Na záčátek bych rád uvedl jeden důležitý údaj, se kterým se na mě včelaři často obracejí: tato váha není určena pro trvalé zatížení. Konstrukce použitých váhových buněk vede k tomu, že při trvalém zatížení tyto časem "tečou" a váha bude vykazovat trvalé změny naměřených hodnot i bez změny hmotnosti úlů. Tato skutečnost ovšem nebrání některým výrobcům váhu totožné konstrukce prodávat jako trvale zatížitelnou. Váha je určena pro měření změny hmotností, tzn. váhu si přinesu na včelnici, vložím ji pod úl, resp. pod jednu jeho přizvednutou stranu, odečtu hodnotu, hodnotu si poznamenám a postupuji k dalšímu úlu. "Zvážení" osmi úlů mi zabere asi pět minut. Postup opakuji v libovolném časovém intervalu. Osobně váhu nejvíce využiji při hodnocení spotřeby zimních zásob. Tolik tedy na úvod.
Stanovení přírůstků/úbytků hmotnosti úlů v čase může včelaři
poskytnout zajímavou informaci o stavu včelstva. Na základě této
informace lze sledovat průběh snůšky, případně čerpání zásob, a tak
optimalizovat okamžik vytáčení, sledovat průběh krmení, čerpání
zásob a případně i předcházet krizím. Vážení úlů představuje
problém, který je technicky profesionálně vyřešen, bohužel toto
řešení je pro včelaře mého typu (25 včelstev, neprofesionál, bez
přilehlých polních ploch nebo pravidelně medujících lesů, zkrátka
bez spolehlivého zdroje snůšky) ekonomicky nepřijatelné. Proto jsem
se snažil najít způsob jak vážit úly levně a relativně přesně. Možná
je na čase poznamenat, že nejsem řemeslně zručný a že i např. v
oblasti elektrotechniky jsem na úrovni 10-ti letého dítěte. Proto
jsem také hledal řešení, které je konstrukčně jednoduché, a to ve
všech ohledech.
Na internetu jsem nalezl jednoduchou váhu, která je založena na
přizvednutí úlu na jedné jeho straně a na současném měření síly
potřebné na toto přizvednutí siloměrem, a to buď pružinovým nebo
digitálním. Nestanovuje se tedy absolutní hmotnost úlů, ačkoliv je
možné ji dovodit. Důležitá je pouze změna hmotnosti úlu v čase,
absolutní hmotnost úlu nás v podstatě nezajímá. Výhodou tohoto
přístupu je, že nám umožňuje "vážit" všechny úly na včelnici, a to
relativně rychle, zvážení 10-ti úlů trvá cca 5 minut. Nejsme tedy
odkázání na jednu registrační váhu, který je umístěna pod jediným
úlem, který se může chovat atypicky oproti zbytku včelnice. Příklad
takové "váhy" s použitím digitálního siloměru je na obr. 1, z obrázku je snad zřejmá i její
funkce. Použitý digitální mincíř lze v současnosti pořídit za 100 -
300 Kč.
Výše popsanou váhu jsem si vyrobil. Zkušenosti z užívaní byly trochu
zklamáním. Váha má poměrně špatnou opakovatelnost. Hmotnost jednoho
úlu se při opakovaném vážení krátce po sobě lišila o cca 0,5 - 1,5
kg, a to je docela hodně, vzhledem k tomu, že tímto způsobem měříme
přibližně polovinu skutečné hmotnosti úlu. Celková chyba je tedy 1 -
3 kg. Pro orientační měření, pro sledování trendů to ovšem
dostačuje.
Další rešerší internetu (google: "hive scale" a později "arduino
hive scale") jsem zjistil, že je možné, a poměrně i levné si
zhotovit registrační úlovou váhou pomocí tzv. tenzometrických
snímačů a mikropočítače, který čte a ukládá hodnoty ze snímačů.
Tenzometrické snímače jsou senzory, které mění zatížení, resp. tlak
na změnu elektrického napětí, najdeme je v každé digitální váze. Lze
je pořídit na čínských serverech od cca 200 kč, mikropočítač -
např. v současnosti velmi populární Arduino za cca 300 Kč, další
drobné elektrosoučástky (např. "šváb" na zesílení signálů ze
snímačů) za dalších cca 300 - 500 kč. Celkové náklady odhaduji na
1000 - 1500 Kč. Výhodou je stanovení absolutní hmotnosti úlu a její
průběh v čase, umožňuje měření třeba po minutách. K mikropočítači
lze připojit další snímače - např. teploty, vlhkosti a naměřené
hodnoty ukládat, finančně jsou to desetikorunové položky. Řešitelný
je i přenos dat na internet, na mobilní telefon atd. Nevýhodou je
ovšem nutná znalost elektrotechniky a základů programování.
