Honeybee Temperature Monitor and Control  
 
  
  
 
ECE 110 Honors Project 
by 
Evan Qi, Anshil Bhansali, and Yining Wang 
UID: eqi2, abhansa2, ywang308 
 
 
 
   
 
 
12/10/2014 
1 | PAGE 
Table of contents 
I. Introduction …………………………………………………………  3 
Problem description ……………………………………………………………… 3 
Design Concept …………………………………………………………………… 3 
Materials …………………………………………………………………………. 4 
II. Analysis of Components ….………………………………………… 5 
Characteristics of Sensors ………………………………………………………… 5 
Design Considerations …………………………………………………………… 5 
III. Design Description ………………………………………………… 6 
Block Diagram ……………………………………………………………………  6 
Circuit Schematic ……………………………………………………………….… 6 
Arduino Programming …………………………………………………………… 8 
Physical/Mechanical Construction ………………………………………………… 
9 
IV. Conclusion …………………………………………………………. 10 
Lessons Learned ….……………………………………………………………… 10 
Self Assessment …………………………………………………………………… 
10   
2 | PAGE 
I. Introduction 
● Problem Description 
During the winter, honey bees huddle together and flutter their wings to generate heat. Some 
bees also die because of the cold. To prevent that, we built a device that senses and records the 
surrounding temperature in the hive, and sends a signal to turn on an infrared bulb, using 
negative feedback to maintain the air temperatures at a certain level. 
 
● Design Concept 
In the design, a powered TMP36 temperature sensor is put inside the honeybee hive. This sensor 
measures the temperature of the air within the hive and varies its output voltage depending on the 
the surrounding temperature. This output voltage is then read by the Arduino and converted into 
Celsius degrees. If the temperature is below a certain threshold, 30 degrees Celsius, the Arduino 
sends an analog signal to a transistor, which then acts as a switch to allow current through a heat 
bulb. When the sensor measures a temperature below 20 degrees Celsius, the bulb receives full 
power. As the temperature decreases from 30 degrees to 20 degrees Celsius, the power to the 
bulb increases linearly. In this design, an LED is used instead of a heat bulb, as a 
proof­of­concept. 
 
TMP36 Measurement (Celsius)  Heat Bulb Power (% Maximum) 
>=30 degrees   0 (Off) 
30 degrees to 20 degrees  0 to 100 
<20 degrees  100  
Table 1: Truth Table for Temperature and Bulb Power 
3 | PAGE 
 
 
● Materials 
Item  Quantity 
330 Ohm Resistor  3 
LED  1 
TMP36 Sensor  1 
P2N2222A Transistor  1 
Table 2: Items Needed for this Project 
   
4 | PAGE 
II. Analysis of Components 
● Characteristics of Sensors 
The temperature sensor measures from ­40 degrees Celsius to 125 degrees Celsius. Since the 
only temperatures we are concerned about are between 20 and 30 degrees, we only measured the 
output voltages at these temperatures. To measure the output voltages, we hooked the sensor up 
to the Arduino and read the outputs at these two temperatures. Then we used an equation to 
convert these numbers into voltages.  
Temperature (Celsius)  Analog Input to Arduino  Voltage (Volt) 
20 degrees  143.36  .7  
30 degrees  163.84  .8 
Table 3: Outputs and Voltages of Sensor at Key Temperatures 
● Design Considerations 
Originally, we had planned to put multiple sensors in the beehive to create a temperature 
gradient. However, we had neither the time nor the resources to do so. In the end, since we only 
had one sensor, we decided to put it in the middle of the hive, towards the bottom. This decision 
was based on the fact that hot air rises, thus making the bottom of the hive cooler than the top. 
Since the ideal temperature for the beehive is between 30 degrees and 35 degrees Celsius, and 
the temperature threshold for our programming is at 30 degrees, the best location to place the 
sensor is in the cooler part of the hive.  
Another point to consider is the fact that honeybees will coat the temperature sensor with hive 
material. This may affect the temperature readings slightly, but not to the point where the device 
will no longer function. Since the material is on the inside of the hive, the outside temperature 
will have negligible effect on the sensor, and the sensor will still read internal temperature. 
5 | PAGE 
III. Design Descriptions 
● Block Diagram 
Figure 1: Block Diagram of Design 
 
● Circuit Schematics 
 
Figure 2: Circuit Schematics of Design 
6 | PAGE 
○ Temperature Sensor Sub­circuit 
The temperature sensor sub­circuit consists of a temperature sensor (TMP36), which 
measures the temperature at its surrounding environment and provides a voltage output to 
the Arduino, and a 330 ohm resistor which protects the TMP36 from high voltage. We 
connect these two components to the 5 volts voltage and connect the output of TMP36 to 
the A0 on the Arduino. The output voltage will act linearly proportional to the 
temperature, meaning a higher temperature will result in a higher voltage output. 
 
