AT521078A1

AT521078A1 - Technische lösung zur varroabekämpfung mittels hochfrequenz und bodenschieber

Info

Publication number: AT521078A1
Application number: AT600462018A
Authority: AT
Inventors: Andreas Bachinger
Original assignee: Andreas Bachinger
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2019-10-15
Also published as: AT521078B1

Abstract

Die Varroa Milbe kann großen Schaden anrichten und dessen sind sich die Imker durchaus bewusst. Mit der Behandlung durch Ameisen- oder Oxalsäure wurden Methoden gefunden um die Varroa nachhaltig zu dezimieren, jedoch sind die zahlreichen Nachteile nicht außer Acht zu lassen. Unser Vorhaben beinhaltet die Entwicklung eines einheitlichen Systems zur Bekämpfung der Varroamilbe mit Hochfrequenz. Die Behandlung erfolgt durch Bodenschieber, pro Schieber sind 2 Stück Piezo-Hochtöner eingebaut, welche für den nötigen Schalldruck sorgen. Die Bodenschieber befinden sich unter dem Stock, somit können die Lautsprecher ganzjährig nahe am Brutstock platziert werden, der Schalldruck und damit die Wirkung sind gleichbleibend hoch. Die Bienen müssen auch nicht einen zusätzlichen Zargen aufwärmen und wer-den bei der Behandlung nicht gestört, dies würde vor allem im Winter problematisch sein. Am zentralen Bodenschieber ist die Stromversorgung angeschlossen und das Steuergerät befestigt. Pro Steuergerät können bis zu 10 Schieber parallel angeschlossen und damit 10 Stöcke gleichzeitig behandelt werden. Im Gerät ist ein PIC-Mikrocontroller verbaut sowie eine Verstärkerschaltung, außen ist noch ein Bedienelement zur manuellen Steuerung und eine LED zur Statusanzeige angebracht. Die Stromversorgung kann entweder über ein 12V Netzteil erfolgen oder über einen externen Akku, welcher von einer entsprechenden Photovoltaik-Kleinanlage autark aufgeladen wird. Falls der Akku in einen kritischen Zustand gerät, wird dies über die Status-LED angezeigt bzw. bei weiterem Absinken das System abgeschaltet.

Description

Technische Lösung zur Varroabekämpfung mittels Hochfrequenz und Bodenschieber

Stand der Technik

Aus der DE 102016119694 B3 ist ein aktuelles Verfahren zur Bekämpfung der Varroamilbe mit Hochfrequenz bekannt. Dieses Verfahren hat aber einige Nachteile:

• Die Beschallung erfolgt von der Oberseite des Bienenstocks, daher ist es während der Trachtzeit nicht oder nur unter größerem Aufwand möglich, den Brutbereich bestmöglich zu beschallen.

• Zur Unterbringung der Lautsprecher und des Akkus wird ein zusätzlicher Zargen benötigt. Dadurch müssen die Bienen einen größeren Raum erwärmen und es befindet sich ein störendes Objekt innerhalb ihres Stockes.

• Der Imker muss zum Behandeln den Stock öffnen und umbauen, wodurch die Bienen ebenfalls gestört werden.

• Das Verfahren kann nicht oder nur sehr schwer zur Behandlung von mehreren Stöcken eingesetzt werden, es wird also für jeden Stock ein eigener Schallgenerator und eine eigene Stromversorgung benötigt.

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Technische Lösung zur Varroabekämpfung mittels Hochfrequenz und Bodenschieber

Anforderungen

Anforderung 1: Frequenz

Die Piezo-Lautsprecher sollen mit einer für die Varroa extrem störenden Frequenz angesteuert werden, damit die Behandlung der Varroa erfolgreich verläuft. Der Nennwert beträgt 14500 Hz +- 500 Hz.

Anforderung 2: Lautstärke

Die Lautsprecher müssen einen ungefähren Wert von 100 dB erreichen, um zu gewährleisten, dass auch die alten Varroamilben absterben.

Anforderung 3: Bodenschieber

Der Schalldruck soll hauptsächlich auf den Brutbereich wirken. Daher werden die Lautsprecher an Bodenschiebern befestigt, um die beste Wirksamkeit auf die Brut zu erzielen und einen möglichst geringen Einfluss auf die Bienen zu nehmen.

Anforderung 4: Energieversorgung

Die Energieversorgung sollte entweder über das Netz oder über einen Akku erfolgen, der Akku sollte dabei von einer PV-Anlage aufgeladen werden, damit die Anlage ganzjährig autark arbeiten kann.

Anforderung 5: Energiemanagement

Das System soll möglichst energiesparend sein um den Akku und die PV-Anlage möglichst klein und billig zu halten.

Anforderung 6: Einsatzbereich

Es soll die Möglichkeit bestehen, bis zu 10 Schalldeckel gleichzeitig zu betreiben. Dies soll durch eine einfache, parallele Weiterverbindung realisiert werden.

Anforderung 7: IP-Schutzklasse

Das Gerät soll im eingebauten Zustand der Schutzklasse IP43 entsprechen und somit gegen feste Objekte von mehr als 1mm Durchmesser und fallendem Sprühwasser bis 60° gegen die Senkrechte geschützt sein.

Anforderung 8: Isolationsklasse

Das Steuergerät soll der elektrischen Isolationsklasse III entsprechen um keine Gefahr für den Benutzer darzustellen.

Anforderung 9: Bedienung

Die Bedienung der Anlage sollte selbsterklärend sein, und für alle Anwender, egal welcher Altersklasse, leicht zu bedienen sein.

Anforderung 10: Akkuüberwachung

Der Akkustand soll dauerhaft überwacht und für den Anwender ersichtlich angezeigt werden. Falls der Akku einen kritischen Zustand erreicht, soll das System in einen Schlafmodus versetzt werden, bis der Akku wieder ausreichend geladen ist.

