5.0 Personenwaage

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Bee Observation 146
unser Programm 
zur Bienen-Forschung

ReReRe
Stockwaage

5.0 Personenwaage für Bienen

Projekttyp: Studie, rein privat
Beginn: Apr 2019 / Ende: Jul 2019
Motivation
Eine Bienenstockwaage ist ein sinnvolles technisches Hilfsmittel in der Imkerei, jedoch recht teuer, wenn sie in der Anwendung komfortabel sein soll und ein breites Leistungsspektrum bietet. Solche Waagen gibt es für circa 1000 Euro und bei einigen Anbietern fallen zudem laufende Kosten an. Preiswerte Waagen gibt es für mehrere 100 Euro, deren Funktionalität ist jedoch sehr begrenzt.
Heute übliche Personen- oder Körperwaagen verfügen grundsätzlich über Eigenschaften, die sie als einfache, kostengünstige Bienenstockwaage sehr interessant machen. Wenn es gelingt, sie derart nutzbar zu machen, eröffnet sich eine kostengünstige Lösung.
Zudem bietet die Verwendung von gebrauchten Personenwaagen im Sinne von reduce-recycle-reuse (ReReRe) eine die Umwelt entlastende Anwendungsmöglichkeit.

Zielstellung
Ich möchte ausprobieren, ob und wie ich mit Hilfe einer üblichen Personenwaage das Stockgewicht ermitteln und darstellen kann.

