Materialliste

Beschreibung

Ein Sonnenwachsschmelzer ist im Sommer für mich die beste Möglichkeit, alte Waben sofort einzuschmelzen. Da in dieser Zeit die Bienen oft nach Futter suchen ist es schwierig, mit einem Dampfwachsschmelzer oder einer Dampfwachsschleuder zu arbeiten. Zudem lohnt sich bei diesen Geräten der Einsatz oft erst bei grossen Mengen an alten Waben. Der Aufwand die Geräte zu putzen ist zu gross, um nur ein paar Waben einzuschmelzen und ein längeres Aufbewahren der Waben, bis eine grössere Menge zusammen kommt, ist wegen der Wachsmotten nicht möglich.

Für den Einbau der Heitzung nahm ich meinen Sonnenwachsschmelzer, der leider nur bei absolut heissen Sommertagen genügend Wärme entwickelte. Der Sonnenwachsschmelzer bietet Platz für 10 Waben und ist aufgrund der Montage auf einem Sackkarren trotz seiner Grösse mobil einsetzbar. Der einzige Nachteil dieses Modells ist, dass die Aussentemperatur sehr hoch sein muss, damit die alten Waben gut schmelzen und das Bienenwachs vollständig in die Wanne fliesst.

Deshalb kam mir die Idee, dass eine zusätzliche Heitzung dieses Problem lösen könnte und ich überlegte mir schnell wie ich eine einfache Temperaturregulierung realisieren kann. Da ich schon mit den Bienenstockwaagen viel Erfahrung mit den Mikrokontrollerboards von Particle gesammelt hatte, machte ich damit gleich einen Probeaufbau und schrieb das passende Programm dazu.

Das Heitzelement benötigt 220V, weshalb ich noch zusätzlich das FeatherWing Power Relay von Adafruit und den Particle FeatherWing Tripler für ein einfaches verschalten verwendet habe. Als Temperatursensor hat mir der DHT22 schon oft gute Dienste geleistet und es gibt auch die passende Programmbibliothek dazu.

Das Prinzip der Schaltung und des Programmes sind denkbar einfach. Der Temperatursensor misst die Temperatur - liegt diese unter 60 °C wird das Heizelement über das Power Relay eingeschaltet. Sobald die Temperatur über diesen Wert steigt wird das Heizelement wieder ausgeschaltet. Da die Temperaturregelung nicht sehr genau sein muss ist es völlig ausreichend wenn jede Minute die Temperatur neu ermittelt wird. Damit ersichtlich wird welche Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Sonnenwachsschmelzer vorliegen werden diese Werte an die Particle Console übermittelt.

 Fritzing - Schaltplan

Fritzing - Steckplatine:

Installation und Programmierung

Für die Temperaturregulierung des Sonnenwachsschmelzer verwende ich ein WLAN - Mikrokontrollerboard von Particle mit der FeatherWing Bauform. Dabei ist es eigentlich egal ob ein Particle Argon oder das Photon 2 verwendet wird. Im Prinzip könnte auch ein Boron mit 2G/3G Netzwerkverbindung verwendet werden. Um eines dieser Boards verwenden zu können muss zuerst der Setup-Prozess durchgeführt werden. Dabei wird die neueste Firmwareversion auf das Board geladen und eine Netzwerkverbindung hergestellt. Weiters muss ein das Board einem Produkt zugeordnet werden oder ein neues Produkt erstellt werden. Am Ende des Setup erscheint das Gerät in der Particle Konsole. Hier kann der Netzwerkstatus des Gerätes überprüft werden und auch der Zustand von Variablen die aber zunächst im Programmcode festgelegt werden müssen.

Um des Programmcode zu schreiben, zu kompilieren und auf das Particle Gerät zu übertragen gibt es zwei Möglichkeiten. Wir können das Programm entweder direkt in der Web IDE von Particle erstellen oder wir installieren die Particle Workbench in Visual Studio Code. Die Verwendung der Web IDE ist sicherlich der einfachste und schnellste Weg, um ein Programm zu erstellen und auf ein Particle Gerät zu übertragen. Für dieses einfache Programmbeispiel würde ich daher die Web IDE empfehlen. 

Der Programmcode kann in drei Bereiche aufgeteilt werden. Der erste Teil beinhaltet die Einbeziehung von Programmbibliotheken und der Definition von Variablen. Dann folgt der Setup-Code. Dieser wird nur einmalig durchlaufen und beinhaltet in diesem Fall die Registrierung der Variablen die in Zukunft in der Particle Konsole abgerufen werden können. 

