Wetterkamera

Wetterkamera

Raspberry Pi, das Kameramodul und die Software

Die Wetterkamera besteht im wesentlichen aus einem Raspberry Pi und einem Raspberry-Camera-Modul.

Der Raspberry Pi (zu deutsch: Die Himbeere) selbst ist ein Einplatinencomputer (aktuell wohl der weitverbreiteste Computer auf der Welt), der gerne für diverse Kleinprojekte wie dieses hier herangezogen wird. Die Vorteile vom Raspi sind: Robuster Aufbau, diverse Zusatzmodule sind verfügbar, es gibt weltweit eine grosse Community, diverse Betriebssysteme sind verfügbar, Stromverbrauch nur ca. 3 Watt, vieles ist OpenSource, günstige Komponenten.

Unsere Wetter-WebCam besteht aus einem Raspi der 1. Generation (das reicht performancemässig völlig) und einer 8MP-Kamera-Orignal-Raspberry-Camera. Das ist die Version V2 mit dem Sony-Sensor. Auf dem Raspberry selbst läuft als Betriebsystem ein halbwegs aktuelles Raspian 4.4.x. Das ist ein Debian-Linux, das für den Raspberry Pi optimiert ist. Ein WLAN-USB-Modul bindet den Raspi an die Welt an. Bildschirm, Tastatur und Maus benötigt er bei unserem Projekt nicht, die Programmierung des Raspi findet übers Netzwerk via SSH statt.

Ein Bash-Script das alle 15min per Cronjob aufgerufen wird, erstellt dann ein Einzelbild mit maximaler Auflösung von 2592 x 1944 Pixel. Dieses Foto wird leicht überbelichtet aufgenommen (-br 55), da der Blick in den Himmel die Belichtungsautomatik der Camera zum "Zumachen" verleitet. Das Script schneidet dieses Foto dann auf 1980 x 1080 Pixel zu und lädt das Zwischenbild per FTP auf unseren WebSpace hoch, damit ihr es sehen könnt.

Aufbau des Zeitraffer-Raspi im Detail

Gerne dürft Ihr das Zeitraffer-Projekt nachbauen und für eure Zwecke verändern und benutzen.

Benötigte Hardware:

1. Natürlich einen Raspberry Pi. Welche Version ihr benutzt ist für diese Zwecke nur releavant wenn man sehr schnell zeitrafern will. Bei meinem Wetter-Kamera-Projekt wird nur alle 15 min ein Bild erstellt. Da läuft auch die günstige Version 1 ohne Probleme.

2. RaspberryPi Camera Modul. Da gibt es aktuell verscheidene Versionen mit 5MP und 8MP. Die grüne Platine ist für Tageslichtaufnahmen mit richtigen Farben optimiert, die schwarze Platine ist eher für IR-Nachtaufnahmen in schwarz-weiss geeignet. Bei der Platine stimmen tagsüber die Farben nicht

3. Eine SD-Karte. Die Raspis ab Version 2 nutzen MiniSD, die Version 1 normale SD-Karten

4. Netzteil für den Rapsberry Pi mit 5V 2.5A

5. Eventuell einen WLAN-USB-Stick

Aufbau und Software

Grob sind folgende Schritte nötig:

- Zusammenbau der Hardware

- Aufspielen des aktuellen Betriebssystems Raspian auf die SD-Karte. Vergesst auch nicht die Kamera zu aktivieren und evt. deren LED zu deaktivieren. Das erledigt man am Einfachsten nach der offiziellen Anleitung der Raspberry Pi Organisation. Mehr unter https://www.raspberrypi.org/documentation/

- Steckt dann die SD-Karte und bootet diesen. Ich nutze für die Erstinstallation immer einen Monitor, der über HDMI angeschlossen wird  und eine USB-Tastatur. Erst wenn ich mich da erfolgreich einloggen konnte, erledige ich den Rest dann übers Netz per SSH. Einen WLAN-Raspi kann man nur so in Betrieb nehmen, da ihr ja das WLAN-Kennwort eures Routers einmal eingeben müsst.

- Den Rest erledige ich da dann via Putty und SSH. Die IP-Adresse des Raspi findet ihr z.B. mit eurer FritzBox auch ohne Monitor heraus. Verbindet euch also mit Putty über die IP, also z.B. 192.168.1.111 mit dem Raspi. Der User ist immer pi, das Standardpasswort ist raspberry

- Ändert aus Sicherheitsgründen immer das Passwort des User pi! Wenn man schon als pi angemeldet ist reicht ein

passwd

und dann die Vergabe eines neuen Passworts. Das sollte man sich gut merken, da Linuxmaschinen sonst den Zugriff hartnäckig verweigern. Beim Raspi gibt es derzeit noch einen Schleichweg mit dem man einen Passwort-Reset ausführen kann.

- Aktualisiert das System mit

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

- Falls ihr die Bilder per FTP uploaden wollte müsst ihr das Paket ftp nachinstallieren. Das ist standardmässig nämlich nicht bei Raspian dabei.

sudo apt-get install ftp

- Legt eine Datei zeitraffer.sh an

sudo nano ~/zeitraffer.sh

- Die Datei bekommt erst mal folgenden Inhalt

#!/bin/bash

#zeitstempel fuer dateiname generieren
timestamp=$(date +%Y-%m-%d-%H-%M)
echo $timestamp

#dateiname zuweisen
filename=/home/pi/zeitraffer/$timestamp.jpg
filenameremote=$timestamp.jpg

#Foto erstellen
echo $filename
raspistill -o $filename -w 1920 -h 1080 -n

Falls die Dateien per FTP auf einen Server kopiert werden sollen, dann ergänzt unten in der Datei folgendes

ftp -n <<EOF
open servername
user username password
put $filename $filenameremote
EOF

Die Parameter servername, username und password müsst ihr natürlich durch die Zugangsdaten eures Servers ersetzen.

Falls ihr die Bilder gleich beschneiden wollt empfiehlt sich das Paket "imagemagick" zu installieren.

sudo apt-get install imagemagick

Der Befehl "convert"  aus diesem mächtigen Bildbearbeitungspaket erledigt Schnittaufgaben und fügt auch gleich eine Bildbeschriftung hinzu

convert $filename2 -crop 1920x1080+306+864 $filename3
convert $filename3 -gravity SouthEast -font "/home/pi/.fonts/ubuntu.ttf" -pointsize 24 -fill white -draw "text 3,2 '© KAHRU Dennach `echo $timestamp`'" $filename4

- Legt ein Verzeichnis zeitraffer im home-Verzeichnis an. Da werden die Bilder zwischengespeichert.

mkdir ~/zeitraffer

- zeitraffer.sh muss Rechte zum Ausführen haben

sudo chmod +x ~/zeitraffer.sh

- Die zeitliche Planung der Fotos kann man über den crontab -e erledigen

crontab -e

Fügt dort unten z.B. die Zeile an

*/15 6-22 * * * /home/pi/zeitraffer.sh

Das bedeutet hier, dass der Job alle 15 min von 8:00 bis 22:00 aufgerufen wird.

Das sollte es im Wesentlichen schon gewesen sein um den Raspberry Pi auch für Zeitraffer einsetzen zu können. Bei Fragen dürfte ihr mir gerne eine Mail unter kontakt@kahru.de zukommen lassen!

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