- - 1x Raspberry Pi Modell B+
- 1x Raspberry Pi Weitwinkelkamera
- 1x 10m geschirmtes Netzwerkkabel
- 1x 10m geschirmtes, 4 adriges Kabel (für die 5V Spannungsversorgung des Raspberry)
- 1x Aluminiumgehäuse
Alle Materialien wurden bei Reichelt bestellt und waren bereits am nächsten Tag da. Damit begann dann das große Basteln.
Zu aller erst wurde eine Grundplatte zurecht gesägt, welche genau in das Alu-Gehäuse passt und auf welcher der Raspberry montiert wurde. Über den Raspberry ist noch eine zweite, kleinere Kunststoffplatte montiert, welche das Kameramodul hält.
Oben ist der Aufbau zu sehen. Angesteckt sind im Bild ein Funkempfänger für Maus und Tastatur, Netzwerk und HDMI. In diesem Testaufbau wurde der neue Raspberry Pi eingerichtet und das Kameramodul auf eine möglichst präzise Fokussierung geprüft.
Danach folgte auch schon die Montage im Alu-Gehäuse. Rechts daneben liegt der Gehäusedeckel, in welchem eine Scheibe aus einer alten 12V Halogenlampe eingeklebt wurde. Die graue Masse um das Loch herum ist Silikon mit welchem der Alu-Glas-Übergang wasserdicht gemacht wurde.
Die beiden Leitungen (Netzwerk + 5V) haben beide Schirmungen, welche mit dem Gehäuse verbunden wurden. Somit können auch die Kabel nicht als Sendeantenne für die pulsierenden Gleichspannungen des Raspberry dienen und die Empfangsqualität der QFH Antenne wird somit nicht beeinträchtigt.
Nun folgte ein recht anstrengender Schritt. Das fertige Gehäuse samt Raspberry und Kameramodul am Antennenmast zu montieren war ja noch einfach. Aber das Netzwerkkabel, als auch die 5V Versorgungsleitung mussten nun durch den Antennenmast, durch das Dach in die Wohnung verlegt werden. Da an dem Tag ohnehin schon Temperaturen über 30°C herrschten und auch noch eine drückende Schwüle vor lag, war diese Arbeit sehr schweißtreibend. Doch am Nachmittag war es dann endlich geschafft. Die Kamera war befestigt und die Kabel waren ins Wohnzimmer gezogen. Noch eben den Netzwerkstecker an das 10m Kabel angecrimpt und das 5V Netzteil mit der Versorgungsleitung verbunden und dann konnte ein erster Test Aufschluss darüber geben, ob denn auch alles funktioniert. Und siehe da, nach kurzer Zeit war der Raspberry über SSH erreichbar. Alles erledigt, alles funktioniert.
Alles fertig montiert am Mast der QFH-Antenne mit Blickrichtung nach West.
Da alles über den Banana-Pi läuft, welcher den Raspberry über Netzwerk und SSH steuert, musste jetzt nur noch das schon vorhandene Webcam-Steuerprogramm abgeändert werden. Die alten USB-Webcams wurden bisher alle mit dem Kommandozeilen-Programm „fswebcam“ angesprochen. Für das Raspberry-Kameramodul gibt es wieder ein eigenes Steuerprogramm namens „raspistill“ welches im Gegensatz zu „fswebcam“ leider keine Möglichkeit zur Einblendung von Texten bereit stellt. Dies muss nun nachträglich mit dem Programm „convert“, welches Bestandteil des Softwarepakets „ImageMagick“ ist, erledigt werden. Hier lasse ich nun zuerst am unteren Bildrand ein langes, aber schmales, blaues Rechteck mit roten Rahmen zeichnen. Auf dieses Rechteck werden danach der Titel, aktuelles Datum und Zeit, als auch die aktuellen Wetterdaten geschrieben, gespeichert und auf die Homepage geladen. Eine Kopie dieses aktuellen Bildes wird unter neuen Namen in den Videoordner gespeichert, woraus in der Nacht das Zeitraffervideo generiert wird.
Die Bilder werden im Minutentakt ausgelesen und für die Generierung des Zeitraffervideos bereit gestellt. Alle 3 Minuten wird das aktuellste dieser Bilder auf die Homepage geladen, welches dann unter dem Punkt „Webcam“ zu finden ist.
