Physik und Technik
Wir wissen, dass viele von euch gerne herumexperimentieren. Daher gibt es hier für die interessierten und motivierten Studenten weitere Informationen und DIY-Software.
BLE-Werbeinformationen
Hinweis: Wenn Sie Vorschläge zur Verbesserung der Erklärung haben, teilen Sie uns die Details mit.
Für die mutigen Seelen, die den Mut haben, ihre eigenen Datenerfassungsgeräte zu erstellen, stellen wir Informationen über das BLE-Werbeprotokoll zur Verfügung, das BroodMinder verwendet. Tatsächlich nutzen unser eigener BroodMinder-CELL, WiFi und -SubHub die Werbung, um die Geräte abzuhören und die Daten direkt an MyBroodMinder.com weiterzuleiten.
Es gibt mehrere nützliche BLE-Explorer-Programme. Unsere Favoriten sind:
- Android & iOS – nrfConnect von Nordic Semiconductor. Die Android-Version ist die beste, aber wir verwenden beide ständig. Es hat eine schöne Funktion zur grafischen Darstellung des Signalpegels.
- PC – Bluetooth LE Explorer von Microsoft. Leider zeigt dieses Programm die Werbedaten nicht an.
- Mac – BlueSee – Diese App scheint gut zu funktionieren und zeigt die Herstellerdaten im Werbepaket an.
Sie werden wahrscheinlich feststellen, dass die ersten 3 Bytes der Geräte-ID immer 06:09:16 sind, gefolgt von der spezifischen Geräte-ID, die immer Model:ID:ID ist. Einige Geräte (iOS & Mac) verbergen die wahre ID, daher fügen wir diese auch im Namensfeld im erweiterten Werbepaket hinzu.
Zusammensetzung des Werbepakets für BroodMinder
Wenn Sie Werbepakete von BLE lesen, können Sie BroodMinder-Produkte anhand der folgenden Punkte identifizieren.
Die Daten sehen ungefähr so aus. – dieses Beispiel stammt von Gerät 43:30:07
GAP Scan Response Event ------------------------------------------------------------------------------------
ble_evt_gap_scan_response: rssi=-77, packet_type=0, sender=[ 07 30 43 80 07 00 ], address_type=0, bond=255, data=[ 02 01 06 02 0a 03 18 ff 8d 02 2b 15 02 00 02 21 00 d0 62 00 ff 7f 05 80 37 07 30 43 00 00 00 ]
Hinweis: Werte sind in Dezimal, es sei denn, sie sind mit 0x vorangestellt.
1) Überprüfen Sie das "Manufacturer Specific Data"-Flag Bytes 6,7 = 0x18, 0xff
2) Überprüfen Sie IF, LLC als Hersteller Bytes 8,9 = 0x8d, 0x02
Bytes 10-29 sind die Daten vom BroodMinder, wie unten aufgeführt. DeviceModelIFllc_1 = 0x2b (43d = Waage) DeviceVersionMinor_1 = 0x15 (21d) DeviceVersionMajor_1 = 0x02 (FW 2.21) Elapsed_2V2 = 0x21 (33d) Temperature_2V2 = 0x62d0 WeightL_2V2 = 0x7FFF WeightR_2V2 = 0x8005
Die Zuordnung für alle Modelle befindet sich auf der nächsten Seite.
