Прибутковість бджільницьких господарств залежить від працездатності бджолосімей в період збору меду. Великий економічний збиток великих пасік, що налічує кілька сотень вуликів, завдає, наприклад, неконтрольоване роїння. Розроблено безліч технологічних прийомів його запобігання, але всі вони дуже трудомісткі, вимагають розбирання вуликів і втручання в життя бджолосім'ї. Щоб з успіхом застосовувати ці прийоми, дуже важливо вчасно і безпомилково визначити біологічний стан бджіл. Зробити це допоможе пропонований прилад.
Спроби сконструювати прилад акустичної діагностики біологічного стану бджолосімей робилися неодноразово [1]. Принцип дії більшості відомих приладів полягає в тому, що створюваного пчелосемьей акустичного шуму фільтром виділяють вузьку смугу частот з центром на частоті 240 Гц. Передбачається, що наявність в спектрі шуму складових з частотами, близькими до зазначеної, свідчить про низьку активність бджіл. Але випробування подібних приладів у реальних умовах не дають позитивних результатів. Основна причина їх незадовільної роботи - неправильний вибір критерію оцінки стану бджолосім'ї.
Справа в тому, що складові з частотами, близькими до 240 Гц, присутні в створюваному бджолами шумі завжди. Їх інтенсивність залежить не тільки від біологічного стану сім'ї (наприклад, роїння), але і від інших факторів, наприклад, числа бджіл у вулику. Тому показання приладів, що вимірюють абсолютну значення інтенсивності шуму, недостовірні, а самі прилади непридатні для бджолярської практики.
Щоб показання приладу залежали тільки від біологічного стану бджолосім'ї, слід оцінювати відношення інтенсивностей двох вузькосмугових шумових сигналів, виділених в різних частотних ділянках. В [2] показано, що активне стан бджолосім'ї (весняне розвиток, медозбір) характеризується максимальною інтенсивністю спектральних складових в смузі частот 260...320 Гц. При зниження активності (роїння, хвороба, відсутність матки) максимум спектра зміщується в область 210...250 Гц. Визначивши, в якому з зазначених діапазонів інтенсивність шуму більше, можна судити про стан бджіл.
Пропонований прилад акустичної діагностики, що працює за цим принципом, забезпечений двома світлодіодними індикаторами: "Так" і "Ні" . Передбачені три режиму роботи. Перший з них - "П" (пасивний стан) - призначений для виявлення неробочого стану бджолосім'ї, пов'язаного, наприклад, з роїнням, відсутністю місця для розплоду або перевантаженням гнізда медом. Слабке порівняно з індикатором "Так" світіння індикатора "Ні" означає, що у вулику накопичуються бездіяльні бджоли і бджолосім'я в найближчі дні увійде в ройову стадію. В режимі "М" (прийом матки) виявляють ставлення сім'ї до підсаджений пчеломатке, яка може бути прийнята ("Так") або відкинута ("Ні"). Стан зимуючих бджіл оцінюють в режимі "3" (зимівля). Воно задовільний, якщо горить індикатор "Так", або погане в іншому випадку.
Схема приладу показана на рис. 1. Двухкаскадный підсилювач з автоматичним регулюванням посилення, побудований на мікросхемі DA1 (К157УД2), призначений для посилення звукових сигналів, прийнятих мікрофон ВМ1. Між двома каскадами підсилювача встановлений смуговий пасивний фільтр C3R2R4C5, пропускає частоти від 160 до 890 Гц.
(натисніть для збільшення)
Сигнал з виходу ОУ DA1.2 надходить на входи смугових фільтрів, а через резистор R3 - на телефонний капсуль BF1 для слухового контролю. Цей же сигнал надходить на детектор АРП (VD1). Зміна рівня шуму призводить до зміни зсуву на затворах польових транзисторів VT1.1, VT1.2, опору каналів і глибини зворотного зв'язку, якою охоплені каскади підсилювача. В результаті при коливаннях інтенсивності шуму, створюваного пчелосемьей, напруга сигналу на виході підсилювача підтримується незмінним.
Два смугові фільтри виділяють з спектра шуму вузькі ділянки, співвідношення рівнів сигналів в яких несе інформацію про стан бджіл. Обидва фільтра побудовані за однаковим схем на мікросхемах DA2 і DA3. ОУ кожної з них з'єднані таким чином, що утворюють гираторы. Еквівалентні індуктивності гираторов складають з конденсаторами С9 і С10 паралельні коливальні контури. Від номіналів резисторів R8 і R9 залежить добротність контурів і ширина смуги пропускання кожного фільтра. Підлаштованими резисторами R11, R13, R15 і інші R18 (залежно від положення перемикача SA1) фільтри налаштовують на частоти, зазначені в таблиці.
