Futterautomat für das Aquarium mit dem Raspberry Pi (Seite 2)

Bauarbeiten

Bei der vorgesehenen Lösung wird Futter ganz klassisch in einem kleinen Speicherturm bereitgestellt und fällt per Schwerkraft durch eine Öffnung im Aquariumsdeckel von oben ein. Einen solchen Futterturm kann man sich mit Teilen aus dem Baumarkt bauen oder Material online aus dem Bastelbedarf bestellen. Beim Autor diente ein Stifthalter für den Schreibtisch als Ausgangspunkt, ein Teil, das man im Handel gut bekommt. Oft bestehen solche Stifthalter aus transparentem Plastik – ideal, um in einem ausgesparten Fenster den Füllstand beobachten zu können.

Jetzt hieß es, zu sägen und entsprechende Bohrungen anzubringen. Danach kamen Servo nebst Mechanik hinzu. Das Ganze wurde dann auf einer Grundplatte angebracht, die außerdem noch den Zero W und eine kleine Leiterplatte mit Status-LED und Bedientastern trägt (Abbildung 3).

Abbildung 3: Der Futterturm verfügt über zwei getrennte Kammern, die von einer Mechanik bedient werden.

Den Futterauslass bedient eine eigens entwickelte Mechanik. Je nach Drehrichtung des Servos öffnet sich eine der beiden Röhren des Stifthalters. Dazu geht durch beide Röhren eine gerade Welle, auf der für jede der beiden Öffnungen ein Schließkörper sitzt.

Durch eine im Winkel versetzte Anordnung öffnet sich bei einer kurzen Links- oder Rechtsdrehung jeweils nur einer der beiden Schächte und wird kurze Zeit danach wieder automatisch geschlossen. Als Schließkörper dienen dabei kleine Schaufeln, sodass kein Schacht permanent offensteht und immer nur die gewünschte Futtermenge transportiert wird (Abbildung 4).

Abbildung 4: Der Auslassmechanismus: Je nach Drehrichtung wird Futter aus einer der beiden Kammern befördert.

Unser Aquarium mit 160 Litern Kapazität und moderatem Tierbesatz benötigt pro Tag nicht mehr als einen gehäuften Teelöffel an Trockenfutter. Damit reicht der Vorrat im Automaten für einen dreiwöchigen Urlaub aus. Benötigen Sie mehr Reserve, passen Sie den Aufbau hinsichtlich Durchmesser und Höhe der Röhren an Ihre Bedürfnisse an.

Steuerung

Der Fütterungsablauf startet nach Anlegen der Versorgungsspannung automatisch. Wie in der Crontab des RasPi festgelegt, gibt der Automat einmal am Tag eine Futtergabe ab. Samstags wird Futter aus dem zweiten Schacht geholt, indem der Servo im selben Winkel dreht, aber in entgegengesetzter Richtung. Einmal pro Minute gibt es ein Bereitschaftszeichen über die Gehäuse-LED. Um auch alle Ereignisse am Gerät nachvollziehen zu können, verwendet die LED diverse Blinkcodes (siehe Tabelle “Status-LED”)

Im Schaltplan (Abbildung 5) nicht zu sehen, gibt es noch zwei Taster am Gehäuse, die an den GPIOs des Zero W hängen, um eine Futtergabe im ersten Schacht auszulösen beziehungsweise das System geordnet herunterzufahren.

Abbildung 5: Der Zero W steuert über die GPIO den Servomotor und die LED an. Der Schaltplan zeigt die Verdrahtung des Aufbaus.

Da unser Automat im lokalen Netzwerk hängt, lässt er sich auch von dort aus warten. Dazu melden Sie sich in einem Terminal mittels ssh pi@feeder per SSH an und können dann Änderungen an der Crontab oder dem Steuerskript vornehmen. Bei Bedarf deaktivieren Sie den Automaten durch den Aufruf python3 /home/pi/scripts/feed.py 4. Die Option 4 fährt das Gerät einen Wartungsmodus ohne weitere Aktionen.

Beobachtungen

Ein interessanter Mehrwert liegt in der Möglichkeit zu beobachten, ob die Fische tatsächlich Futter aus dem Automaten erhalten. Dazu löst das Steuerskript nach Bedienung des Servomotors mit einer Verzögerung von 10 Sekunden eine Aufnahme an der Front des Aquariums aus. Eine einfache Pi-Cam R1.3 genügt für diese Aufgabe. Da es lediglich gilt, einen Ausschnitt der Frontfläche aufzunehmen, ist die Bildqualität eher zweitrangig.

Die Verbindung vom Automaten auf der Oberseite des Aquariums bis zur Pi-Cam vor der Glasscheibe erfordert je nach Höhe des Aquariumdeckels ein etwas längeres Kamerakabel (beim Autor etwa 30 Zentimeter lang). Ein schmales Aluminiumblech fixiert das kleine Kameragehäuse einige Zentimeter vor der Scheibe.

Um scharfe Aufnahmen zu erhalten, müssen Sie an der Pi-Cam eine möglichst kurze Brennweite einstellen. Dazu drehen Sie den Einstellring des kleinen Objektivs mit einem Werkzeug ganz vorsichtig und machen zur Kontrolle einige Probeaufnahmen.

Die Anbindung ans Netzwerk hat vorrangig die Aufgabe, das bei der Fütterung geschossene Foto zur Kontrolle via Internet verfügbar zu machen. Außerdem eröffnen sich dadurch einige Möglichkeiten zur Bedienung aus der Ferne. Dazu braucht es einen HTTP-Server auf dem Zero W. Die Installation des schlanken Webservers Lighttpd und von PHP auf dem Raspberry Pi ist im Netz gut dokumentiert, sodass wir hier auf eine weitere Beschreibung verzichten.