Bienenvölker mit RasPi überwachen

  • Hab grad wenig Zeit für dieses Projekt. Ich werde aber meinen jetzigen Stand mal zusammenfassen und hier zu posten.

  • Ich bin noch ein interessierter Mitleser. Habe 4 Bienenvölker, die ich mit einer Webcam im Sommer beobachte. Völker sind in Wlan- und Strom-Reichweite. Einen Raspi Model b habe ich auch schon. Was noch fehlt sind Gewichtssensoren und die nötige Software. Wenn ich etwas finde, melde ich mich.

  • Moin,
    bin auch Imker, möchte auch eine Waage! Sehr intressantes Thema, bitte weitermachen.
    Hermann


  • Mein Vater möchte auch so ne Waage, hab diese hier gefunden kostet "nur" 80€ Euroen und hat einen USB Anschluß , (Abfrage mit Sx + CR + LF) http://www.pce-instruments.com….htm?_list=kat&_listpos=4
    Franz


    USB ohne debian Treiber ? ich weiss ja nicht


    wenn dann würde ich auf Nr. Sicher gehen und eine Waage mit RS232 suchen


    das kann der PI sicher und man kann mit jedem Terminal die Funktion und den Datenverkehr testen.


    http://www.waagen.lu/waage-rs-232-serielle-schnittstelle/

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Edited once, last by jar ().

  • Hallo,


    ich hab mich mal wieder mit dem Thema beschäftigt und euch meinen aktuellen Schaltplan gezeichnet. Jetzt auch mit dem von Teichhermelin vorgeschlagenem INA333.


    Wer will kann die Schaltung schon so wie sie ist verwenden um einen Stock zu wiegen. Der Nachteil man benötigt pro Stock einen Raspberry. Vielleicht kann man mit einigen Modifikationen am Programm auch bis zu 4 Beuten messen. Indem man alle GPIOs verwendet.


    Will man jetzt aber noch Temperatur usw., muss vor jede Beute noch eine Adressierung. Mein Überlegung war das Zählregister 74HC 4024 zu verwenden. So könnte man alle Register mit einer Zählleitung verbinden. Nur wenn die Ausgabe am Register passt bekommt die Schaltung über angeschlossene PNP/NPN Transistoren Strom und kann dann über die verbundenen Leitungen an GPIO 18,23,24,25 ausgelesen werden. Man hätte dann einen BUS der alle Beuten verbindet und könnte theoretisch 128 Beuten über einen Raspi auslesen.


    Der Praxisversuch bei dem ich oben beschriebenes Modell angefangen habe zu löten (ist nie fertig geworden, da zu aufwändig), hat gezeigt dass der Aufwand viel zu hoch ist und ich Tage mit Löten beschäftigt wäre um alle meine Beuten zu wiegen. Außerdem vermute ich das die Schaltung in der Praxis wahrscheinlich sehr Fehleranfällig und Wartungsintensiv ist (Wackelkontakte / Jedes Modul braucht eine individuelle Adressierung mit Transistoren ...).


    Im folgenden seht Ihr meinen Schaltplan ohne Adressierung:
    [Blocked Image: http://up.picr.de/18160464io.jpg]


    In der Schaltung ist nur ein DMS eingezeichnet. Es gibt hier zwei Möglichkeiten:
    1. Ihr erweitert die Schaltung und verbaut 4 INA333 und messt jeden Sensor einzeln. Der MCP3204 hätte 4 Eingänge. (Ist wahrscheinlich genauer. Man kann dadurch auch noch die Gewichtsverteilung in der Beute auslesen.)
    2. Ihr schaltet alle 4 Sensoren parallel und messt so alle 4 gleichzeitig. (Ich habe mich für diese Variante entschieden. Kostet weniger und ist weniger zu löten.)


    Die Messbrücke muss dann noch über den Widerstand R1 eingestellt werden. R1 ist bei mir 100kOHM weil ich nichts anders hatte. Es ist wahrscheinlich einfacher die Messbrücke auf 0V zu kalibrieren wenn
    hier ein kleineres Potentiometer verwendet wird.


    Die DMS Sensoren habe ich mir aus einer Tristar (Affiliate-Link) Personenwaage besorgt. Nachdem ich die Sensoren ausgebaut habe musste ich erst mal verstehen wie die Dinger funktionieren. Hier hat mir Wikipedia weiter geholfen: DMS.
    Es handelt sich bei der Waage um einen doppelten DMS der übereinander geklappt ist. Er hat also 3 Anschlüsse (weiß, schwarz, rot). Das heißt ein Widerstand wird größer und einer kleiner wenn man Ihn verbiegt. Ein einzelner DMS hat bei mir genau 1kOHM. Mann kann durch messen feststellen welches die Mittlere Leitung ist (bei mir die rote). Jetzt aber nicht wundern wenn man beim verbiegen keine Widerstandsänderung feststellen kann. Die Änderung ist so gering, dass man sie mit dem Instrumentenverstärker INA333 um das 1000 fache verstärken muss um etwas messen zu können.


