Arduino Projekt Fotofalle

[TKK-Arduino]

Hallo Forenten
ich schreibe vorerst mal als Gast.
Ich beschäftige mich damit eine Fotofalle zu bauen.
Ausgangspunkt waren die Möglichkeiten Tiere Insekten Sensorisch (Lichtschranke, Ultraschall, Bewegungsmelder) zu erfassen und auszuwerten
und damit eine Kamera auszulösen. Als praktisch veranlagter habe ich mir Gedanken gemacht, wie man vor Ort dann so was einrichten kann was es bedeutet.
Vögel sind meist etwas höher anzutreffen außer man lockt mit Futter. Aber der Abstand welcher sinnvoll ist unterscheidet sich doch deutlich, wenn ich Insekten
knipsen will.
Deswegen habe ich die Idee per LS wieder verworfen, zudem die Dinger recht teuer sind.
Bewegungsmelder müssen in ihrem Erfassungsbereich eingeschränkt werden. Zudem gehen die meisten auf Wärme ab. Wird dann mit Insekten wohl schwierig.
Also bin ich bei Ultraschall hängen geblieben.
Die Serie SRF02 (08,10) sind I2C fähig und man kann sich die Signallaufzeit per µs ausgeben lassen, was somit eine Empfindlichkeit von mm möglich macht.
Mir würde 5 mm Genauigkeit durchaus reichen. Einzig die Frage, ob man mit zwei Sensoren die Punktgenauigkeit erhöhen kann ist mir noch nicht schlüssig.
Weil Schall ist ja keine gerade Linie.
Einstellbar ist bei diesen Sensoren auch der Range (Entfernung) bis zu welcher gemessen werden soll. Somit kann ich dies eigentlich zur Einstellung nutzen.
Man positioniert den Sensor und verkürzt den Range solange, bis das Signal aus geht. Dann hab ich eigentlich schon eine Möglichkeit das Dingens einzustellen, ohne mit dem Maßband rum laufen zu müssen. Um zu verhindern, dass ein Objekt im Messstrahl auf den Zielpunkt zufliegt und dabei ständig ein Auslöseimpuls produziert wird will ich die Entfernung gegen eine Konstante (Variable) abgleichen, so dass nur dann ausgelöst wird wenn z.Bsp. Laufzeit (Einstellpunkt) - 30 µs würde dann ca. 10 mm entsprechen. Ist diese Bedingung erfüllt wird die Kamera ausgelöst.

Das ganz soll natürlich wenig Größe und Gewicht haben, weil man eh schon genug rumschleppt.
Als Board wollte ich den Arduino Mega 2560 einsetzen.

Nun was denkt ihr? Ist das Projekt durchführbar.

LG Thomas

[Rabenauge]

Machbar sicher aber: Insekten (zumindest kleinere, fliegende) wirst du mit den US-Sensoren kaum ausreichend sicher erfassen können. Nen Maikäfer vielleicht, aber wenns kleiner wird- hm, versucht hab ichs nicht, aber ob das klappt?
Auch schnell fliegende Vögel könnte schwierig werden, da US-Sensoren nicht viel Reichweite haben und alles andere als schnell sind...

[cdk]

Habe gerade auf das Stichwort Fotofalle angesprochen und mir schwante übles. Nach dem Durchlesen Deines Textes wurden meine Bedenken aber schnell zerstreut und ich finde das Vorhaben echt interessant :)!

Könnte mir allerdings vorstellen daß man bei den Planungen auch die Latenz des I2C-Busses berücksichtigen muß. Dazu sollte man erstmal rausfinden welchen Mode der gegebene Controller unterstützt. Der Minimalstandard definiert sich mit 100kb/s. Fälschlicherweise 1:1 umgerechnet bedeutet das 12,5kB/s bzw. 80us/B. Fälschlicherweise - aber man bekommt doch zumindest einen Geschmack für die Größenordnung, in der sich das ungefähr abspielen wird...

Als Vorversuch würde ich wohl mal eine Testkonstruktion mit LS + US testen. Die LS als Trigger um zu messen wann die US-Sensor Daten per IIC zur Verfügung stehen und dann weiter 'drüber nachdenken.

