Fotocamera da gioco a infrarossi Raspberry Pi: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Ho appena iniziato a esplorare il Raspberry Pi e sono rimasto incuriosito dal modulo della fotocamera a infrarossi Pi. Vivo in una zona un po' remota e ho visto segni di varie creature selvatiche che esploravano la casa di notte.

Ho avuto l'idea di creare una telecamera da gioco notturna utilizzando una scheda fotocamera Raspberry Pi NoIR con un rilevatore di movimento PIR e un faretto LED IR esterno per illuminare l'area e consentire alla telecamera IR di acquisire video.

Ho iniziato con qualcosa di semplice, ma come tutti gli ingegneri, ho continuato ad aggiungere sempre di più. Quindi ecco come funziona:

Questo progetto utilizza un Raspberry Pi configurato con WiFi in modalità headless. Posso avere la mia videocamera remota all'interno della gamma WiFi, quindi una volta connesso posso avviare il programma e recuperare i file video catturati. Ci sono molte istruzioni online per farlo, quindi non cercherò di ripassarle qui. Ho anche installato la fotocamera Raspberry Pi seguendo anche le istruzioni online. Prova l'headless (se questo è ciò che vuoi) e la fotocamera per assicurarti che tutto funzioni.

Questo progetto utilizza la scheda fotocamera Raspberry Pi NoIR (infrarossi) per la registrazione video notturna quando viene rilevato qualcosa. La scheda fotocamera Pi NoIR può essere utilizzata anche durante il giorno, ma poiché il filtro IR viene rimosso, il colore è un po' sbiadito. Ho costruito un faretto LED IR esterno che si attiva quando viene rilevato un movimento per illuminare l'area durante l'acquisizione del video. Una volta completata la durata del video selezionata, il faretto LED IR si spegne. Il design ha anche un circuito LDR per rilevare se è giorno o notte. Se è notte e viene rilevato un movimento, lo spot LED IR è abilitato e durante il giorno è disabilitato. Il collegamento del cavo del faretto LED IR esterno mette a terra un pin di rilevamento per rilevare se la lampada è collegata alla telecamera. Se il faretto IR esterno non viene rilevato, l'uscita della lampada è disabilitata. Dopo il rilevamento del PIR, se notte, il pin 22 del GPIO attiva il relè che pilota i LED IR ad alta corrente (se collegati).

L'acquisizione di video può anche richiedere un po' di spazio su disco e potrebbe riempirsi velocemente. Ho scoperto una volta che ho completamente riempito lo spazio su disco e non sono stato in grado di eseguire l'accesso remoto e il Pi non si avviava. Per risolvere questo problema ho aggiunto del codice per misurare lo spazio su disco e interrompere il programma se lo spazio su disco si sta esaurendo.

Divertiti!

Passaggio 1: elenco delle parti

Lampone Pi:

Lampone Pi

Scheda fotocamera NoIR

Chiavetta WiFi (se lo si desidera)

Parti dello scudo:

Scheda prototipo Humble Pi Shield

SN75468D

Relè DS2E-L-5V

Potenziometro 1M ohm

Resistenza da 100K ohm

Resistore da 1K ohm

GUIDATO

Transistor 2N3904

LDR

Resistenza da 100K ohm

Connettori pin IO vari, come richiesto

Cavo di interconnessione, come richiesto

Allegato:

Recinto per ospitare il Pi e lo scudo

Connettori di interfaccia, come richiesto

LAMPADA IR:

20 LED IR ad alta corrente

Resistori da 47 ohm, 5W (qtà 2)

Recinto della lampada (ho usato un involucro del freno del rimorchio)

Passaggio 2: crea lo scudo

Ho creato uno scudo per montare il relè, il driver del relè, l'interfaccia PIR, il circuito LDR, il sensore della lampada a LED IR e altri IO.

Ho usato Humble Pi Shield:

Ho scavato tra le mie parti varie e ho usato un array di transistor Darlington 75468, ad alta tensione e alta corrente. Tutto ciò di cui hai bisogno è un driver con una corrente di uscita sufficiente per impostare/ripristinare il relè. Ho anche allegato un file Visio per mostrare come ho posizionato le parti e aggiunto i ponticelli e lo schema (formato Eagle).

Ho usato alcuni pin di ricambio e guaina termoretraibile per realizzare connettori per IO dalla scheda ai connettori del contenitore, PIR e LDR.

Passaggio 3: costruire l'involucro

Ho trovato un involucro di ricambio nelle mie scatole di spazzatura dei pezzi. Qualcosa di semplice, ma in futuro potrei sostituirlo con un involucro impermeabile e sperimentare con una fonte di alimentazione a batteria/ricaricabile.

Ho praticato un foro nella custodia in modo che il sensore PIR sporgesse e l'ho montata sulla custodia. Ho anche usato un anello di tenuta LED montato su pannello per tenere l'LDR.