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Planung

4.1 Feinplanung

Beschallung:

Die Varroa Milbe nistet sich hauptsächlich in der Bienenbrut ein, welche sich immer im unteren Teil des Stockes befindet. Um sie ganzjährig optimal beschallen zu können, muss man den Stock daher von der Unterseite aus in Angriff nehmen.

Bodenschieber werden hauptsächlich dafür genutzt, den abfallenden feinen Dreck abzufan-

Abbildung 2: Handelsüblicher Bodenschieber Abbildung 1: LSP RMP-05 gen und gleichzeitig landen die toten Varroa Milben in dieser Vorrichtung. Somit sind sie perfekt für die Lautsprecher geeignet, da sie sowieso vorhanden sind, minimalen Einfluss auf das Leben der Bienen nehmen und die Brut direkt von unten beschallt werden kann.

Ein handelsüblicher Bodenschieber aus Styropor weist für die benötigten Umbauten eine zu geringe Stabilität auf, daher werden für das Projekt extra angefertigte Bodenschieber aus Holz verwendet.

Der Vergleich mit dem Frequenzspektrum ergibt, dass der RMP05 am besten geeignet ist. Dadurch erreichen wir nun auch einen Schalldruck von bis zu 100dB.

Signalerzeugung:

Es wird ein Mikrocontroller verwendet, der ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von in etwa 14-15kHz ausgibt. Diese Frequenz wurde aus dem bereits existierenden Produkt übernommen.

Das Ausgangssignal des pCs wird über eine Transistorschaltung auf den gewünschten Spannungspegel von 12V angehoben und ausgegeben. Dank der Transistorgegentaktend-

Abbildung 3: Mikrokontroller

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Technische Lösung zur Varroabekämpfung mittels Hochfrequenz und Bodenschieber stufe ist eine Belastung von theoretisch bis zu 1A Ausgangsstrom erlaubt, der natürlich aufgrund des andauernden Schaltens nicht erreicht werden kann. Nichts desto trotz können bis zu 10 Bodenschieber mit Strom versorgt werden.

Aufgrund der Testreihen mit dem Prototyp und vor allem aufgrund der Dezibelmessung, wurde auch die Signalform bestimmt. Das Rechtecksignal hat sich dabei als beste Signalform ergeben.

Autarke Stromversorgung:

Die Stromversorgung soll, wie bereits im ersten Konzept vorgesehen, autark mit einem PVModul und einem 12V AGM-Akku als Zwischenspeicher erfolgen. Für das Laden des Akkus wird ein entsprechender Laderegler benötigt, dieser wird gemeinsam mit dem Akku in einem kleinen Versorgungskasten angebracht. Als einfachste Lösung stellte sich ein Schwarmkasten heraus, dieser schützt die Bauteile sehr gut vor der Witterung und ist in den meisten Imkereien bereits vorhanden.

Weitere Funktionen:

Wird die Anlage mehr belastet, beziehungsweise beim Auftreten einer Störung, löst die 500mA Sicherung aus und schaltet das System ab. Damit werden Beschädigungen auf der Platine und an den Anschlüssen vermieden.

Um den Benutzer die Bedienung zu vereinfachen, wird eine Akkustandsüberwachung hinzugefügt. Über einen Spannungsteiler misst der pC die anliegende Akkuspannung und bewertet diese. Der Akkuzustand wird über eine LED in verschiedenen Stufen angezeigt. Sollte der Akkuzustand einen kritischen Bereich erreichen, wird die Beschallung der Bienen abgeschaltet, um eine Tiefenentladung so gut es geht zu vermeiden.

Das Anschlussgehäuse der BS soll leicht zu überblicken sein. Die Bedienung des Systems erfolgt über einen Hauptschalter sowie einem weiterem Schalter, mit welchem das Signal Ein- und Ausgeschaltet werden kann. Durch ein einfaches Stecksystem wird der Auf- und Abbau erleichtert, damit werden der Versorgungskasten und die weiteren BS am HBS angeschlossen.

4.2 Schaltungsdesign

4.2.1 Mikrokontroller

Das Herz der ganzen Beschaltung bildet der Mikrokontroller. Die gesamten Berechnungen finden in ihm statt und das Ausgangssignal wird generiert. In unserem Fall wird ein PIC von Microchip verwendet. Die genaue Bezeichnung lautet: PIC24FV16KA301.

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ICl

VDD	AN2/PGED1AJ2TX/5DI2/CN4/RB0
	AN3/PGEC1/U2RX/CN5/RB1
RAO/CN 2/SCK 2/PGEC 2/ANO	AN4/SD A2/U1R.X/CN6/RB 2
RA 1/CN3/SDO2/PGED2/AN1
RA2/CN30/OSCI/AN13	ANlIzi/HütUJ/SUSCl/UZK. 1S/CN1/KB4
RA3/CN29/OSCO/AN14
KA4/CNU/UAJ1 S/üOüCO/PütC 3
RA5/MCLR	+ INT0/U1TX/CN23/RB7
	SCL1/U1C 1 S/CN22/RBB
	SDA1/U1R1S/CN21/RB9
VCAP	AN 12/INT2/SCKl/SSZ/CN14/RB12
	AN11/SDO1/CN13/RB13
	AN 10/INT1/SDI1/CN12/RB14
GND	AN9/SCL2/SST/CN11/RB15

PIC24FVXXKA301-P

Abbildung 4: PIC24FV16KA301 Schaltplan

4.2.2 Gegentaktendstufe mit Spannungsanpassung

Um die Spannung von 5V Ausgangsspannung des pCs auf die ~12V Akkuspannung zu korrigieren, wird eine einfache Transistorschaltung zur Pegelanpassung verwendet. Danach folgt die Ausgangsbeschaltung durch die Gegentaktendstufe. Dabei wird das Signal durch ein gezieltes Aktivieren des oberen sowie auch des unteren Transistors an die Lautsprecher

Abbildung 5: Ausgangsbeschaltung

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Technische Lösung zur Varroabekämpfung mittels Hochfrequenz und Bodenschieber weitergegeben. Dadurch, dass wir Darlingtontransistoren, in unserem Fall eine Hintereinanderschaltung von 2 Transistoren, verwenden, wird die Stromverstärkung auch extrem angehoben, wodurch größere Widerstände und somit auch geringere Querströme und folglich geringere Verluste zustande kommen.