Der dritte Bereich des Programms besteht aus einer Loop-Funktion die immer wieder durchlaufen wird. Hier wird zunächst eine WLAN-Verbindung aufgebaut, um dann das Gerät mit der Cloud zu verbinden. Anschliessend werden die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit des DHT22-Sensors ermittelt und an die Particle Cloud übertragen. Der letzte Abschnitt ist eine einfache If - Anweisung die bei einer Temperatur unter 60 °C das Heizelement einschaltet und dieses ausschaltet sobald der Wert darüber steigt. 

Ich denke das Programm bietet noch viel Verbesserungspotential, sollte aber zur Demonstration des Grundprinzipes einer Temperaturregelung ausreichend sein.

/* 

 * Project HeatController

 * Author: Dieter Metzler

 * Date: 03.05.2024

 * For comprehensive documentation and examples, please visit:

 * https://docs.particle.io/firmware/best-practices/firmware-template/

 */

// Include Particle Device OS APIs

#include "Particle.h"

#include "PietteTech_DHT.h"

#define DHTTYPE  DHT22       // Sensor type DHT11/21/22/AM2301/AM2302

#define DHTPIN   A0         // Digital pin for communications

// Let Device OS manage the connection to the Particle Cloud

SYSTEM_MODE(SEMI_AUTOMATIC);

//********************************************************************

// Automatically mirror the onboard RGB LED to an external RGB LED

// No additional code needed in setup() or loop()

//Since 0.6.1 Allows a set of PWM pins to mirror the functionality of the on-board RGB LED.

STARTUP(RGB.mirrorTo(D4, D5, D6));

// Show system, cloud connectivity, and application logs over USB

// View logs with CLI using 'particle serial monitor --follow'

SerialLogHandler logHandler;

// We define MY_LED to be the LED that we want to blink.

//

// In this tutorial, we're using the blue D7 LED (next to D7 on the Photon

// and Electron, and next to the USB connector on the Argon and Boron).

const pin_t Heater = D7;

// The following line is optional, but recommended in most firmware.

// allows your code to run before the cloud is connected. In this case,

// it will begin blinking almost immediately instead of waiting until

// breathing cyan,

SYSTEM_THREAD(ENABLED);

 // Lib instantiate

PietteTech_DHT DHT(DHTPIN, DHTTYPE);

double tempC = 0;

double hum = 0;

double vol = 0;

float temperature;

float humidity;

float voltage;

// The setup() method is called once when the device boots.

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  Particle.variable("temp", tempC);

  Particle.variable("hum", hum);

  Particle.variable("vol", vol);

  DHT.begin();

  // In order to set a pin, you must tell Device OS that the pin is

  // an OUTPUT pin. This is often done from setup() since you only need

  // to do it once.

  pinMode(Heater, OUTPUT);

}

// The loop() method is called frequently.

void loop() {

  //WiFi.off(); //Turning off the WiFi module will force it to go through a full re-connect to the WiFi network the next time it is turned on.

  delay(500);

  WiFi.on(); //Turns on the WiFi module. Useful when you've turned it off, and you changed your mind.

  Serial.println("WiFi on...");

  delay(500);

  WiFi.connect(); // This command turns on the WiFi Modem and tells it to connect to the WiFi network.

  Particle.connect(); //Connects the device to the Cloud. This will automatically activate the cellular connection and attempt to connect to the Particle cloud if the device is not already connected to the cloud.

  Serial.print(": Retrieving information from sensor: ");

  Serial.print("Read sensor: ");

  int result = DHT.acquireAndWait(1000); // wait up to 1 sec (default indefinitely)

  switch (result) {

  case DHTLIB_OK:

    Serial.println("OK");

    break;

  case DHTLIB_ERROR_CHECKSUM:

    Serial.println("Error\n\r\tChecksum error");

    break;

  case DHTLIB_ERROR_ISR_TIMEOUT:

    Serial.println("Error\n\r\tISR time out error");

    break;

  case DHTLIB_ERROR_RESPONSE_TIMEOUT:

    Serial.println("Error\n\r\tResponse time out error");

    break;

  case DHTLIB_ERROR_DATA_TIMEOUT:

    Serial.println("Error\n\r\tData time out error");

    break;

  case DHTLIB_ERROR_ACQUIRING:

    Serial.println("Error\n\r\tAcquiring");

    break;

  case DHTLIB_ERROR_DELTA:

    Serial.println("Error\n\r\tDelta time to small");

    break;

  case DHTLIB_ERROR_NOTSTARTED:

    Serial.println("Error\n\r\tNot started");

    break;

  default:

