Der Aufbau und das Prinzip ist bei jeder GSM / GPRS online Waage sehr ähnlich und wird im Folgenden beschrieben. Die Begriffe Bienenstockwaage, Stockwaage oder Bienenwaage werden in diesem Artikel synonym verwendet. Dabei handelt es sich um eine Wägevorrichtung zur Ermittlung der Gewichtsveränderung eines Bienenvolkes.

GPRS ist ein packetorientierter Dienst zur Übertragung in GSM-Netzen. GSM ist die Abkürzung für Global System for Mobile Communication und beschreibt das Übertragungsprotokoll für mobile Kommunikation.

Abb. 1: Aufbau und Prinzip einer GSM / GPRS online Bienenstockwaage

I.) Wägemodul bzw. Wägezellenmodul

Das Wägemodul besteht im wesentlichen aus zwei Teilen. Aus einer Wägezelle und einer Konstruktion die das Gewicht auf die Wägezelle bringt. Die Wägezelle ist meist ein Aluminumblock der sich durch die Krafteinwirkung des Gewichts verbiegt. An diesem Aluminiumblock ist ein Dehnungsmessstreifen angebracht der proportional zur Dehnung seinen Widerstand ändert. Dieser Widerstand ist Teil einer Brückenschaltung. Die Widerstandsänderung des Dehnungsmessstreifen wird durch die Brückenschaltung in eine kleine Spannungsänderung umgewandelt.

Abb. 2: Feuerverzinktes Wägemodul bzw. Wägezellenmodul

Damit das Gewicht eines Bienenvolkes auf die Wägezelle wirkt ist eine entsprechende Konstruktion notwendig. Viele Stockwaagen verwenden eine Stahlkonstruktion wie in der Abbildung 2 gezeigt wird. Diese Konstruktion hat sich seit vielen Jahren bewährt. Zum Schutz gegen Korrosion wird der Stahl meist verzinkt (galvanisch oder feuerverzinkt) oder lackiert. Feuerverzinkt bietet dabei den besten Korrosionsschutz, wobei galvanisch verzinkte Stockwaagen vielleicht optisch ansprechender sind. 

In den letzten Jahren wurden aber auch neue Konstruktionen entwickelt. So verwenden einige neue Stockwaagen auch vier Wägezellen die in allen Ecken angebracht werden. Dadurch kann auf die schwere Stahlkonstruktion verzichtet werden. Dies ist durchaus sinnvoll da der Preis für die Wägezellen und den Messverstärker stark gefallen sind.

II. Messverstärker bzw. Wägezellenverstärker

Die Brückenschaltung liefert eine sehr kleine Ausgangsspannung, die zu gering ist damit sie direkt vom Microcontroller verarbeitet werden könnte. Es ist daher ein Messverstärker notwendig der das Ausgangssignal der Brückenschaltung entsprechend verstärkt. Der Messverstärker sollte vorallem temperaturunabhäging und rauscharm sein. Diese beiden Vorgaben können den Preis für einen Messverstärker auch sehr schnell in die Höhe treiben. Die meisten Open Source Waagen verwenden für diese Aufgabe den HX711 - Wägezellenverstärker.

Abb. 3: HX711 - Wägezellenverstärker - Messverstärker - Instrumentenverstärker - AD-Wandler

Der HX711 - Messverstärker hat einen 24-bit Analog-Digital-Wandler im Chip integriet und ermöglicht dadurch eine sehr hohe Auflösung. Das HX711-Modul ist für eine Bienenstockwaage ausreichend temperaturstabil und rauscharm.

III.) Microcontrollerboard