○ Bulb Sub­circuit 
The bulb sub­circuit consists of a single transistor. The transistor reads the PWM of the 
signal from the Arduino through its base and then transmits that same PWM to the 
collector and emitter. The duty cycle of the PWM determines how often the bulb is on, 
and thus how bright it is. In this design, we used an LED powered by a 5 volt voltage 
source; however, the actual device should utilize a 250W/120V heat bulb plugged into a 
120V wall socket. Since the current used to power the bulb would be higher than to 
power the LED, a transistor with a higher multiplier value would likely be used.  
 
 
 
   
7 | PAGE 
● Arduino Programming 
const int temperaturePin = 0; 
const int outputPin = 9; 
float voltage, degreesC, degreesF; 
int count; 
 
void setup() 
{ 
  Serial.begin(9600); 
} 
 
void loop() 
{ 
  voltage = getVoltage(temperaturePin); 
  degreesC = (voltage ­ 0.5) * 100.0; 
  degreesF = degreesC * (9.0/5.0) + 32.0; 
 
  Serial.print("nVoltage: "); 
  Serial.print(voltage); 
  Serial.print("  C: "); 
  Serial.print(degreesC); 
  Serial.print("  F: "); 
  Serial.print(degreesF); 
   
  output(degreesC); 
   
  count+=1; 
  if(count=50/*every 5 seconds*/) 
  { 
    /*write to SD card*/ 
    count=0; 
  } 
   
  delay(100)/*reads every .1 seconds*/; 
} 
 
float getVoltage(int pin) 
{ 
  return (analogRead(pin) * 0.004882814); 
} 
 
void output(float degree) 
{ 
  if(degree<30&&degree>=20) 
  { 
    analogWrite(outputPin,12/*(164­analogRead(temperaturePin))); 
  } 
  else if(degree<20) 
  { 
    analogWrite(outputPin,255); 
  } 
} 
The purpose of the Arduino code is to read the output of the TMP36 sensor. Then, it takes the 
output value and puts it in an equation to determine the duty cycle of the PWM it outputs. The 
Arduino output increases linearly as the TMP36 sensor’s output increases, so that the PWM 
reaches 100% duty cycle at 20 degrees Celsius. 
8 | PAGE 
● Physical/Mechanical Construction 
Since this project was simply a proof­of­concept, the device was not actually built. The idea is to 
attach the temperature sensor to the bottom of the beehive, where the air is cooler. A small hole 
may be drilled into the bottom of the hive to feed wires through to an Arduino beneath the hive. 
The Arduino processes the information inputted from the sensor and records it to an SD card. 
Then, depending on the temperature of the hive, the Arduino feeds an analog signal to the 
transistor, and in turn, the heat bulb. The bulb should be placed towards the bottom of the hive, 
so that the heat dissipates upwards, heating the entire hive. Although the sensor, the Arduino, 
and the heat bulb could be compacted into a single item, the item will likely be too large to fit 
into the beehive without disturbing the bees, and thus should be kept in its individual parts. 
   
9 | PAGE 
IV. Conclusion 
● Lessons Learned 
Originally, we had planned to use a different temperature sensor, the TMP006, to measure the 
temperature. However, once we learned how the sensor worked, we decided that it was not ideal 
for our device. The TMP006 reads the infrared emissions of the object it is pointed at and 
determines the temperature from that. Since our device was designed for a hive full of live, 
working bees, we figured that the bees may interfere with the signal, and instead of measuring 
the ambient air temperature, the TMP006 sensor may measure the body temperature of the bees. 
In the end, we decided that a better sensor to use would be the TMP36, which reads the 
surrounding temperature, instead of the TMP006, which reads infrared emission. 
 