    Serial.println("Unknown error");

    break;

  }

  Serial.print("Humidity (%): ");

  Serial.println(DHT.getHumidity(), 2);

  humidity = DHT.getHumidity();

  hum = humidity;

  Serial.println("Humidity: " + String(humidity));

  Serial.print("Temperature (oC): ");

  Serial.println(DHT.getCelsius(), 2);

  temperature = DHT.getCelsius();

  tempC = temperature;

  Serial.println("Temperature: " + String(temperature));

  voltage = analogRead(BATT) * 0.0011224;

  vol = voltage;

  Serial.println("Voltage: " + String(voltage));

  if (temperature <= 60) {

    // Turn on the LED

    digitalWrite(Heater, HIGH);

  } else {

    // Turn it off

    digitalWrite(Heater, LOW);

  }

  delay(60000);

}

Materialliste

Beschreibung

Mit dem 4Bees - Beutenständer ist das Aufstellen von Bienenvölker ein Kinderspiel. Das Zusammenfügen der 8 Teile ist ohne Werkzeug möglich und kann in weniger als 5 Minuten bewerkstelligt werden.  Durch die verstellbaren Gerüstfüsse kann der Beutenständer an jedes Gelände angepasst werden. Der Imker kann sehr einfach die Bienenvölker auf seine gewünschte Arbeitshöhe bringen. Der schnelle und unkomplizierte Aufbau ist besonders für Wanderimker ein großer Vorteil. Aber auch Heimimker werden mit diesem Beutenständer ihre Freude haben.

Bauanleitung

Für die Bauanleitung des Beutenständers werde ich keine Maßangaben verwenden, da dieser sehr einfach für die gewünschte Völkeranzahl und das entsprechende Beutenmaß gebaut werden kann. So ergibt sich die Länge der Trägerbalken aus der Anzahl der Bienenvölker mal der Beutenbreite plus etwa 3 cm Reserve je Bienenvolk. Die Länge der Querbretter entspricht der Beutenlänge plus ca. 10 cm für die Montage des Anflugbrettes. Für die Querbretter verwende ich Hölzer mit einer Breite von 10 cm und einer Stärke von 4 cm. Die Gerüstfüsse sollten eine Länge von 50 cm haben, damit der Beutenständer auch bei Hanglage noch entsprechend nivelliert werden kann.

Damit der Beutenständer genügend Stabilität erhält, werden für die Querhölzer in die Trägebalken Nuten gefräst. Die Mitte der Nut erhalte ich, wenn ich vom Rand des Trägerbalkens die Breite eines Bienenvolkes plus 5 cm hinein messe. Dies ist in der Folge auch die Mitte des Loches für den Gerüstfuss. Der Durchmesser des Loches beträgt 40 mm.

Der Beutenständer kann jetzt in wenigen Schritten und ohne Werkzeug zusammen gebaut werden. Wer den Ständer aber ganz genau in die Waagrechte bringen will, muss eine Wasserwaage zur Hand haben.

Materialliste:

oberer Rahmen:

2x 52 cm x 8 cm x 2 cm

1x 38 cm x 8 cm x 2cm

2 x 38 cm x 5 cm 2 cm

1 x 38 cm x 3 cm x 2 cm

 2x Klötzchen ca. 3,5 cm x 3,5 cm x 2,5 cm 

unterer Rahmen:

2x 52 cm x 2,5 cm x 2 cm

1x 38,5 cm x 5 cm x 2 cm

2x 42 cm x 8 cm x 2cm

Edelstahl-Drahtgewebe 40 cm x 48 cm (2,5 mm Maschenweite; 0,5 mm Drahtstärke)

Fluglochkeil:

1x 37,6 cm x 2,8 cm x 2 cm

2 x 12 cm x 2,8 cm x 1 cm

Windel:

Hartfaserplatte 4 mm, weiss beschichtet: 47 cm x 37 cm

1 x 38,3 cm x 0.9 cm x 2cm

Arbeitsschritte:

Alle notwendigen Bretter werden auf eine Stärke von 2 cm gehobelt und auf die oben angegebenen Maße zugefräst. Die Hartfaserplatte wird am besten bei einem Baumarkt (Baywa, Bauhaus,...) in der entsprechenden Größe gekauft. Das Drahtgewebe gibt´s bei jedem Imkereibedarfsgeschäft.

