Bazując na swoich doświadczeniach przy budowaniu na AGH w Krakowie systemu "Projekt Maja" mogę Panu powiedzieć, że profesjonaliści sobie poradzili z tym problemem.
Pomiary w opisanym przez Pana przypadku jak najbardziej mogą być stabilne i uzyskanie powtarzalności na poziomie kilkudziesięciu gramów jest możliwe.
Pół żartem powiem jednak, że trudno wskazać która z popularnych wag pasiecznych faktycznie pochodzi od profesjonalistów, jednak rynek wygląda dojrzalej niż te 5-7 lat temu
To co zostało już wcześniej bardzo słusznie przytoczone przez użytkownika robinhuud to bardzo ważna kwestia wyboru odpowiedniego czujnika tensometrycznego.
W najtańszych wagach czteropunktowych często trafimy na czujniki tensometryczne (dla uproszczenia później po prostu tensometr) klasy "łazienkowej", które w dystrybucji chińskiej można nabyć w cenach od 2zł za sztukę. Poza niewątpliwym plusem jakim jest niska cena, mają też pewną istotną wadę:
Wagi łazienkowe (a dokładnie ich tensometry) nie są dedykowane do pracy pod długotrwałym obciążeniem.
W tym konkretnym "łazienkowym" zastosowaniu nie stanowi to problemu gdyż masa (w tym wypadku człowiek) jest umieszczana tylko przez krótki czas na wadze, a przed obciążeniem konstrukcji wagi każdorazowo po włączeniu następuje tak zwane tarowanie wagi. W efekcie mamy do czynienia z pomiarem względnym pomiędzy punktem zerowania i punktem obciążenia docelowego. Przy mostkach złożonych z takich tensometrów zazwyczaj też zupełnie nie bierze się pod uwagę sensownej kompensacji temperaturowej pomiaru bo waga pracuje stale w temperaturze pokojowej.
W takim razie co dzieje się z "wagą łazienkową" w zastosowaniu np.pszczelarskim? Można spodziewać się po pierwsze błędów spowodowanych brakiem kompensacji temperaturowej - te w pewnym zakresie można z różną skutecznością kompensować algorytmicznie na poziomie oprogramowania opierając się na odczytach z czujnika temperatury ( ew.dobrze zrobiona sprzętowa kompensacja może być droższa niż czujnik). Nie mniej trzeba zaznaczyć, że współczynniki równania (lub wartości elementów) dla takiej kompensacji powinny być ustalane dla każdego egzemplarza osobno, a więc wymaga to określonego stanowiska testowego, którego przygotowanie i obsługa (praca wykwalifikowanego człowieka) też jest kosztem, który w praktyce obniża zasadność użycia tanich tensometrów w produkcie komercyjnym. Drugim charakterystycznym elementem jest pewien stopień "płynięcia" w czasie wartości wskazań takiego układu, który jest zależny od wartości i zmian obciążenia - jest to związane z tym, że wszystkie metale są plastyczne i ulegają odkształceniom w czasie, nawet pod obciążeniami, które nie przekraczają ich granicy sprężystości. Dla małych czujników tensometrycznych o prostej konstrukcji wykonanej z tanich stopów metali to zjawisko jest dużo bardziej zauważalne, a w skrajnych przypadkach może być obserwowana dodatkowo bardzo nieliniowa charakterystyka wzmocnienia w funkcji obciążenia.
Na jak duże błędy w odczytach to się wszystko przekłada np. po kilku miesiącach? Nie ma tutaj reguły, bo dla jednych przypadków może to być 1-2% dla innych nawet powyżej 20% mierzonej masy. Na pewno bazując na podzespołach za którymi nie stoi żadna marka dużo trudniej jest weryfikować powtarzalność parametrów i ogólny poziom jakości. Dotyczy to absolutnie każdego komponentu mechanicznego, elektronicznego i innych.
I tutaj bardzo ważna uwaga - powyższe efekty nie eliminują całkowicie możliwości wykorzystania tego rodzaju wag w zastosowaniach pszczelarskich.
Ważne natomiast aby zdawać sobie z tego sprawę, że takie rozwiązania konstrukcyjne mają swoje ograniczenia i o ile pomogą w uchwyceniu początku i końca zbiorów czy ogólnych trendów, to ocena faktycznego przyrostu miodu w dłuższym czasie może być obarczona sporymi niepewnościami. O bardziej zaawansowanych analizach nie ma sensu wspominać. O takich rzeczach producenci raczej nie mówią, ale jeszcze raz podkreślę - to jest klasyczna sytuacja cena vs jakość i to do klienta należy decyzja jakie rozwiązanie zaspokaja jego potrzeby.