Der Ausgangstrom vom pC wird durch den 47k Widerstand sehr geringgehalten und somit stellt die Beschaltung eine sehr geringe Belastung für ihn dar. Die letzten Transistoren, die schlussendlich auch die meiste Verlustleistung aufweisen, werden durch den BC161 (PNP) und durch den BC140 (NPN) realisiert. Diese können eine Verlustleistung zwischen 0,8W und 4W ertragen, ohne dass sie ausfallen. Will man die Anzahl der Bodenschieber drastisch erhöhen, wäre eine Kühlung durch Kühlsterne, wodurch die maximale Verlustleistung angehoben wird, zu empfehlen.

Die Widerstände wurden so dimensioniert, dass sie nur kleine Querströme zulassen und gleichzeitig handlich sind. Würde man die Widerstände zu groß im Bereich von mehreren ko wählen, würde es die fallende Flanke des Signals verzerren, indem der Strom zwischen pC und Transistor 1 nur sehr langsam, aufgrund des hohen Widerstands, absinkt. Theoretisch wären bei weitem höhere Widerstände möglich.

4.2.3 Akkumessung

Die Akkumessung funktioniert nach einem sehr einfachen Prinzip. Mit bekannten Akkuentladungsdiagrammen kann man durch eine Spannungsmessung auf die Akkuladung zurückrechnen. Um das zu realisieren wird eine Spannungsteilungsschaltung mit Kondensator verwendet. Der Kondensator gleicht die Spannungsschwankungen aus und gibt die stabile Spannung an den Spannungsteiler weiter. Dort wird die Spannung um den Faktor 2,78 verringert, um die maximale Eingangsspannung des pCs nicht zu überschreiten. Die maximale Akkuspannung darf 14,3 Volt Klemmenspannung am Akku nicht überschreiten, da sonst die Spannung am pC-Pin zu groß wäre und der pC zu Schaden kommen könnte. Durch ein ausgerechnetes Teilungsverhältnis kann der pC auf den prozentuellen Ladezustand zurückrechnen. Vergessen darf man dabei nicht, dass an der Verpolungsschutzdiode bereits 0,3V abfallen.

UpC — UAkku

R4+R7

R7 = (14,3-0,3)

100k+56k

56k = 5V (Grenzfall) νΟΟΙΣίΛ

Λ

Πίθθί<⁺ ^07' A ^100nE^M

RT

56k⁺

pND GND

Abbildung 7: Akkumessung

GND

Abbildung 6: Spannungsregler

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4.2.4 Spannungsversorgung 5V

Der Mikrocontroller benötigt unbedingt eine Versorgungsspannung von 5 Volt. Da der Gel Akku jedoch eine Spannung von ~12 Volt aufweist, muss eine Spannungswandlung vonstattengehen. Dies geschieht mit dem Fixspannungsregler LP2950. Der Vorteil an diesem Regler ist, dass er einen extrem niedrigen Ruhestrom von maximal 14mA aufweist, was für uns mehr als geeignet ist. Mit einem maximalen Ausgangsstrom von 100mA liegt er ebenfalls in einem akzeptablen Bereich. Primär- und sekundärseitig befindet sich noch ein wie im Datenblatt empfohlener Kondensator, um Spannungsschwankungen auszugleichen.

4.2.5 Quarz

Ein Quarz wird benötigt um den Deep Sleep Modus des pCs zu gewährleisten. Dabei wird der Quarz mit zwei 22pF Kondensatoren, deren Wert ebenfalls im Datenblatt empfohlen wird, gegen Ground geschlossen. Beim pC werden die beiden SOSC - Eingänge verwendet. Das Bauteil erzeugt eine konstante Frequenz von 32 768Hz und ist somit für uns ausreichend. Bei der Implementierung eines Quarzes ist es wichtig, ihn am Board möglichst nahe neben dem pC zu platzieren, um eine kleine Stromschleife zu erhalten. Das hat zwei gravierende Vorteile. Einerseits können in eine kleine Stromschleife sich von außen weniger Störungen einkoppeln, andererseits können sich auch weniger Störungen auskoppeln. Dies verbessert die Störempfindlichkeit und die Störabstrahlung.

IC1 _2 _3 _8

VDD

R AO/CN 2/Ξ CK 2/RGEC 2/AN0 R A1/CN 3/SDO 2/PGED 2/AN1 RA2/CN30/OSCI/AN13 RA3/CN29/OSCO/AN14 RA4/CNO/Ü2CTS/SOSCO/PGEC3

AN 2/PGED l/U 2TX/SDI2/CN4/RB0 AN 3/PGEC l/U 2RX/CN 5/RB 1 AN4/SDA2/U1RX/CN6/RB2

AN 15/PGED3/SOSCI/U2RI ΰ/CN 1/RB4

5_ jßND 5

Abbildung 8: Quarzbeschaltung

4.2.6 Verpolungsschutz

Eine Gefahrenquelle stellt der Falschanschluss der Versorgungsspannung dar. Um das zu verhindern, wurden zwei Arten von Verpolungsschutz vorgenommen.