Die Seitenteile mit 52 cm Länge werden mit dem 8 cm breiten und dem cm breiten Teil zu einem Rahmen verschraubt. Das Zweite 5 cm breite Brettchen wird bündig in einem 90 ° Winkel vorne (5 cm Brettchen) mit dem Rahmen verschraubt. Das 3 cm breite Brettchen wird hinten auf gleicher Höhe quer in den Rahmen verschraubt. Diese beiden Brettchen ergeben die Auflage für die Bausperre.

Für den unteren Rahmen werden die beiden Seitenleisten zu einem L-Profil gefräst. Dabei werden in der Breite 8 mm und in der Höhe 1,2 cm herausgefräst. Dem 38,5 cm langen Brettchen wird auf beiden Stirnseiten des Gegenstück herausgefräst. Damit das die beiden Rahmen eben miteinander verbunden werden können muss für das Drahtgitter in die 3 Teile das unteren Rahmen eine 2 mm und 1 cm breite Vertiefung gefräst werden. Jetzt können die beiden Seitenteile mit dem Vorderteil verleimt und geschraubt werden. Zur Verstärkung des Rahmens werden die die 8cm breiten Standfüsse als Querverstrebung montiert. Anschließend wird das Drahtgewebe auf den unteren Rahmen getackert.

Der obere und unter Rahmen können jetzt verbunden werden.

Die Windel besteht aus der weiss beschichteten Hartfaserplatte auf die die Leiste getackert wird. Zum einfachen herausziehen wird in die Leiste die 30 mm Schraube gedreht.

Alle Aussenteile werden mit einer wasserschützenden Farbe angemalt.

Holzteile

Leisten 1 cm

1x 42 cm x 3 cm

2x 20 cm x 3 cm

2x 11,5 cm x 3 cm

Klötzchen 2,5 cm

2 x 8 cm x 3 cm

4 mm Hartfaserplatte bzw. Sperrholzplatte

1x 42 cm x 22 cm

1x 42 cm x 21 cm

Arbeitsschritte

Ein Brett wird auf 3 cm Stärke gehobelt und anschließend in Leisten mit 1 cm und 2,5 cm Breite gefräst. Jetzt werden alle Leisten auf die entsprechenden Längen gekürzt.

Die Hartfaserplatten läßt man sich am einfachsten in einem Baumarkt (Baywa, Baumax,...) auf die entsprechenden Maße zuschneiden.

Die 11,5 cm langen Leisten werden auf einer Seite bündig an die Klötzchen angeheftet. Auf die überstehende Seite werden die 20 cm langen Seitenteile an die Klötzchen angenagelt. Die 42 cm lange Leiste verbindet dann die Seitenteile zu einem Rahmen.

Die Hartfaserplatten werden jetzt mit der rauhen Seite nach innen auf den Rahmen geleimt und getackert.

Die Wandstärke der Liebig Zander Beute beträgt 20 mm. Als erstes werden daher alle Bretter auf 20 mm gehobelt. Dann werden alle Holzteile zugefrässt. Eine Zarge besteht aus 8 Holzteilen plus 2 Rutschleisten aus Hartholz.

Ganzzarge

Flachzarge

Halbzarge

Nachdem alle Teile auf die entsprechende Länge und Breite zugefrässt wurden können sie jetzt verleimt und verschraubt werden. Dazu werden am Besten jeweils 4 Schrauben an jedem Seitenbrett vorgeschraubt. Dann wird jeweils die Griffleiste und die Aufsetzleiste verleimt und angeschraubt. Anschließend werden die Stirnbretter und zum Schluss das zweite Seitenbrett verleimt und verschraubt.

Jetzt können die Beuten mit der gewünschten Farbe angestrichen werden. Damit die Waben nicht so fest verkleben werden noch zwei Schienen für die Auflage der Waben montiert.

Liebig - 3er-Ablegerboden

Der Ablegerboden besteht aus 12 Holzteilen, einem Gitter und 12 Schrauben (40 x 3,5) für den Boden, 3 Holzteilen und einer Schraube (30 x 3,5) für die Windel und 2 Schiet aus Sperrholz. Zur Herstellung der Teile und den Zusammenbau sind eine Hobelmaschine, eine Kreissäge, ein Akkuschrauber, ein Tacker und eine Blechschere notwendig.