| PRIMARY | ||||
|---|---|---|---|---|
| Byte | Typ | Wert | Parameter | |
| 0 | Ad-Feldlänge | 02 | ||
| 1 | Feldtyp | 01 | Verbindbar | |
| 2 | Wert | 06 | LE Allgemeine Entdeckung, Verbindbar, Einzelmodusgerät | |
| 3 | Ad-Feldlänge | 02 | ||
| 4 | Feldtyp | 0A | Übertragungsleistung | |
| 5 | Wert | 03 | Leistung in dB | |
| 6 | Ad-Feldlänge | 24 | ||
| 7 | Feldtyp | FF | Herstellerdaten | |
| 8 | Wert | 8d | IF, LLC = 0x028d, 653 | |
| 9 | Wert | 02 | IF, LLC = 0x028d, 653 | |
| 10 | Wert | Modell | ||
| 11 | Wert | Version Minor | ||
| 12 | Wert | Version Major | ||
| 13 | Wert | Echtzeit-Temp1 | 47/49/56/57/58 (SM&XLR) | |
| 14 | Wert | Batterie | ||
| 15 | Wert | Verstrichene Zeit | ||
| 16 | Wert | Verstrichene Zeit | ||
| 17 | Wert | Temperatur | 47 und höher ist Centigrad + 5000 | |
| 18 | Wert | Temperatur | ||
| 19 | Wert | Echtzeit-Temp2 | 47/49/56/57/58 (SM&XLR) | |
| 20 | Wert | GewichtL | ||
| 21 | Wert | GewichtL | ||
| 22 | Wert | GewichtR | ||
| 23 | Wert | GewichtR | ||
| 24 | Wert | Luftfeuchtigkeit | wird 0 sein für 41/47/49/52 | |
| 25 | Wert | GewichtL2/SM_Time0 | 49/57/58 (XLR) | |
| 26 | Wert | GewichtL2/SM_Time1 | 49/57/58 (XLR) | |
| 27 | Wert | GewichtR2/SM_Time2 | 49/57/58 (XLR) | |
| 28 | Wert | GewichtR2/SM_Time3 | 49/57/58 (XLR) | |
| 29 | Wert | Echtzeit-Gesamtgewicht / Schwarmzustand | 47/49/56/57/58 (SM&XLR) | |
| 30 | Wert | Echtzeit-Gesamtgewicht | 47/49/56/57/58 (SM&XLR) | |
| SEKUNDÄR | Erweitertes Werbe-Paket | |||
| Byte | Typ | Wert | Parameter | |
| 0 | Ad-Feld Länge | 09 | ||
| 1 | Typ | 09 | Vollständiger lokaler Name | |
| 2 | 4' | ASCII-Name | ||
| 3 | 2' | |||
| 4 | :' | |||
| 5 | 0' | |||
| 6 | 0' | |||
| 7 | :' | |||
| 8 | 0' | |||
| 9 | 0' |
Hinweis: BRM52 BroodMinder-SubHub ist anders, wie unten erklärt.
Hier sind die Gleichungen
if (ModelNumber == 41 | ModelNumber == 42 | ModelNumber == 43)
{
temperatureDegreesF = e.data[byteNumAdvTemperature_2V2] + (e.data[byteNumAdvTemperature_2V2 + 1] << 8);
temperatureDegreesF = (temperatureDegreesF / Math.Pow(2, 16) * 165 - 40) * 9 / 5 + 32;
}
else
{
double temperatureDegreesC = e.data[byteNumAdvTemperature_2V2] + (e.data[byteNumAdvTemperature_2V2 + 1] << 8);
temperatureDegreesC = (temperatureDegreesC - 5000) / 100;
temperatureDegreesF = temperatureDegreesC * 9 / 5 + 32;
}
humidityPercent = e.data[byteNumAdvHumidity_1V2];
if (ModelNumber == 43)
{
weightL = e.data[byteNumAdvWeightL_2V2 + 1] * 256 + e.data[byteNumAdvWeightL_2V2 + 0] - 32767;
weightScaledL = weightL / 100;
weightR = e.data[byteNumAdvWeightR_2V2 + 1] * 256 + e.data[byteNumAdvWeightR_2V2 + 0] - 32767;
weightScaledR = weightR / 100;
}
else if (ModelNumber == 49 | ModelNumber == 57 | ModelNumber == 58)
{
weightR = e.data[byteNumAdvWeightL_2V2 + 1] * 256 + e.data[byteNumAdvWeightL_2V2 + 0] - 32767;
weightScaledR = weightR / 100;
weightL = e.data[byteNumAdvWeightR_2V2 + 1] * 256 + e.data[byteNumAdvWeightR_2V2 + 0] - 32767;
weightScaledL = weightL / 100;
weightR2 = e.data[byteNumAdvWeightL2_2V2 + 1] * 256 + e.data[byteNumAdvWeightL2_2V2 + 0] - 32767;
weightScaledR2 = weightR2 / 100;
weightL2 = e.data[byteNumAdvWeightR2_2V2 + 1] * 256 + e.data[byteNumAdvWeightR2_2V2 + 0] - 32767;
weightScaledL2 = weightL2 / 100;
}
realTimeTemperature = ((float)(e.data[byteNumAdvRealTimeTemperature2] * 256 + e.data[byteNumAdvRealTimeTemperature1] - 5000) / 100) * 9 / 5 + 32;
realTimeWeight = (float)(e.data[byteNumAdvRealTimeWeight2] * 256 + e.data[byteNumAdvRealTimeWeight1] - 32767 ) / 100 ;
SM_Time ist die Unix-Zeit des letzten Temperaturereignisses. Time0 = LSB, Time3 = MSB, es wird die Zeit seit dem Boot sein, wenn die Zeit im Gerät nicht durch eine Gerätesynchronisierung eingestellt wurde.