Mechanischer Verpolungsschutz: Bei richtiger Verdrahtung der Anschlüsse ist es praktisch unmöglich, das System zu zerstören. Innerhalb der Stecker 0 ist alles so angeschlossen, dass es nicht möglich ist einen Kurzschluss zu verursachen. Ebenfalls ist es aufgrund der Bauform nicht möglich, die vom x

Versorgungskasten abgängige Leitung an den LSB - Steckergehäusen an- _> zubringen. 3

CJ >p

VCC12V

A

Df

1N581

WS

Abbildung 9: Verpolungsschutz

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Interner Verpolungsschutz:

Zusätzlich zur Steckerauswahl wurde eine weitere Absicherungsmaßnahme getroffen. Mit einer einfachen Schottky - Diode Typ 1N5818 wird eine Falschverpolung vermieden durch den Fakt, dass eine Diode, zumindest bis zu einer gewissen Spannung, nur in eine Richtung leitfähig ist. Wird die Akkuspannung falsch aufgeschaltet, fließt kein Strom durch die Schaltung und sie wird nicht zerstört.

4.2.7 Signalbilder

Das PWM-Signal des Mikrokontrollers sollte möglichst unverändert auch an den LSP ankommen, aufgrund einiger Störungen und Rückwirkungen wird es jedoch geringfügig verändert Durch einige Maßnahmen wird aber im Gegenzug sichergestellt, dass diese Änderungen keine Auswirkungen auf die Lautstärke und die Wirkung des Schalls haben.

RIGOL TO H _{20 0us} IWOSa/sD 1.60000000US T f O 3.10V

Period

B

Freq : £ *Rise Tim

T

Fall Time

Ti +Width

TT

-Width jFreg=15 0kHz lRise<400.0ns lFall<400.0ns t-Width=33.60us Period=66.80us s I Speichern ' NeueDatei

NeueOrdner

Löschen

Abbildung 10: Signal am Pin

Hier ist das Signal am Pin des Mikrocontrollers zu sehen, es ist ein schönes Rechtecksignal mit scharfen Kanten und einer Frequenz von genau 15.0 kHz.

Abbildung 11: Signal nach der Verstärkung

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Nach der Spannungsanpassung und der Gegentaktendstufe ist der Verlauf des Signals nicht mehr ganz scharf, außerdem erreicht die Spannung weder genau 0 noch 12 V.

Der Verlauf ist darauf zurückzuführen, dass die Spannung an den Transistoren nicht springen kann, außerdem sind in der Schaltung mehrere Kapazitäten verbaut, wodurch die Kanten noch mehr verschliffen werden.

Der Offset ist mit dem Spannungsabfall an der Gegentaktendstufe zu erklären. Dies stellt aber kein Problem für die LSP dar, da schon ab einer Amplitude von 7V die maximale Lautstärke erreicht wird. Auf den Leitungen und den Kontakten sind noch weitere Verluste zu erwarten, durch die Wahl des Spannungspegels mit 12V wird aber dennoch sichergestellt, dass die maximale Lautstärke bei allen Stöcken erreicht wird.

Abbildung 12: Signal am LSP

Mit dem Anschluss der LSP verändert sich das Signal noch weiter. Die Induktivität der Piezos wirkt sich rückwirkend auf das Signal aus, wodurch beim Umschalten des Spannungspegels ein kurzes Überschwingen entsteht Bei der aktuellen Belastung mit 2 BS, also 4 LSP, ist dieses Überschwingen noch akzeptabel.

Durch das Anhängen weiterer LSP wird es aber immer stärker, ab fünf BS soll daher ein Glättungskondensator mit 0,47 pF zwischen dem Signal und Masse eingesetzt werden. Durch diesen werden die Kanten wieder geschliffen, was zwar auch nicht ideal ist, aber insgesamt gesehen besser für das Signal und die LSP.

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4.3 Komponenten ln diesem Absatz werden die einzelnen Komponenten, im Genauen die Bodenschieber, der Versorgungskasten und die Photovoltaik sowie deren Halterung, näher erörtert. Hier ist eine schematische Übersichtsdarstellung ersichtlich.

Abbildung 13: Schematische Darstellung des VarroaKiller Systems

1. ) Photovoltaik

2. )Versorgungskasten

3. )Bodenschieber

4.3.1 Zentralbodenschieber

Der Zentralbodenschieber bildet das Herzstück der ganzen Anlage. Er beinhaltet nicht nur die Platine, sondern wird auch benötigt, um die Anlage zu steuern.

An der Unterseite, befinden sich die 3D Gehäuse sowie auch die Gehäuse für die Lautsprecher. Mittels M3 Schrauben und Gewinde kann der Deckel einfach geöffnet und wieder verschlossen werden. Weiters findet das Bedienelement zur Interaktion an der Vorderseite seinen Platz. Hier wird das System gesteuert und der Versorgungskasten sowie die weiteren Bodenschieber können angeschlossen werden.

Adernzuordnung 7x0.75
Pink Blau Grün Braun	12V GND LSP1 LSP2
Weiß Grau	LED 5V
fö».lö__	T&sfceromssiMf_____

Abbildung 14: Adernzuordnung

Geometrisch verteilt befinden sich in der Mitte der umrandeten Fläche, welche tatsächlich dann im Kasten drinnen ist, die Piezo - Hochtöner. Diese Anordnung wurde gewählt um eine möglichst flächendeckende und gleichmäßige Beschallung der Bienen zu ermöglichen.

Die Wetterbeständigkeit des Systems ist ebenfalls ein entscheidender Punkt. Da Bienenstöcke oft auch außerhalb von festen Gebäuden, zum Beispiel auf Wiesen oder an Waldrändern, aufgestellt werden, müssen sie Schnee, Regen und Co. so gut es geht trotzen können.

Um das zu gewährleisten, wurde der hölzerne Bodenschieber mit einem extrem wetterbeständigen Lack weiß eingefärbt. Dies bietet ebenfalls einen Vorteil, da die Farbe ein schöner Kontrast zur rot-bräunlichen Varroa Milbe ist und sich somit das Zählen dieser vereinfacht.