[TKK-Arduino]

Hallo

danke für euer Interesse. Hab grad durch Zufall eure Post gesehen. Eure Überlegungen sind mir teilweise schon auch gekommen aber einige noch nicht.

Mit Lichtschranken wollte ich eigentlich nicht arbeiten, da diese nicht ganz einfach zu handeln sind (wg. Streulicht usw.)
und bei entsprechende Distanz auch teurer werden.
Für die SRF02 (08, 10..) spricht, das keine I/O verbaucht werden weiter kann man bei einigen die gewünschte Messentfernung vorgeben und bekommt das Ergebniss gleich in µs in die Register
eingetragen. Nun obs für Insekten reicht weis ich natürlich auch nicht. Wobei ich mir da eher Schmetterlinge vorstelle. Aber die können auch ganz schön klein sein.
Die Messentfernung könnte man auch zum einstellen vor Ort verwenden. Bsp.: Objekt anpeilen und solange am Regler drehen, bis Signal aus ist. Dann bin ich kurz vor dem Objekt eingestellt.
Mit Verrechnung zu einem internen Sollrange kann man das auslöseverhalten der Kamera noch zusätzlich steuern.
Noch praktischer ist es dann Vögel anzulocken. Probleme welche noch lauern: Fokuspunkt fix oder AF ? Hat beides vor und Nachteile.

Doch mittlerweile stellen sich Fragen nach der Sinnhaftigkeit, denn:
- Oly bringt eine weitere neue Kamera raus welche per Tablet / Smartphone per WiFi gesteuert werden kann.

Das bedeutet, da man sehen kann was passiert kann man auch den Fokus richtig setzen und hat so deutlcih weniger Ausschuss.

Das einzige warum man noch so ein Projekt durchziehen wollte ist der Spass an der Freud und die Neugier ob man es hinbekommt.
Mal sehen wie es weitergeht.
LG Thomas

[Rabenauge]

Das Ganze kommt schwer auf die konkreten Bedingungen an: an nem Fenster, wo sich davor nen ganzes Stück keine Bäume befinden, wird es völlig anders funktionieren als beispielsweise im Wald.
Die käuflichen Fotofallen sind übrigens soo toll auch nicht: manche lösen bei jedem Mist aus, andere erst wenn das Wilschwein dagegen rennt. ;)

Die Entfernungs"einstellung" der US-Sensoren ist eigentlich gar keine, das funktioniert so:
Es wird immer erstmal ein Geräusch ausgesendet. Nun muss man warten, bis ein Echo zurück kommt. Also bei voller Reichweite so lange, wie der Schall für die doppelte Strecke braucht. Damit kannst du dir übrigens leicht ausrechnen, wie schnell der jeweilige Sensor ist...
Will ich nun gar nicht die volle Reichweite nutzen, so verkürze ich die Wartezeit einfach- der Sensor wird "schneller" aber:
das klappt nur eingeschränkt. Hab ich nämlich mehr als einen solchen Sensor im Einsatz, dann _muss_ ich sogar noch länger warten- nämlich so lange, bis ich ganz sicher gehn kann, dass das Echo des ersten (die Dinger können praktisch durchaus einiges mehr schaffen als die angegebene Reichweite, da die ja gewissermassen das Minimum ist) abgeklungen ist- erst dann kann der nächste Sensor sicher arbeiten.
Bei zwei Sensoren also wird es schon richtig langsam- die Reichweite per Software verkürzen nutzt da nix mehr.

Was die Kamera angeht: mehr als auslösen schafft nen Arduino sowieso nicht, er ist nicht in der Lage, Bilder dieser Grösse in nahezu Echtzeit zu verarbeiten. Auch ne billige Keycam (so nen ding hab ich da, daher weiss ich es) würde nix taugen, die ist entschieden zu langsam. Da brauchst eine wirklich schnelle...

[i_make_it]

Einzig die Frage, ob man mit zwei Sensoren die Punktgenauigkeit erhöhen kann ist mir noch nicht schlüssig.


