Futterautomat für das Aquarium mit dem Raspberry Pi

Ein Aquarium kann man schlecht mit in den Urlaub nehmen. Während der eigenen Abwesenheit gilt es daher, die Fische zuverlässig mit Futter zu versorgen. Ein Raspberry Pi ersetzt dabei einen kommerziellen Futterautomaten.

Futterautomaten für Aquarien gibt es schon seit langer Zeit und in reichlicher Auswahl. Nach einer aktuellen Recherche erschienen dem Autor aber längst nicht alle Geräte wirklich praktikabel. Zudem bekommt man von den wenigsten Geräten eine Rückmeldung über Störungen und erlebt nach der Rückkehr mitunter eine böse Überraschung. Um das zu verbessern, entstand das im Folgenden gezeigte Projekt.

Als Steuerzentrale für einen aquaristischen Futterautomaten macht sich ein Raspberry Pi Zero nicht schlecht, bringt er doch alles mit, um die Mechanik zu steuern und per Pi-Cam Bilder aufzunehmen (Abbildung 1). Außerdem ist er kompakt genug, um in einem kleinen Gehäuse Platz zu finden. Der Zero W lässt sich drahtlos ins heimische Netzwerk einbinden, und man kann diverse Aufnahmen auch via Web für unterwegs bereitstellen.

Abbildung 1: Der selbst konstruierte Futterautomat auf Basis eines Raspberry Pi mit Kamera an der Seitenscheibe des Aquariums.

Ziel war ein einfacher und damit für Fehler wenig anfälliger Aufbau. So kommt die mechanische Steuerung mit nur einem kleinen Servomotor aus. Die Verschaltung der Elektronik gestaltet sich genauso übersichtlich. Für einen gewissen Komfort sorgt eine selbst entwickelte Ansteuerung. Zwei Futterspeicher schaffen Abwechslung, völlig ausreichend zur Überbrückung der Urlaubstage.

Inbetriebnahme

Um den Zero W in Betrieb zu nehmen, laden Sie ein aktuelles Pi-OS-Image herunter und bringen es auf eine MicroSD-Karte. Mit angestecktem Bildschirm und Tastatur lassen sich die Boot-Optionen und Netzwerkeinstellungen konfigurieren. Den Desktop brauchen Sie später nicht mehr, daher wählen Sie die automatische Anmeldung per CLI und aktivieren den SSH-Server sowie die Kameraschnittstelle. Dank aktiviertem SSH und WLAN-Zugang ins heimische Netz brauchen Sie am Zero W keine Peripherie anzuschließen und können ihn gleich von einem anderen Netzwerkrechner aus erreichen. Von einem Terminal dort lassen sich dann alle weiteren Einstellungen vornehmen.

So soll der Mini-Rechner auch einen der Aufgabe entsprechenden Host-Namen bekommen, im Beispiel heißt er feeder. Für die Dateien im Projekt legen Sie im Home-Verzeichnis einen eigenen Ordner namens scripts/ an. Dort findet sich später auch das in Python 3 geschriebene Steuerskript feed.py. Es wird nicht etwa beim Start des Zero W als speicherresidentes Programm geladen, sondern mittels Cron in definierten Abständen immer wieder aufgerufen.

Alles zu seiner Zeit

Der Plan für die Fütterungen ist deshalb in der Crontab des Zero W festgelegt, die das zeitgesteuerte Abarbeiten von Aufgaben verwaltet. Den für den Futterautomaten relevanten Plan zeigt Listing 1.

Er legt fest, dass jeden Tag um 17 Uhr gefüttert wird. Am Samstag startet das Skript mit der Option 2 auf der Kommandozeile, was einmal pro Woche ein alternatives Futter aus dem zweiten Schacht des Automaten freigibt. Der dritte Eintrag in der Crontab-Tabelle mit der Option 0 startet die Bereitschaftsanzeige (minütliches Aufblinken der Board-LED) und dient dem Einlesen von Fernsteuercodes aus dem Web – dazu später mehr.

# m h dom mon dow command
# Sonntag bis Freitag
0:*17 * * 0-5 python3 /home/pi/scripts/feed.py 1
# Samstag
0:*17 * * 6 python3 /home/pi/scripts/feed.py 2
# Jede Minute
*/1 * * * * python3 /home/pi/scripts/feed.py 0

Was Sie benötigen

Käufliche Futterautomaten operieren oft mit einer relativ komplizierten Mechanik, beispielsweise mit einem Karussell aus bestückbaren Fächern. Dagegen soll unser Futterautomat möglichst einfach aufgebaut sein, sodass der Eigenbau gut beherrschbar bleibt und in Abwesenheit zuverlässig funktioniert. Dennoch wollten wir sowohl bei der Bedienung als auch bei der Funktionalität auf einen gewissen Komfort nicht verzichten, der unseren Lieblingen bei der Versorgung zugutekommt. So sind wenigstens zwei Futterröhren für verschiedenes Futter vorgesehen (Abbildung 2).

Abbildung 2: Die benötigen Komponenten: Als Futtersilo dient beim Autor ein transparenter Stifthalter für den Schreibtisch.

Weitere Überlegungen fließen in die Frage, wie man aus der Ferne sicherstellen kann, dass die Tiere wirklich gut versorgt werden. Ein aus Rechnerperspektive störungsfreier Betrieb gibt noch keine Rückmeldung, ob wirklich Nahrung in das Aquarium gelangt. So kam die Idee auf, die Fütterung der Fische per Kamera aufzunehmen und ein Foto davon via Web bereitzustellen.

Der Zero W bringt alle Bordmittel dazu bereits mit, und Sie schließen an ihn noch eine Pi-Cam an, die nach Futtergabe mit etwas Verzögerung ein Außenbild schießt. Dazu genügt ein Ausschnitt der Aquariumsfront links oben, wo der Automat sitzt. Zum Schutz sind RasPi und Kamera jeweils in einem kleinen Gehäuse untergebracht. Die Anzahl der sonstigen Teile im Projekt bleibt überschaubar (siehe Kasten “Bauteilliste”).