● Self­Assessment 
The honeybee temperature monitor and control system performed as we expected in the truth 
table. When we decrease the temperature around the temperature sensor, the LED in the bulb 
sub­circuit flashes more frequently than before, which means that our bulb will add more heat to 
the beehive when the temperature is cooling down. The device functions as planned, and given 
the time restraints, the team did a good job in creating a fully­functioning device. 
10 | PAGE 

More Related Content

PDF
Dairy Farmers Training Manual
PDF
Microsoft Word - Class XI
PDF
Table of content on sugercane bud chipper
PDF
Dynamics AX/ X++
PDF
PDF
Streamline your manufacturing_processes_with_openerp
PDF
Software Arquitecture
DOCX
Comparing Game Development on the Android and Windows Phone 7 Platforms.
Dairy Farmers Training Manual
Microsoft Word - Class XI
Table of content on sugercane bud chipper
Dynamics AX/ X++
Streamline your manufacturing_processes_with_openerp
Software Arquitecture
Comparing Game Development on the Android and Windows Phone 7 Platforms.

What's hot (19)

DOCX
RMI Golf Cart Report
PDF
Develop and deploy a secure portal solution using web sphere portal v5 and ti...
PDF
아보태블릿PC ARBOR Gladius G1052R 2D 윈도우즈 10.4인치 감압식터치방식 산업용태블릿PC 매뉴얼
PDF
Manasik Hajj Sistani
PDF
Light Controlled Vehicle
PDF
EngineFinalReport
PDF
Manual rosetta
PDF
Engineering composites
PDF
Ethanol production line
PDF
Ellis-Leah-MSc-CHEM-May-2013
PDF
E views 9 command ref
PDF
Ug893 vivado-ide
PDF
Periodic questions
PDF
Application of the Strategic Management Theories in Uber Bangladesh
DOCX
Control engineering assignment
PDF
Xi3 voyager userguide_en
PDF
Extraction, separation, and bio transformation of natural plant derived compo...
PDF
Handbook of food spoilage yeasts1
PDF
Zambak it excel2010
RMI Golf Cart Report
Develop and deploy a secure portal solution using web sphere portal v5 and ti...
아보태블릿PC ARBOR Gladius G1052R 2D 윈도우즈 10.4인치 감압식터치방식 산업용태블릿PC 매뉴얼
Manasik Hajj Sistani
Light Controlled Vehicle
EngineFinalReport
Manual rosetta
Engineering composites
Ethanol production line
Ellis-Leah-MSc-CHEM-May-2013
E views 9 command ref
Ug893 vivado-ide
Periodic questions
Application of the Strategic Management Theories in Uber Bangladesh
Control engineering assignment
Xi3 voyager userguide_en
Extraction, separation, and bio transformation of natural plant derived compo...
Handbook of food spoilage yeasts1
Zambak it excel2010
Ad

Viewers also liked (17)

PDF
PyConCZ'16 - DoS youtself a.k.a. Load Testing
PDF
WLA Fall Newletter
PDF
Innovationsdag
PPT
Debra Purcell-Regis Youth Athletics
PDF
GurminderBharani
DOCX
RAVI PEO RESUME OCT 2016
PPT
Mvo mkb loket
PDF
Pattern Discovery - part I
PDF
Twitterlinkedinunipadua
PPTX
Presentation1
PDF
Local SEO- Why & How we do it? A brief by EZ Rankings | Local SEO
PDF
ocenka-juridicheskih-lic
PPTX
2014 05 projecte mail art italy
PDF
Gop e orcamento cmc 2017
DOCX
4.giác so do.chuyen cỡ
PPTX
Employee Retention - How having a mentoring program can assist
PDF
Mentoring for Financial Professionals
PyConCZ'16 - DoS youtself a.k.a. Load Testing
WLA Fall Newletter
Innovationsdag
Debra Purcell-Regis Youth Athletics
GurminderBharani
RAVI PEO RESUME OCT 2016
Mvo mkb loket
Pattern Discovery - part I
Twitterlinkedinunipadua
Presentation1
Local SEO- Why & How we do it? A brief by EZ Rankings | Local SEO
ocenka-juridicheskih-lic
2014 05 projecte mail art italy
Gop e orcamento cmc 2017
4.giác so do.chuyen cỡ
Employee Retention - How having a mentoring program can assist
Mentoring for Financial Professionals
Ad

Temp Monitoring