Ich sag mal nein.
Der SRF02 sendet und schaltet dann auf Empfang um.
Nach Ablauf eines Zeitfensters fängt der Zyklus von vorne an.
Die Kapseln arbeiten mit 40KHz.
Wenn also Sensor 1 sendet empfangen Sensor 1 und Sensor 2 ein Echo. Sensor 1 berechnet seine Signallaufzeit korrekt. Sensor 2 bekommt Müll.
Dann sendet Sensor 2 und beide Sensoren lauschen. Sensor 1 bekommt das als zweites Echo. Im Idealfall verwirft er es im ungünstigsten Fall fließt das noch in die Laufzeitberechnug ein und produziert Datenmüll oder einen Fehler.
So geht das dann im Wechsel munter weiter.

Jetzt ist die Frage was genau gewollt ist. Ein Sender und mehrere Empfänger um so durch Laufzeitunterschiede des Echos eine 3D Positionsbestimmung durchführen zu können oder mehrere komplette Sensoren die jeweils aus eigenem Sender und Empfänger bestehen.
Ersteres ist mit lauter baugleichen US-Kapseln realisierbar aber nicht mit dem SRF02.
Bei letzterem braucht man lauter Kapseln die paarweise jeweils unterschiedliche Arbeitsfrequenzen benötigen oder durchstimmbar sind. (was Teuer ist) das kann der SRF02 aber auch nicht. Eventuell ist so ein Experimentierset z.B. Franzis Lernpaket Ultraschall sinnvoll um sich mit der Materie auseinanderzusetzen. Wobei von der Anzahl der Bauteile wohl noch der Zukauf von ein paar anderen US-Kapseln und Baulteile Sinnvoll wäre.

[oberallgeier]

... Für die SRF02 (08, 10..) spricht, das keine I/O verbaucht werden ... das Ergebniss gleich in µs ... Nun obs für Insekten reicht weis ich natürlich auch nicht ...Beim SRF02 (andere habe ich - noch - nicht getestet) bekomme ich noch auf mehr als nen halben Meter ein Signal von nem Schraubendrehergriff Ø22 mm, von nem Griff Ø15 mm gibts selbst auf die Minimaldistanz von rund 15 .. 18 cm kein Signal. Ab wann der Griff Ø22 nicht mehr erfasst wird habe ich nicht getestet.

Ein Nachteil des Ultraschallsensor ist a) die breite Keule - rund ± 20°. Da könnte bei nem auftretenden Signal das Insekt noch am Bildrand sein (oder darüber hinaus?). Ausserdem b) - ALLES ausserhalb dieses Strahls ist nicht mehr zu erfassen. Vielleicht wäre dann ein Fächer von mehreren Sensoren in einer Ebene besser geeignet.

Dass die Laufzeit in µs angezeigt wird ist nicht unbedingt Kappes. In nem anderen Thread habe ich vorgerechnet :
Die Schallgeschwindigkeit in (reiner, trockener) Luft ist etwa 0,33 mm/ µs. Will man rund 0,5 m messen - der Ultraschallsensor misst ja die Schalllaufzeit hin und zurück, d.h. hier einen Meter. Bei Temperaturunterschied 5K, genauer 25°C auf 20°C, beträgt in diesem Fall der Laufzeitunterschied schon rund 12 µs, entsprechend rund 3,7 mm Lauflänge für den Schall. Aber für Dein Projekt dürfte ja die genaue Entfernung gar nicht erforderlich sein. Da wäre ja die Entfernungsangabe in Zentimeter ebenso sinnvoll wie in µs - Dir gehts ja nur darum "ob etwas da ist".

Schließlich (Nachteil c) ) weiß ich nicht, was Hund, Katze und vermutlich auch Vögel zu einer Dauerbeschallung mit 40 kHz sagen. Ob Insekten diese Töne hören weiß ich aber nicht.

[Peter(TOO)]

Hallo Geier,

Schließlich (Nachteil c) ) weiß ich nicht, was Hund, Katze und vermutlich auch Vögel zu einer Dauerbeschallung mit 40 kHz sagen. Ob Insekten diese Töne hören weiß ich aber nicht.
Es gibt Insekten die das hören können, zum Schutz vor Fledermäusen.

