Il Raspberry Pi Batinator: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Il Batinator è un Raspberry Pi portatile che utilizza un modulo fotocamera PinoIR (No Infrared Filter) per registrare video al buio a 90 fotogrammi al secondo, risoluzione 640x480. È dotato di un illuminatore a infrarossi a 48 LED nella parte superiore e l'alimentazione è fornita da una batteria del trapano ricaricabile da 12 V riutilizzata. Recentemente sono rimasto affascinato dai pipistrelli che visitano il nostro giardino di sera e ho costruito questo per cercare di catturare le piccole bellezze su pellicola.

Ho scoperto che il Batinator è utile anche per registrare i lampi, forse avrei dovuto chiamarlo Storminator: video Youtube su:

Nel caso in cui non riesci a visualizzare il video incorporato è su YouTube all'indirizzo: https://www.youtube.com/embed/Ota2V3bVvAw con altri su

Il codice Python (molto semplice) è su GitHub all'indirizzo

Passaggio 1: rilevamento dei pipistrelli

Ci siamo trasferiti in questa casa solo lo scorso agosto, quindi è stato davvero emozionante quando ho notato per la prima volta i pipistrelli in giardino poche settimane fa. Sono visibili principalmente al tramonto, quando escono dal loro posatoio nei boschi per banchettare con falene e altri insetti. Ci sono raccolti apparentemente ricchi nel nostro giardino e di solito non devi guardare molto a lungo per vederli, spesso volando in tondo aspirando tutto ciò che riescono a trovare. Ispirato a saperne di più ho comprato un kit di rilevatore di pipistrelli dal maplin locale, che è stata una saldatura divertente e funziona davvero bene. Mi sono quindi chiesto se fosse possibile filmarli per dare un'occhiata più da vicino e, si spera, anche identificare quali specie di pipistrelli stavano visitando! Avevo un Raspberry Pi 2 di riserva e mi è stato regalato un modulo fotocamera Pi NoIR (noir = nessun filtro a infrarossi) per il mio compleanno l'anno scorso, quindi ho pensato di usarlo e vedere cosa è successo.

Passaggio 2: il codice

Ho iniziato impostando la fotocamera sul Pi, seguendo le istruzioni e un esempio di fotocamera dal MagPi Magazine, quindi mi sono rivolto a Internet per trovare altri esempi che potevo adattare per la registrazione del video.

Ho trovato il codice perfetto sul sito web di Average Man Vs Raspberry Pi, che era ben documentato e davvero facile da seguire. Ho apportato alcune modifiche per soddisfare le mie esigenze, in particolare per dividere il video registrato in blocchi di 5 minuti: ogni 5 minuti impiega 15 minuti per essere guardato indietro a causa del framerate!

Il codice che ho usato è tutto disponibile su GitHub: è molto semplice!

Passaggio 3: prima luce

Inizialmente speravo di utilizzare una manciata di LED a infrarossi montati sul Pi per illuminare i pipistrelli, quindi ho iniziato a cercare in officina per vedere cosa potevo trovare. Mi sono imbattuto in una telecamera di sicurezza rotta e presto l'ho smontata, tagliando i LED dal circuito per lasciare più "gamba" possibile. Quindi li ho saldati a una scheda perma-proto, li ho collegati al Pi e gli ho dato un test.

Guardando attraverso la fotocamera del mio telefono stavano sicuramente funzionando, quindi quella sera ho distribuito il Pi in giardino, collegato a una presa di corrente nel capannone e immerso in un comodo vaso per piante. Trascorsi i 40 minuti, ho copiato con entusiasmo il filmato sul mio laptop per la visualizzazione e - niente, non una salsiccia!

Era ovvio che l'illuminazione dei quattro LED recuperati non era abbastanza potente, poiché i pipistrelli erano probabilmente ad almeno un metro di distanza dal Pi. Spento sono andato su google alla ricerca di soluzioni!

Passaggio 4: più potenza

Ho trovato un ottimo articolo su raspberrypi-spy confrontando le varie opzioni per l'illuminazione IR e ho deciso di acquistare un illuminatore IR, essenzialmente un piccolo faretto pieno di LED IR. Quello che ho comprato su ebay ha 48 LED ed è alimentato da 12 volt DC - era letteralmente il più economico disponibile nel Regno Unito a circa £ 5 ed è arrivato un paio di giorni dopo.

