Figure 1. Bienenstöcke mit Waage
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Ich bin einer der IoT-Enthusiasten, der gerne echte, funktionierende Dinge baut. 2022 habe ich angefangen, einen Modem-Client zu implementieren, mit dem man zeigen kann was in UDP steckt. In Kombination mit Eclipse/Californium - CoAP-S3-Proxy demonstriert dieses Beispiel, dass man auch von Batterie ein paar Monate jede Stunde Daten austauschen kann.
Anfang 2023 habe ich dann basierend auf diesem Modem-Client meinen erste Bienenstock-Waage gebaut und bei einem befreundeten Imker in Betrieb genommen. Das Ergebnis des halbjährigen Testlaufs ist einfach:
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mobiler Datenaustausch funktioniert von Batterie sehr gut
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die Waage selber hat aber viel Verbesserungspotential
Das hat dann zur einer neuen Bauart der Elektronik geführt. Die daraus entstandenen Waagen in 2024 zeigten dann schon, dass einiges besser ist, aber auch noch weitere Verbesserungen gut wären. Daher habe ich dann Anfang 2025 die Waagen erneut verbessert und nach mehreren Monaten testen gibt es nun auch zu diesem Model sehr positive Erfahrungen. Ich möchte trotzdem gleich hier einräumen, dass es genauere Waagen gibt. Mein Schwerpunkt liegt auf dem mobilen Einsatz und dem einfachen Aufbau der Elektronik.
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ADC ist in die Waage. Kurze Kabel zu den Sensoren sind wichtig für eine geringere Temperaturabhängigkeit.
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Es werden 2x50kg Sensoren verwendet, anstatt 2x100kg. Das hilft nochmal die Temperaturabhängigkeit zu halbieren.
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Kalibrierungsdaten müssen ebenfalls in die Waage. Es hat sich auch gezeigt, dass es vorteilhaft ist, die Sendebox ebenfalls in die Waage zu integrieren. Das löst das "Kabelgewirr" auf und macht das Aufstellen und Umziehen der Bienenstöcke und Waagen einfacher.
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Der Aufbau der Elektronik wurde stark vereinfacht. Es werden nun Modems verwendet, die über einen QWIIC Anschluß verfügen. So kann man den ADC NAU7802 direkt anschließen. Auch einen Solarladeregler kann man verhältnismässig einfach integrieren.
Figure 2. 2025 Waage (keine Kabel mehr!)
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Figure 3. Solar-Lader (2x 1 Woche pro Jahr)
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Figure 4. Sendebox Thingy:91X und ADC
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Figure 5. 2025 Waage, nRF9151-feather
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Figure 6. Sendbox mit nRF9151-feather
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Figure 7. 2025 Waagendeckel für Senkkopfschrauben
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Figure 8. Untere Platte mit Aluwinkel 5mm, Wägezellen und Thingy:91X
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Figure 9. Schraubenköpfe
Figure 10. Verschraubung mit unterem Brett
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Figure 11. Obere Platte mit Bohrungen für Schraubenköpfe
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Die Version 2025 der Mobilen-Bienestock-Waage nutzt nun ein Thingy:91X. Man schliest den ADC NAU7802 von Adafruit direkt an das Thingy:91X an und beides wandert in die Waage. Damit entfällt einiges an Verkabelung. Die Bedienung läuft über Bluetooth LE und man braucht eine SmartPhone App. Das ist aber nur für das Kalibrieren notwendig, oder wenn man testen möchte, ob die Sendebox an eimen Aufstellungsort Empfang hat.
Alternativ gibt es auch noch zwei weitere unterstütze Modems mit QWIIC, die nRF9151 Feather und das Conexio Stratus Pro nRF9151, das letztere kommt sogar schon mit einem integrierten Solarladeregler. Beide haben aber keine Bluetooth LE Modul, so dass man entweder ein USB Kabel oder einmalig ein Thingy:91X für das Kalibrieren benötigt.