Teile:

Rahmen oben:

2x 38 cm x 4 cm x 2cm

2x 52 cm x 4 cm x 2 cm

Rahmen unten:

2x 52 cm x 5 cm x 2 cm

1x 38 cm x 5 cm x 2 cm

1x 38 cm x 1,7 cm x 2 cm

Quer- und Längsleisten:

2x 48 cm x 3,5 cm x 2 cm

1x 38 cm x 2 cm x 2 cm

1x 38 cm x 1,5 cm x 2 cm

Gitter (Edelstahl-Drahtgewebe: 2,5 mm Maschenweite, 0,5 mm Drahtstärke):

50 cm x 40 cm

Windel:

37,5 cm x 1,7 cm x 2 cm

37,5 cm x 1,5 cm x 1,5 cm

Hartfaserplatte 4 mm weiss beschichtet: 50 cm x 40 cm

Schiet

Sperrholzplatte 4 mm: 48 cm x 24 cm

Arbeitsschritte:

Die benötigten Bretter werden auf 2 cm Stärke gehobelt. Alle Teile werden auf die entsprechenden Maße zugefräst. Das Drahtgitter wird mit einer Blecherschere zugescnitten.

In die beiden Längsleisten (48 cm x 3,5 cm) wird eine 1,3 cm tiefe und 1cm breite Nut gefräst.

In die Seitenteile (52 cm x 5 cm) des unteren Rahmens werden sie 7 mm Höhe jeweils eine Nut mit 7 mm Breite für die Windel gefräst. In die obere Seite aller Teile des unteren Rahmens wird in 1 cm breite und 2 mm tiefe Kerbe gefräst damit das Drahtgitter etwas versenkt werden kann.

Der ober Rahmen mit den zwei Längsleisten und der untere Rahmen mit zwei Querleisten können jetzt verleimt und zusammengeschraubt werden.

Auf den unteren Rahmen wird das Drahtgitter getackert.

Oberer und unterer Rahmen können jetzt verleimt werden.

Windel

Auf die Hartfaserplatte werden vorne und hinten, mittig die beiden Leisten getackert. In die breitere Leiste wird in die Mitte eine Schraube geschraubt, um das herausziehen der Windel zu vereinfachen.

Schied

Aus einer Sperrholzplatte (48 cm x 24 cm) werden an den Seiten 2,2 cm breite Streifen weggefräst so dass 2 cm für die Ohren noch stehen bleiben.

Materialliste

 Das Wandern mit Bienenvölker kann den Honigertrag wesentlich steigern, da die Bienen dahin gebracht werden wo sie Nektar sammeln können. Das Verstellen der Völker ist jedoch sehr arbeitsintensiv und benötigt in der Regel einen Gehilfen der beim Tragen der Beuten behilflich ist. Da die Bienen in den frühen Morgenstunden verstellt werden müssen, ist es oft schwierig jemanden zu finden.

Das BeeMobil ist daher die ideale Lösung für jeden Wanderimker. Es kann von einer Person mit einem Offroad-Wagenheber angehoben werden und auf einen Autoanhänger verladen werden. Alle Bienenvölker bleiben dabei im Bienenhaus. Es müssen nur die Fluglöcher geschlossen werden und die Völker mit Gurten vor dem Verrutschen gesichert werden.

Bauanleitung

 Unterkonstruktion:

Die beiden langen rechteckigen Formrohre werden mit den beiden Kürzeren zu einem Rahmen verschweißt (Lehrvideo zum Verschweißen eines Rahmens). Zur Verstärkung wird das dritte Formrohr in der Mitte mit dem Rahmen verschweißt. In die vier kurzen quadratischen Formrohre wird jeweils in die Mitte ein Loch mit 10 mm Durchmesser gebohrt auf das dann jeweils eine M10 Mutter geschweißt wird. Diese dienen zur Fixierung der Steher mittels der M10 x 20 mm Sechskantschrauben. Nun können auch die kurzen quadratischen Formrohre mit dem Rahmen verschweißt werden. 

Für die vier Steher wird jeweils ein rundes Formrohr im 90° Winkel mit einem quadratischen Formrohr verschweißt. Der Rahmen und die vier Steher werden dann mit den Treppenteilen zunächst verzinkt.  

Treppe:

Für die Treppe werden die kurzen rechteckigen Formrohre mit den U-Profilen und jeweils 2 kurzen quadratischen Formrohren verschweißt. In die kurzen Formrohre wird wiederum jeweils zuvor noch ein 10 mm Loch gebohrt und darauf eine M10 Mutter geschweißt. Dies dient zur Fixierung der kleinen Steher. Für die kleinen Steher wird jeweils auf das 100 mm x 100mm Blech mittig im rechten Winkel ein kurzes Rohr mit 20 mm Durchmesser geschweißt. Auch die Treppenteile werden dann verzinkt.

