Nistkasten im Eigenbau mit Videoüberwachung und Flugkontrolle (Seite 2)

Der Chip in der Kamera ist aber sehr wohl in der Lage, die benötigte Wellenlänge zu erfassen. Daher bauen Sie den vorhandenen Filter einfach aus (Abbildung 4). Beim Modell im Beispiel war er direkt hinter der Optik angebracht. Sie erkennen die Filter leicht am rot-blauen Schimmern. In manchen Fällen geht die Schicht beim Ausbau allerdings zu Bruch (Abbildung 5).

Abbildung 4: Die Optik ist schon entfernt. Der Videochip lässt sich gut zu erkennen, das Schimmern des IR-Filters jedoch nicht, da vermutlich die verwendete Fotokamera ebenfalls einen Filter eingebaut hat.

Abbildung 5: Der IR-Filter ließ sich nur zerspanend entfernen.

Im Test erwies es sich als eine komplexe Aufgabe, alle Teile wieder funktionierend zusammenzubekommen. Die Chance, die Optik irreparabel zu beschädigen, ist bei einem solchen Eingriff recht groß. Es lohnt sich, beim Kauf ein etwas größeres Modell mit ordentlicher Verarbeitung zu wählen.

Achten Sie beim Zusammenbauen darauf, dass die Linse wieder richtig sitzt, sonst liefert die Kamera nach dem Eingriff unscharfe Bilder. Am besten testen Sie mit V4l2ucp oder einem anderen Tool, ob der Stream korrekt aussieht. Ansonsten drehen Sie die Linse – ohne mit den Fingern auf die Optik zu greifen – so lange, bis das Bild scharf erscheint. Die Bilder der modifizierten Kamera sind schwarz-weiß und je nach Modell etwas verrauscht. Die Qualität fällt in jedem Fall etwas schlechter aus als bei vollem Tageslicht.

Die Infrarot-LEDs erhalten ihre Spannung über eine kleine Transistor-Endstufe; der Bewegungsmelder schaltet sie ein. Im Test versorgte eine kleine Solaranlage die komplette Anordnung mit Energie – da hieß es, sparsam zu haushalten.

Der Vorwiderstand für die LEDs fällt mit 180 Ohm sehr klein aus, weil sie bei maximaler Leistung schon 50 Milliampere pro Stück benötigen (Abbildung 6). Sie finden den Schaltplan in den Formaten gEDA und EPS auf der Heft-DVD. Abbildung 7 zeigt einen Aufbau der Kamera, der es erlaubt, diese direkt zu verbauen.

Abbildung 6: Mit einigen zusätzlichen Bauteilen nehmen Sie den Beobachtungsposten im Vogelhaus schnell in Betrieb.

Abbildung 7: Eine Lochrasterplatine dient als Grundlage für Kamera, PIR-Modul und IR-LEDs.

Die Wahl der Software richtet sich nach der Kamera und der Umgebung, in die Sie den Raspberry Pi einbinden – also danach, ob Sie zum Beispiel Full-HD-Streaming machen möchten oder lieber einzelne Bilder auf einen FTP-Server hochladen.

Die Lichtschranke

Die Lichtschranke gehört zu den komplexesten Teilen im Aufbau. Sie erfüllt zwei Aufgaben: Zum einen hilft sie, herauszubekommen, ob ein Vogel ins Haus oder heraus geflogen ist. Zum anderen sollte sie das Ergebnis so lange zwischenspeichern, bis die Auswertungssoftware Zeit hatte, die Daten zu verarbeiten.

Auf der DVD befindet sich der Schaltplan 2 (schaltplan2.sch), der zeigt, wie Sie diese beiden Probleme lösen. Dabei kommen die bewährten SN7400-Bausteine zum Einsatz. Damit haben Sie die Anpassung der Digitalpegel über Optokoppler eingekauft. Im Prinzip ist der Aufbau gar nicht so schwer zu verstehen.

Sie benötigen zwei Lichtschranken, um die Richtung der Bewegung zu erkennen. Beide Bauelemente setzen je ein RS-Flip-Flop. Sobald ein Vogel durch die zwei Lichtschranken fliegt, bleibt immer nur das Flip-Flop aktiv, dessen Kontakt zuletzt unterbrochen war. So bekommen Sie die Richtung des Durchflugs heraus. Der Raspberry Pi muss nur beim Lesen der Information beide Flip-Flops wieder zurücksetzen, damit er nicht bei jedem Durchlauf erneut einen Vogel zählt, wo gar keiner war.

Für die Lichtschranke selbst kommen spezielle Infrarot-Transmitter und -Empfänger ins Spiel, um Störungen durch Tageslicht auszuschließen. Es steht zu erwarten, dass am Ende des Jahres auf jeden Fall eine negative Anzahl von Vögeln im Nistkasten ist: Die Tiere aus den Eiern sind ja einmal mehr aus- als eingeflogen.

Abbildung 8: Die Bauteile für die Lichtschranke passen ebenfalls auf eine Platine.

Abbildung 8 zeigt einen möglichen Aufbau auf einer Lochrasterplatine. Ein bisschen kniffelig gestaltet sich das Anbringen der Lichtschranke im Einflugloch: Die Vögel sollen sich nicht daran verletzen, die Technik sollte halbwegs gegen das Wetter geschützt sein. Es bietet sich an, einfach eine flache Nut in den Rand des Einfluglochs zu feilen und die Lichtschranke darin zu verkleben. Abbildung 9 zeigt die Lichtschranken vor der endgültigen Montage.

Abbildung 9: Die Bauteile der Lichtschranke müssen einander exakt gegenüberliegen, um einen fehlerfreien Betrieb zu gewährleisten.

Bewegung

Der Bewegungsmelder dient nicht nur zum Einschalten der IR-LEDs, sondern auch als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme: Falls die Kamera den Geist aufgibt, merken Sie so zumindest noch, ob sich im Kasten etwas bewegt. Geht die Lichtschranke kaputt, schalten Sie die Kamera über den Bewegungsmelder mit ein. Die Verdrahtung ersehen Sie aus dem Schaltplan 1.

Das Bauteil im Beispiel stammt von Ex-Store [2]. Es spricht nichts dagegen, den Bewegungsmelder über andere Quellen zu beziehen, aber das Bestellen in China dauert recht lang, und Sie sparen nicht wirklich viel Geld dabei.

Software

Die Software hilft, alle Daten zusammenzuführen. Das PHP-Skript status.php (auf der Heft-DVD) schreibt fortlaufend die Aktivitäten in eine MySQL-Datenbank. Ein zweites Skript, reporting.php (ebenfalls auf der Heft-DVD), wertet diese Daten aus und erstellt daraus eine Webseite. Diese rufen Sie bei Bedarf im Browser von jedem Rechner im lokalen Netz aus auf.

Im Grunde brauchen Sie für diesen Aufbau nur wenige Komponenten: den Webserver (meist Apache) samt PHP-Plugin, eine MySQL-Datenbank und die Bibliothek WiringPi. Vermutlich liegen die meisten Komponenten schon auf dem System. Die Anleitung zur Installation der noch fehlenden Programme finden Sie in den entsprechenden Kästen “WiringPi”, “MySQL” und “Apache”.