Überwachungskamera

Autoren: Kevin Mudzcinski & Henry Fröse
Betreuer: Prof. Göbel & Prof. Schneider

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Einleitung

Im Rahmen des GET-Fachpraktikums [[1]] entsteht das Projekt „Überwachungskamera“. Sinn des Projektes ist es, ein mechatronisches System zu entwerfen, zu fertigen und zu testen. Dabei sollen vor allem die Kenntnisse aus dem Modul Mess- und Regelungstechnik zur Hilfe genommen werden. Das System registriert mit Hilfe der Sensoren ungewöhnliche Ereignisse aufgrund von Bewegungen bzw. Geräuschen. Daraufhin macht die Kamera ein Foto und sendet dieses per Telegram-Bot [2] an den Nutzer.

An dem Projekt arbeiten die Mechatronik-Studenten Kevin Mudzcinski und Henry Fröse.

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  Abb. 1: Illustration Überwachungskamera

Anforderungen

Tabelle 1: Testbare, atomare Anforderungen

ID	Inhalt	Ersteller	Datum	Geprüft von	Datum
1	Die Kamera wird über USB-Anschluss mit Strom versorgt. (Kann über Powerbank und Netzteil mit Strom versorgt werden)	Henry Fröse	01.10.2022	Kevin Mudzinski	11.10.2022
2	Der PIR-Sensor registriert Bewegungen. (Digitales HIGH/LOW-Signal wird dem Arduino Übertragen - Schwellwert wird mittels Potentiometer eingestellt)	Henry Fröse	01.10.2022	Kevin Mudzinski	11.10.2022
3	Der Sound-Sensor registriert Geräusche. (Digitales HIGH/LOW-Signal wird dem Arduino Übertragen - Schwellwert wird mittels Potentiometer eingestellt)	Henry Fröse	01.10.2022	Kevin Mudzinski	11.10.2022
4	Die ESP32-CAM erstellt ein Foto, wenn der Bewegungs- oder der Geräuschssensor ein HIGH-Signal dem Arduino überträgt.	Henry Fröse	01.10.2022	Kevin Mudzinski	11.10.2022
5	Der Microcontroller ist ins Heimnetzwerk mittels SSID und Passwort eingebunden.	Henry Fröse	01.10.2022	Kevin Mudzinski	11.10.2022
6	Das Bild wird mittels Telegram-Bot an den Benutzer übertragen. (Iteration über ID-Liste der Telegram-Accounts der Benutzer - Automatische Benachrichtigung per Telegram-App)	Henry Fröse	01.10.2022	Kevin Mudzinski	11.10.2022
7	Es können mehrere Benutzer eingebunden werden. (Iteration über ID-Liste der Telegram-Accounts der Benutzer - Müssen manuell eingefügt werden im Programmcode)	Henry Fröse	01.10.2022	Kevin Mudzinski	11.10.2022
8	Die Benutzer haben die Möglichkeit manuell ein Bild anzufordern. (Benutzereingabe in der Telegram-App in den Chat des Bots - Befehl "/picture")	Henry Fröse	01.10.2022	Kevin Mudzinski	11.10.2022

Tabelle 1 zeigt die funktionalen Anforderungen.

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

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  Abb. 2: Technischer Systementwurf

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  Abb. 3: Funktionaler Systementwurf

Komponentenspezifikation

Tabelle 2: Liste aller Komponenten

ID	Komponente	Bezeichnung	Bild
1	PIR Sensor	HC-SR501
2	Mikrofon Soundsensor	KY-038
3	Entwicklungsplatine inkl. Kamera	ESP32-CAM
4	Gehäuse	3D-Druck PLA in schwarz
5	Datenkabel und Stromkabel	Litze 0.5mm^2 verschiedene Farben
6	Stromanschluss	1m USB-3.0-Female auf Micro-USB-3.0-Female Kabel (Micro-USB Seite wird entfernt und abisoliert)
7	Verbrauchsmaterial interne Verkabelung	Schrumpfschlauch und Lötzinn

Umsetzung (HW/SW)

Gehäuse Das komplette Gehäuse ist mittels 3D-Druck erstellt worden. Die Verbindung der einzelnen Komponenten ist mittels Schrauben gelöst worden, um die Kamera leicht auseinandernehmbar zu gestalten. Um die Verschiedenen Teile stabil Drucken zu können wurden vereinzelt Komponenten, wie z.B. die Kamerarückwand und die Verbindung an die Halterung. Das Gehäuse ist in 3 Schichten Unterteilt: 1. Vorderseite (Bietet Aussparungen für die Kamera, Mikrofon und PIR), 2. Mittelring (Dient zu Fixierung der Bauteile ohne diese Anzukleben / Festzuschrauben), 3. Die Rückseite (Bietet erhöhtes Volumen für die Verkabelung und Stromzufuhr)

Halterung Die Halterung kann in 2 Dimensionen Hoch/Runter und Links/Rechts bewegt werden. Hierbei dienen Schrauben zur Fixierung der Position, indem sie mittels "Quetschscheiben" die Bewegung verhindern. An der Rückseite bietet die Halterung eine Platte zur Befestigung mittels Schrauben für einen Gewindedurchmesser von 4mm in allen 4 Ecken.

Schaltung Das Mikrofon und der PIR sind an digitalen Pins des Mikrokontrollers angeschlossen. Mittels Widerstand ist ein Schwellwert eingestellt worden. Die Kamera sowie der Wifi-Chip sind direkt auf dem Mikrokontrollers implementiert.

Code

Zusammenbau

Umsetzung (HW/SW)

Tabelle 3: Bearbeitung der Meilensteine

ID	Meilensteine	Erledigt am	Erledigt von
1	PIR Sensor wird vom Mikrocontroller eingelesen und detektiert Bewegung korrekt	12.10.2022	Henry Fröse
2	Mikrofon wird vom Mikrocontroller eingelesen und detektiert Lautstärke korrekt	12.10.2022	Henry Fröse
3	Inbetriebnahme der Kamera mittels enthaltenem Beispielprogramm	15.10.2022	Henry Fröse
4	Verbinden des Mikrocontrollers mit dem Heimnetzwerk	16.10.2022	Henry Fröse
5	Erstellung eines Telegramm-Bots	22.10.2022	Kevin Mudczinski
6	Verbindung zwischen Telegram-Bot und Mikrocontroller aufgebaut	22.10.2022	Kevin Mudczinski
7	Erstellung einfacher Testbefehle mit Textzurückgabe	24.10.2022	Kevin Mudczinski
8	Verschicken von Bilder mittels Telegram-Bot	28.10.2022	Kevin Mudczinski
9	Automatische Versendung von Bildern bei Bewegungen und Geräuschen	05.11.2022	Henry Fröse
10	Entwicklung eines Gehäuses	28.09.2022	Kevin Mudczinski
11	Entwicklung einer Wandhalterung für die Kamera	10.11.2022	Kevin Mudczinski
12	Löten und Zusammenbau der Kamera mit Sensoren	16.11.2022	Kevin Mudczinski

Literatur

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