Boden:

Für den Boden werden die 2 m langen Schalungstafeln auf eine Länge von 1,9 m zugesägt. Die erste Schalungstafel wird dann bündig mit der Aussenkante des Rahmens mit zwei Schraubzwinken fixiert. Dann werden jeweils auf beiden Seiten und in der Mitte zwei Löcher mit 5 mm Durchmesser durch die Schalungstafel und den Stahlrahmen gebohrt und anschließend mit einem Senkkopfbohrer so angesenkt dass die Senkopfschrauben dann bodeneben eingeschraubt werden können. Zuvor müssen aber noch mit einem M6 Gewindeschneider in alle Löcher Gewinde gedreht werden. Jetzt kann die Schalungstafel mit 6 Senkkopfschrauben M6 verschraubt werden. So werden alle Schalungstafeln mit dem Rahmen verschraubt. Die letzte muss natürlich noch auf die verbleibende Breite zugesägt werden.

Seitenverstärkung:

Die 4 m Baudielen werden auf eine Länge von 3,2 m zugesägt. An den den beiden unteren Ecken werden jeweils Quadrate mit 6,5 cm mit einer Stichsäge herausgesägt. Nun wird die Baudiele bündig an den Seitenkanten und an der Unterkante mit 2 Schrauzwingen am Rahmen fixiert. In regelmäßigen Abständen werden jetzt insgesamt 7 Löcher mit 10 mm Durchmesser mittig durch den Stahlrahmen und die Baudiele gebohrt. Zum versenken der M10 Zylinderkopfschrauben muss bei jedem Loch mit einem 16 mm Holzbohrer noch etwa 10 mm tief nachgebohrt werden. Die M10 Zylinderkopfschrauben werden jetzt durch die Baudiele und den Stahlrahmen gesteckt und mit Beilagscheibe und Mutter festgeschraubt.

Aufbaukonstruktion:

Im nächsten Arbeitsschritt werden an allen vier Ecken und jeweils in der der Mitte Steher mit einer Höhe von 1,99 m im Rechtenwinkel zum Boden mit Hilfe der Verbindungswinkel angebracht. Zusätzlich werden im Abstand der Türbreite vorne und hinten jeweils zwei weitere Steher angebracht. 

Für die Dachkonstruktion werden zwei Baudielen auf 3 mal 1,9 m zugesägt und mittels Stichsäge bzw. Bandsäge ein Bogen ausgeschnitten. Dieser werden mit den Stehern mit den 140 mm Schrauben verbunden.

Zur Verstärkung der Seitenstabilität werden in die Vorder- und Hinterwand noch 2 Querverstrebungen eingebracht. (siehe Bild Wände)

Um für das Podest eine Höhe von 25 cm zu erreichen werden die zwei Seitenverstärkungen um 10 cm erhöht. Hierfür wird eine Baudiele auf 2 mal 100 mm Breit und 3,2 m Läge zugesägt. Bündig zu den Randstehern, mittig und von beiden Seiten bündig zu den Mittelstehern werden auf der Obseite jeweils Quadrate mit 5 cm herausgesägt. Hier werden anschließend die Querlatten für das Podest eingelegt.

Alle 6 Steher werden jetzt noch mit einem zweiten Konstruktionsholz verstärkt, damit das Täfer für die Wände direkt angebracht werden kann.

Podest:

Für das Podest benötigen wir 12 Kanthölzer mit 55 cm Länge und 12 Kanthölzer mit 18,5cm Läge, Diese werden aus dem restlichen Konstruktionsholz gesägt. Die 55 cm langen Kanthölzer werden auf einer Seite so ausgesägt, dass ein Zapfen von 5cm x 5cm stehen bleibt. Diese passen dann genau in die Auskerbungen der Seitenverstäkung. Das andere Ende wird mit dem 18,5 cm Kantholz mittels 140 mm Schraube verbunden. So sollte eine leichte Neigung Richtung Flugloch entstehen. Jetzt können 20 mm Bretter bzw. 27 mm 3-Schichtplatten verlegt werden.

Wände:

Damit Aufbaukonstruktion oben und unten die gleiche Länge aufweist wird zunächst auf beiden Seiten oben ein Konstruktionsholz mit 3,32 m angebracht. Je Seite werden 12 Täferbretter mit 3,32 m benötigt. Das erste Täferbrett wird bündig mit der Unterkante des Rahmens angebracht. Beim dritten und vierten wird das Flugloch mit einer Höhe von 15 cm ausgeschnitten. Nach dem Zehnten werden dann 3 Lagen mit 15 cm breiten Täferbrettchen an den Seiten und in der Mitte angebracht. Das Elfte wird so ausgeschnitten, dass eine Fensterbreite von 44 cm entsteht. Das letze muss dann noch auf die entsprechende breite zugesägt werden.