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Beim Hauptbodenschieber gibt es zwei Kabeln, die in Verwendung sind. Einerseits ein 7x0.75mm² Kabel, das eine Brücke zwischen Platine und Bedienungselement bildet, und andererseits führen geschirmte 2x0.14mm² Kabeln das Rechtecksignal zu den Lautsprechern. Das geschirmte Kabel wird in unserem System besonders gern verwendet, da es für unsere Strombelastung geeignet ist und durch den Kupferschirm für Nagetiere und Co. nicht so anfällig ist. In der Adernzuordnung ist beschrieben, welche Adern des erstgenannten Kabels für welche Aufgaben vorgesehen sind.

Abbildung 15: Zentalbodenschieber Unterseite/Oberseite

4.3.2 Nebenbodenschieber

Der Nebenbodenschieber ist nichts anderes als eine abgespeckte Version des Hauptbodenschiebers. Dabei wird auf das aufwändige Bedienfeld und die Platine verzichtet. Er besteht also nur mehr aus dem eigentlichen Bodenschieber, den Lautsprechern und einem kleinen Verbindungsgehäuse, wo man das herkommende und abgehende Kabel anschließen kann. Er kann genauso wie der Zentralbodenschieber in den Kasten eingeschoben werden.

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Hierbei wird abermals auf eine geschirmte 2x0.14mm² Leitung zurückgegriffen.

Abbildung 16: Nebenbodenschieber Unterseite/Oberseite

4.3.3 Versorgungskasten

Der Versorgungskasten beinhaltet die Sicherung der Stromversorgung. Die 3 wichtigsten Komponenten sind der Akku, der Laderegler und die Sicherung.

Als Laderegler wird der CMP12 verwendet. Er konvertiert die eingehende Eingangsspannung von der PV, diese beträgt bis zu 19 Volt, zu einer Ausgangsspannung von 14 Volt. Dies ist die ideale Ladespannung für den 12 Volt Akku. Der theoretische, maximale Ladestrom des Ladereglers beträgt 10 Ampere, welcher bei der verwendeten 40 Watt PV natürlich nicht erreicht werden kann. Um unnötige Verluste zu vermeiden, wurden die LED für die LoadAnzeige sowie auch die LEDs für den Akkustatus, der ohnehin nicht passend angezeigt wird, entfernt. Somit wird eine erneute Ersparnis von bis zu 14mA gesichert.

Die Hauptsicherung befindet sich ebenfalls im Versorgungskasten. Dabei wird je nach Anzahl der NBS eine andere Größe eingesetzt, um einen möglichst guten Schutz gewährleisten zu können:

• bis 4 NBS, also insgesamt 5 BS, eine 200mA Sicherung • ab 5 NBS, bis zur Maximalkonfiguration von 10 BS, eine 500mA Sicherung

Es handelt sich dabei jeweils um eine Glassicherung in einem Bajonettsicherungsgehäuse.

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Letztendlich findet der Akku ebenfalls seinen Platz im Versorgungskasten. Der Akku wird durch abgekantete, genietete Bleche vor dem Verrutschen gesichert. Durch Kupferbeilagscheiben wird ein guter Kontakt zwischen Kabel und Akkuklemme gesichert.

Abbildung 17: Versorgungskasten

Es ist durchaus möglich, dass sich der Versorgungskasten direkt am Boden befindet, deshalb müssen die Kabel extra geschützt sein. Für den Strom der Photovoltaik reicht der Querschnitt des geschirmten Kabels unter Umständen, z.B. beim Einbau einer größeren PV bei mehreren Stöcken, nicht mehr aus. Deshalb muss hier auf ein abgeschirmtes 2x1 mm² Kabel zurückgegriffen werden. Um auch dieses vor der Umwelt zu schützen wird es in ein PXM Rohr gegeben. Beim Versorgungskasten wird es durch einen Knickschutz und eine Zugentlastung von unten eingeführt. Richtung Zentralbodenschieber wird das standardmäßige, geschirmte 2x0.14mm² Kabel weitergeführt.

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4.3.4 Photovoltaik

Um eine autarke Stromversorgung zu sichern wird eine PV benötigt.

Der Anschlusskasten der PV besitzt 2 Ausgänge, wobei einer durch eine eingeklemmte Leitung versperrt wurde und der andere benutzt wird, um die 2x1mm² Leitung vom Versorgungskasten zu sichern. Um einen dichten Übergang zwischen dem Ausgang und dem PXM Rohr zu gewährleisten, wird ein Schrumpfschlauch über beide Komponenten gegeben. Da dieser aber die auftretenden Kräfte alleine nicht halten kann, wird zusätzlich eine Rohrschelle auf dem Ausgang angebracht. Somit kann kein Wasser in das Anschlussgehäuse eindringen.

Das verwendete PV-Modul besteht aus monokristallinen Zellen. Das bedeutet, der Wirkungsgrad ist mit bis zu 18% eindeutig höher als bei polykristallinen Zellen und die Abmaße des Moduls sind vergleichsweise geringer. Dadurch sinken der Platzbedarf sowie die Größe und die benötigte Festigkeit der PV-Halterung, welche im nächsten Abschnitt genauer beschrieben wird.

4.3.5 Photovoltaik - Halterung

Natürlich ist es nicht ausgeschlossen, dass gerade kein Platz zur Verfügung steht, um die Photovoltaik ordnungsgerecht aufzustellen, ohne zusätzliche Vorkehrungen zu treffen. Um dem vorzubeugen, wurde eigens dafür eine Vorrichtung entwickelt, die dieses Problem bewältigt.

Der in unserem Fall ungünstigste Ort, um eine PV aufzustellen, ist eine ebene Wiese. Dabei bekommt man Probleme mit den Abschattungsverlusten durch Grashalme und Schwierigkeiten bei der Erreichung der passenden, jahreszeitabhängigen Schrägstellung. Somit musste eine Möglichkeit entwickelt werden, um die PV von der Ebene abheben zu können, gleichzeitig aber soll eine Verstellung der Neigung möglich sein.

Das Abheben wird durch eine einfache Verlängerung der PV erreicht, die durch ein Aluminium Blech realisiert wird. Fixiert wird diese mit üblichen Schrauben, um diese gegebenenfalls wieder abnehmen zu können.