Questo era molto più simile! L'ho collegato insieme al Pi nell'officina oscurata e ho eseguito un paio di video di prova, riducendo il tempo di registrazione nello script Batinator.py ma lasciandolo impostato per l'acquisizione a 90 fps.

Rivedere i video di prova è stato un caso di buone notizie/cattive notizie: l'illuminazione era fantastica, davvero buona per diversi metri. Il rovescio della medaglia è che il video tremolava costantemente, al punto da essere inguardabile. Avevo la sensazione di sapere quale sarebbe stata la causa di ciò, l'alimentazione del nuovo illuminatore. La mia teoria era che lo sfarfallio riflettesse le oscillazioni a 50 hz dell'alimentazione di rete, quindi ho impostato uno script di prova per registrare 10 secondi di video a 90, 85, 80, 70, 60, 50 e 40 fotogrammi al secondo. Confrontando i video, sicuramente tutti hanno avuto l'effetto sfarfallio a parte quello a 50 fps. Questo è stato un po' deludente perché volevo davvero spingere il frame rate al limite.

Sono tornato all'articolo sulle specifiche della fotocamera per prendere ispirazione e ho scoperto che se il frame rate viene ridotto a 49 fps, la risoluzione di acquisizione può essere aumentata da 640x480 a 1296x730: un compromesso!

Passaggio 5: più test

La notte successiva la telecamera è andata fuori, di nuovo nella sua fioriera sul lato del capannone e puntata attraverso il giardino.

Non appena mi sono ritirato in casa ho potuto vedere un pipistrello che girava intorno, quindi speravo che questa volta avrei catturato qualcosa di buono. 45 minuti dopo ho iniziato a guardare il filmato e sebbene avessi catturato un insetto o due vicino alla telecamera, il pipistrello in movimento non era stato affatto illuminato.

L'ho potuto vedere sulla pellicola in silhouette mentre girava intorno al muro in cerchi perfetti, ma era ovviamente ancora troppo lontano dalla luce IR.

La notte successiva ho deciso di aumentare il mio gioco, quindi invece di posizionare la telecamera vicino alla sua fonte di alimentazione nel capannone ho eseguito una prolunga verso la mangiatoia per uccelli, che è quasi al centro del giardino e molto più vicino a dove di solito vedo i pipistrelli. Ho anche schierato un'arma segreta: il calzino puzzolente! Qualche settimana prima avevo visto su Springwatch che Martin Hughes-Games aveva attirato le tarme appendendo dei calzini imbevuti di una miscela di birra, vino e zucchero di canna - si chiama "Sugaring". Ho pensato che se potevo attirare le falene vicino alla telecamera, questo a sua volta avrebbe attirato i pipistrelli. Non è molto giusto con le falene, ma ecco, non le tenterei tutte le sere con le mie calze alcoliche. Non ho avuto successo nelle notti successive (troppo fredde e umide) ma ho tenuto a portata di mano una scorta di birra (per le tarme ovviamente) per ogni evenienza.

Passaggio 6: alimentazione della batteria

La difficoltà nel "dispiegare il batinator" di una sera era che comportava l'esecuzione di un cavo di prolunga dal capannone, collegando il Pi e l'illuminatore e quindi cercando di allinearli verso dove potrebbero essere i pipistrelli - questo richiedeva 10-15 minuti e era una seccatura da mettere via a tarda notte. Ho deciso che volevo utilizzare l'alimentazione a batteria, in modo che avviare l'acquisizione fosse semplice come estrarlo e premere il pulsante "vai".

Inizialmente ho pensato di utilizzare una batteria da 12 V per l'illuminatore e un power bank separato da 5 V per il Pi, ma mi sembrava una soluzione goffa, quindi ho deciso di utilizzare una singola batteria da 12 V per alimentare entrambi. Stavo già esplorando fonti di alimentazione a 12 V per un altro progetto, quindi ho deciso di costruire un alimentatore portatile da 12 V/5 V che fosse abbastanza modulare da essere utilizzato per entrambi gli scopi.

Ho iniziato con un vecchio trapano a batteria da 12 V (molto economico!) - Ho segato l'impugnatura appena sotto il grilletto, lasciando una superficie piana per fissare saldamente una scatola di progetto sopra con delle fascette. il cavo 12v era chiaramente visibile all'interno della maniglia tagliata, quindi ho appena aggiunto un blocco di connessione per semplificare le cose.