    (Man kann auch für Versuche eine Messbrüche bauen. Wenn man sich auf die Waage stellt werden dann vom Multimeter 0,2 mV Änderung angezeigt.)



    Und hier der passende Code für die Schaltung oben:



    Weil die Ergebnisse bei mir sehr schwankten habe ich immer 30 Messungen gemacht und dann den Mittelwert berechnet. Dazu muss man den Code wie folgt anpassen:



    Da der AD-Wandler ja nur einen Messwert ausgibt und kein wirkliches Gewicht muss man die Waage noch kalibrieren. Ein Beispiel gibt die Zeile "print (gewicht - 123) * 0.055" 123 ist der Wert der bei Nullbelastung angezeigt wir. Jetzt stellt man ein Gewicht z.B. 10kg auf die Waage und erhält z.B. 1941.
    Daraus ergibt sich folgendes:


    [code]
    1941-123 = 1818
    => 10 kg entsprechen 1818 Schritten auf dem AD-Wandler
    10 / 1818 = 0,55
    => Ein Schritt sind 0,0055 kg
    [code]


    Kleiner Tipp: Beim kalibrieren ist es am besten eine zweite Waage unter die erste zu stellen um dort immer genau das Gewicht zu sehen.


    Wer sich mit dem Thema weiter beschäftigen will. Mir hat folgender Link sehr weiter geholfen:
    PiMeUp_MCP3008.pdf


    Für diejenigen unter euch die die Schaltung so wie sie ist einsetzen wollen:
    Bei mir haben die Werte die der AD-Wandler geliefert hat sehr geschwankt. Ich weiß jetzt nicht ob das an den wackeligen Kontakten am Steckbrett liegt oder normal ist. Ich vermute auch, dass der Raspi nicht so eine richtig konstante Spannung liefert. Ich habe aber irgendwo gelesen, dass bei einem AD-Wandler ein Kondensator an V (Ref) das Ergebnis verbessern soll. Habe es allerdings noch nicht ausprobiert. Vielleicht kann das ja einer von euch testen und hier schreiben.


    Anmerkung zum INA333: Funktioniert gut ist aber nicht wirklich toll zum Löten, da ich den Baustein nur als SMD gefunden habe. Die Füße haben gerade mal 0,5mm Abstand. Für die Versuche auf dem Steckbrett habe ich ihn mit einem Kupferlackdraht KL003 auf eine separate Platine gelötet.


    Weiteres Vorgehen:
    Nach erneuter Betrachtung unter anderem auch der Kosten und Arbeitszeit habe ich festgestellt, dass ich für die aktuell benötigten Teile (AD-Wandler, Zählregister, Transistoren ...) auch einen AVR bekomme. Dadurch ergeben sich viel mehr Möglichkeiten, weil der AVR z.B. einen AD-Wandler on Board hat. Auch die Kommunikation mit dem Raspberry kann dadurch vereinfacht werden. Und weil mir das irgendwie zu viele Leitungen an den Beuten sind habe ich mir überlegt die Kommunikation mit den Beuten per Funk zu machen.


    Daher experimentiere ich zur Zeit mit dem ATMEGA 168 und dem Funkmodul RFM01.
    Der Plan sieht vor ein Modul aus Atmega und RFM01 zu bauen, dass Batteriebetrieben wird. Dadurch habe ich ein schönes geschlossenes System an den Beuten, dass in den Boden eingebaut werden kann. Dar AVR sollte im Sleep Mode locker ein Jahr auf Batterie laufen und alle paar Stunden aufwachen um die Daten zu senden. Der Raspi wird dann verwendet um die Daten zu empfangen und ins Internet zu stellen. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Raspi so an der Steckdose im Haus bleiben kann. Ich muss also nicht den ganzen Garten umgraben um Strom an meine Beuten zu bekommen.


    Ich hoffe das hilft euch mal weiter.
    Viel Spaß damit


    Gruß Flo

    Edited once, last by flozy ().

  • Hallo Flo,


    ich bin Hobbyimker und möchte mir ebenfalls eine Bienenstockwaage bauen,
    finde es jedoch nicht notwendig an einem Bienenstand jedem Bienenstock eine Waage unter zu schieben.
    Zu berücksichtigen ist, dass der Bienenstock die ganze Saison (oder Jahr) über auf der Waage steht und die Messzellen (DMS) ein sogenanntes Kriechverhalten haben, das umso stärker ist, je näher man der Belastungsgrenze kommt.
    Auch die Temperaturschwankungen werden hier zu einem Problem, da ein Nullabgleich vor jeder Messung nicht möglich ist. Was bei Personenwaagen unrelevant, da während der Messung keine Temperaturänderung passiert, schätze ich für diese Anwendung als nicht tolerierbar ein.
    Da ein Bienenstock schon mal ein Gewicht von 60 kg oder auch mehr erreichen kann, habe ich mich für eine Messzelle bis 200 kg entschieden die auch gegen Lutfeuchtigkeit unempfindlich ist (Schutzklasse IP65).
    http://www.bosche.eu/produkt/w…rm-wagezellen-br-h40a/605
    die enthält 4 DMS in Form einer Messbrücke, dadurch wird auch gleich unsymmetrische Belastung ausgeglichen
    Habe mir auch bereits einen Raspi TypA besorgt, jedoch noch 0 Erfahrung.
    Komme aus der Mechanik und habe mit Elektronik leider nichts drauf, könnte aber für die Messzelle eine schöne Plattform konstruieren und bauen und kann auch imkerliche Erfahrung einbringen.
    Meine Waage sollte Netzunabhängig funktionieren (auch im Wald), max. Autobatterie sollte reichen; Messung sollte mind. täglich bis max. stündlich erfolgen; Datenspeicherung auf SD-Karte des Raspi, wenn kein Handynetz verfügbar, oder besser auf einem Server (natürlich bevorzugt), wegen Fernablesung.
    Meinst du das ist realisierbar?
    LG Walter

