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Solar-Bienenwaage

Für den Bau meiner Stockwaage gab es folgendes „Pflichtenheft“:

  1. unabhängig vom Stromnetz
  2. Internetverbindung um Daten auf einem Server zu speichern
  3. Gewichtsmessung
  4. Temperaturmessung
  5. Bildübertragung wäre nicht schlecht

Die aktuelle Bienenwaage basiert auf dem Solarregler mit integriertem Eeprom, Batteriemonitor und Motorsteuerung zur Nachführung des Solarmodules nach dem Sonnenstand. Der Aufbau hat sich dadurch vereinfacht und es konnten einige Steckverbindungen entfallen. Aktuell erfüllt das Modul folgende Funktionen:

  • Regelung der Akkuladung
  • Nachführen des Solarmoduls
  • Erfassung folgender Daten aller 5 Minuten:
    • Temperaturen in zwei Bienenstöcken über dem Brutnest
    • Temperaturen der Waagen unter den Bienenstöcken
    • Temperatur im Batteriekasten (wird zur Regelung des Ladevorgangs benötigt)
    • Temperatur in der Erde in 15cm, 30cm und 80cm Tiefe
    • kapazitive Messung der Bodenfeuchte in 15cm und 80cm Tiefe
    • Das Gewicht der Bienenstöcke, je Stock zwei Sensoren (links und rechts)
    • Spannung an der Solarzelle
    • Spannung der Batterie
  • Einschalten der Internetverbindung über Router und Upload der Daten, Auslösen der Fotos

Mittlerweile läuft die dritte Version der Stockwaage. Sie besteht aus einem Steuerboard für die Laderegelung mit integriertem Eeprom zur Datenspeicherung und einem Minirouter, welcher zusammen mit einem UMTS/LTE-Stick für die Datenübertragung sorgt.

Die etwas schwierige Verwendung des Arduino Yun konnte dadurch entfallen, das Gesamtsystem wurde billiger und das Reglerboard ist universeller verwendbar. Die Häufigkeit der Uploads ist dabei vom Ladezustand der Batterie abhängig. Bei niedrigem Ladezustand können im Eeprom der Bienenwaage bis zu 1000 Messungen gespeichert werden. Reicht dieser Speicherpuffer nicht aus, so werden die Daten jeder zweiten Messung verworfen und die Abstände des Messens verdoppelt. Theoretisch könnte man die Messwerte auch in größerer Anzahl auf der SD-Karte des Routers speichern. Ich benötige diese als Zwischenspeicher für die Bilder der Kamera. Bisher war dies jedoch nicht notwendig.

Bei allen Stockwaagen wurden die folgenden Teile verwendet:

Solarmodul

Ein Solarmodul 10W, polykristallin mit den Außenabmessungen 185mm x 435mm x 25 mm. Dieses wird mittels eines Motors der Sonne nachgeführt.

Batterie

Ein Blei-Silikon Akku mit erweitertem Temperaturbereich, Flachsteckern und einer Kapazität von 15 Ah.

Bisher hat sich dieser Akku (nach drei Jahren Betrieb) bewährt.

Batteriemonitor

Da der DS2438 über einen integrierten Temperatursensor verfügt habe ich eine einzelne Platine erstellt, welche direkt auf der Batterie montiert wird. Entsprechend der ausgelesenen Temperatur wird die Ladespannung für die Batterie angepasst. Bei der neuesten Version des Ladereglers ist der Batteriemonitor mit auf der Platine integriert.

Platine Batteriemonitor DS2438

Motortreiber (motortreiber.sch)

  • Anschluss Motor zur Nachführung des Solarmoduls entsprechend dem Sonnenstand

Kamera

Weil durch die Benutzung des Yun bzw. des Routers die einfache Möglichkeit besteht noch zusätzliche USB-Geräte zu betreiben habe ich einer normalen USB-Webcam ein wetterfestes Gehäuse verpasst und diese an den Yun angeschlossen. Da die Bildqualität aufgrund der stark unterschiedlichen Helligkeit des dunklen Flugloches und des Himmels nicht besonders gut ist wird diese demnächst durch ein 2MP ArduCAM Mini Modul ersetzt.

Technik an der Waage

Die Bienenwaage besteht aus zwei Wägezellen H30A. Der aufliegende Rahmen, welcher den Bienenstock trägt, ist nur auf einer Seite fest verschraubt. Die zweite Seite liegt frei gleitend auf Auflagern aus POM.

Die Werte der zwei Wägezellen werden von jeweils einem I²C AD-Wandler ADS1231 ausgewertet.

Stockwaagen

bienen/bienenwaage.txt · Zuletzt geändert: 2020/07/22 22:26 von andmin