MfG Peter(TOO)

[TKK-Arduino]

Hallo allerseits

herzlichen Dank für euer reichhaltiges Feedback.
Sieht so aus, als ob das nicht unbedingt erfolgversprechend gelöst werden kann.
US Sensoren in Kreuz beeinflussen sich gegenseitig. Die Taktung ist schwer manipulierbar, da bei Fertigmodulen ja fest verlötet.
Dadurch lässt sich die Streuung der Sensoren nicht eliminieren.

Nochmals vielen Dank an alle.

LG Thomas

[Rabenauge]

Du wirst auch die anderen (ich hab allerdings nur HC-SR04) ohne weiteres nach Belieben triggern können.
Bei meinen jedenfalls geht das-somit kann man das gegenseitige Stören schon wirksam unterdrücken, aber langsam wirds dann eben.
Eventuell wäre nen PIR was? Zumindest Vögel sollte der ja detektieren können....

[cdk]

Hey TKK,

laß' Dich von dem Input hier nicht entmutigen sondern probier doch wirklich mal selbst ein paar Testaufbauten. Die Sensoren sind ja nun nicht soo teuer. Nutze die Hinweise auf Probleme in konstruktiver Weise. Sie ersparen Dir mächtig viel Verzweiflung wenn Du wirklich mal anfängst auszuprobieren - aber ich würde das tun.

Du wirst so oder so - gekauft oder selbstgebaut - kein 100%iges System finden, aber beim Selbstbau hast Du die Möglichkeit an den gröbsten Mankos zu feilen sofern Du Dir bewußt bist woran es hapert. Und dazu kam jetzt ja schon einiges an Info rüber...

[Peter(TOO)]

Hallo TKK,

Eine weitere Lösung wäre eine Kamera, welche bei einer Veränderung im Bild auslöst.
Da gibt es einiges für ne Webcam und z.B. einem Raspie. Ist natürlich erst mal nicht so ideal vom Stromverbrauch.

Aber da kommt mir noch eine andere Idee:
Der Chip in den optischen Mäusen ist im Prinzip eine Kamera mit der entsprechenden Auswertung für Bewegung.
Die Dinger haben so eine 8x8 Pixel Kamera und machen eigentlich nichts anderes als einen sich bewegenden Punkt zu verfolgen, was dann das Maussignal ergibt.
Die Teile für Funkmäuse brauchen kaum Strom und eine Maus zum ausschlachten ist auch nicht teuer.
Meistens ist da ein Chip von HP oder Agilent drin, da bekommt man sogar das Datenblatt.
Praktisch müsste da noch eine passende Optik davor.

Müsste man halt mal ausprobieren!

MfG Peter(TOO)

[cdk]

Hallo TKK,

Eine weitere Lösung wäre eine Kamera, welche bei einer Veränderung im Bild auslöst.
Da gibt es einiges für ne Webcam und z.B. einem Raspie. Ist natürlich erst mal nicht so ideal vom Stromverbrauch.

Aber da kommt mir noch eine andere Idee:
Der Chip in den optischen Mäusen ist im Prinzip eine Kamera mit der entsprechenden Auswertung für Bewegung.
Die Dinger haben so eine 8x8 Pixel Kamera und machen eigentlich nichts anderes als einen sich bewegenden Punkt zu verfolgen, was dann das Maussignal ergibt.
Die Teile für Funkmäuse brauchen kaum Strom und eine Maus zum ausschlachten ist auch nicht teuer.
Meistens ist da ein Chip von HP oder Agilent drin, da bekommt man sogar das Datenblatt.
Praktisch müsste da noch eine passende Optik davor.

Müsste man halt mal ausprobieren!

MfG Peter(TOO)

Sowas ähnliches machen sie anscheinend in der aktuellen "Make:" - die nehmen eine USB-Maus um reale Mäuse zu detektieren. Hier eine Artikel-Vorschau:
http://www.heise.de/make/projekte/Maus-faengt-Maeuse-1745568.html

[Peter(TOO)]

allo,

Sowas ähnliches machen sie anscheinend in der aktuellen "Make:" - die nehmen eine USB-Maus um reale Mäuse zu detektieren. Hier eine Artikel-Vorschau:
http://www.heise.de/make/projekte/Maus-faengt-Maeuse-1745568.html
Keine Ahnung was der da genau gemacht hat und was für eine Gleichspannung er da gefunden hat.