Der Aufbau mit 2 Plattform Wägezellen gibt der Waage ein besondere Stabilität und Unempfindlichkeit beim Aufsetzen von Lasten. Wichtig ist, dass die Wägezellen sehr schlüssig und stabil mit den starken Aluwinkeln (4mm bzw. 5mm) verschraubt werden, sonst bekommt man anstatt einer Waage eine Wippe. Die obere Siebdruckplatte wird mit kleineren Aluwinkeln (3mm) gegen verrutschen gesichert. Hier muss man darauf achten, dass diese kleineren Aluwinkel (3mm) nur an den oberen starken Aluwinkeln (5mm) anstoßt. Wenn diese auch am unteren starken Aluwinkeln (4mm) anstossen, verfälscht die Reibung das gemessene Gewicht. Daher sind die oberen zwei starken Aluwinkel (5mm) 40,0cm lang und die unteren zwei mit 39,2cm 8mm kürzer. Die kleineren Aluwinkel (2mm) für die untere Siebdruckplatten schließen den Kasten ab. Diese sind um 16mm kürzer als die oberen kleineren Aluwinkel (3mm).
Für die Schraubenköpfe der M6 Schrauben, die die starken Aluwinkel (5mm) mit der Wägezelle verbinden, muss man in die Siebdruckplatten jeweils Aussparungen bohren (siehe oben, mittleres und rechtes Bild). Die unteren starken Aluwinkeln (5mm) verschraube ich ebenfalls mit den 6mm Schrauben und einer Einschlagmutter mit der unteren Siebdruckplatte.
Wann man Senkkopfschrauben M6 verwendet, muss man die starken Aluwinkel (4mm bzw. 5mm) entsprechend mit einem Senkkopfbohrer nachbohren. Dafür entfallen die Bohrungen für die Aussparungen in den Siebdruckplatten. Man kann dann auch die Einschlagmuttern durch entsprechende Senkkopfschrauben ersetzen. Es sollte nicht unerwähnt bleiben, dass die Senkkopfschrauben nicht die Stabilität der Zylinderschrauben haben.
Zwischen die starken Aluwinkeln (5mm) und den Plattform Wägezellen werden noch Distanzplatten benötigt, damit die Wägezelle auslenken kann.
Figure 12. Anordung der Winkel, Distanzplatten und Wägezelle (Alu)
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Die Anordnung der starken Aluwinkel (4mm bzw. 5mm), der Wägezelle und der Distanzplatten dazwischen habe ich so gewählt, dass der "Aufsetzschutz" (Überlastungsschutz für die Wägezelle), durch die starken Aluwinkel (4mm) selbst gegeben ist. Wichtig sind dabei das Zusammenspiel der Abmessungen. Meine Wägezelle hat eine Höhe von 22mm. Es werden dann oben und unten Distanzplatten benötigt, damit der Sensor auslenken kann. Hier benutze ich jeweils 5mm und 6mm. Das ergibt dann eine Höhe von 32mm insgesamt. Meine Aluwinkel (4mm) haben eine Innenhöhe von 31mm. Somit ist die Auslenkung auf 2mm begrenzt.
Vielleicht findet der eine oder andere die Anordnung der Winkel seltsam. Ich erreiche damit zum einen nach außen (links) eine möglichst geschlossen Form zu bilden und zum anderen nach innen (rechts) offen zu sein für das Kabel, das aus der Wägezelle kommt und mit der ADC-Platine verbunden werden muss.
Beim Zusammenschrauben muss man auf die richtige Reihenfolge achten, sonst verdeckt ein Aluwinkel die nächste Schraube. Man beginnt mit den unteren starken Aluwinkel (4mm), den 6mm Distanzplatten und den Plattform Wägezellen. Dann setzt man die zusammengeschraubte Kombination auf die untere Siebdruckplatte und schraubt diese ebenfalls fest. Danach setzt man den oberen starken Aluwinkel (5mm) zusammen mit den 5mm Distanzplatten auf und schraubt diese ebenfalls fest. Ist man damit fertig, dann kann man die kleineren Aluwinkeln (2mm) seitlich, oben und unten montieren. Ich nehme da Spanplattenschrauben 3,5x9,5mm bzw. 3,5x13mm.
Da Aluwinkel und Edelstahlschrauben verwendet werden, gibt es bei Nässe Korrosion. Um diese zu reduzieren benutze ich eine Isolierband zwischen den Aluwinkeln und den Siebdruckplatten.
