Estructura y principio de una báscula de colmenas móvil o WLAN

La estructura y el principio son muy similares para cada escala de dispositivo móvil y WLAN y se describen a continuación. Los términos cochinilla de colmena, escama de colmena o escama de abeja se utilizan como sinónimos en este artículo. Este es un dispositivo de pesaje para determinar el cambio de peso de una colonia de abejas.

GPRS es un servicio orientado a paquetes para transmisión en redes GSM. GSM es la abreviatura de Sistema Global para Comunicaciones Móviles y describe el protocolo de transmisión para comunicaciones móviles.
 

I.) Módulo de pesaje o módulo de celda de carga

El módulo de pesaje consta esencialmente de dos partes. Consiste en una celda de carga y una estructura que transfiere el peso a la celda de carga. La celda de carga generalmente es un bloque de aluminio que se dobla bajo la fuerza del peso. A este bloque de aluminio se le fija un medidor de tensión, que cambia su resistencia proporcionalmente a la tensión. Esta resistencia es parte de un circuito puente. El cambio de resistencia del medidor de tensión se convierte en un pequeño cambio de voltaje mediante el circuito puente.
 

Para que el peso de una colonia de abejas actúe sobre la celda de carga, es necesaria una construcción adecuada. Muchas básculas de caña utilizan una construcción de acero como se muestra en la Figura 2. Este diseño ha demostrado su eficacia durante muchos años. Para protegerlo contra la corrosión, el acero generalmente se galvaniza (electrogalvanizado o galvanizado por inmersión en caliente) o se pinta. El galvanizado por inmersión en caliente ofrece la mejor protección contra la corrosión, aunque las básculas de caña electrogalvanizadas son quizás más atractivas visualmente.

Sin embargo, en los últimos años también se han desarrollado nuevos diseños. Algunas básculas de caña nuevas también utilizan cuatro celdas de carga que están montadas en todas las esquinas. Esto elimina la necesidad de una construcción de acero pesada. Esto tiene sentido porque el precio de las células de carga y del amplificador de medición ha caído drásticamente.

II. Amplificador de medición o amplificador de celda de carga

El circuito puente proporciona un voltaje de salida muy pequeño, que es demasiado bajo para ser procesado directamente por el microcontrolador. Por lo tanto, es necesario un amplificador de medición para amplificar adecuadamente la señal de salida del circuito puente. Sobre todo, el amplificador de medición debe ser independiente de la temperatura y tener poco ruido. Estos dos requisitos también pueden hacer que el precio de un amplificador de medición aumente muy rápidamente. La mayoría de las básculas de código abierto utilizan el amplificador de celda de carga HX711 para esta tarea.
 

El amplificador de medición HX711 tiene un convertidor analógico-digital de 24 bits integrado en el chip, lo que permite una resolución muy alta. El módulo HX711 tiene una temperatura suficientemente estable y un bajo nivel de ruido para una báscula de colmena.

III.) Placa de microcontrolador

La placa del microcontrolador es el corazón de cada báscula digital en línea, porque procesa la señal entrante en un código de programa y reenvía la señal. Para una báscula de abejas en línea GSM/GPRS, se requiere una placa de microcontrolador con un módulo GSM. El módulo GSM se puede instalar directamente en la placa del microcontrolador o enchufarlo a la placa como un denominado protector. En el mundo Arduino se utilizan actualmente ampliamente dos chips GSM. Por un lado, está el SIM800 o SIM900 de SIMCom y la serie Sara-U2 de u-blox. Por ejemplo, el SIM800 o SIM900 se utiliza en el GBoard de Itead Studio y en el Feather 32U4 Fona de Adafruit, y el Sara-U260 o Sara-U270 se utiliza en el Electron de Particle y en el Dash board de Hologram.

Por supuesto, las placas de microcontroladores se diferencian no solo en el módulo GSM, sino también en muchas características técnicas diferentes. Por ejemplo, para una báscula de caña que está diseñada para funcionar en campo abierto durante un período de tiempo prolongado sin una fuente de alimentación externa, el consumo de energía es una característica crucial. Algunas placas de microcontroladores ya tienen un controlador de carga incorporado, que permite cargar la batería a través de una celda solar. A la hora de construir tu propia báscula para abejas, la interfaz de programación y las bibliotecas disponibles también son una característica distintiva importante. El Electron de Particle y el Dash de Hologram, por ejemplo, tienen la opción de programación OTA (Over the Air). De esta forma se pueden realizar cambios de programa directamente a través de Internet sin necesidad de una conexión física al dispositivo. Estas dos placas de microcontroladores también vienen con una tarjeta SIM cuyo plan de datos está optimizado para aplicaciones de Internet de las cosas. Una explicación completa de los criterios de distinción sería excesiva aquí y se explicará en un artículo aparte (el artículo sigue a continuación).

IV.) Proveedor de servicios de Internet

Para transferir los datos a Internet todavía se requieren los servicios de un proveedor de servicios de Internet. La conexión con el proveedor de servicios de Internet se establece a través de la tarjeta SIM. Existe una amplia variedad de contratos de tarjetas SIM en términos de volumen de datos, duración del contrato, compromiso y costes. Los proveedores nacionales de servicios de Internet han orientado principalmente sus ofertas a los clientes de teléfonos inteligentes que desean utilizar grandes volúmenes de datos por la menor cantidad de dinero posible. Para una báscula GSM que sólo transmite un valor cada hora, 1 MB al mes suele ser suficiente. El rápido aumento de las aplicaciones de Internet de las cosas que requieren una pequeña cantidad de datos ha llevado a algunos proveedores de servicios de Internet a ofrecer paquetes de datos correspondientes. Por ejemplo, Hologram no sólo es un fabricante de la placa de microcontrolador Dash, sino también un proveedor de servicios de Internet que ofrece el paquete de datos adecuado. Otra ventaja de la tarjeta SIM Hologram es que se puede gestionar directamente online. La tarjeta SIM Hologram se puede activar y desactivar online en cualquier momento. Además, el panel de control de Hologram ofrece un fácil control de costos.

Electron de Particle también viene con una tarjeta SIM y también se puede administrar en línea.

V.) Servidor de datos - cloud4Bees.at

Por último, necesitamos una forma de almacenar y procesar aún más los datos medidos. El servidor de datos cloud4Bees.at ofrece una interfaz de programación sencilla para almacenar y leer los valores medidos en una base de datos. Los datos se pueden gestionar fácilmente y visualizar gráficamente. La interfaz de programación abierta facilita la implementación de extensiones de programa y aplicaciones para teléfonos inteligentes Android o iPhone.