Für die Vorderseite werden 28 Täferbretter mit einer Länge von 54 cm und 2 mit 2,03 m Länge und ein Resten für den Bogen benötigt.

Für die Rückseite sägen wir 10 Täferbretter auf eine Länge von 2,03 m und 12 auf eine Länge von 54 cm. Beim Dritten sägen wir mittig ein 50 cm breites und 15 cm hohes Flugloch in einem Bodenabstand von 26 cm. Das Loch für das Fenster muss 94 cm x 94 cm betragen und ist in einer Höhe von 1,03 m vom Boden.

Türe:

Die Türe wird eingesetzt und mit den Stehern verschraubt. Sie sollte etwas Luft haben, da sie sich durch etwas Feuchtigkeit leicht ausdehnen kann.

Dach:

Zunächst wird das mittlere Blech mit 3 Schrauben befestigt. Das vordere Vordach ist dabei mit 40 cm etwas länger als das Hintere. Nun kann jeweils auf jeder Seite ein weiteres Blech darunter geschoben werden und verschraubt werden.

Fenster:

Für die Fenster werden zunächst aus dem Rundstab 13 mm Abstandhalter gesägt und mit ein Loch mit 5 mm Durchmesser gebohrt. Die Fenster werden mit den Spenglerschrauben montiert.

Zierleisten und Dachverstärkung:

Zur Verschönerung können noch an allen vier Ecken und am Türrahmen, Aluminiumzierleisten angebracht werden. Das seitliche Vordach wird noch mit Holzkeilen verstärkt.

Materialliste

Aufbau und Hardware

 Wettersensoren

Für die Wetterstation wird der Weather Meters von SparkFun verwendet. Dieser Wettersensor beinhaltet die 3 Kern Komponenten: Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Regenmenge.
 

Das Regenmessinstrument besteht aus einer Wippe mit 2 sich selbst entleerenden Körbchen mit einem Fassungsvermögen von 0.011" Regen pro Körbchen. Ist ein Körbchen voll wird ein Taster aktiviert. Somit muss nur die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit ermittelt werden, um die Regenmenge ermitteln zu können.

Das Anemometer (Windgeschwindigkeitsmesser) misst die Anzahl der Umdrehungen. Bei jeder Umdrehung wird ein Schalter betätigt. Bei einer Windgeschwindigkeit von 1.492 MPH wird der Schalter genau einmal pro Sekunde geschlossen. 

Die Windrichtung wird über eine Spannung ermittelt, die sich durch die Kombination von Widerständen innerhalb des Sensors mit der Windrichtung ändert. Über Magnete können bis zu zwei Schalter gleichzeitig betätigt werden. Dadurch können 16 unterschiedliche Positionen angezeigt werden.

Bodenfeuchtigkeitssensor

Zur Messung der Bodenfeuchtigkeit bzw. Bodennässe wird der Soil Moisture Sensor von SparkFun verwendet.

Die beiden exponierten Pads fungieren als Sonden für den Sensor, die ihren Widerstand aufgrund der Bodenfeuchtigkeit ändern. Je mehr Wasser im Boden desto größer wird die Leitfähigkeit der Pads und der Widerstand wird geringer. SIG liefert dann einen höheren Wert.

Der Sensor muss mit dem Microcontrollerboard (Photon oder Arduino) mit VCC (3.3V oder 5V) und GND verbunden werden. SIG wir direkt mit einem analogen Eingang des Microcontrollerboards verbunden.

Bodentemperatursensor

Für die Messung der Bodentemperatur eignet sich besonders der Temperatur Sensor DS18B20. Es handelt sich dabei um einen präzisen und wasserfesten Temperatur Sensor mit 1-Wire Technologie. Der DS18B20 liefert 9 - 12 bit (konfigurierbar) Temperaturwerte über ein 1-Wire Interface. Neben VCC und GND ist nur eine weitere Verbindung zum Microcontroller notwendig.

SparkFun Photon Weather Shield

Das SparkFun Photon Weather Shield verfügt über einen Luftdrucksensor (MPL3115A2) und einen Luftfeuchtigkeits- und Temperatursensor (HTU21D humidity).  Über zwei RJ11 Buchsen können einfach der Windrichtungs- und Windgeschwindigkeitssensor und das Regenmessinstrument angeschlossen werden. Die Sensoren für Bodenfeuchtigkeit und Bodentemperatur können an jeweils 3 Lötaugen angelötet werden.

Das Photon Microcontrollerboard mit WLAN Modul von Particle kann direkt aufgesteckt werden. 

