Sunday, November 17, 2013

Film yourself!


In preparation for the upcoming Snowboard class for carving, I took the software from the GPS Tracker and tweaked it a bit. Now it works like a remote release and supports two modes

  • Laser light barrier: Whenever anything passes through the camera is turned on for a selected number of seconds
  • GPS fencing: Whenever I am - carrying the GPS receiver - inside a defined area the camera keeps filming/taking pictures
So for the snowboard class I will put the Laser barrier somewhere at the edge of the slope and position the camera to see as much as possible of the snowboarder, without being too small. Given that the remote trigger is sent via XBee, which has a radio range of up to 1000m, I can move the camera multiple times to get different angles.

If I am going for snowboarding for myself, I don't need use the laser, it is enough to base the trigger on the GPS signal. If I am within a certain angle and distance from the camera, then it will be turned on. 

Here is the sequence of images I have just taken.
It was really dark outside already.


All of it is based on the OpenPicus Flyport for Wifi. The Flyport provides a Wifi AccessPoint you can connect to and a webserver. Using this webserver you can configure everything, e.g. in GPS mode the area the recording should be kept going, and using the laser barrier the time you allow for the autofocus and how long the recording should take place.
Control Screen

Control screen as shown on the browser

You can also select if the camera is in video or photo mode, because in photo mode the micro controller will keep the shutter pressed the entire time, in video mode the first shutter press is for turning the video on, second press stops the video capture.

The Laser and the remote

The Laser is an industrial device that usually costs around 400.- EUR. Reason is, this is much more than a light sensor plus laser as it would not work outdoors then. In broad sunlight, the light sensor would be maxed out and not recognize the little additional light coming from the laser. Instead it does use modulations, turning the laser on and off at a high frequency. As long as the sensor keeps seeing such modulation it knows the beam is reflected still.

Laser reflector
The stand I milled yesterday - nice, isn't it?

What's nice as well is the speed and reliability of the entire thing, e.g. checkout this picture

The camera setup I will use normally is to position the camera, set the aperture to be hyperfocal or at least cover most of the area without too much distortion and once the image is sharp, turn off the autofocus to avoid losing images because of searching the focal point.

More to come next week, after the snowboard class ;)

Saturday, November 16, 2013

A different perspective - filming with the CableCam

This Blog post is one of an entire series
Motivation and Design
Download Link for CAD drawings (updated regular)
Bill of Materials
Motor and ESC considerations
CableCam rope
Building the DSLR CableCam
CableCam controller board

Free Download

All files needed to build this cablecam are found here.


How do you film a moving person? From far away using a tripod and a fluid head following the person constantly? This is nice for overview shots but for tracking a single moving person not the right thing. You want to stay with the person.
The other option is to use a steadycam/glidecam running behind the person or driving in front of them. I actually like this method a lot and a good example is Devin Graham's work.
The main advantage is a steady image, you are very flexible as you can walk and run wherever you want, turn, circle around the person and stay at the same distance always.
But for what I am doing most of the time, this is not an option either. I would need to run next to a snowboarder, across water or through woods. And the other thing is when filming from higher up, that gives the entire scene a dramatic sense. Using a camera equipped copter is certainly the most flexible method but then you can fly for a few minutes only etc. The other problem is, following somebody at same speed from the side probably through thick underbrush, again a very intense perspective, is hard if not impossible.

When I found these two videos, I knew what I wanted to get


The one thing I decided right from the beginning was to use a Brushless Gimbal, this is a motorized camera head that can be moved but has sophisticated stabilizing sensors and software to offset any unwanted movement, usually used in copters. This approach is a great cost saver as you can spare the large, expensive and power consuming Gyros and use a 200USD GoPro gimbal for starter and upgrade to larger DSLR or Red Epic Gimbals later.
The best place for brushless gimbals is the (German but English is welcome as well) as they created a freeware stabilizing software that made its way into various products. Very quickly a new thread (in German) was started and a couple of people owning a CableCam already for professional filming did help out with their experience as well.

To cut a long story short, these are the main building blocks

  • The frame CNC milled out of 3mm AlMg1 alloy, 1 meter in span, 2kg weight and a view 8mm parts
  • Motor is a 1800 watt brushless motor with sensor and Electronic Speed Control spec'd for 1/8th scale buggies and rock crawlers
  • Any brushless gimbal from GoPro to large cameras, including RED

After a few iterations we had the final design nailed down.

And the first prototype got CNC milled.

To my surprise the end result was working almost perfectly. Everything we had not been sure about initially we designed to be flexible. For example, how much should the wheels be offset vertically? If it is little the CableCam might skid on the cable, if it is much then the load is so high that we do not reach a high speed. Turned out that there is not a single answer to that, for high speed the offset is just 20mm, for steep lines down a hill 50mm might be perfect. You can adjust that in four different positions.

The interesting part is the brushless gimbal and its operation. If you haven't seen such yet, here I recorded a demonstration. As you see, no matter what you do, the camera remains in the same position.
This gives you steady videos even if the CableCam itself is moving.

Some more pictures

The first thing I learned was that using a 22.2V setup with my motor is too much adjusted towards speed. Our initial calculations have indicated that already, but a speed of over 100 km/h is just ridiculous. Especially because this was not even top speed.

