Wildtier-Fotofalle mit dem Pi Zero (Seite 2)

Wir nutzen ein RTC-Modul mit einem DS3231-Chip, das sich über den 3V3-Pin des Zero versorgen lässt. Ältere Boards sind noch für den Betrieb mit einer Akkuknopfzelle vorgesehen. Möchten Sie diese durch eine herkömmliche CR2032-Zelle ersetzen, müssen Sie den Widerstand rechts oben entfernen, um langfristig Schäden zu vermeiden. Beim Betrieb an einem Raspberry Pi können Sie außerdem optional die Pullup-Widerstände gegenüber dem VCC-Pin wegnehmen.

Kontrollieren Sie mittels sudo i2cdetect -y 1 den I²C-Bus, dann sehen Sie zwei Einträge für das Modul. Standardmäßig stehen im Output an der Stelle 50:7 die Adresse 57 und an der Stelle 60:8 vorerst der Wert 68. Anschließend müssen Sie noch die RTC beim Bootvorgang aktivieren.

Dazu fügen Sie in die config.txt die Zeile dtoverlay=i2c-rtc,ds3231 für das Overlay ein. Der Eintrag darf rechts vom Gleichheitszeichen keine Leerzeichen enthalten. Nach einem Reboot und erneutem Aufruf von i2cdetect sollte sich an der Stelle 60:8 nun der Wert UU finden (Listing 1). Das bestätigt, dass der Treiber für den DS3231-Chip aktiv ist.

     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- 57 -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- UU -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

Da wir jetzt eine RTC betreiben, gilt es, den bisherigen Service des RasPi wie in der ersten Zeile von Listing 2 zu deaktivieren. Nach dem nächsten Neustart läuft der Zero mit der Hardwareuhr. Nun sorgen Sie noch mit einer Udev-Regel dafür, dass die RTC bei bestehender Internet-Verbindung automatisch aus dem Web aktualisiert wird. Dazu erstellen Sie über den Befehl aus der zweiten Zeile die Datei 60-rtc_synch.rules mit dem Inhalt aus Listing 3.

$ sudo systemctl disable fake-hwclock.service
$ sudo nano /etc/udev/rules.d/60-rtc_synch.rules
[... siehe Listing 3 ...]
$ sudo hwclock -r; date
$ sudo hwclock --set --date="10 Dec 2022 10:00"

ACTION=="add", SUBSYSTEM=="rtc", ATTRS{hctosys}=="0", RUN+="/sbin/hwclock -s --utc"

Daraufhin sollte sich die RTC bei einer kurzen Internet-Verbindung des Pi Zero synchronisieren und dann offline immer die aktuelle Uhrzeit anzeigen. Ob dem so ist, überprüfen Sie im Versuchsaufbau jederzeit mit dem Befehl aus der vierten Zeile von Listing 2. Bei Bedarf lässt sich die eingebaute Uhr manuell einstellen (Zeile 5).

Nun hat unsere Fotofalle also eine unabhängige und zuverlässige Uhr an Bord. Neben dem Zeitstempel umfassen die Dateinamen der aufgenommenen Bilder aber noch einen Zufalls-String, sodass selbst im Fehlerfall keine Bilder überschrieben werden.

OLED-Display

Unser OLED haben wir wie die RTC per I²C-Bus an den Pi Zero angebunden. Es dient als Info-Display, um beim Aufstellen im Gelände über den Zustand der Fotofalle und des Aufnahmevorgangs informiert zu sein. Der Bildschirm schaltet sich parallel zum Pi Zero ein, im Ruhezustand der Wildkamera bleibt er entsprechend aus.

Um gezielt ein Foto auszulösen, wischen Sie mit der Hand über den Bewegungsmelder und bekommen angezeigt, ob ein neues Foto aufgenommen wurde und welchen Zeitstempel es trägt. Hier empfiehlt es sich, direkt danach die Testaufnahme anzusehen, um die Kamera bei Bedarf neu auszurichten.

Akku und Ladeelektronik

Als Akku verwenden wir ein LiFePO4-Exemplar. Solche Lithium-Eisenphosphat-Zellen glänzen mit einer sehr geringen Selbstentladung und gutem Leistungsgewicht. Zudem gibt es bei ihnen keinen Memory-Effekt und sie funktionieren auch bei niedrigen Temperaturen. All das ist ideal für unsere Fotofalle draußen in der Natur.

Für die noch recht neuen LiFe-Akkus gibt es zwar Ladegeräte, aber bisher kaum spezielle Lademodule für Elektroniker zum Selbstbau. Es besteht jedoch die Möglichkeit, vorhandene Lademodule mit einer Schutzschaltung für LiFe-Akkus auszurüsten, um deren Ladeschlussspannung auf 3,6 Volt zu begrenzen. Wir setzen einen Lade- und Solar-Manager von DFRobot ein, mit Anschlüssen für ein Solarmodul mit 4 bis 6 Volt, externer Lademöglichkeit sowie Akkuanschluss. Wir ergänzen ihn um eine direkt auf dem Akku angebrachte Schutzplatine (Abbildung 4). Das kleine Batteriemanagement-Board bietet neben der Überladungserkennung einen Tiefentlade- und Kurzschlussschutz.

Abbildung 4: Die Ladeelektronik verfügt über einen Akku mit Schutzschaltung.

Fazit

Wegen der durch den Stromsparmechanismus verursachten Auslöseverzögerung eignet sich unsere Wildtierkamera nicht dazu, sich schnell durch den Fokusbereich bewegende Tiere aufzunehmen. Erfahrungsgemäß haben es aber nur die wenigsten Gartenbesucher so eilig, weswegen ich das Modell Marke Eigenbau nach längerem Einsatz im eigenen Garten für durchaus tauglich halte. Da wir zu Hause regelmäßig tierische Besucher auf dem Grundstück haben, wird die Fotofalle des Öfteren ausgelöst, arbeitet rundum zufriedenstellend und soll weiter in Betrieb bleiben. Sie wird wohl noch einige interessante Aufnahmen liefern. (csi)