Auf der eurobee 2023 (größte Messe der europäischen Berufsimker) hat die Fa. BeeConn eine Trachtwaage zum Test bereitgestellt. Eine Bienenstockwaage steht bei vielen Imker:innen ganz oben auf der Wunschliste. Im Projekt Biene40 untersuchen wir Waagen verschiedener Anbieter und Projekte . Dieser Beitrag berichtet über das unboxing („Auspacken“) der BeeConn Trachtwaage, die Versuche der ersten Inbetriebnahme und Messungen an der Waage zur Konstanz und Temperaturabhängigkeit sowie einem Test im Freien.
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youtube: Auspacken der BeeConn Trachtwaage
Stand 29.01.2024, in Bearbeitung, wird fortgesetzt
Bestandteile der BeeConn Trachtwaage
Die Waage selbst kommt in einem ordentlichen gelben, sehr flachen Pappkarton. Mitgegeben hat mir die Fa. BeeConn noch ein weißes Paket mit einem 24V-Netzteil, ein weiteres gelbes Paket mit einem Gateway, das BeeConn „Konzentrator “ nennt und eine bebilderte deutsche Anleitung.
Anleitung
Die Anleitung ist in lesbarem Deutsch auf 35 Seiten verfasst. Die Abbildungen der Anleitung sind ordentlich nummeriert und werden im Text referenziert. Damit schlägt die Anleitung so manche Bachelorarbeit.
Konzentrator / Steuereinheit
Die Anleitung nennt den Konzentrator durchgängig Steuereinheit. Die Steuereinheit hat eine externe Antenne, die in der Anleitung mit „GPRS“ bezeichnet ist. Das lässt darauf schließen, dass die Daten über das G2-Netz energie- und datensparend an das Internet geschickt werden.
Aufstellung. Die Steuereinheit soll gemäß Anleitung trocken aufgestellt werden, ist also nicht uneingeschränkt outdoorfähig.
Display. Die Steuereinheit hat ein Touch-Display.
Stromversorgung. Die Steuereinheit enthält optional als Backup zwei LiIon-Zellen. Für den betrieb benötigt sie im Schnitt 50 mA. Die Steuereinheit enthält eine Echtzeit-Uhr mit eigener CR2032-Lithium-Batterie.
Erstes Einschalten. Nach Anschluss des 24V-Steckernetzteils und Einschalten gemäß Anleitung meldet die Steuereinheit, dass keine SD eingelegt ist und sie keine Verbindung zum mobilen Netzwerk aufnehmen kann. Das Datum steht auf 2002. Die Steuereinheit lässt sich auf Deutsch umstellen, die Ergebnisse sind teilweise lustig. Die englische Oberfläche ist besser.
WLAN-Einbindung. In der Konfiguration läösst sich als Online-Verbindung „WiFi“ oder „Handy“ auswählen. Mit Handy ist allerdings die interne SIM gemeint, die englische Oberfläche ist hier präziser. Die Verbindung zum heimischen WLAN gelingt leicht ohne weiteren Blick in die Anleitung.
Zeitzone. Die Einstellung der Zeitzone und der Korrekten Uhrzeit gelingt im ersten Schritt nicht. Statt 18:52 wird 17:52 angezeigt. In der Webanwendung scheint die Zuordnung der Daten allerdings richtig entsprechend der Zeitzone in Deutschland.
Waage
Die Waage hat vier „Nupfe“, die die Kraft auf die Wägezellen übertragen. Die Beute muss passend auf die Nupfe gestellt werden. Geht das aufgrund der Beutenabmessung nicht, empfiehlt die Anleitung zwei Auflageleisten.
Angetrieben wird die Waage durch einen ESP32-WROOM-32D (siehe Abb. 1).
Abb. 1: Innenleben der BeeConn Stockwaage. Die Platine. befindet sich sicher hinter einer Aluminiumabdeckung.
Stromversorgung. Die Waage kann wahlweise mit dem beiliegenden Batteriepack für 3*AA Batterien oder einem 5V-Netzteil, das einen 5,5 mm Hohlstecker hat, betrieben werden. Die drei Batterein sollen eine Waage bis zwei Jahre mit Strom versorgen. Achtung: das Batterie-Pack hat einen Einschalter, der zum Koppeln auch eingeschaltet werden muss.