Inhalt
Die Funktionsweisen moderner Personenwaagen sind bei den meisten Herstellern ähnlich. Die von mir verwendete Personenwaage ist von der Firma Soehnle, Typ Sharpe Sense Connect 100. Ausgewählt wurde sie aufgrund folgender Eigenschaften:
  • günstiger Preis (unter 50 Euro)
  • zulässiges Gewicht (180 kg)
  • akzeptable Genauigkeit (100 g Schritte)
  • Datenspeicherung in der Waage
  • Auslesen und aufbereiten der Daten mittels App
  • Datenexport aus der App
Nachteilig für den Einsatz als Bienenstockwaage sind folgen Merkmale:
  • strikt zum Wiegen von Personen konzipiert
  • ein Wiegen beliebiger Gegenstände ist nicht vorgesehen
  • die Wiegeprozedur wird durch Betreten der Waage gestartet
  • nicht für Außeneinsatz spezifiziert
  • Anzeige ist nur von oben einsehbar
Die Personenwaage ermöglicht neben dem eigentlichen Wiegen auch Analysen hinsichtlich Körperfett-, Körperwasser- und Muskelanteil. Zudem können der Kalorienbedarf pro Tag und der BMI ermittelt werden. Diese Funktionen sind für eine Bienenstockwaage nicht brauchbar.
Im Normalbetrieb der Personenwaage (Bild 1) funktioniert diese entsprechend der Gerätebeschreibung. Die Gewichtsdaten werden zuverlässig registriert und können mit Hilfe der App übersichtlich dargestellt werden. Die Gewichtsdaten werden automatisch um Uhrzeit und Datum ergänzt und können problemlos im Klartext lesbar exportiert werden. 
Wenn sich die Waage unter dem Bienenstock befindet können die eingebauten Batterien nicht gewechselt werden. Deshalb wurde ein externes Batteriefach mit der Elektronik verbunden (Bild 2).
Zum Auslösen der Wiegeprozedur wurde anstelle durch Betreten der Waage nach einer anderen Lösung gesucht. Die Unterbrechung und wieder Herstellung der Stromversorgung ist dazu nicht geeignet. Bei diversen Versuchen stellte sich heraus, dass das Auslösen der Wiegeprozedur auch durch eine händisch ausgeführte impulsartige Belastung möglich ist. Erfasst wird dann die Gewichtslast, welche sich unmittelbar nach dem Impuls auf der Waage befindet. Die Registrierung und Anzeige dieser Gewichtslast wird durch einen Piepton signalisiert. Der Messwert wird kurz angezeigt. Danach schaltet sich die Waage aus. Der Vorgang kann mit unterschiedlicher Gewichtslast beliebig wiederholt werden. Dieser Ablauf ist für Einzelmessungen brauchbar. Die so erzeugten Messwerte werden nicht gespeichert bzw. konnten mit der App nicht ausgelesen werden. D.h. für das Ablesen und Erfassen der Messwerte muss eine Alternative gefunden werden. 
Dazu wurde die Waage auf eine Grundplatte gestellt. Auf der Oberfläche der Waage wurde eine erhöhte Plattform so gestaltet, dass darauf ein Bienenstock platziert und darunter, quasi über der Anzeige, eine Spiegelkonstruktion angeordnet werden konnte. Die Spiegelkonstruktion wurde so ausgelegt, dass die Anzeige von der Bienenstockrückseite einsehbar ist. Entsprechend dem oben beschriebenen Ablauf für Einzelmessungen kann z.B. mit Hilfe einer Smartphone Kamera die kurzzeitige Anzeige abfotografiert und somit der Messwert, die Uhrzeit und das Datum registriert werden. Nach einer weiteren Foto-Spiegelung ist die Anzeige dann lesbar. Die Anordnung der Spiegelung zur Erfassung der Gewichtsanzeige ist in Bild 3 dargestellt. Derart wurde die Waage aufgebaut und mit Hilfe einer Haushaltswaage (10 g Schritte) und vorab gewogener Wasserflaschen kalibriert. Die vorgenommenen Gewichtsänderungen waren zu- und abnehmend reproduzierbar und die Werte entsprachen gerundet denen der Haushaltswaage. 
Bilder:
1  normale Personenwaage
2 externes Batteriefach für Elektronik 
3 Anordnung der Spiegelung
4  umgebaut zur Bienenstockwaage
Ergebnis
Eine übliche Personenwaage konnte als manuelle Bienenstockwaage (Bild 4) genutzt werden. Ab dem 28.05.2019 begann damit die Messwerterfassung. Zur Abschätzung des Trachteintrags erfolgte die Gewichtsermittlung des Bienenstocks jeweils in den Abendstunden. Die Daten wurden anschließend in eine Tabelle übertragen und am PC aufbereitet. Eine Messreihe für den Zeitraum vom 10. bis zum 20. Juni 2019 ist im nachfolgenden Diagramm dargestellt.
Diagramm:
Gewichtsdaten über einen Zeitraum von 10 Tagen im Juni 2019
Die blaue Kurve zeigt das zunehmende Stockgewicht von 39,3 kg am 10.06. um 20:02 Uhr bis auf 55,2 kg am 20.06. um 20:46 Uhr.
Die roten Balken stellen die tägliche Gewichtsänderung dar. Der geringste Zuwachs erfolgte vom 12. auf den 13.06. mit plus 0, 1 kg nach einem heftigen Gewitter. Der höchste Eintrag war mit plus 2,4 kg vom 17. auf den 18.06.2019.
Was ich gelernt habe
Als kostengünstige Bastellösung und für erste Erfahrungen mit einer Stockwaage ist die modifizierte Personenwaage mit diversen Einschränkungen brauchbar. Ohne die hier überflüssige App gibt es nochmals günstigere Angebote oder man schaut nach einer ausrangierten Personenwaage.
Die größte Herausforderung, eine übliche Personenwaage für den Gebrauch als Bienenstockwaage zu befähigen, ist eine automatisierbare Methode zum Auslösen der Wiegeprozedur. 
Anstelle der Spiegellösung zum Ablesen der Anzeige sollte die Anzeige elektronisch ausgelesen werden können; gegebenenfalls könnten die weniger verbreiteten Personenwaagen mit externer Anzeige, d.h. mit Kabelanschluss, verwendet werden.
Zur Nutzung der Speichermöglichkeit oder gar der App wären tiefere Systemeingriffe erforderlich.
Abschluss
Bereits im Sommer, unmittelbar nach einem Gewitter, war der Spiegel mehrfach zersprungen. Die Anzeige war aber noch gut lesbar (Bild 5) und nach dem 20. Juni konnten bis zum 24. September insgesamt noch ca. 50 Gewichtsmessungen durchgeführt werden.
Danach traten Wackelkontakte auf, bis die Anzeige dann komplett ausfiel (Bild 6). Ein Batteriewechsel löste das Problem nicht. Am 28. November 2019 wurde die Waage unter dem Bienenstock entnommen.
Beim Überprüfen zeigte sich ein Kontaktproblem zwischen Leiterplatte und Display (Bild 7). Nach dem Anziehen der Schrauben war die Waage wieder funktionsfähig, einschließlich korrekter Werte (Bild 8).
Dennoch werde ich die Personenwaage so nicht weiter als Stockwaage einsetzen. Vom Gebrauch in den Wintermonaten rate ich wegen der erforderlichen Impulsauslösung ab!
Bilder:
5  Anzeige trotz defektem Spiegel
6 Totalausfall, 28. November 2019 
7 Kontaktfehler gefunden
8  Waage repariert
Hinweis
Im Internet finden sich diverse Anleitungen, wie aus einem Mini-Computer und mit Hilfe von Wägezellen eine Stockwaage angefertigt werden kann. Werden dazu die Wägezellen von Personenwaagen verwendet sind die Reste der Waagen leider meist Elektro-Schrott.
Wer über die nötigen Fertigkeiten verfügt und zu etwas höheren Ausgaben bereit ist, kommt so dennoch zu einer günstigen Stockwaage. 
Beispiele:
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