Die Opto-Chips die ich kenne haben eine SPI/I2C Schnittstelle.
In einem Testmodus kann man meist sogar das "Bild" auslesen.

MfG Peter(TOO)

[Rabenauge]

Kenn ich auch so. Ist sogar per Arduino "relativ" einfach zu bewerkstelligen....allerdings haben die Dinger schon ne höhere Auflösung, ich glaub, 64x64 war es. Hab vor ner Weile damit mal rumgespielt weil ich sowas eventuell für den Monstertruck verwenden wollte.
Allerdings: für das Vorhaben hier wäre die oben beschriebene Möglichkeit evtl. besser da sie sämtliche Rechenarbeit (auch nen 64x64-Bild muss erst verarbeitet werden) einspart. Wenns so auch geht...

[Besserwessi]

Ulraschall dürfte nicht so einfach sein. Die einfachen US Transducer sind nicht Wetterfest. Auch bekommt man ggf. ein Signal vom Hintergrund, wenn der Sensor nicht in den Himmel gerichtet wird. Je nach Modul reicht ggf. auch die Empfindlichkeit nicht - da wird ggf. je nach Abstand die Verstärkung verstellt, so dass auch bei kleiner Entfernung keine kleineren Objekte erkannt werden. Im Prinzip könnte man ggf. eine Art Ultraschall Bewegungsmelder aufbauen - allerdings gibt der keine definierte Entfernung, sondern nur ein Signal wenn sich im Empfangsbereich was bewegt. Da muss man dann aber wohl zurück bis auf die Transducer und den Rest selber Aufbauen / entwickeln.

Eine Lichtschranke ist nicht unbedingt komplizierter und kann einen besser definierten Punkt überwachen. Selbst die Abstandssensoren von Sharp sind nicht so teuer. Die mini Kamera aus der Maus wäre wohl auch Möglich - einfach auf Änderungen des Bildes Warten und ggf. noch reine Helligkeitsänderungen unterdrücken. Auf ein paar Bilder zu viel muss man sich wohl einstellen - bei heutigen digitalen Kameras ist das aber nicht mehr so das Problem.

[TKK-Arduino]

Hallo
und nochmal vielen Danbk für die jetzt doch zahlreichen Gedanken.


Ich sag mal nein.
Jetzt ist die Frage was genau gewollt ist. Ein Sender und mehrere Empfänger um so durch Laufzeitunterschiede des Echos eine 3D Positionsbestimmung durchführen zu können

Diesen Gedanken finde ich sehr spannend. Es stellt sich dann nur noch die Frage, ob der Rechenaufwand mit einem Arduino flott genug machbar ist.
Oder ob man vielleicht dan schon auf einen RasberryPi umsatteln muss. Dazu muss man aber auch drei Analogeingänge pleichzeitig überwachen und auswerten.
Aber ein Problem wird dann trotzdem nicht so einfach aus der Welt zu schaffen sein. Wenn die Umgebung viel Reflexionen erzeugt ist es auch sicher schwer bis unmöglich,
eine exakte Auswertung zu bekommen. Da ja auch hier vagabundierende Echo zu Fehler führen können.
Ich könnte mir vorstellen, in der Mitte einen Sender+Empfänger zu haben und links / rechts davon jeweils einen Empfänger. Aus drei Signalen könnte man durchaus ein recht exakte Positionsbestimmung erreichen. Doch um deutliche Laufzeitunterschiede zu bekommen müssen die Empfänger entsprechend weit aus einander sein.
Schwierig stelle ich mir dagegen vor, das ganz vor Ort entsprechend genau aufbauen zu können. Mit vernünftigem Aufwand.

LG THomas

[Rabenauge]

Mit Ultraschall wirds nicht mal annähernd "genau" was die Position angeht. Schau dir mal die Datenblätter zu den Sensoren an, was die Dinger für ne Keule als Empfangsbereich haben. Alles was darin auftaucht, ist "da"-alles andere nicht.
Man kann auch recht kleine Objekte erkennen (Bleistift oder so) aber die genaue Position dann nicht.
Generell aber wirst du ne genaue Position ja gar nicht benötigen, es sollte ja genügen, wenn du weisst "irgendwo vor der Linse ist was" und dann auslöst, oder?