Pojawia się teraz pytanie czy problemy tanich tensometrów są rozwiązywalne i tutaj wchodzimy w pojęcie belki tensometrycznej, której budowa jest fajnie opisana pod linkiem podanym kilka postów wyżej. Ja skupię się tylko na tym, że po pierwsze belki tensometryczne są skompensowane temperaturowo w procesie fabrycznym. Po drugie są najczęściej wykonane z większych elementów z odpowiednio dobranych stopów metali o znanej i powtarzalnej charakterystyce, a ich projekt mechaniczny jest wynikiem szczegółowych analiz i symulacji numerycznych. Często projekty belek, które zapewniają szczególne właściwości mechaniczne są chronione zgłoszeniami patentowymi. Po trzecie plastyczność metalu jest ledwie zauważalna. Dodajmy do tego ewentualne elementy pomiarowe i wypracowane przez lata algorytmy w których rozwiązuje się równania różniczkowe wyższych rzędów, by wyeliminować opisane wyżej źródła niepewności pomiarowych i zakłócenia (przeciętny producent belek tensometrycznych na takiej wiedzy zbieranej przez lata buduje swoją przewagę konkurencyjną i za to między innymi płacimy w produktach końcowych).
Łatwo zauważyć teraz dlaczego jedne czujniki tensometryczne kosztują 2 złote, a inne 200 lub nawet 2000 złotych w zależności od zastosowania i producenta.
Jest to pojedynczy element np. wagi pasiecznej, a przecież nie poruszyliśmy tematu elektroniki, konstrukcji mechanicznych czy poziomu zaawansowania i bezpieczeństwa oprogramowania
Można teraz zadać kolejne pytanie. Czy rozwiązania bazujące na droższych komponentach mają sens w pszczelarstwie?
To zależy od charakteru prowadzonej działalności pasiecznej. Pszczelarz działający na małą skalę, który dopiero się uczy lub działa czysto hobbystycznie prawdopodobnie będzie bardzo zadowolony na początek z najtańszych rozwiązań. Pszczelarze zawodowi, którzy są skupieni na rozwoju swoich gospodarstw potrzebują mieć niezawodne narzędzia, które będą służyć latami i nie będą dokładać im nowych obowiązków. Osobiście mogę powiedzieć, że takim pszczelarzom potrafimy pomóc zaoszczędzić czas i pieniądze w trakcie całego sezonu, a w przypadku pasiek migracyjnych zwiększać zbiory miodu od kilkudziesięciu do w skrajnych przypadkach kilkuset procent wdrażając rentowne metody bazujące na bardzo trwałym i dokładnym sprzęcie dedykowanym tylko dla zawodowców.
Wracając jednak do oryginalnych rozważań jeżeli bierze Pan pod uwagę opracowywanie samodzielnie swoich wag to jak najbardziej jest Pan w stanie uzyskać coś działającego dosyć tanim kosztem. Nie wiem czy będzie to dla Pana pomocne, ale w filmie poniżej może Pan podglądnąć jakich ogólnodostępnych elementów używałem w prototypie inteligentnej wagi ulowej w 2014 roku. Uzyskaliśmy wtedy bardzo fajne wyniki pomiarowe zarówno z konstrukcją bazującą na pojedynczej belce tensometrycznej jak również z badaniem wzorców widma akustycznego do wychwytywania nastrojów rojowych. Belka tensometryczna nie należała wtedy do zbyt tanich, ale większość z tych podzespołów lub ich nowsze odpowiedniki wciąż powinny być dostępne w internecie w przyzwoitych cenach. Ogólnie samo podejście do takiego projektu to możliwość zdobycia naprawdę fajnej wiedzy o zachowaniach pszczół i różnych zagadnieniach technicznych. Z czystym sumieniem polecam zarówno starszym jak i młodszym pasjonatom takie techniczne 'wgryzienie' się w temat bo to po prostu mega satysfakcja jak coś się konstruuje i to zaczyna działać. Z drugiej jednak strony jeśli chodzi tylko o kwestie finansowe to trzeba się zastanowić czy skupienie się na tym w czym się jest najlepszym nie przyniesie lepszych efektów
Jeśliby jednak poszukiwał Pan gotowych rozwiązań do wdrożeń na kilkaset uli dla w pełni komercyjnej działalności pasiecznej to zapraszam do kontaktu.
Tutaj możemy już porozmawiać o systemach zupełnie nowej generacji przy których można skutecznie rozwijać dochodową pasiekę.
Pozdrawiam
