Messtechnik

Zur Erfassung der Klimadaten aus Bienenstöcken setze ich Datenlogger von Thorsten Gurzan ein. Insbesondere der weiter unten aufgeführte Beelogger Solar SD kommt zum Einsatz. Dieser ist eine  Weiterentwicklung des Beelogger Solar. Er verfügt zusätzlich über einen dritten Sensor und eine Speichervorrichtung für SD Karten.

Beelogger Solar

Der Beelogger Solar ist ein spezieller Arduino Datenlogger für Imker, der auf Basis der umfangreichen Anleitungen von Thorsten Gurzan unter www.beelogger.de aufgebaut, getestet und in Betrieb genommen werden kann.

Als Basis des Datenloggers dient die Platine des Beelogger Solar, die als Gerber-Files kostenlos zum Download zur Verfügung steht. Die Platine wird mit Standard-Komponenten aufgebaut, wodurch keine Abhängigkeit von einem speziellen Lieferanten besteht.

Das System besitzt als Prozessor einen ATmega 328P, eine Echtzeituhr (DS3231), einen hocheffektiven Solar-Laderegler und zwei getrennte Spannungsregler – einen für den Prozessor und einen abschaltbar für die kompletten Sensoren und Module.

Anschlüsse stehen ebenfalls für ein Standard-Setup von optionalen Sensoren auf der Platine zur Verfügung: DS18B20 (Temeratur), 2x DHT (Temperatur & Luftfeuchte), HX711 (Stockwaage) und BH1750FVI (Beleuchtungsstärke).

Die Platine bietet zusätzlich die Möglichkeit, weitere Sensoren und Module quasi als Rucksack aufzustecken und damit zu erweitern – die so genannten Shields.  Als Shield ist beispielsweise die Übertragung von Daten über das Mobilfunknetz auf einen Webserver realisiert, aber auch die Speicherung der Daten auf eine SD-Karte ist als Shield gelöst.

Speziell für den Beelogger Solar entwickelte Open-Source-Programmcodes unterstützen hierbei zahlreiche Anwendungszwecke mit unterschiedlichen Shields.

Versorgt wird das System von einem Li-Ion-Akku in der Größe 18650. Diese genormte Bauform besitzt ein stabiles Gehäuse und ist auch mit integrierter Schutzschaltung erhältlich. Die Aufladung erfolgt mit einer kleinen Solarzelle über die integrierte, hoch effiziente Laderegler-Schaltung.

Das Highlight des beelogger-Solar ist sicherlich der beeindruckend geringe Stromverbrauch. In Verbindung mit dem abgestimmten Programmcode, wird das System zwischen den Messungen in einen Schlafmodus versetzt bei dem zuvor alle Sensoren und Module vom Strom getrennt werden. Mit nur 8-10uA Stromverbrauch benötigt das System so gut wie nichts.

Beelogger Solar SD

Die Version Beelogger Solar SD steht derzeit noch nicht auf der Website auf beelogger.de zur Verfügung, da sie sich – mit meiner Zusammenarbeit – noch in der Entwicklung befindet. In Kürze wird jedoch auch hierfür die Anleitung und ein Programmcode mit Standard-Setup zur Verfügung stehen.

Abweichend vom Standard-Setup habe ich folgende Individualisierung und Optimierung für die Klimadaten-Messung in Baumhöhlen vorgenommen:

  • Jede Messstation enthält 3 kombinierte Sensoren für jeweils Luftfeuchte und Temperatur, mit einer Messgenauigkeit von ±0.5°C, bzw. ±3%. Dabei wird der 3. Sensor an den Anschlussklemmen für den DS18B20 angeschlossen.
  • Kalibriert und justiert werden die Sensoren bei 75% relativer Luftfeuchte. Hierfür wurden im Programmcode separate Variablen für den Offset eines jeden Sensors integriert. Somit wird die erfahrungsgemäß auftretende relative Luftfeuchte zwischen 50 und 90% in Bienenstöcken zu den verschiedenen Jahreszeiten genau erfasst. Zudem ist der Bereich zwischen 70 und 80% besonders interessant, da ab dieser Luftfeuchte die Schimmelgefahr deutlich steigt.
  • Hierfür wurden im Programmcode separate Variablen für den Offset eines jeden Sensors integriert.
  • Die Innentemperatur des Gehäuses wird durch den Temperatursensor der RTC ermittelt und geloggt
Beelogger Solar SD
Beelogger Solar SD

Die Highlights des Beelogger Solar SD auf einen Blick

  • Wasserfestes Gehäuse, geeignet für den Außeneinsatz, mit Vorrichtung zum Anschrauben
  • Jede Messstation enthält 3 kombinierte Sensoren für jeweils Luftfeuchte und Temperatur, mit einer Messgenauigkeit von ±0.5°C, bzw. ±3%.
  • Ausgestattet mit einer Echtzeituhr, d.h. die Daten werden jeweils mit Zeitstempel geschrieben. Diese Echtzeituhr erfasst zusätzlich noch die Temperatur im Gehäuse.
  • Die Karte im SD Kartenhalter ist jeder Zeit entnehmbar. Wird sie wieder eingeschoben, so wird automatisch weiter geschrieben.
  • Kalibriert und justiert werden die Sensoren bei 75% relativer Luftfeuchte. Somit wird die erfahrungsgemäß auftretende relative Luftfeuchte zwischen 50 und 90% in Bienenstöcken zu den verschiedenen Jahreszeiten genau erfasst. Zudem ist der Bereich zwischen 70 und 80% besonders interessant, da ab dieser Luftfeuchte die Schimmelgefahr deutlich steigt.
  • 3400mAh Akku und ein kleines Solarpanel sorgen für Wartungsfreiheit. Kombiniert mit dem extrem niedrigen Stromverbrauch dürfte die Einheit auch im Wald und im Winter problemlos mit stets vollem Akku arbeiten.
  • der Stromverbrauch dürfte einzigartig sein. Die Software schickt nach einer Messung alle Komponenten in den “Schlaf”. In dieser Schlafphase verbraucht die Einheit 8-10µA, das ist ein Hauch von nichts. Nach einem frei einstellbaren Intervall (sinnvoll wären hier 15 oder 30 Minuten) wird die komplette Einheit wieder für die nächste Messung “geweckt”.
  • Die Einheit kann theoretisch jahrelang wartungsfrei aufzeichnen.
  • Modifikationen und Erweiterungen sind möglich.
Beelogger Solar SD
Kalibrierung der Messstationen Beelogger Solar SD