In der Nacht wird automatisch auf 6 Sekunden Langzeitbelichtung umgeschaltet. Hierfür werden die Daten der Wetterstation ausgewertet und in Abhängigkeit der Helligkeit sowie des Sonnenwinkels die Belichtungsparameter angepasst. Im Detail wird ab 0 Lux Helligkeit auf Langzeitbelichtung geschaltet. Die Dauer der Langzeitbelichtung wird so lange immer weiter erhöht, bis die Sonne 15° unter dem Horizont steht. Ab diesem Zeitpunkt wird so lange mit 6 Sekunden bei ISO 800 belichtet, bis die Sonne am folgenden Morgen die -15° Elevation wieder überschreitet. Seit dem Abend des 20.08.2015 wird in dieser Zeit, zudem auf ein Graustufenbild umgeschaltet. Dies wurde eingeführt, da die Automatik der Kamera nachts offenbar Probleme mit dem Weissabgleich hat und auch gerne mal sehr rot/blau/grün –stichige Bilder aufgezeichnet wurden.
Vergleich der neuen Raspberry Kamera gegenüber der alten „Hama Spy Protect“:
Sicht der Hama Spy Protect:
Zu sehen ist, dass der Sichtbereich doch erheblich eingeschränkt ist und man gerade vom Himmel, was für die Wetterbeobachtung ausschlaggebend ist, nicht viel sieht.
Im folgendem mal ein direkter Blickfeldvergleich zwischen Raspberry-Kamera und „Hama Spy Protect“:
Das schwarze Rechteck im Bild der Raspberry-Kamera zeigt den Bildbereich der „Hama Spy Protect“. Hier ist nun deutlich, dass sich die Investition in das Weitwinkelkameramodul, welches rund 10 Euro teurer ist, als das normale Standard-Kameramodul, mehr als lohnt. Denn ich gehe mal davon aus, dass auch das Raspberry-Standardkameramodul einen vergleichbaren Blickwinkel haben dürfte wie die Spy Protect Kamera.
Der Unterschied ist schon enorm. Und gerade bei der Wetterbeobachtung ist es nun mal wichtig, möglichst viel vom Himmel auf dem Bild zu haben, da sich ja an diesem das eigentliche Wettergeschehen abspielt.
Zum Abschluss sei noch etwas Wichtiges gesagt:
Die Webcam dient ausschließlich der Wetterbeobachtung. Sie wurde sehr gewissenhaft so ausgerichtet, dass in der Nähe befindliches Privateigentum nach Möglichkeit nicht oder nur sehr wenig davon auf den Bildern zu erkennen ist. Weiterhin werden auch Personen, sowie Kennzeichen von Fahrzeugen nicht erkennbar sein. Somit sollten keine Punkte gegeben sein, welche zu Rechtsstreitigkeiten Anlass geben könnten. Sollte dennoch jemand Einwände gegen den Betrieb oder die aktuelle Ausrichtung der Webcam haben, so verweise ich hiermit auf die im Impressum hinterlegte E-Mailadresse, worüber jederzeit Kontakt mit mir, dem Homepagebetreiber aufgenommen werden kann.
Update 02.10.2016:
Seit dem Bau dieser Raspberry-Pi Webcam wurde einiges geändert. Zeichnete die Webcam früher nur ein Bild pro Minute auf und gab es nur ein Zeitraffervideo pro Tag, so zeichnet die Webcam nun tagsüber mit 4 Bilder pro Minute auf und es gibt stündliche Zeitraffervideos. Auch wurde die Blickrichtung von einst West auf derzeit Nord geändert. Hier gibt es mehr sehenswerte Objekte im Bild (Windräder, welche bei aus Nord aufziehenden starken Niederschlag schon deutlich vor dem Niederschlag verschwinden) und durch Dächer und nahe Wiesen, sind im Winter auch bestehende Schneefelder besser zu sehen. Während früher in der Zeit von 0 Uhr bis 0:30 das Zeitraffervideo generiert wurde und die Webcamaufnahmen daher für diese Zeit pausierten, zeichnet die Webcam nun durchgehend von 0:00 Uhr bis 23:59 Uhr auf. Damit sind auch die Feuerwerksexplosionen des kommenden Jahreswechsel zu sehen.
Da ich immer wieder danach gefragt wurde, wie ich die Langzeitbelichtung realisiere, hier einfach die notwendige Codezeile dazu:
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raspistill –nopreview –ISO 800 –shutter 6000000 -ex verylong -awb auto -w 1280 -h 720 –ev -10 –brightness -100 -o /pfadzumspeichern/bild.jpgHier wird ISO 800 genutzt und die Belichtungszeit ist mit 6 Millionen Mikrosekunden (6 Sekunden) angegeben. In beiden Fällen ist dies das Maximum was mit dem 2015 erhältlichen Kameramodul machbar ist.
Der Rest wird mittels „convert“ (Teil des „Imagemagick“ Pakets für Linux) erledigt. Damit werden die blauen Flächen ins Bild gemalt und die Wetterdaten geschrieben. Das Wetterstationsprogramm generiert alle 3 Minuten eine Bashscript-Datei, welche danach auch gleich über den Shell-Befehl ausgeführt wird. Auf diese Weise findet die Bildaufzeichnung, als auch die Bildbearbeitung statt.