Nedávno jsem ovšem našel váhu, která přesností vážení a náročností
konstrukce spadá mezi výše dva uvedené typy. Našel jsem levnou
osobní váhu - a to Sencor SBS 280, jejímž poměrně snadným
přizpůsobením získáme kombinaci principu jednostranného přizvedávání
úlu a tenzometrického měření hmotnosti. Váha se momentálně prodává
za výhodných 200 Kč, další náklady odhaduji na 0 - 300 Kč, podle
toho, co všechno doma najdete, celkem tedy 200
- 500Kč.
Oproti jiným váhám podobné kategorie má tento výrobek jednu, pro
včelaře zásadní, výhodu. Display
je odnímatelný s infračerveným přenosem dat. Rozhodl jsem
se tuto váhu upravit, aby více vyhovovala potřebám mého včelaření.
Cílem bylo nahradit skleněnou ložnou plochu odolnější kovovou,
přidat další plochu, jako trvalou "podlahu", aby bylo možné váhu
podsouvat pod úly, váhu celkově zmenšit a upravit napájení vážící
jednotky na (mikro)tužkové články. Postup úprav je tento:
- Po vyjmutí z obalu zkontrolujeme správnou funkci váhy, abychom se později netrápili se zmetkem.
- Váhu převrátíme "na záda" a odšroubujeme všechny šroubky, které najdeme v plastovém pouzdře, je jich celkem 11, 10 vidíme na první pohled, poslední se skrývá pod krytem napájecího článku.
- Po odkrytování se nám naskytne pohled na 4 tenzometrické snímače, umístěné v rozích váhy. Kabeláž je přilepena proužek lepící pásky, tu odlepíme. Poznačíme si pozici jednotlivých tenzometrů, tak abych je v budoucí včelařské váze umístili stejně. Tenzometry nejsou přišroubované, jsou pouze "nacvaknuté", takže je vyloupneme. Viz obr. 2.
- Kabeláž od řídící jednotky vede k tenzometrům dvěmi kovovými trubičkami, ty opatrně rozstřihneme nůžkami na plech. Kabeláže se nesmí poškodit. Kabely není vhodné přestřihovat a např. zkracovat nebo prodlužovat. Systém by měl být teplotně kalibrován na konkrétní vodiče.
- Pod každým snímačem je další šroubek, který připojuje skleněnou desku k plastovému tělu váhy. Šroubky odšroubujeme a oddělíme skleněnou desku, na které zůstanou přilepené hlníkové mezikusy.
- Hliníkové mezikusy lze od skla oddělíme po jejich nahřátí horkovzdušnou pistolí. Pozor! Hrozí riziko popálení, případně pořezání od prasklé desky, použijte rukavice a ochranné brýle. Desku už nebudeme potřebovat.
- Izolované plastové díly je třeba přiříznout. Řezy jsou na obr. 2 naznačeny modrými čárami. Po bodu 7 bychom měli být ve fázi zobrazené na obr. 3.
- Připravíme si novou "podlahu" váhy, na které bude váha trvale připevněna. Zde již se fantazii meze nekladou. Já jsem si zvolil dřevěné prkénko, 30 x 15 x 2 cm.
- Hliníkové mezikusy našroubujeme zpět do původních plastových rohů váhy a ty potom přišroubujeme vruty k prkénku. Já jsem zvolil stejnou geometrii, jaká byla v původní váze (čtverec), ale stejně tak je asi možné tenzometry uspořádat do řady, vedle sebe, jak potřebujete.
- Do plastových rohů "nacvakneme" zpět tenzometry a uspořádáme kabeláž. Kabeláž omotáme elektrikářskou lepící páskou a případně ji připevníme plastovými držáčky k destičce, lze je koupit v elektropotřebách. Viz obr. 4.
- Na kontakty pro napájecí článek připájíme vodiče, na které později připojíme napájení (mikro)tužkovými články, na obr. 4 označeno modrými kroužky.