Weiters wird eine Aufhängung an der PV benutzt, welche mittels der angebrachten Rohrschellen mit den Ständern verbunden wird. Die Rohrschellen können in unterschiedlicher Höhe angebracht werden, um so die PV in die richtige Schrägstellung zu bringen. Die Ständer bestehen aus Aluprofilen und besitzen an einem Ende eine Platte, mittels der das Gestell fixiert wird. Die Platten bieten guten Halt auf glattem Untergrund und können, nach Bedarf, zusätzlich durch Nägel und Co. im Boden fixiert werden.

Um die einzelnen Bauteile an der PV zu befestigen, werden M6x20 Schrauben verwendet. Das Erhebungsblech wurde einfach abgekantet und eine Ausnehmung wurde vorgesehen, um das Blech nicht nur auf einer Linie zu befestigen. Die Winkel werden im Gegensatz zum Erhebungsblech aus Stahl gefertigt, da dieser um einiges stabiler ist und auf nur 20mm Breite die Stabilität mehr ins Gewicht fällt. Befestigt werden die Aufhängungswinkel wiederum mit M6 Schrauben, jedoch besitzen die Rohrschellen ein M10 Gewinde, wodurch bei der Anbringung dieser auf M10 zurückgegriffen wird.

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Abbildung 18: PV - Halterung

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4.4 Input/Output

Die folgende Zeichnung beinhaltet das Anschlusskästchen des Hauptbodenschiebers.

Abbildung 19: Anschlusskasten Zentralbodenschieber

1: LSP - Anschluss 1

2: Akku - Anschluss

3: Hauptschalter

4: LED - Akku - Anzeige

5: Ein/Aus - Schalter

6: LSP - Anschluss 2

Akku - Anzeige:

Wichtig für den dauerhaften Erhalt ist der Akku. Der Akkustand wird durch den pC eingelesen und fertig ausgewertet an der roten LED in drei Stufen angegeben.

IxBIinken: Der Akkuzustand befindet sich in einem unkritischen Bereich zwischen 50% und 100%. Der Benutzer kann die Beschallung ohne Bedenken fortsetzen.

2xBlinken: Das System ist noch voll funktionsfähig. Der Akku liegt im Bereich 50%-20%.

Der Grund dafür kann eine langzeitige Bewölkung sein. Auch hierbei kann die Beschallung ohne Bedenken fortgesetzt werden.

3xBlinken: Achtung. Der Akkuzustand ist kritisch. Er liegt bereits zwischen 20% und 5%.

Die Anschlüsse zur Photovoltaik und des Ladereglers müssen geprüft werden. Im Normalfall erreicht die Anlage diesen Zustand nicht.

OxBIinken: Das System ist im Notbetrieb. Fällt der Akkustand unter 5% wird die Beschallung abgeschaltet, um eine Tiefenentladung so lang es geht hinauszuzögern. Das System kann bis zu 2 Wochen in diesem Zustand verweilen, ohne dass der Akku Schaden nimmt. Der Hauptschalter am Bodenschieber muss auf Aus gelegt werden, um ein weiteres Entladen zu verhindern. Darauf folgt eine Prüfung des Akkus, der Photovoltaik und den Anschlüssen. Sollte der Fehler behoben werden, lässt sich das System ab einem Akkuvolumen von 10% normal in Betreib nehmen. Sollte er nicht behoben werden, muss der Hersteller kontaktiert werden.

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LSP - Anschluss:

Um weitere BS in das System zu integrieren und somit mehrere Stöcke zu behandeln, werden die BS ganz einfach über ein Kabel miteinander verbunden. Das mitgelieferte Kabel wird bei einem der beiden LSP-Buchsen angeschlossen und beim folgenden Bodenschieber ebenfalls mit einem der LSP-Buchsen verbunden. Somit können bis zu 10 Stöcke behandelt werden.

Akku - Anschluss:

Am Zentralanschlusskasten hängt ein kleines Kabelende mit Buchse heraus. Dieses wird verwendet, um den Akku mit dem Bodenschieber zu verbinden. Abgängig vom Versorgungskasten können die zwei schwarzen Kabel miteinander verbunden und mit der Schelle gesichert werden. Somit ist die Stromversorgung sichergestellt. Dabei ist es nicht möglich, das Kabel falsch mit einem der LSP Anschlüsse zu verbinden.

Schalter:

Der schwarze Ein/Aus Schalter schaltet die Akkuspannung auf die Steuerung. Damit kann das System dauerhaft abgeschaltet werden, ohne zwangsweise die Versorgungskabel miteinander zu trennen.

Mit dem Ein/Aus Schalter erfolgt die Bedienung des Ausgangsignals. Mit einem einfachen Druck am Schalter wird das Ausgangssignal durchgeschaltet und die Beschallung beginnt. Weiters wird mit einem erneuten Druck das System in den Ruhezustand versetzt.

4.5 Behandlung

Grundsätzlich kann die Behandlung das ganze Jahr über beschallt werden. Entscheidend ist hierbei die Anzahl der abgefallenen Varroa Milben. Am Anfang der Behandlung steigt diese an. Wenn die Anzahl der abgefallenen einen der unten angeführten Richtwerte erreicht, kann die Behandlung abgebrochen werden. Nun kann die Anlage an anderen Stöcken angebracht werden.

Richtwerte zum Beenden der Behandlung:

• Winter: 2 Milben auf 5 Tagen • Sommer: 10 Milben auf 5 Tagen

Diese Schwankungen werden aufgrund der Anzahl der Bienen erreicht. Im Sommer ist diese deutlich höher als im Winter, einher damit die Anzahl der Varroa Milben. Im Winter ist zudem die Bienenaktivität eingeschränkt, wodurch nicht immer jeden Tag gleich viele Milben auf dem Bodenschieber zu finden sind, wie eigentlich abgefallen wären.

