Kamera und Raspery Pi
Der Raspberry Pi und die Kamera sind mit einem 20 cm Flachbandkabel verbunden. Über dieses Kabel wird die Kamera mit Strom versorgt und gesteuert. Die digitalisierten Bilddaten werden darüber von der Kamera zum Rasperry Pi geleitet.
Das Flachbandkabel wird in den CSI Camera Connector des Raspberry gesteckt.
Achtung: Gerade einstecken und die Arretierung auf beiden Seiten fest herunterdrücken.
Raspberry Pi und Kamera müssen später in das Gehäuse der Allsky Kamera eingebaut werden. Daher erhalten sie jeweils ein eigenes Gehäuse, mit dem sie sich in der Allsky Kamera befestigen lassen. Das Kameragehäuse schützt zudem die empfindliche Kamera vor mechanischer Belastung. Praktisch ist auch das Fotogewinde auf der Rückseite. Damit werde ich später die Kammerhalterung anbauen.
Das Kameragehäuse besteht aus einer weißen Grundplatte und einer durchsichtigen Plexiglaskappe mit Öffnung für das Objektiv. Die Kamera wird auf der Grundplatte mit 4 mitgelieferten Schrauben befestigt. Die Kappe wird dann einfach darauf geklippt.
Damit das Kameragehäuse später keine störenden Reflexionen verursacht, habe ich es mit schwarzer Acrylfarbe lackiert.
Da der Raspberry Pi im Sommer unter der Plexiglaskuppel recht heiß werden kann habe ich mich für ein Gehäuse mit Kühlung entschieden. Das Set enthält 3 Kühlkörper und einen Lüfter. Die Kühlkörper werden auf die Bausteine des Raspberry Pi aufgeklebt. Der ungeregelte Lüfter wird an die 5 V Stromversorgung des Raspberry angeschlossen und läuft ständig, sobald der Strom eingeschaltete wird. Das Gehäuse besteht aus aufeinander gestapelten schwarzen und transparenten Plexiglasplatten. Die Platten werden durch vier Schrauben an den Ecken zusammen gehalten. Der Lüfter ist an der Deckplatte mit Schrauben befestigt.
Durch die dicken Platten sieht das Gehäuse sehr robust aus. Der Zusammenbau ist allerdings recht schwierig. Die Platine des Raspberry wird in die Aussparung der zweiten Platte gelegt. Danach müssen die anderen Platten darauf gestapelt werden. Das Flachbandkabel der Kamera muss aber zuvor durch den Schlitz der Deckplatte gesteckt und wieder auf der Hauptplatine eingesteckt werden. Ebenso müssen die Kabel des Lüfters auf der Steckleiste angeschlossen werden. Bei dieser Operation verrutschen die einzelnen Platten immer wieder. Daher habe ich durch die Bohrungen an einer Ecke einen steifen Draht gezogen, der wenigstens eine Ecke in Position hält. Hat man den Stapel korrekt übereinander gebracht, werden die Schrauben an den Ecken eingesetzt und auf der Unterseite mit Muttern verschraubt.
Auf der Unterseite befinden sich zwei Kreuzschlitze, in die Befestigungen eingefügt werden können. Ich habe noch vier Gummifüße angeklebt.
Auch bei geschlossenem Gehäuse kann die SD-Karte aus dem Raspberry Pi gezogen oder hineingesteckt werden. Einziges Manko ist, dass ich das HDMI Kabel für den Bildschirm bei geschlossenem Gehäuse nicht ganz einstecken konnte. Dadurch blieb der Bildschirm dunkel.
Gehäuse und Elektrik
Als Gehäuse dient ein Universalgehäuse für die Elektroinstallation. Es ist wasserdicht und robust. Der Deckel wird mit 4 Schrauben festgeschraubt.