Koppeln. War die Waage bereits gekoppelt, muss sie nach Anleitung entkoppelt werden. Die Kopplung selber gelingt leicht, die Steuereinheit ust auf Koppeln zu stellen, erst dann wird die Waage mit Strom versorgt. Die Kopplung selbst dauert wenige Sekunden.
Software und Anzeige
Die aktuellen Gewichtsdaten lassen sich auf dem Display der Steuereinheit (Abb. 2) ablesen, den Verlauf sieht man in der Web-App (Abb. 3). Die Anzeige in der Web-App lässt sich nicht konfigurieren, es ist eine Grafik-Ansicht und eine Tabellen-Ansicht möglich. Es wurde keine Möglichkeit gefunden
- Das Gewicht auf Null zu setzen (Tara)
- Die Skalierung anhand von Messwerten zu korrigieren
- Daten in einem maschinenlesbaren Format zu exportieren.
Abb. 2: Anzeige auf der Steuereinheit
Abb. 3: Anzeige im Dashboard
Tests
Linearitätstest
Der Linearitätstest dient dazu, den Grad der Proportionalität des „wahren Gewichts“ und des gemessenen Gewichts aufzuzeigen. Ist die Waage linear, so führt eine Verdopplung des Gewichts auch zu einer Verdopplung des gemessenen Gewichts – abzüglich eines Offsets. Der Test besteht in der Auflage von konsekutiv gleichen Gewichten. Die Korrelation (Pearsons r) und die lineare Regression des „wahren Gewichts“ und des gemessenen Gewichts liefern dann die Maßzahlen für die Linearität. Die Messungen erfolgten ab 27.11.2023 mit Gewichten bis insgesamt 17 kg.
Der Zusammenhang ist linear (Tab. 1), das Bestimmtheitsmaß ist mit über 99,9987 sehr hoch.
Mesungen
| Datum | Zeit | Gewicht real kg | Gewicht gemessen kg |
| 27.11.23 | 20:38 | 1,063 | 1,03 |
| 3,191 | 3,15 | ||
| 4,254 | 4,22 | ||
| 5,317 | 5,3 | ||
| 7,443 | 7,45 | ||
| 8,506 | 8,52 | ||
| 10,638 | 10,69 | ||
| 14,902 | 14,95 | ||
| 28.11.23 | 13:01 | 17,034 | 17 |
Tab. 1: Messungen bei verschiedenen Auflagegewichten.
| Korrelation | 0,99999383 |
| Bestimmtheitsmaß | 0,99998766 |
| Regression | y=1,0033*x+0,031 |
Tab. 2: Kennzahlen des Linearitätstests
Test auf Konstanz
Die Waage wird mehrere Tage mit einem unveränderlichen Gewicht (10 Liter Wasserkanister) mittig belegt. Die Temperatur wird konstant gehalten, hier im Schnitt 22°C. Das Minimum und Maximum (und wenn möglich die statistischen Kennwerte Mittelwert, Median, Standardabweichung) werden bestimmt.
Die Messung ging über 4 Tage. Die Messergebnisse sind in Tab. 1 zusammengestellt.
Start 29.12.2023 21:00 9,94kg kleinster Wert. 9,78kg größter Wert. 9,94kg Ende 03.12.2023 21:00 9,84kg Schwankung 0,16kg
Tab. 1: Messergebnisse Test auf Konstanz
Abb. 4: Waage mit Multiplex-Ausgleichsbalken und einem Wasserkanister als unveränderliches Gewicht.
Test auf Lageabhängigkeit des Gewichts
Das Gewicht, das längere Zeit mittig auf der Waage positioniert war, wird soweit möglich auf einen Auflagepunkt in einer Ecke verschoben (Abb.5).
Abb. 5: Waage mit asymmetrisch positioniertem Gewicht. Je nachdem in welcher Ecke das Gewicht positioniert wird, werden andere Gewichtswerte angezeigt. Die Multiplexleisten leiten die Gewichtskraft auf die Wägezellen und verhindern einen Kontakt zum nichtwiegenden Waagenmaterial.
Abb. 6: Screenshot der Gewichtsänderung durch Lageänderung des Gewichts. Es bedeuten: (1) Bis hierhin stand das Gewicht mittig auf der Waage. (2) Das Gewicht wird auf die Position eines Auflagepunktes der Waage verlagert. (3) Umlagerung auf eine andere Stelle / anderer Auflagepunkt (4) Dritte Stelle. Jedesmal ändert sich das Gewicht.