[TKK-Arduino]

Hallo



Eine Lichtschranke ist nicht unbedingt komplizierter und kann einen besser definierten Punkt überwachen. Selbst die Abstandssensoren von Sharp sind nicht so teuer. Die mini Kamera aus der Maus wäre wohl auch Möglich - einfach auf Änderungen des Bildes Warten und ggf. noch reine Helligkeitsänderungen unterdrücken. Auf ein paar Bilder zu viel muss man sich wohl einstellen - bei heutigen digitalen Kameras ist das aber nicht mehr so das Problem.

Lichtschranke ist je nach Sonnenintensität auch nicht gerade einfach zu störungsfrei zu halten. Zudem scheue ich die Schwierigkeit das vor Ort aufzubauen.
Soweit ich fertige Lösungen gesehen habe wird da mit viel Aufwand und Material gearbeitet. Ist auch teilweise erklärbar, denn die LR müssen ja ausgerichtet werden.
Zudem komme ich nur an Punkte, wo sonst nichts (Pflanzen drum herum) ist.

Gut es gibt den den RaspberryPi mit Kameramodul. Aber da was zu machen für Detektion (Bildanalyse) wird nicht ganz einfach sein.
Hm das ist alles nicht ganz so einfach. Aber trotzdem finde ich eure Ideen richtig gut zum grübeln.

HM Ich hab in einem Buch (Hacks für die Fotografie) gelesen dass er einen Bewegungssensor einsetzt. Würde ja für Vögel wenigsten theoretisch klappen.
Aber selbst bei einengen des Sensors (Hülse über Sensor) kann ich mir da keine besondere Genauigkeit drunter vorstellen.

Wie würdet ihr die Möglichkeit einschätzen das sinnvoll nutzbar zu machen. Mein Eindruck war, der Autor ist selbst nicht so sehr überzeugt davon.

LG Thomas

[i_make_it]

Wenn der Adurino nicht mit einem Rechenschieber mithalten kann, dann ist der Rechenaufwand wohl zuviel.
Mehr hatten die im ersten Weltkrieg als die Schallmesstechnik erfunden wurde nämlich nicht.
Das Boomerang System nutzt 7 Mikrofone zur 3d Ortung aus beliebigen Richtungen.
http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/us-militaer-mikrofone-orten-heckenschuetzen-a-360350.html
Bei der Fotofalle ist aber ja nur der Bereich der auch gefilmt werden kann wichtig.
Da man bei jedem Empfänger das erste Echo nimmt, sind Sekundärechos nicht so kritisch. man fängt ja erst wieder nach dem der Fotografiervorgang abgeschlossen ist an zu messen.

Allerdings ist der Einwand mit den Insekten die US hören können berechtigt.

Bei einer Radarlösung wird es gleich wieder ziemlich Teuer und anspruchsvoller was die eigenen Fähigkeiten angeht.
Wobei es schon fertige System für Automatiktüren und Pissoarspülungen gibt.
Wie weit da die Maximalreichweite, der Öffnungswinkel, und die minimale Detektionsfläche ist weis ich nicht.
Vom Selbstbau mit einem Magnetron rate ich ab, da gibts eher Bilder von explodierenden Insekten wenn die von bis zu einigen zig Watt getroffen werden.

[Peter(TOO)]

Hallo,
[QUOTE=i_make_it;612472]Wenn der Adurino nicht mit einem Rechenschieber mithalten kann, dann ist der Rechenaufwand wohl zuviel.
Mehr hatten die im ersten Weltkrieg als die Schallmesstechnik erfunden wurde nämlich nicht.[QUOTE]
Die hatten Analog-Rechner!

Die sind doch einiges schneller als ein Rechenschieber.

Vieles gab s damals nur in Echtzeit, weil man nicht speichern konnte.
Übrigens ist ein altes analoges Radar wesentlich einfacher aufgebaut als ein heutiges digitales. Da sind heute schon die schnellen AD-Wandler ein Probleme.
Die ersten Radaranlagen arbeiteten noch mit fester Antenne, daran war ein gepulster Sender angeschlossen und ein Oszilloskop. Dann hat man einfach die Echos gezählt umd die Anzahl Flugzeuge abzuschätzen.

MfG Peter(TOO)