Figure 13. ADC QWIIC Verbindung
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Figure 14. ADC Anschlußplan
Figure 15. Sensorkabel
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Figure 16. ADC ohne LED
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Der ADC NAU7802 von Adafruit wird direkt mit einem QWIIC Kabel mit dem Thingy:91X verbunden. Auf der Rückseite der NAU7802/Adafruit Platine ist angegeben, wie man die Farben der Leitungen einer Plattform Wägezelle jeweils anschließt. Ich schliese beide Zellen parallel an, d.h. beide roten Leitungen an E+/Red, beide schwarzen an E-/Black, beide weißen an A-/White und beide grünen an A+/Green. Das erfordert etwas geschick. "Gelb" ist die Schirmleitung. Da kann man viel dazu im Web lesen. Wenn es passt, klemme ich die mit auf E-/Black. Ansonsten "isolieren" und schauen, ob es funktioniert.
Die Thingy:91X Sendebox schaltet die Stromversorgung für die ADC-Platinen ab. Aktiviert werden die Sensoren dann über den internen Spannungsregler des NAU7802. Dieser liefert gemäß dem Datenblatt maximal 10mA. Für zwei Balkensensoren ist das leider zu wenig. Die brauchen je 6-8mA zusammen also mehr als 10mA. Aktuell betreibe ich solche Waagen außerhalb der Spezifikation des NAU7802. Bis jetzt funktioniert es.
Leider, leider, sind diese ADC Module aus dem Bastel/Hobby-Bereich nicht ganz für den Batteriebetrieb ausgelegt. "Power LEDs" verkürzen die Laufzeit von Batterie erheblich auf ca. 2-3 Monate, auch wenn man das ADC Modul ausschaltet, wenn es nicht benutzt wird. Wenn man die LEDs mit dem Lötkolben entfernt, dann kommt man aber auf gute 6-8 Monate, was zusammen mit zeitweisen Laden über ein Solarpanel dann sehr gut passt.
Die Lage der Bohrungen bei den starken Winkeln ergibt sich, wenn der ein Winkelschenkel liegt und der andere noch ober zeigt.
Figure 17. oberer starker Winkel, 2x 6mm Bohrungen
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Figure 18. unterer starker Winkel, 4x 6mm Bohrungen
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Figure 19. oberer Winkel, 3x 3,5mm Bohrungen
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Figure 20. unterer Winkel, 3x 3,5mm Bohrungen (und 1x 11mm)
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Figure 21. Distanzplatten, 2x 6mm Bohrungen
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Figure 22. Bretter
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| Bauteil | Bezugsquelle | Preis (Sommer 2026) | Variante |
|---|---|---|---|
Thingy:91X, Nordic, LTE-M/NB-IoT nRF9151 modem |
112,77 Euro |
Sendbox Thingy |
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nRF9151-Feather,Circuit Dojo, LTE-M/NB-IoT nRF9151 modem |
69,78 Euro |
Sendbox Feather |
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Akku LiPo 2000 mAh |
7,95 Euro (zzgl. Versand) |
Sendbox Feather |
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LTE Antenne |
4,42 Euro |
Sendbox Feather |
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Adafruit NAU7802 24-BIT ADC, I2C |
6,07 Euro |
Alle |
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Adafruit Qwiic Kabel |
0,96 Euro |
Alle |
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Gehäuse 115x85x35mm |
8,99 Euro |
Alle |
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Gummitüllen, T-förmige, 6mm Außen x 4mm Innen x 9mm H, 3 Stück |
7,29 Euro (24 Stück) |
Alle |
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Aluwinkel 25x50x5mm, 2x40cm (oben) |
12,28 Euro (zzgl. Versand ca. 14 Euro je Bestellung) |
Alle |
|
Aluwinkel 35x35x4mm, 2x39,2cm (unten) |
9,71 Euro (zzgl. Versand) |
Alle |
|
Aluwinkel 20x20x3mm, 2x50cm (oben) |
5,61 Euro (zzgl. Versand) |
Alle |
|
Aluwinkel 20x20x3mm, 2x40cm (oben) |
4,74 Euro (zzgl. Versand) |
Alle |
|
Aluwinkel 25x25x2mm, 2x48,4cm (unten) |
4,90 Euro (zzgl. Versand) |
Alle |
|
Aluflachstange 30x5mm, für 2 Distanzplatten a 30mm Länge |
4,28 Euro (zzgl. Versand) |
Alle |
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Aluflachstange 30x6mm, für 2 Distanzplatten a 30mm Länge |
4,57 Euro (zzgl. Versand) |
Alle |