All'interno della scatola del progetto ho collegato una spina CC che si collegasse all'ingresso 12v dell'illuminatore e in parallelo ho collegato una presa di alimentazione standard da 12v per auto, praticando dei fori per farli passare sul retro. Ciò mi consentirebbe di collegare un adattatore USB per convertire l'alimentazione 12v dalla batteria del trapano a un'uscita USB 5v 2.1a e 1a. Ho quindi aggiunto un interruttore di alimentazione principale alla scatola e prima di collegare il prezioso Pi ho testato l'uscita USB utilizzando un caricatore USB Adafruit Doctor, sembrava tutto a posto!

Passaggio 7: ecco il Batinator

Con il potere tutto risolto, avevo solo bisogno di adattare il Pi e l'illuminatore alla base per renderlo bello e portatile.

L'illuminatore è dotato di una comoda staffa girevole, quindi è stato facile fissarlo al coperchio della custodia Pi, e ho incollato leggermente il modulo della fotocamera sulla parte superiore in modo che fossero sempre correttamente allineati. Ho dovuto usare un cavo a nastro della fotocamera più lungo per assicurarmi che non fosse troppo teso.

Sapevo che avrei voluto usare la base 12v/5v con altri progetti, quindi avevo bisogno di rendere la custodia Pi rimovibile: Lego si è rivelata una soluzione semipermanente comoda e perfetta! Ho incollato a caldo una base Lego piatta sulla parte superiore della scatola di alimentazione e un'altra alla base del case Pi, facendo combaciare i due saldamente.

Con tutti i pezzi ritagliati sul prodotto finito mi ha davvero ricordato gli "-inator" creati dallo sfortunato scienziato malvagio Heinz Doofenshmirtz nel cartone animato di Phineas & Ferb, e così è stato chiamato il Batinator! Imparando dal destino degli altri inatori ho deciso di omettere un importante pulsante "Autodistruzione".

Un vantaggio non pianificato dell'utilizzo della batteria da 12 V è stato l'eliminazione dello sfarfallio a 50 hz dell'elettricità di rete, quindi ho potuto nuovamente acquisire video a 90 fotogrammi al secondo. Ora si trattava solo di aspettare che il tempo migliorasse!

Passaggio 8: finitura e filmati

In genere il tempo è peggiorato non appena il Batinator era pronto, ed è stato solo nelle ultime calde serate che sono stato in grado di metterlo alla prova. Puoi vedere le prime riprese nel video di YouTube, anche se potrebbero essere incluse una o due falene! Registrando al buio è difficile avere un'idea della scala, quindi a volte è difficile dire se qualcosa è piccolo o solo lontano. Un pipistrello è piuttosto caratteristico però!

Ho provato a utilizzare varie risoluzioni di acquisizione, ma la 90fps 640x480 è la mia preferita: qualsiasi cosa più veloce e le cose diventano solo una sfocatura sullo schermo, anche se una sfocatura a 720p! L'illuminatore IR è efficace fino a circa 2-3 metri, quindi per lavorare con quello e con la risoluzione VGA il piano è sperimentare posizionando la telecamera in luoghi diversi per avvicinarsi il più possibile al punto in cui volano i pipistrelli. O gufi, UFO, fulmini, non sono pignolo. Spero di portarlo più lontano nelle prossime settimane, magari nei boschi o facendo una passeggiata con i pipistrelli nella riserva naturale locale.

Aggiornamento 2016-07-20: catturati alcuni brevi filmati di fulmini sul Batinator!

Aggiornamento 2016-07-24: Ancora qualche pipistrello e qualche falena!

La batteria del trapano convertita funziona davvero bene, cerco di caricarla completamente prima di "spegnere la mazza" di una sera, ma tutto funziona abbastanza bene per oltre due ore. Non ho lasciato che la batteria si scaricasse fino a zero mentre ero connesso al Pi poiché immagino che non sia molto buono per questo.

Sto usando VLC per visualizzare i file.mp4 catturati e trovo che questa sia un'opzione solida sia su laptop che su dispositivi mobili. La modifica dei video è semplice in Windows Movie Maker, ora ho l'abitudine di guardare indietro i file in VLC in avanti veloce, annotando i tempi di eventuali "blip" sullo schermo per facilitare il taglio in seguito.

Il Batinator è stato molto divertente da costruire ed è ancora più divertente da usare, adoro la sua semplice affidabilità e il suo aspetto eccentrico. È anche il primo progetto Pi portatile che ho tentato, che apre un sacco di nuove possibilità. Collegherò più video a questo istruibile man mano che (incrociando le dita) vengono catturati. Ora scusami mentre guardo il cielo…