Der Zusammenbau der Wetterstation ist mit dem Photon Weather Shield in ein paar Minuten erledigt.

Particle Photon

Das Photon von Particle ist ein Microcontrollerboard mit einem STM32 ARM Cortex M3 Microcontroller und einem Cypress Wi-Fi Chip. Es verfügt über 1MB flash Speicher und 128 kB RAM. Aufgrund des geringen Stromverbrauches ist es besonders für autonome Outdoor-Anwendungen besonders geeignet.

SparkFun Sunny Buddy 

Der Sunny Buddy von SparkFun ist ein Maximum Power Point Tracking (MPPT) Solar Laderegler für einzellige LiPo Batterien. Dieser Solar Laderegler holt ein Maximum an Leistung aus der Solarzelle heraus und speichert diese effizient in der LiPo Batterie. Der Anschluss der Solarzelle auf der einen Seite des Boards und die LiPo Batterie auf der anderen Seite ist denkbar einfach. 

Der Sunny Buddy lädt die LiPo Batterie mit maximal 450 mA. Die empfohlene Eingangsspannung liegt zwischen 6 - 20 V. 

Solarpanel

Für den autonomen Betrieb der Wetterstation über einen längeren Zeitraum ist natürlich ein Solarpanel erforderlich. Der Sunny Buddy sollte in einem Spannungsbereich zwischen 6 V - 20 V betrieben werden, weshalb sich ein 6 V bzw. 12 V Solarpanel eignen würde. Die notwendige Leistung von mehreren Faktoren abhängig (insbesondere Sonneneinstrahlung und Software).

Installation und Programmierung

Für die Wetterstation wird das Particle Photon verwendet. Ein Microcontrollerboard mit Wi-Fi Modul. Particle bietet zusätzliche Cloud Services, die das Vernetzen der Geräte mit anderen Webservices wie beispielsweise dem Datenserver cloud4Bees wesentlich vereinfachen.  

In diesem Projekt habe ich mich dazu entschieden, den Particle Command Line Interpreter (CLI) zu verwenden. Dieser macht das Arbeiten mit dem Photon wesentlich einfacher. Der Particle CLI ist eine node.js Anwendung zum Arbeiten mit dem Paricle Photon und mit der Particle Cloud. Die Particle CLI wird dazu verwendet, um das Photon mit dem Internet  und mit der Particle Cloud zu verbinden.
 

Particle-CLI installieren (Windows)

Um den Particle-CLI auf Windows zu installieren muss zunächst node.js installiert werden.

1.) Gehe auf https://nodejs.org/de/download/ und lade die passende (32-bit bzw. 64-bit) Installationsdatei herunter.

2.) Doppelklick auf die .msi Datei startet den Installationswizard. Folge den Anweisungen des Wizards.

Nach der erfolgreichen Installation von node.js auf dem Betriebssystem kann jetzt sehr einfach die der Particle Command Line Interpreter installiert werden:

1.) Öffne die Windows Eingabeaufforderung

2.) nmp install -g particle-cli
 

Erstelle ein kostenloses Particle Cloud Konto

Gehe auf  https://build.particle.io/signup, um ein neues Particle Cloud Konto zu erstellen.

Setup Photon

1.) Photon über ein USB-Kabel mit dem PC verbinden 

2.) Photon in Listening Mode (LED blinkt blau) wechseln

Um das Photon in den Listening Mode zu wechseln, muss der SETUP Taster für mindestens 3 Sekunden gedrückt werden, bis die LED blau blinkt.

Das Photon wartet jetzt auf die Eingabe für das WLAN-Netzwerk.

3.) Öffne die Eingabeaufforderung von Windows. 

particle login

4. ) Seup Photon

particle setup

Particle Photon programmieren

1.) Lade die Firmware vom Github Repository herunter. 

2.) Öffne eine Windows Eingabeaufforderung

3.) Wechsele in den Ordner mit der Binary Datei .bin

4.) Verbinde das Photon über ein USB Kabel mit dem PC

5.) Wechsle das Photon in den DFU Mode (LDE blinkt gelb). Drücke zunächst beide Taster. Der Reset-Taster wird jetzt losgelassen und der Setup-Taster wird solange gehalten bis die LED gelb blinkt.

6.) Übertragen Sie die Binary Datei auf das Photon mit folgender Eingabe in die Eingabeaufforderung von Windows:

particle flash --usb photon_1.0.1_firmware_xxxxxxxxxxxxx.bin

7.) Nach dem Übertragen des Programms verbindet das Photon automatisch wieder mit dem Internet und der Particle Cloud und das Programm wird gestartet.