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Zylinderschrauben A4-80, M6 20mm, 12 Stück |
22,61 Euro (200 St, zzgl. Versand) |
Zylinderschrauben |
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Federringe A4, M6, 12 Stück |
5,68 Euro (100 St, zzgl. Versand) |
Zylinderschrauben |
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Einschlagmuttern A2, M6 9mm, 4 Stück |
1,60 Euro (zzgl. Versand) |
Zylinderschrauben |
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Senkkopfschrauben A2, M6 25mm, 12 Stück |
6,66 Euro (200 St, zzgl. Versand) |
Senkkopfschrauben |
|
Muttern A2, M6, 4 Stück |
2,75 Euro (200 St, zzgl. Versand) |
Senkkopfschrauben |
|
Spanplattenschrauben A4, 3,5x13mm, 18 Stück, |
13,11 Euro (1000 St, zzgl. Versand) |
Alle |
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Spanplattenschrauben A4, 3,5x9,5mm, 18 Stück (alternativ) |
Baumarkt |
7 Euro (50 St) |
Alle |
Plattform Wägezelle E120A 2x 50kg |
24,00 Euro (2x, zzgl. Versand) |
Alle |
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Plattform Wägezelle CZL601 2x 50kg (alternativ) |
12,99 Euro (2x, zzgl. Versand) |
Alle |
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Siebdruckplatten 45x55cm |
Baumarkt |
17 Euro (2x) |
Alle |
Isolierband für Aluwinkel (20mm, 25mm, 35mm) |
9,75 Euro, 12,95 Euro, 14 Euro (10m, zzgl. Versand) |
Alle |
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Gesamtsumme |
260 Euro |
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(Anmerkung: leider gibt es einige Artikel nur in größeren Packungen und manches nur mit deutlichen Versandkosten. 260 Euro passen nicht, wenn man die Waage einzeln baut.)
| Bauteil | Bezugsquelle | Preis (Sommer 2026) | Variante |
|---|---|---|---|
Adafruit BQ25185 Solar charger |
7,10 Euro |
Alle |
|
Li-Ion Akku ICR18650 3.7V 2200mAh mit JST-PHR-2 |
9,48 Euro |
Sendbox Thingy |
|
Hohlstecker Buchse |
6,99 Euro |
Alle |
|
Anschlußklemme, 2 pol, 2,54 mm |
0,79 Euro |
Alle |
|
Micro JST 1.0 SH 3Pin Stecker (nur für Thingy:91X) |
6,98 Euro |
Sendbox Thingy |
|
JST Kontakte für Buchse (nur für Thingy:91X), 2x |
0,20 |
Sendbox Thingy |
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Buchsengehäuse 2pol. (1x für Thingy:91X, 2x für andere Module) |
0,06 |
Alle |
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JST Kabel (für andere Module) |
0,30 (2x) |
Sendbox Feather |
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Solarpanel (abgesetzt, Kunststoff), 6V 1.2W |
6,99 Euro |
Alle |
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Solarpanel (abgesetzt, ALU), 5V 1.0W (alternativ) |
9,95 Euro |
Alle |
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Gesamtsumme |
30 Euro |
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Auch der Solarladeregler kommt mit einer "Power LED", die weg muss. Hier kommt man um den Lötkolben nicht rum
| Werkzeug | Bezugsquelle | Preis (Herbst 2025) |
|---|---|---|
Ständerbohrmaschine |
Sollte man schon haben, sonst wird es teuer |
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Spiralbohrer 3,5mm |
0,31 Euro |
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Spiralbohrer 6mm |
0,83 Euro |
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Spiralbohrer 8mm |
1,34 Euro |
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Forstnerbohrer 14mm |
3,55 Euro |
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Schaftbohrer 11mm/10mm (Solarladebuchse) |
8,36 Euro |
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Versandkosten |
3,99 Euro |
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Gesamtsumme |
18,37 Euro |
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Das hängt natürlich stark von der Bastel-Erfahrung ab. Ich denke, man sollte:
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1 Nachmittag für Bestellen und Besorgen
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1 Nachmittag für Bohren (Alu und Siebdruckplatten)
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1 Nachmittag für Zusammenbauen und Verkabeln
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1 Nachmittag für Fehlersuche :-)
einplanen.