  • Hallo rasbee,


    ich finde eine Waage unter jedem Stock ganz interessant. Aber hierfür muss der Stock dann auch online sein. Dann kann man z.B. überwachen: (genaue Zahlen müssen aus der Praxis ermittelt werden)
    - Schwarm geht ab: Gewichtsrückgang von 1kg
    - Deckel wurde runter geblasen: auch -1kg
    - Vandalismus (Stock wurde umgeworfen): Gewicht -60kg (hatten wir bei uns im Verein auch schon.)
    - Zunahme von ca. 10-15 kg neuer Honigraum nötig
    ...


    Zum Kriechverhalten und dem Temperaturproblem habe ich irgendwo einen ausführlichen Artikel gelesen der nach langer Rechnarbeit auf das Ergebnis gekommen ist, dass dies in den meisten Fällen so gering ist das man es vernachlässigen kann. Ich finde jetzt nur leider den Link nicht mehr. Außerdem ist das in diesem Fall meiner Meinung nach nicht so wichtig, da ich nicht wissen will wie viel der Stock genau wiegt. Mich interessiert viel mehr die Gewichtszunahme/abnahme.


    Den DMS den du nennst hatte ich auch schon gefunden (siehe hier) Ich habe nur leider nicht die Möglichkeit eine Plattform zu bauen. Daher werde ich mit den Sensoren aus der Personenwaage testen. Wenn dieser schlechte Ergebnisse liefern sind die ja schnell ausgetauscht.


    Das von mir oben beschriebene Beispiel macht ja schon genau das was du willst. Ersetze den DMS von mir durch deinen DMS und passe das Python-Script an dass es die Daten auf deiner SD-Karte speichert.



    Das einzige Problem ist noch der Stromverbrauch. Im Dauerbetrieb wird der Raspi deine Autobatterie recht schnell leer saugen. Auch wenn man ihn noch runter taktet und sonstige Stromsparmaßnahmen betreibt. Am besten man schaltet ihn nur zur Messung ein und danach gleich wieder aus. Hier musst du den Raspi jede Std. oder jeden Tag (je nach Messinterval) einmal ein und ausschalten. Hierfür kann man einen ATmega oder ATiny verwenden. Oder du suchst mal, ob schon ein anderer findiger Kopf hierfür eine Lösung/Zeitschaltuhr hat.
    [hr]
    Mir fällt gerade auf. Du kannst auch gleich einen ATMEGA8 nehmen und den DMS über den INA333 mit dem integrierten ADC auslesen. Mit dem ATMEGA8 kann man die Daten dann auch gleich auf die SD-Karte schreiben. Wenn du den Chip dann jede Std. aufweckst und anschließend wieder in den sleep_mode schickst kommst du mit 3 Mignon-Zellen aus.

    Edited once, last by flozy ().

  • wir sind nicht mit dem raspberry sondern mit dem arduino (geringerer stromverbrauch, leichterer anschluss analoger signalquellen) an einem vergleichbaren projekt, hier ist der stand dokumentiert:
    http://wbk.in-berlin.de/wp/blog/series/bienenwaage/
    die sensorik, die wägemechanik und die solarstromversorgung funktionieren.
    jetzt muss das ganze noch aufs netz gelegt und die werte grafisch dargestellt werden. falls ihr nachbauen wollt, schaut euch den obigen link an, dort sollte alles dokumentiert und der arduino-code hinterlegt sein.


    zu den flexiforce-sensoren: wir sind davon abgekommen, weil wir sie nicht kalibriert bekamen. falls sich das andere zutrauen, stehen meine drei sensoren bei ebay-kleinanzeigen zum verkauf.

  • Hallo
    Hat sich bei den Waagen was getan, nachdem hier ja schon einige Zeit nicht geschrieben wurde müssten sie ja funktionieren.
    Kann einer von den Herren etwas darüber berichten wie sie im Feldversuch funktionen und wie sie zufrieden sind
    Würd mich freuen was zu lesen :bravo2: :danke_ATDE:
    liebe Grüsse
    p900