Eine Dichtung (beiliegender Gummifaden) wird in eine Nut im Deckel eingelegt. Mein Dichtheitstests in der Badewanne hat aber gezeigt, dass diese Dichtung weiterhin Wasser durchlässt. Daher habe ich etwas Dichtungsband (Teflon Band) zu einem Faden zusammengerollt und mehrere Lagen unter das Gummiband in die Nut gedrückt. Das hat letztlich dicht gehalten.
Der Deckel ist das komplizierteste Teil. Zunächst habe ich mit der Laubsäge ein Rechteck ausgeschnitten. Später wird dort das Kameragehäuse durchgeführt. An den Seiten neben der Aussparung wurden vier Löcher gebohrt. Dort werden von außen 2 mm Edelstahlschrauben eingedreht, auf die innen jeweils ein Halskettenverschlussmagnet gesteckt wird. Die Magnete werden mit Sekundenkleber festgeklebt. Mit diesen Magneten wird später die Kamera am Deckel abnehmbar befestigt. Weitere sechs kleine Bohrungen dienen zur Befestigung der Heizwiderstände. Der Plexiglasdom wird mit vier Edelstahlschrauben aufgeschraubt. Die entsprechenden Bohrungen kommen ebenfalls in den Deckel. Eine weitere Bohrung dient der Befestigung der Lüsterklemme für die Heizung. Die Heizwiderstände werden eingesetzt und der Bereich im Dome mattschwarz lackiert.
Die Drähte der Widerstände werden innen verlötet und ein Ende in die Lüsterklemme geschraubt.
Der Dom wird nun mit transparentem Sanitärsilikon aufgeklebt und mit den 4 Schrauben verschraubt. Die Schraubenlöcher werden von innen mit etwas Silikon abgedichtet. Außerdem verwende ich noch Teflon Unterlegscheiben zur Abdichtung.
Die Befestigungsschrauben werden noch schwarz lackiert.
In die Wanne setze ich eine Montageplatte aus Schaumstoff ein, die ich mit dem Cuttermesser zurechtgeschnitten habe.
Auf diese Platte wird der Raspberry und die restliche Elektrik montiert. Die Platte wird nur in die Wanne eingesetzt und liegt auf Abstandshaltern im Wannenboden auf. So kann ich alles leicht auf der Platte vormontieren und verdrahten. Danach wird sie in die Wanne eingesetzt. Genauso einfach kann ich die Elektrik aus der Wanne herausnehmen. Die beiden Schrauben dienen der Halterung des Raspberry Pi sie werden in die Haltekreuze des Raspberry Pi Gehäuses eingesteckt und dann das Gehäuse nach rechts verschoben. Von unten kann ich den Raspberry dann mit Muttern festziehen. Das kleine Podest oben diente in einer ersten Version, ohne Heizung, der Auflage für die Steckdose des Verlängerungskabels. Mit dem Kabelbinder wurde die Steckdose festgehalten.
In die Steckdose kam das 5V Netzteil für den Raspberry Pi. Ich habe jedoch schnell gemerkt, dass eine Heizung nötig ist und daher die Konstruktion verändert.
Anstelle der Steckdose wurde ein DC-DC Wandler von 12V auf 5V montiert. Die 5 V Seite geht an den Raspberry Pi, die 12 V Seite geht über ein Relais an die Heizwiderstände. Mit dem Ralais kann ich die Heizung vom Raspberry Pi aus ein- und ausschalten. Die 12 V werden von einem Netzteil außerhalb der Allsky Kamera erzeugt und gehen über das Verlängerungskabel in die Allsky Kamera.
Das Relais bekommt noch einen Deckel aus dem Schaumstoffplattenmaterial. Der Deckel lässt sich einfach aus 5 Teilen zusammenkleben.
Die Wanne erhält eine 16 mm Bohrung für die Kabeldurchführung. Die Kabelverschraubung wird in das Loch eingesetzt. Zur weiteren Abdichtung habe ich etwas Silikon um das Loch aufgetragen. Die Kabelverschraubung wird nun im Gehäuse festgezogen, das Kabel hindurchgeführt festgezogen.