4.6 Photovoltaik

Grundsätzlich gelten in unseren Breitengraden ein Aufstellungswinkel von 30° und eine Ausrichtung nach Süden. Dies kann ganz einfach mittels der Halterung erreicht werden. Die Photovoltaik wird auf der einen Seite mittels des abgekanteten Bleches vom Boden abgehoben und auf der anderen Seite durch die Ständer, die mittels der Rohrschellen eingeklemmt sind, eingerichtet. Um im Winter einen besseren Wirkungsgrad zu erreichen, kann hierfür das Panel auf 60° umgestellt werden, indem man die Profile weiter oben klemmt.

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Technische Lösung zur Varroabekämpfung mittels Hochfrequenz und Bodenschieber

Quellenverzeichnis [1] https://www.varroa-killer-sound.com/ [2] Krüger: Varroa-Killer-Sound. In: Bienen aktuell, 2017, Ausgabe 9, S.20 [3] Arbeitsgemeinschaft der Institute für Bienenforschung e.V.: Varroa unter Kontrolle. 2. überarbeitete Auflage, 2007 [4] Von Dr.-Ing. S.Wetzel [1] alias Analemma - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0 de, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=32947615 r51https://www.zamg.ac.at/cms/de/klima/klima- aktuell/monatsrueckblick/sonnenschein?monat=12&iahr=2017 [6] http://www.iugendinnovativ.at/Teilnahme/Teilnahmebedingungen.html [7] http://www.axaward.at/ [8] https://www.zamg.ac.at/cms/de/klima/klima-aktuell/klimaspiegel/30 tage/ried im innkreis

Patente:

DE 102016119694 B3 DE 10161677 B4 DE 19800293 A1

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Anhang

6.1 Schaltplan/Boardplan ln diesem Abschnitt befindet sich der Eagle Schaltplan und der zugehörige Boardplan zur Platinenentwicklung und Fertigung.

Abbildung 20: Schaltplan

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80.26

Abbildung 34: Boardplan

74.69

Zuzüglich wurde ein Test - Pin mit der Bezeichnung TP1 in das Board implementiert, um verschiedenste Aufgaben, insbesondere bei den Programmierarbeiten zu testen.

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6.2 Anschluss- und Klemmenbelegungen

Hier werden die Anschlüsse der Platine aufgelistet.

TP1	TP	TP	in	Testpin
XI	1	KL	pas	VCC12V
	2	KL	pas	GND
X2	1	KL	pas	LED
	2	KL	pas	GND
X3	1	KL	pas	VCC5V
	2	KL	pas	Tastereinagng
	3	KL	pas	GND
X4	1	KL	pas	LSP
	2	KL	pas	GND
X5	1	KL	pas	LSP
	2	KL	pas	GND
X6	1	KL	pas	LSP
	2	KL	pas	GND
X7	1	KL	pas	LSP
	2	KL	pas	GND

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6.3 CAD-Konstruktionsdokumentation

Hier werden die selbsterstellten Komponenten in 2D Zeichnungen dargestellt. Es existierten auch 3D Zeichnungen zur besseren Vorstellung.

Depi. Technical Feicrcnce	Andreas B ./Marcel G. 02.03.2018	Approved bf
	Docurricnt	Doojmenl Status
Trift Anschluss Deckel VarroaKiller	DWGNd.
Rev. Da j= cf issus Dheet 1/1

Abbildung 21: Anschlussdeckel

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Abbildung 22: Anschlussgehäuse

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Abbildung 23: Hauptbodenschieber

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Depc. Technical reference	Cruted W¹ Andreas B./MarcelG. 09.02,2016	Appnjbid bf
	Document t/pe	Doajmerri Status
Trtle H a u ptpl at i n e_ Dec k el_VaiToa Kj II er	DWG Nd.
Rev. Date of iffLK Sheet 1/1

Abbildung 24: Hauptplatinendeckel

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ΊΖΤ7Τ

21O_ 12

CO o

CO

Depi.

^r

CM un oo oo

CM

CO

CM

CO m

<o uo cm

CD

Technical rrtrence

Gl \ ό⁵

CO

CM

U>

CO

-CO

-ßMTM

CO

21.1

21.8

108

ΊΠΤΓ

H Hl


	12

—w ~&T

Φ/

Λ’/

Φ/

TTI I III I

-14-I


12

Created bf* Andreas BJMarcel G. 09.02.2018	Appraved b/
Dooument l/pe	Document Status
Tide Hauptplatine_Gehaeuse_VarroaKiller	DWG Mo.
Rev. C'-ate cf tssue Sbeel 1/1

Abbildung 25: Hauptplatinengehäuse

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CJ	O
		-r----------	L----------
		\| io

315

Dcpt. Tfrfinkd reference	Created bf¹ Andreas B./Marcel G. 07.02.2018	Appcoved b/
	Doaumerrl rf ot	Dacumenl ptalus
TrtJr Nebenbodenschieber	DWG Na.
Rev. Date of issue Cheet 1/1

Abbildung 26: Nebenbodenschieber

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Dept.

