Webcam : la relève

11/2014 : le cahier des charges est à peu près le même que la précédente webcam : filmer une mangeoire d'oiseau avec une image de meilleure qualité, une détection de mouvement accompagnée d'une IHM de visualisation un peu plus moderne. Le POE doit être conservé et pour augmenter la difficulté, le tout doit être dehors.
Gourmands

Le renouveau de la webcam est dans un Raspberry pi B+ avec sa caméra. J'ai opté pour un modèle avec un objectif de 12mm testé dans ce billet. Ce type de caméra possède la particularité d'avoir un objectif avec un pas de vis compatible CCTV (caméra de surveillance) ce qui offre une large gamme d'objectif interchangeable et donc pouvoir le changer si nécessaire.

Caméra avec objectif de 21 mm

Mon idée initiale est d'éloigner la caméra du Pi afin de la mettre dans un petit boitier comme mon installation précédente. Il me faut donc relier la webcam et le pi avec un câble plus long. La nappe reliant la camera au Raspberry est petite (15 cm) et rigide et les nappes les plus longues mesurent 30 cm max.

Nappe de la caméra de type FFC 15 broches

Il me faut donc relier la webcam et le Pi avec un câble plus long. Qu'à cela ne tienne, je vais donc m'en fabriquer une ! J'ai utilisé une nappe de câble souple de 2m de long au pas de 1,27 mm de type DIP.

Nappe de 2m au pas de 1,27 mm de type DIP

Le pas de la nappe d'origine est très fin, 0,7 mm de type FFC, j'ai utilisé des adaptateurs FFC ⇔ DIP sur lesquels je vais souder d'un côté la nappe et de l'autre l'adaptateur. Le connecteur FFC doit être soudé sur l'adaptateur.

Connecteur FFC et Adaptateur

Après quelques soudures, voici le premier connecteur assemblé :

Connecteur monté

L'assemblage consiste donc à relier la webcam avec sa nappe d'origine à l'adaptateur lui même relié à la longue nappe puis de repasser sur l'adaptateur pour se brancher sur le Raspberry Pi. Je craignais que la longueur de câble pose des problèmes de stabilité d'image mais ce n'est pas le cas. :whew: La caméra est bien reconnue et les images transmises sont parfaites.

Webcam avec le connecteur

 

Raspberry pi connecté

J'ai assemblé le tout dans un boîtier électrique étanche et découpé le couvercle pour y loger une ouverture avec une plaque de plexiglas transparente.

Webcam du Raspberry Pi dans une boîte électrique

J'ai voulu alors réduire la largeur de la nappe en séparant en 4 et dans le sens de la longueur les brins mais la webcam ne se synchronise plus :'( Je pense qu'il y a désormais trop d'interférences électromagnétiques; une hypothèse serait que l'alternance habituelle d'un fil faisant circuler un signal positif avec son voisin qui fait passer le signal contraire n'est plus conservée. Cela a pour conséquence que le signal reçu n'est plus aussi “propre” et la webcam décroche.

Pour pallier à cet échec, j'ai décidé de tout mettre dans une même boîte : Raspberry + webcam. J'ai déniché une petite maison d'oiseau de décoration trouvée dans une grande surface de jardinage. En l'adaptant, j'ai tout fait rentrer dedans.

Maison d'oiseau

J'ai arrangé une fenêtre sur la face centrale pour y loger la webcam du Raspberry pi à l'aide de ma Dremel. La webcam est fixée avec des vis à tête fraisée et des petites entretoises. Avec un morceau de plexiglas provenant d'une boîte de chocolat, j'ai fabriqué une petite vitre placée devant la webcam pour refermer la boîte 8-). La petite porte de devant a été fermée à l'aide d'un fond en bois de boîte de camembert découpée à la bonne taille.

J'ai également vernis la maison d'oiseau pour résister aux intempéries :rainbow: :rainning:.

Maison d'oiseau convertie en caméra de surveillance

Pour gagner de la place dans la petite maison d'oiseau, je n'utilise pas le connecteur d'alimentation Micro-USB du Raspberry. En remplacement, j'utilise les connecteurs 4 et 6 du port GPIO pour l'alimenter.

Le Raspberry intègre un régulateur de tension branché juste après le port Micro-USB. En l'alimentant directement par le port GPIO, cet étage de régulation est by-passé. Il faut donc être très vigilant sur la tension appliquée sur les pins au risque de le griller.

Pinout du Raspberry B+

La mangeoire a été déplacée dans le jardin et est plus éloignée de la maison : la longeur du câble entre le Raspberry et le serveur est désormais de 35m. J'ai adapté ma solution de POE mise en place pour le NSLU2 à l'aide d'injecteur passif.

Connecteur POE passif

Voici un schéma de l'assemblage final :

POE sur le Raspberry Pi

En reprenant les calculs de chute de tension, j'ai :

La résistance du conducteur est de : $$R=\frac{ρ*L}{S} \Rightarrow \frac{17 * 10^{-9} * 70}{0.327 * 10^{-6}}\approx3.7\,Ω$$

Le PI est donné pour consommer environ 5 W minimum, soit 1 A avec son alimentation de 5 V. La chute de tension est donc au minimum : $3.7*1=3.7\,V$. En l'alimentant directement avec son transformateur à l'extrémité du câble, il ne recevra que $5-3.7=1.3\,V$, il ne fonctionne pas avec si peu de courant. Il faut donc une tension d'entrée plus élevée.

Dans la solution précédente, le 12V était issu de l'alimentation de Popeye. Comme le Pi est dehors, en cas de problème d'étanchéité de son abri, un court-circuit peut se produire. Je ne veux pas que ce soit l'alimentation du serveur qui prenne un coup, je vais donc utiliser un bloc d'alimentation dédié. Le Pi consommant régulièrement plus de 1 A, il faut donc prévoir une alimentation conséquente, celles habituellement vendues avec les appareils hi-tech sont trop justes.

J'ai finalement opté pour un adaptateur secteur multi tension de 24W environ et j'ai sélectionné une tension de 12V. En réglant le régulateur de tension de sortie LM2596 mis en oeuvre pour le NSLU2, j'obtiens 5V parfaitement stable.

Régulateur LM2596

Le réglage de ce régulateur s'effectue à l'aide d'un potentiomètre, d'abord à vide puis en branchant le pi afin de charger l'alimentation.

Réglage de la tension

Ensuite, yapluka© faire l'assemblage final, fixer le tout près de la mangeoire et régler l'objectif de la webcam pour avoir une image nette.

Le plus dur a été de tout faire rentrer dedans sans abimer le matériel : le Raspberry, l'adaptateur POE, la webcam et le régulateur d'alimentation.

Raspberry Pi dans sa petite maison

Le lecteur attentif aura remarqué que je n'ai rien décrit par rapport à l'étanchéité de l'ensemble : je n'ai en effet rien fait de spécial, le toit de la mangeoire protège bien de l'eau et n'empêche pas l'air de circuler afin d'éviter les phénomènes de condensation. Cela fait maintenant plus d'un an que l'ensemble est dehors de tout temps et je n'ai aucun dysfonctionnement à signaler !

Je les ai fixés sur le haut d'une claustrat avec une grosse équerre.

Gros plan sur la maison d'oiseau avec le Raspberry Pi

L'ensemble fini est plutôt propre et le WAF est à un niveau très acceptable ;).

Vue de l'ensemble : webcam avec le Raspberry pi et la mangeoire

Quelques photos de la webcam. Les oiseaux les plus fréquents sont des moineaux, tourterelles, pies, rouges gorge…