Das Anschlusskabel wird nach oben gebogen und dann die Montageplatte eingesetzt. Die 12 V Spannungsversorgung und die Heizung im Deckel werden in die entsprechenden Lüsterklemmen eingeschraubt. Um die Luft im Innern trocken zuhalten, habe ich kleine Silicagelkissen gekauft und eingefüllt.
Die kleine Metallplatte an der Kamera wird mit einem Fotogewinde hinten an die Kamera geschraubt. So wird die Kamera an den Magneten im Deckel befestigt. Der Deckel wird aufgesetzt und verschraubt.
Plattform und Installation
Ich habe mich entschieden, die Allsky Kamera auf dem Schuppendach im Garten zu montieren. Dort habe ich bereits ein kleines Balkonkraftwerk installiert und weiß, dass es dort einen zufriedenstellenden WLAN-Empfang gibt. Der Inverter des Balkonkraftwerks arbeitet ebenfalls mit WLAN. Außerdem kann ich dort die Kamera gut erreichen, um sie zu warten. Eine Kabeldurchführung in’s Innere des Schuppens gibt es bereits durch die Solaranlage. Aus eine Anregung von anderen Allsky Projekten, habe ich eine Plattform gebaut, auf der die Kamera montiert wird. Das Material für die Plattform kommt von einem Plastikschneidebrett. Das ist sowohl formstabil als auch witterungsbeständig. Aus dem Schneidebrett habe ich mir ein passendes Stück abgesägt und auf 4 Möbelfüße gestellt. Die Möbelfüße haben unten ein M10 Gewinde, in das ich Edelstahlschrauben eingedreht habe. Auf die Köpfe der Schrauben habe ich Gummigleiter (eigentlich für Stühle mit Stahlrohrfüßen gedacht) aufgedrückt. Die Möbelfüße musste ich etwa um die Hälfte einkürzen. Danach wurden sie mit Edelstahlschrauben und Muttern an der Platte befestigt. Der Aufbau wir auf den Dachfirst des Schuppens gesetzt und kann durch das Verstellen der Schrauben an den Füßen in Waage gebracht werden. Damit die Plattform an Ort und Stelle bleibt, habe ich sie auf dem Dach befestigt. Dazu habe ich zwei Edelstahlschlauchklemmen jeweils gegenüber vom Gewinde aufgesägt. Beide Enden wurden zweimal gefaltet. Ein Ende wurde mit zwei 4 mm Bohrungen versehen. Das andere Ende mit 3 2 mm Bohrungen.
Das Ende mit den großen Löchern wird mit Edelstahlschrauben unter die Platte geschraubt, das andere Ende mit Dachnägeln auf dem Dach befestigt. Mittels der Gewinde kann ich nun die Plattform am Dach festziehen.
Wie man sehen kann, habe ich versucht, die Plattform schwarz zu streichen. Die Acrylfarbe hält jedoch nicht sehr gut. Damit die Kamera einfach in Nord-Südrichtung ausgerichtet werden kann und ohne großen Aufwand demontiert werden kann habe ich mich wieder für eine Magnetlösung entschieden. Auf die Plattform wurden vier Metallplatten von Möbeltürmagneten so aufgeschraubt, dass die Ecken des Kameragehäuses darauf aufgesetzt werden können und die Kamera in etwa in Nord-Südrichtung steht. Auf die Ecken des Kameragehäuses habe ich Neodym-Magnete geklebt. Die Nord-Südrichtung habe ich mit einem Kompass bestimmt und mir eine Schablone aus Papier gemacht, an der ich das Kameragehäuse ausgerichtet haben.
Das Kabel für die Stromversorgung wurde durch eine Bohrung an der Schuppenwand geführt und endet innen in einem Verteilerkasten. Das Netzteil habe ich mittels Klettband an der Schuppenwand befestigt. Der 12 V Anschluss wird in der Verteilerdose mit dem Stromversorgungskabel verbunden.
