域にシフトします。示された範囲のどちらのノイズ強度が大きいかを判断することで、ミツバチの状態を判断できます。

この原理に基づいて動作する提案された音響診断装置には、「はい」と「いいえ」の 3 つの LED インジケータが装備されています。 XNUMX つの動作モードがあります。それらの最初の「P」（受動的状態）は、蜂の群れの群れ、雛のためのスペースの不足、蜂蜜による巣の過負荷などに関連するミツバチのコロニーの非稼働状態を識別することを目的としています。「はい」インジケーターと比較して「いいえ」インジケーターの光が弱い場合は、活動していないミツバチが巣の中に蓄積されており、ミツバチのコロニーが数日以内に群れの段階に入るということを意味します。「M」モード（女王蜂の受け入れ）では、植えられた女王蜂に対する家族の態度が明らかになり、それを受け入れる（「はい」）か拒否する（「いいえ」）ことができます。越冬ミツバチの状態はモード「XNUMX」（越冬）で評価されます。「はい」インジケーターがオンであれば問題はありません。そうでない場合は不良です。

デバイス図を図に示します。 1. DA1 (K157UD2) マイクロ回路上に構築された自動ゲイン制御付き 1 段アンプは、VM3 マイクで受信した音声信号を増幅するように設計されています。 C2R4R5C160 パッシブバンドパスフィルターが 890 つのアンプ段の間に設置され、XNUMX ～ XNUMX Hz の周波数を通過させます。

（クリックして拡大）

オペアンプ DA1.2 の出力からの信号はバンドパスフィルターの入力に送られ、抵抗 R3 を通って聴覚制御のために BF1 電話カプセルに送られます。同じ信号が AGC 検出器 (VD1) に送信されます。ノイズレベルの変化は、電界効果トランジスタ VT1.1、VT1.2 のゲートのバイアス、それらのチャネルの抵抗、および増幅段をカバーするフィードバックの深さの変化につながります。その結果、ミツバチのコロニーによって生成されるノイズの強度が変動しても、アンプの出力の信号電圧は変化せずに維持されます。

2 つのバンドパスフィルターは、ミツバチの状態に関する情報を伝える信号レベルの比であるノイズスペクトルから狭い領域を選択します。どちらのフィルターも、DA3 および DA9 マイクロ回路上の同じ回路を使用して構築されています。それぞれのオペアンプは、ジャイレーターを形成するように接続されています。ジャイレータの等価インダクタンスは、コンデンサ C10 および C8 と並列発振回路を形成します。回路の品質係数と各フィルターの帯域幅は、抵抗器 R9 と R11 の値によって異なります。抵抗器 R13、R15、R18、および R1 (スイッチ SAXNUMX の位置に応じて) を調整することにより、フィルターは表に示されている周波数に調整されます。

ミツバチのコロニーの音響診断のための装置

抵抗 R12 と R14 の助けを借りて、回路の最大の品質係数が達成されます。ジャンパ X1 と X2 が取り外されると、フィルタは自己励起の境界上にあるはずです。

ダイオード VD2 および VD3 の半波整流器を介してフィルタリングされた信号は、比較ユニットとして機能するトランジスタ VT2 および VT3 の差動増幅器の入力に供給されます。トランジスタのコレクタ回路には LED HL1 (「いいえ」) と HL2 (「はい」) が含まれており、その明るさの比較によりミツバチのコロニーの状態が示されます。

デバイスの電源供給図を図に示します。要素の番号付けは図 2 から続きます。 1. ここには 1 つのバッテリー GB2 と GB0,26 が取り付けられています。それぞれ 1 つの D-25 電池で構成されます。装置の電源は押しボタンスイッチ SB2000 でオンになります。消費電流は 5 mA を超えず、完全に充電されたバッテリーは XNUMX 秒間続く XNUMX 回の測定セッションに十分です。

ミツバチのコロニーの音響診断のための装置

異なる構造のトランジスタ VT4、VT5 のトリガーを使用して、バッテリーの電圧を制御します。例としては、HL4 LED の電圧降下があり、これはデバイスがオンになっていることを示します。電池 GB1 と GB2 の合計電圧が 7 V を超える場合、抵抗 R30 の両端の電圧降下は例示的な値を超え、トランジスタ VT4 と VT5 が閉じ、LED HL5 は点灯しません。バッテリー電圧が指定されたレベルを下回ると、トリガーの状態が変化し、そのトランジスタが開き、HL5 LED がバッテリーの充電の必要性を知らせます。

ネットワークからのバッテリー充電ユニットは、クエンチングコンデンサC21を使用した最も単純なスキームに従って作成されます。また、ダイオードブリッジ VD4 と抵抗 R24 ～ R31 も含まれています。充電中は、HL3 LED が点灯します。バッテリー容量が完全に回復するには 14 時間かかります。

デバイスのデザインは任意です。使いやすさと持ち運びやすさを確保することが重要です。著者のバージョンでは、寸法は 260x180x70 mm、重量は 1,4 kg です。

診断装置を構成するには、3H 発生器と AC ミリボルト計が必要です。ミリボルト計は、最初のバンドパスフィルターの出力 (DA13 チップのピン 2) と共通ワイヤに接続されています。ジャンパ X1 を取り外した後、同調抵抗 R12 を使用してフィルタを生成モードにし、ミリボルトメータの針の振れに応じた発振の発生を記録します。抵抗器 R12 の軸が反対方向にわずかに回転すると、生成が中断されます。

3Chジェネレータの出力を図に従って抵抗R8の左端に接続し、スイッチSA1とトリミング抵抗R11、R15を操作してフィルタを表に示された周波数に調整します。スイッチ SA11 を「1」の位置に設定して、抵抗 R3 によるチューニングを開始する必要があります。位置「M」および「P」では、この抵抗器の軸の検出された位置は変更されません。

ミリボルト計を DA13 マイクロ回路のピン 3 に接続し、ジャンパ X2 を取り外すことにより、同様に調整抵抗 R14 を使用して、13 番目のフィルターでの生成とその中断を実現します。次に、トリミング抵抗 R1 (SA3 - 「18」または「M」の位置) と RXNUMX (「P」の位置) を使用して、フィルターを希望の周波数に調整します。

設定が完了したら、ジャンパ X1 と X2 を所定の位置に取り付けます。 3H ジェネレーター信号を小型のダイナミックヘッドに適用し、VM1 マイクの隣に置くことで、デバイス全体の動作をチェックできます。ジェネレーターの周波数を調整する場合、LED HL1 および HL2 の最大輝度は、対応するフィルターの同調周波数に対応し、音量にはほとんど依存しません。

ミツバチのコロニーの状態を確認するために、装置のマイクをミツバチのフレームを覆うキャンバス上に置きます。外部ノイズを低減するために、上部に絶縁パッドが配置されています。デバイスの電源を数秒間オンにして、LED HL1 および HL2 を観察します。「M」モードでの診断は、女王バチが「チトフケージ」の巣箱に入れられた後に実行されます。約XNUMX分後、ミツバチがそれを受け入れたかどうかを判断できます。

文学

Smirnov A. ラジオアマチュア - 国民経済へ。 - M.: エネルギー、1970 年。
Eskov E.ミツバチの行動。 - M.: コロス、1981 年。

著者: I.バコムチェフ、ウリヤノフスク

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