Zusammenfassung der Messergebnisse
Die folgenden Messungen wurden mit einem konstanten Gewicht von 10 kg durchgeführt
Linearität der Waage
Die Linearität ist sehr hoch, Bestimmtheitsmaß > 99,9987%. Die Steigung weicht um 0,33% ab
Konstanz der Anzeige bei konstantem Gewicht:
Maximale Abweichung 160g
Abweichung bei Lageveränderung des Gewichts:
Maximale Abweichung 170g
Abweichungen bei Temperaturänderungen der ganzen Waage
- wird noch erstellt
Abweichungen bei asymmetrischen Temperaturänderung an einer Seite
- wird noch erstellt
Praxistest
Der Praxistest erfolgt im Freien, so dass die Waage der Witterung ausgesetzt ist. Start der Untersuchung ist 25.01.2024 bei einer Außentemperatiur von 9°C. Als Testgewicht dient ein bienenfreies Mini-Plus-Überwinterungssystem in Holz (Abb. ). Der Neustart des Gateways funktioniert sofort ohne weiteren Eingriff, nach wenigen Minuten sind Daten über das Dashboard im Internet einsehbar. Ungewohnt ist die Glättung der Gewichtskurve, die Software versucht wohl, aus wenigen Daten einen plausiblen Verlauf darzustellen.
Abb. : Der Praxistest mit einer kleinen Holzbeute ohne Bienenbesatz. Schwankungen des Gewichts können durch Feuchteaufnahme des Holzes verursacht werden.
Der Gewichtsverlauf über vier Tage zeigt Schwankungen im Umfang von 0,4kg bei einem Gewicht von etwa 12kg. (Abb. ). Die Änderung von etwa 3,3% kann nicht allein durch Wasseraufnahme des Holzes erklärt werden. Ein Versuch zur gleichen Zeit mit einem unbehandeltem Holztisch ergab eine Schwankung in ähnlicher relativer Größenordnung (1,6kg Wasserabgabe bei 49 kg Gewicht) allerdings wurde der Holztissch von unter 10° bei 80% Luftfeuchtigkeit in 23° bei unter 35% Luftfeuchtigkeit verbracht.
Abb. : Screenshot des Gewichtsverlaufs. Eine tabellarische Auswertung konnte nicht exportiert werden.
Fazit BeeConn Trachtwaage
BeeCon verfolgt mit der Trachtwaage einige interessante Ansätze. Insbesondere das flache Design wird einigen Imkern gefallen. Die Einrichtung gelingt schnell und problemarm. Wie viele andere Systeme auch erfordert die Waage etwas Grundkenntnisse bezüglich digitaler Tools, die Unterstützung durch das Handbuch ist sehr gut. Die deutsche Menüführung in der Steuereinheit sowie die Eindeutschung des Dashboards ist noch verbesserungswürdig.
BeeConn setzt auf eine Wägezellentechnik, die andere Hersteller hinter sich gelassen haben. Für diese Wägezellen sind die Messergebnisse der Tests unerwartet gut.
Wer eine einfach zu nutzende Waage sucht, die Orientierung über die Entwicklung im Volk gibt, wird in dieser Waage eine Unterstützung bei der Bienenhaltung finden. Die flache Bauweise wäre ein weitere Pluspunkt.
Mit Blick auf Gewichtsabnahmen im Winter durch Futterverzehr in der Größenordnung von 30g/Tag (Mini Plus) lässt die Waage hinsichtlich Konstanz und Genauigkeit noch Wünsche übrig.
Ein CSV-Export der Daten wäre ebenfalls wünschenswert.
Das Dashboard ist zwar übersichtlich, verspricht allerdings Analysen, die nicht auffindbar sind. Ob man beispielsweise tabellarische Werte sieht oder nicht, hängt vom vorherigen Klickverlauf ab.
Anhang
Quellen
Zur Internetseite von BeeConn: https://beeconn.net/
Glossar
Danksagung
Die Untersucht findet im Rahmen des Projektes „Biene40 – vernetzte Sensoren für vitalere Bienen“ statt. Das Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) in der Förderlinie .
Abb.: Förderlogo
Biene40 ist eines von 16 geförderten Projekten, die unter der Vernetzungs- und Transfermaßnahme Beenovation zusammengefasst werden.
Autor und Lizenz
Autor: Prof. Dr. rer. nat. Claus Brell, aktuelle Projekte: Biene40, AI4Bee
Lizenz: CC BY
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