- V plastovém dílů, který kryje řídící jednotku vyvrtáme otvor, kterým později provlékneme kabeláž k tenzometrům. Pokud bych to dělal podruhé, lépe bych si to vyměřil. Takhle mám v krytu řídící jednotky další otvor na větrání :-). Při práci s kabeláží je potřeba postupovat velmi opatrně, drátky mají tendenci se vytrhávat z výrobně připájených spojů.
- Provlékneme kabeláž (k tenzometrům vyvrtaným otvorem a napájecí kabel otvorem vzniklým při odřezání krytu řídící jednotky), kryt sešroubujeme.
- Kryt řídící jednotky přišroubujeme k prkénku dvěma vruty, schováme je v otvorech vzniklých po odřezání.
- Na druhý konec napájecích kabelů připájíme plastový držák 2 ks (mikro)tužkových baterií. Lze jej zakoupit v elektropotřebách za cca 10 Kč.
- Zbývá vyřešit plochu, na kterou bude dosedat dno přizvedávaného úlu. Při popisovaném uspořádání lze použít kovový plech, tl. 2 mm, 15 x 15 cm, na okrajích zahnutý. Ale lze jakkoliv improvizovat. Použít lze dřevo, tlustší překližku apod. V ložné ploše vyvrtáme 4 otvory v místech, kde bude dosedat na tenzometry. Usnadní se tím polohování ložné plochy vůči tenzometrům a po přilepení tím dosáhneme pevnějšího spoje. Plochu k váze přilepíme, např. silikonem.
- Na ložnou plochu si nakreslíme vodící čáry. Ty si musíme odměřit tak, aby se úl dotýkal ložné plochy pokud možno uprostřed mezi všemi tenzometry, aby se na ně hmotnost úlu rovnoměrně roznesla - více viz testování váhy níže. Pozice čar závisí na typu dna úlu, na jeho provedení.
- Finální výrobek viz obr. 5. Zbývá nasadit nové (mikro)tužkové články a můžete vyrazit vážit.
Testování váhy
Váhu jsem testoval z hlediska závislosti naměřené hodnoty na pozici
váhy pod úlem, z hlediska opakovatelnosti měření a z hlediska
závislosti na teplotě vzduchu.
Při testování se ukázalo, že pozice váhy pod úlem je klíčový
parametr, který ovlivňuje přesnost vážení. Váha byla umísťována do
extrémní přední, zadní, levé a pravé polohy po úlem. Naměřené
hodnoty vykazovaly rozptyl až 3,3 kg (konkrétně 18,2 kg – 21,5 kg).
Pro dobrou opakovatelnost měření se tedy ukázalo jako nezbytné
zajistit, aby váha byla pod úl vkládána vždy na stejné místo. Z
tohoto důvodu jsem na všechny dna měřených úlů udělal šipky (ve
středu dna, na straně, pod kterou jsem váhu vkládal). Na váze jsem
si nakreslil vodící čáry, abych váhu zasouval pod úl stejně hluboko
a dále šipku určující střed váhy. Ve finále tedy vkládám váhu pod úl
tak, aby byly hroty šipek (na dně úlu a na váze) proti sobě (viz obr. 6, obr. 7).
Co se týče opakovatelnosti měření,
vážil jsem jeden úl celkem 12x, a vždy jsem dosáhl totožné hodnoty
(v konkrétním případě 18,8 kg). Rozptyl
byl tedy 0,0 kg. Váha byla umisťována vzhledem k úlu vždy
na stejné místo.
Co se týče teplotní závislosti měření hmotnosti úlu, provedl jsem
celkem 7 měření v teplotách od -3,9 °C do 13,0 °C, váha byla
umístěna trvale venku, měla tedy teplotu okolí, polohoval jsem na ni
činku o deklarované hmotnosti 12 kg. Rozptyl naměřených hodnot byl
maximálně 0,3 kg, konkrétně od 11,9 kg do 12,2 kg. Naměřené
hodnoty navíc nevykazovaly žádnou korelaci s teplotou.
Budu vděčný za každý komentář a zpětnou vazbu, či za dotazy...pište
na adresu nezadal@seznam.cz
Pozn. Článek vyšel v časopise Včelařství č. 4/2015. Je zde bohužel
chybně uvedeno moje jméno (Martin Neřád). No... možná jsem neřád,
ale jmenuji se Martin Nežádal :-)