BRM-52 BroodMinder-SubHub
Der -SubHub führt einige knifflige Werbung durch. Die Werbung ändert sich alle 5 Sekunden, um ein anderes Gerät zu senden. Es wird durch alle Geräte (einschließlich sich selbst) rollen und dann wiederholen.
Wir nennen diese Mock-Werbung. Je nach verwendetem Betriebssystem können Sie möglicherweise (z. B. iOS) die echte Geräte-ID (z. B. 06:09:16:52:01:23) sehen oder auch nicht. Deshalb platzieren wir die Geräte-ID im erweiterten Werbebit. Beachten Sie auch, dass es schwierig sein kann, die erweiterte Werbung für einige Geräte zu lesen, jedoch können Sie für diese normalerweise die echte Geräte-ID lesen.
Die Mock-ID befindet sich in Byte 13, 19 und 30. Das macht den Prozess wie folgt:
- Stellen Sie fest, ob es sich um einen -SubHub handelt, anhand der ID (entweder der echten ID oder der ID in der erweiterten Werbung). Es wird immer 52:xx:xx sein.
- Wenn es sich um ein „52“-Gerät handelt, analysieren Sie die Bytes 13/19/30. Z. B. 43/01/23 wird 43:01:23 sein.
- Analysieren Sie den Rest des Werbepakets gemäß dem Gerätetyp basierend auf dem Modell-Byte (Byte 10).
Ganz einfach 😉
BroodMinder-W Physik
Es gibt viele Möglichkeiten, wie die BroodMinder-Honigwaage verwendet werden kann, und da sie nur einen Bruchteil des Gesamtgewichts des Bienenstocks misst, wird das Design und die Platzierung der Hilfsstütze und die Positionierung der BroodMinder-Waage zu einem integralen Bestandteil des Gesamtsystems zur Gewichtsmessung des Bienenstocks. Im Allgemeinen gilt: Je mehr Mühe in dies investiert wird, desto besser werden die Ergebnisse sein. Die unten gezeigten Bienenstockstützsysteme reichen von den einfachsten bis zu den ausgeklügeltsten mit der höchsten Unsicherheit bis zur niedrigsten. Es liegt am einzelnen Benutzer zu entscheiden, was implementiert werden soll. HINWEIS: Die häufigste Fehlerquelle ist unzureichende Unterstützung unter der Waage. Dies kann zu seltsamen Verhaltensweisen führen, da sich der Bienenstock aufgrund von Sonne, Regen, Temperatur usw. dehnt und zusammenzieht. Eine flache Unterstützung verbessert die Ergebnisse. Eine einfache Lösung besteht darin, ein ¾” Sperrholzblatt (oder Äquivalent) unter die Waagen zu legen.