За допомогою резисторів R12 і R14 домагаються максимальної добротності контурів: при знятих перемичках Х1 і Х2 фільтри перебувати на кордоні самозбудження.
Відфільтровані сигнали через однополупериодные випрямлячі на діодах VD2 і VD3 надходять на входи диференціального підсилювача на транзисторах VT2 і VT3, службовця вузлом порівняння. В колекторні ланцюга транзисторів включені світлодіоди HL1 ("Ні") і HL2 ("Так"), порівняльна яскравість світіння яких свідчить про стан бджолосім'ї.
Схема вузла живлення приладу показана на рис. 2, причому нумерація елементів продовжує розпочату на рис. 1. Тут встановлені дві акумуляторні батареї GB1 і GB2. Кожна складається з чотирьох акумуляторів Д-0,26. Прилад включають кнопковим вимикачем SB1. Споживаний струм не перевищує 25 мА, і повністю заряджених батарей вистачає на 2000 сеансів вимірювання тривалістю по 5 ц.
Тригер на транзисторах VT4, VT5 різної структури служить для контролю напруги акумуляторних батарей. Зразковим служить падіння напруги на світлодіоді HL4, сигналізує про включення приладу. При сумарному напрузі батареї GB1 і GB2 вище 7 падіння напруги на резисторі R30 перевищує зразкове, транзистори VT4 і VT5 закриті, світлодіод HL5 не світиться. При напрузі нижче батарей зазначеного тригер змінює свій стан, його транзистори відкриваються, світлодіод HL5 сигналізує про необхідність зарядити акумулятори.
Вузол зарядження батарей від мережі виконаний за найпростішою схемою з гасить конденсатором С21. У нього входять також діодний міст VD4 і резистори R24 - R31. Під час зарядки світлодіод HL3 світиться. Повне відновлення ємності акумуляторів займає 14 год.
Конструкція приладу може бути будь-якою. Важливо забезпечити зручність його використання і перенесення. В авторському варіанті він має габарити 260x180x70 мм і важить 1,4 кг
Для налаштування діагностичного приладу необхідні генератор 3Ч і милливольтметр змінного струму. Милливольтметр підключають до виходу першого смугового фільтра (висновку 13 мікросхеми DA2) і загального проводу. Знявши перемичку Х1, підлаштування резистором R12 вводять фільтр в режим генерації, фіксуючи виникнення коливань по відхиленню стрілки милливольтметра. Невеликим поворотом осі резистора R12 в протилежному напрямку зривають генерацію.
З'єднують вихід генератора 3Ч з лівим за схемою висновком резистора R8 і, оперуючи перемикачем SA1 і підстроєчними резисторами R11 і R15, налаштовують на фільтр зазначені в таблиці частоти. Починати настройку слід резистором R11, встановивши перемикач SA1 в положення "3". В положеннях "М" і "П" знайдене положення осі цього резистора не змінюють.
Підключивши милливольтметр до висновку 13 мікросхеми DA3 і знявши перемичку Х2, аналогічним чином за допомогою підлаштування резистора R14 домагаються генерації і її зриву в другому фільтрі. Потім налаштовують фільтр на потрібні частоти підстроєчними резисторами R13 (SA1 - у положенні "3" або "М") та R18 (в положенні "П").
Закінчивши настройку, перемички Х1 і Х2 встановлюють на місце. Роботу приладу в загалом можна перевірити, подавши сигнал генератора 3Ч на невелику динамічну головку і розташувавши її поруч з мікрофоном ВМ1. При перебудові частоти генератора максимальна яскравість світіння світлодіодів HL1 і HL2 повинна відповідати частотам налаштування відповідних фільтрів і мало залежати від гучності звуку.
Для перевірки стану бджолосім'ї мікрофон приладу поміщають на полотно, накриває рамки з бджолами. Зверху кладуть утеплювальну подушку, щоб послабити зовнішній шум. Прилад включають на декілька секунд, спостерігаючи за світлодіоди HL1 і HL2. Діагностику в режимі "М" проводять після того, як у вулик в "клітці Титова" поміщена пчеломатка. Приблизно через півгодини можна визначити, прийнята вона бджолами.
Література
Автор: І. Бакомчев, Ульяновськ р.