CM

CO

120 ' y·' rτ

T in

CM

CO

230

CM

Technical rrtrence

nK-/

IX I



50 80

215

2875

360

380

Creoled b/ Andreas ESJMarcel G. 09.02.2018	Apfirwed tH¹
COCument 1/pe	DacLFTtent ilati?·
Trtle Sch wa rm ka ste n_B I ech_3	DWG Na.
Re7. Date of issue Sheet 1/1

Abbildung 27: Schwarmkastenblech

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Dep:. TednicaJ	Greated fcM¹ Andreas B./Marcel G. 09,02,2018	Appfoved bf
	Docuntent	Documenl Status-
Trtie Schwa rm käste n _BI ech_Win kel_ 1	DWG Na
Rev. Da j= of issue -Gheet 1/1

Abbildung 28: Akkufixierung Winkeil

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o ÖD
	40

Depi. Technical Fefemce	Otated W¹ Anreas B.Marcel G. 09.02.2018	Approved H
	Document i/pe	Documerrl Jtatui
Trtie Sch wa rm kas t e n_ Bl echJMnke l_2	DWG No.
Res·'. Da'e of isslh Gheet 1/1

Abbildung 29: Akkufixierung Winkel 2

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5.5

1	1
—r	π	i		=T	J t (O
		9£	.6		CM

Depc. Technical reference	Greabtd Andreas BJMarcelG. 07.02.2018	Aftprwed b/
	Documefit i/pe	D«umen1 Status-
Trtie Ve rte i 1 e r_Deckel_Va rro a Ki 1 le r	□WG Nd.
Rev. Da-e of isoje Sheet 1/1

Abbildung 30: Verteilerdeckel

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Abbildung 31: Verteilergehäuse

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770

235

DcpL	CreXed b#¹ AndreasB JMaroel G. 14.03.2018
		Dkl·*«« i-'Jti;
T4e PV-HalterungJJnterblech	DWG Mo.
VI

Abbildung 32: Unterblech der PV - Halterung

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Abbildung 33: Winkel der PV - Halterung

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CO o

CO

M10

Dep:.	TednicaJ κ'ηρι»	Greated W¹ Andreas B..''Marcel G. 14.03.2018	bf
		Document l/pe	Doejjmenl Jtstui
		Trtie Stab	DWG Nd.
			Rbv.	Oaie of issLH	Dheet 1/1

Abbildung 34: Stab

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Abbildung 35: Überblicksdarstellung

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Recherchenbericht zu A 60046/2018 österreichisches

Patentamt

Klassifikation des Anmeldungsgegenstands gemäß IPC: A01K 51/00 (2006.01); A01M 29/18 (2011.01)
Klassifikation des Anmeldungsgegenstands gemäß CPC: A01K 51/00 (2013.01); A01M 29/18 (2013.01)
Recherchierter Prüfstoff (Klassifikation): A01K, A01M
Konsultierte Online-Datenbank: EPODOC, PATDEW, PATENW
Dieser Recherchenbericht wurde zu den am 20.03.2019 eingereichten Ansprüchen 1-4 erstellt.
Kategorie*)	Bezeichnung der Veröffentlichung: Ländercode, Veröffentlichungsnummer, Dokumentart (Anmelder), Veröffentlichungsdatum, Textstelle oder Figur soweit erforderlich	Betreffend Anspruch
Y A A A Y	DE 102016119694 B3 (KRÜGER RAINER [DE]) 10. August 2017 (10.08.2017) gesamte Druckschrift DE 10161677 B4 (RUEMMELIN KARL [DE]) 28. Oktober 2004 (28.10.2004) gesamte Druckschrift WO 9934674 Al (SCHALLER ERICH [DE]) 15. Juli 1999 (15.07.1999) gesamte Druckschrift DE 3839601 Al (JANSEN WILHELM [DE]) 31. Mai 1990 (31.05.1990) gesamte Druckschrift EP 2789227 Al (ROSSA RICHARD [SE]) 15. Oktober 2014 (15.10.2014) gesamte Druckschrift, z.B. Fig. 2,4-6	1 1 1 1 1
Datum der Beendigung der Recherche: „ .. . . Prüfer(in): 03.07.2019 beite Ί von Ί FESSLER Eva
*> Kategorien der angeführten Dokumente: A Veröffentlichung, die den allgemeinen Stand der Technik definiert. X Veröffentlichung von besonderer Bedeutung: der Anmeldungs- P Dokument, das von Bedeutung ist (Kategorien X oder Y), jedoch nach gegenständ kann allein aufgrund dieser Druckschrift nicht als neu bzw. auf dem Prioritätstag der Anmeldung veröffentlicht wurde. erfinderischer Tätigkeit beruhend betrachtet werden. E Dokument, das von besonderer Bedeutung ist (Kategorie X), aus dem Y Veröffentlichung von Bedeutung: der Anmeldungsgegenstand kann nicht ein „älteres Recht“ hervorgehen könnte (früheres Anmeldedatum, jedoch als auf erfinderischer Tätigkeit beruhend betrachtet werden, wenn die nachveröffentlicht, Schutz ist in Österreich möglich, würde Neuheit in Frage Veröffentlichung mit einer oder mehreren weiteren Veröffentlichungen stellen). dieser Kategorie in Verbindung gebracht wird und diese Verbindung für & Veröffentlichung, die Mitglied der selben Patentfamilie ist. einen Fachmann naheliegend ist.

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Helmut Hübscher Dipl.-Ing. Gerd Hübscher

Dipl.-Ing. Karl Winfried Hellmich Spittelwiese 4, 4020 Linz (42327) IV

Claims

1. Magazinbeute (1) mit einer Zarge (2) für einen Brutstock, einem die Zarge (2) nach unten abschließenden Bodenschieber (3, 4) und einem Schallgeber (5) zur hochfrequenten Beschallung des Brutstocks in einem Frequenzbereich von 14 kHz - 15 kHz, dadurch gekennzeichnet, dass der in Richtung Zarge (2) abstrahlende Schallgeber (5) am Bodenschieber (3, 4) angeordnet ist.

2. Magazinbeute (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallgeber (5) mit der dem Brutstock zugewandten Oberfläche des Bodenschiebers (3, 4) bündig abschließt oder gegenüber dieser zurückversetzt ist.

3. Magazinbeute (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenschieber (3) einen mit dem Schallgeber (5) verbundenen Signalgenerator (6) und einen Signalausgang (7) zur Ansteuerung weiterer Schallgeber (5) umfasst.

4. Magazinbeute (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenschieber (4) einen Signaleingang (8) aufweist, der mit dem Schallgeber (5) und einem Signalausgang (9) zur Ansteuerung weiterer Schallgeber (5) verbunden ist.