ZUSÄTZLICHE HINWEIS: Wenn Sie nur den Honigfluss sehen möchten, ist eine gute Unterstützung nicht erforderlich. Sie müssen lediglich die täglichen Schwankungen ignorieren. Sie werden dennoch in der Lage sein, die allgemeine Veränderung des Gewichts zu beobachten.
a) Standardanordnung
Dies ist die Standardanordnung mit der Waage an der Vorderseite des Bienenstocks und einem 2×4 als Hilfsstütze (Hebel) an der Rückseite:
Hier sind einige Berechnungen zur Einrichtung:
Annahmen
Das Gewicht des Bienenstocks W ist gleichmäßig verteilt und der Schwerpunkt befindet sich in der Mitte des Bienenstocks. Zur Vereinfachung wird der Überhang der Unterlage an der Vorderseite nicht berücksichtigt. Das Gewicht des Bienenstocks wird auf 100% geschätzt.
Berechnungen
Bei Verwendung von Standard-2×4-Bauholz als Rückstütze und Ausrichtung mit der Rückseite des Bienenstocks kann das gesamte Gewicht des Bienenstocks W aus dem Gewicht auf der Waage S berechnet werden als:
Verwenden Sie daher 2,09 als Standard-Waagenfaktor in der App, wenn Sie diese Anordnung verwenden. Dies kann natürlich verfeinert werden, sobald einige Gewichtsmessungen verfügbar sind.
Die folgende Tabelle zeigt den Korrekturfaktor der Waage für verschiedene Anordnungen von Waage und Hebel. Die X-Achse ist die Position des Hebelpunkts in Zoll von der Rückseite des Bienenstocks. Die verschiedenen Linien repräsentieren die Position der Waagenmittelachse in Zoll von der Rückseite des Bienenstocks. Pfeile zeigen das obige Beispiel.
b) Alternative Anordnung 1
Basierend auf dem Obigen sollte die Hilfsstütze 1” von der Rückseite des Bienenstocks platziert werden. Es wird empfohlen, ein Leistenstück oben auf dem 2×4 zu befestigen. Dies hilft bei der genauen Positionierung der Hilfsstütze.
Jetzt haben wir gleich lange Momentarme E und F und der Korrekturfaktor der Bienenstockwaage wird 2,0, was der Standard in der mobilen App ist. Es gibt jedoch einige andere Einflussfaktoren, die nicht übersehen werden sollten. Der tatsächliche Hebelpunkt der Hilfsstütze befindet sich irgendwo zwischen der Rückseite des Bienenstocks und der Vorderseite der Hilfsstütze aufgrund von Variationen in der Ebenheit des Unterstützungssystems und möglicher Verformungen des 2×4 selbst.
c) Alternative Anordnung 2
Ein anderes Unterstützungssystem kann verwendet werden, das einen definierten Hebelpunkt hat und nicht von der Ausrichtung der Stützstruktur betroffen ist:
Nehmen Sie ein Stück Kiefer oder Eiche, etwa ¾” dick und 2” breit. Die Länge muss der Breite des Bienenstocks entsprechen. Schneiden Sie einen kleinen Schlitz hinein. Der Schlitz muss so tief sein wie die Breite des Sägeblatts. Befestigen Sie dieses Stück an der Unterseite der Unterlage des Bienenstocks. Richten Sie es bündig mit der Rückseite aus. Legen Sie dann ein Stück 1” x 1/8” 6061 oder 6063 Aluminiumwinkel, in der gleichen Länge wie der Holzstreifen, darunter, um den Bienenstock zu stützen. Die Ecke des Aluminiumwinkels ruht im Schlitz. Die Gesamthöhe des Aluminiumwinkels und des Holzes muss gleich oder etwas größer als die Höhe der Waage sein, um sicherzustellen, dass der Bienenstock eben oder sogar leicht nach vorne geneigt ist, um das Wasser von der Bienenstocköffnung abzuleiten.
d) Laterale Balance
Alle oben genannten Unterstützungssysteme sind von undefinierten seitlichen Gewichtverschiebungen betroffen, da der Bienenstock auf mehr als drei Punkten ruht. Es gibt zwei Punkte an der Vorderseite innerhalb der Bienenstockwaage und eine lineare Unterstützung an der Rückseite des Bienenstocks. Dies könnte zu einer Überlastung eines der Lastzellen in der Waage führen, und daher ist eine seitliche Balance typischerweise erforderlich, wenn das Unterstützungssystem unter dem Bienenstock keine durchgehende Plattform ist, d.h. separate Betonblöcke für die Vorder- und Rückseite des Bienenstocks.