Ho praticato un altro foro per la fotocamera Pi. Ho incollato una finestra di plexiglas sulla fotocamera per proteggere l'obiettivo.

Ho installato un connettore di tipo DB-9 per il faretto LED IR esterno.

Ho installato un connettore di alimentazione per alimentare il tutto.

Poiché ho utilizzato una custodia di riserva che avevo a portata di mano, questa custodia non consente un facile accesso alla scheda SD e al dongle WiFi. Ma una volta che tutto funziona, non avrai davvero bisogno di arrivarci a meno che qualcosa non si rompa davvero.

Passaggio 4: crea il faretto a LED IR

Il faretto a LED IR era abbastanza semplice. Ho trovato alcuni LED IR economici ad alta potenza su EBAY con un picco di 700 mA. Ho creato 4 stringhe di 5 LED cablate in serie (vedi schema). Ho collegato le due stringhe in parallelo e ho collegato una resistenza da 47 ohm, 5 W a ciascuna stringa. Ho trovato un alimentatore esterno che fornisce circa 17 VDC. Ho selezionato i resistori per limitare la corrente in modo da non bruciare i LED. Dovrai capire le specifiche sui tuoi LED, quanti ne vuoi, quale alimentazione usare per la corrente di pilotaggio del LED e calcolare i resistori di limitazione. Non c'è modo che il Pi possa guidarli da solo. Camera Shield utilizza un relè, quindi non importa cosa usi. Assicurati solo di non guidare più corrente di quella che il relè può gestire o il cablaggio che usi.

Vedrai anche un anello di filo tra i pin 8 e 9. Lo uso per rilevare se la lampada è collegata. Lo scudo CAM ha una resistenza di pull up collegata al lampone. Quando il cavo è collegato, la linea di rilevamento è tirata in basso, quando non è collegata la linea di rilevamento è tirata in alto.

Ho anche scoperto che utilizzando una lampada del freno del rimorchio che ospita la cornice rossa fa un ottimo lavoro nel disperdere il "raggio" IR per illuminare un'area più ampia. I LED che ho hanno un raggio abbastanza stretto. Senza la cornice, i LED forniscono un raggio abbastanza stretto.

Passaggio 5: caricare il programma

In allegato è il file Python che ho creato (sto ancora cercando di capire GitHub).

I file video vengono salvati con estensione.h264. Uso un programma FTP per caricare i video sul mio computer. Puoi utilizzare il lettore multimediale VLC per visualizzare i video.

Ho allegato alcuni video catturati. Uno era una lince rossa e un altro era un gatto.

Ho aggiunto alcune altre cose al sistema operativo lampone per rendere le cose più facili. Non ho un orologio in tempo reale, quindi ogni volta che accendo il Raspberry Pi avevo bisogno di impostare la data e l'ora. L'ho fatto con il comando Sudo per impostare la data e l'ora su Raspberry:

sudo date -s "Lun ago 12 20:14:11 PST 2014"

Volevo anche disabilitare il LED della fotocamera Raspberry Pi in modo che non avvisasse ciò che stavo registrando. Per disabilitare il LED della fotocamera, modifica: /boot/config.txt e aggiungi la seguente riga:

disable_camera_led=1

Stavo pensando di rendere il tutto alimentato a batteria, quindi ho scoperto che potevo risparmiare ~ 20 mA disattivando le uscite PAL/HDMI modificando config.txt aggiungendo:

opt/vc/bin/tvservice -off

Passaggio 6: lista dei desideri

Ho qualche altra idea per migliorare la fotocamera. Potrei lavorare su alcuni di questi e aggiornerò man mano che aggiorno…

1. Salva il video in un formato più standard (mpg, ecc.)?

2. Invia file tramite server WEB

3. Utilizzare il programma di movimento per il rilevamento del giorno. Il programma di movimento rileva il movimento cercando i cambiamenti dei pixel. Puoi anche concentrarti su una specifica area target. Questo aiuterà nel rilevamento diurno. Il rilevatore PIR funziona benissimo di notte, ma può essere alquanto sensibile in piena luce e può innescare il movimento dell'albero dal vento o altri movimenti che potresti voler ignorare (come le auto su una strada, ecc.). Puoi regolare la sensibilità del tuo rilevatore PIR, ma Motion sarebbe piuttosto interessante.

4. Ottimizza il codice: utilizza le chiamate per attività ripetitive (avvia/arresta video, dimensioni del disco, ecc.)

5. Usa MUX per scambiare i moduli della fotocamera dal giorno alla notte?? Può funzionare?

6. Cosa occorre per far funzionare la batteria del sistema?

7. Aggiungi il modulo orologio in tempo reale (se non riesci a connetterti a Internet)

8. Aggiungi un programma per riconnettersi automaticamente al wifi quando si disconnette

9. Fare in modo che il programma si avvii automaticamente all'avvio (quando si applica l'alimentazione).