Lesen Sie das Gewicht von jeder Lastzelle einzeln, indem Sie mit der App in die Echtzeitansicht wechseln. In diesem Modus wird das Gewicht auf der Waage als %Links, %Rechts angezeigt. Die rechte Seite der Waage ist die Seite mit dem Geräteidentifikationsaufkleber. Es sind keine weiteren Maßnahmen erforderlich, wenn der L/R-Unterschied weniger als 10% beträgt.
Andernfalls unterlegen Sie die Waage auf der Seite mit der niedrigeren Gewichtsanzeige, bis die Gewichtsanzeigen übereinstimmen. Alternativ kann das Unterlegen auch unter der Rückstütze auf der gegenüberliegenden Seite der niedrigen Gewichtsanzeige erfolgen.
e) 3-Punkt-Bienenstockstütze
Es gibt eine Möglichkeit, die Notwendigkeit einer seitlichen Balance zu verringern, indem ein echtes 3-Punkt-Unterstützungssystem eingeführt wird. Die Teile sind ähnlich wie die, die in Anordnung 2 verwendet werden, aber anstelle eines 1” Winkels benötigen Sie für diese Anordnung einen ¾” Winkel. Ein 7/32” Loch wird in die Mitte des Brettes gebohrt, anstatt einen Schlitz zu schneiden. Eine ¼” x 0.5” geschlitzte Maschinenschraube wird als zentrale Unterstützung verwendet. Die Schraube schneidet ihre eigenen Gewinde in das Brett. Der Schlitz im Schraubenkopf ist so ausgerichtet, dass er auf der Kante des Aluminiumwinkels an einem einzigen Punkt ruht, ohne abzurutschen.
Es gibt einen kleinen Spalt zwischen dem Aluminiumwinkel und dem Holzbrett. Es muss sichergestellt werden, dass dieser Spalt über den Bienenstock hinweg gleich breit ist. Die Schraube in der Mitte sollte der einzige Kontaktpunkt sein. Dies stellt sicher, dass das korrekte Gewicht gemessen wird und gleichzeitig ist es das „Sicherheitsnetz“ gegen das Umkippen des Bienenstocks, wenn eine übermäßige ungleiche Belastung auftritt, z.B. während der Bienenstockinspektionen.
f) BroodMinder Waagenpositionierung
Der Großteil des Vorangegangenen befasste sich mit der Hilfsunterstützung. Lassen Sie uns nun auf die Waagenpositionierung konzentrieren.
Wie in den vorherigen Abschnitten gezeigt, ist es wünschenswert, dass die Vorderseite der Waage in einer Linie mit der Vorderseite des Bienenstocks platziert wird. Eine weitere Versetzung nach innen würde die Genauigkeit auf Kosten der Stabilität des Bienenstocks verbessern, während eine Versetzung nach außen die Genauigkeit verringern würde, jedoch die Stabilität des Bienenstocks nur geringfügig verbessern würde.
Diese Grafik zeigt den Einfluss der Waagenplatzierung auf den Korrekturfaktor der Waage und den durch ungenaue Positionierung der Waage eingeführten Fehler. Der Einfluss beträgt 5,6 % pro Zoll.
Es ist ratsam, die Waagenposition auf dem Bodenbrett des Bienenstocks zu markieren oder einen mechanischen Anschlag anzubringen. Dies hilft, die Waage nach einem Batteriewechsel oder aus einem anderen Grund wieder an derselben Stelle zu platzieren.