So instead we turned to this motor here: Turnigy 1900kV sensored Trackstar
It runs with 14.8V and gives you 1800 watt power, but I am running it with 11.1V battery only. The ESC used is a SkyRC TS120 for 3s applications or the TS150 for larger Gimbals. Both are built for cars and rock crawlers and you should get a programming box or the bluetooth adapter in addition. The rock crawler functionality is important because then your ESC allows to drive forward and reverse without any difference and allows for an initial motor brake, meaning the CableCam will not move even if the rope is rather steep.

With that setup the top speed is about 60 km/h and you can move the CableCam even at very low speed nice and smoothly.

For larger cameras the LRP Dynamic 8 1600kV Motor at 4-6s turned out to work nicely, like here in a Video with the RED camera and a HD downlink.

Speaking about rope, we all seem to use a Dyneema rope in various strengths and diameters. The one I opted for is a 6mm diameter rope capable of handling up to 1ton of force. From my experience it is important that the rope has a sheeting so the cablecam runs with less vibrations.
The people using the RED gimbal opted for a 12mm diameter.

Now the CableCam looks like this (without electronics)
CableCam in the stand for better transportation

Moved the battery below the rope

The rope is inside a cage, the bottom screw can
be removed

Other side; As you can see we left the option for a
two stage gear in case we find use cases for that

But the belt works so well, at the moment I do not
see a reason for switching to gears

A few noteworthy details

  • The CableCam is asymmetrically built, meaning the wheels are not between the frame as with most others, but on one side of it. The advantage is, when you want to hook the CableCam into the rope, no wheel has to be disassembled. Center of gravity is still below the rope because of motor, battery and gimbal.
  • If needed however, it can be assembled symmetrically as well, the frame is prepared for that.
  • The rope runs inside a cage near the front and back wheel, closed at the bottom by a long screw. This does ensure that even if the cablecam accidentally travels over the end of the rope and gets off the wheel, it can never fall off.
  • Any gimbal can be mounted at the bottom using an adapter plate.
  • The rope winch is a great time saver. Using it, the prep time is cut down to 10 minutes currently.
  • Currently we are in the process to develop a little electronic device, which is hooked between the RC and the Motor Controller, acting as an acceleration limiter. This does ensure the cablecam stays at the same position and does brake soon enough to stop before the end of the rope is reached.


The biggest downside of the CableCam is the setup and preparation time. Currently it takes about 10 minutes to install the 2kg rope. Once that is done getting the CableCam ready is a matter of minutes. You remove the two screws in the cage, set the CableCam on the rope, lift the rope into the middle wheel, the one that is powered by the motor and then you power up the RC and the ESC. The brushless gimbal needs 20 seconds where there is no moving and no shaking in order to align itself with gravity, then I turn on the GoPro camera via Wifi and you are good to go.

While I obviously haven't used it much yet, a first video should give you an idea of how interesting such a scene from higer above can look like.

Monday, September 2, 2013

Neues Tower Gehäuse für den Linux Server

Bei uns im Keller steht ein Linux Server für diverse Aufgaben

  • Digitaler Videorecorder
  • Zentraler Speicherplatz für Bilder und Videos
  • Per UPnP/DLNA die Bilder und Videos auf PCs, Fernseher, Playstation, Android Telefone/Tablets verteilen
  • Backup Server
  • Automatisierung jed weder Art, etwa GPS Tracks in das KML Format umwandeln, Bilder automatisch auf 1920 Auflösung herunterskalieren, Bilder in Datum_Uhrzeit.jpg umbenennen usw
Bis vor kurzem hatte ich ein normales PC Gehäuse mit 4 Festplatten laufen, Backups wurden auf meinem Windows PC mit einer Wechselplatte gemacht. Weil das umständlich war entsprechend selten.

Durch Zufall habe ich gesehen dass es 19" Schränke für wenig Geld gebraucht zu kaufen gibt und einen für 60.- EUR ersteigert. Das Server Gehäuse mit Festplatteneinschüben war schon teurer, hat 200.- EUR gekostet. Das ist ein "normales" ATX Gehäuse, in dem läuft jetzt mein billiger Core i3 mit handelsüblichem Mainboard, eben die Hardware die vorher im PC Gehäuse eingebaut war, und vorne hat das neue Gehäuse jede Menge SATA Einschübe. Das aktuelle Gehäuse mit 6GBit SATA wäre das hier, meines hat 3GBit SATA2 - reicht vollkommen.
Der 2m hohe Serverschrank
Oben ist der Ethernet Switch und
in der Mitte das ATX Gehäuse mit den

Jetzt ist natürlich die Frage, wie kann man bis zu 16 Platten anschließen? Das Board hat 4 SATA Anschlüsse, eine Karte hat üblicherweise 2-4 weitere Anschlüsse. Schlußendlich ist es ein LSI 3Ware 9650SE-16ML RAID Controller geworden. Diese kosten so zwischen 600.- und 900.- EUR aber nach langem suchen habe ich einen für 200.- EUR ersteigert. (Genaugenommen habe ich mit dem Raid-Controller angefangen und dann erst den Schrank gekauft)
Der Controller ist wirklich super, man stopft eine Platte nach der anderen hinein und konfiguriert diese. Vier Stück 2GB Platten wurden zu einem Raid-5 Verbund gemacht und stellen mir jetzt ein großes Laufwerk für alle Filme zur Verfügung, die anderen Platten sind einzelne Disks für verschiedene Dinge. Eine hat alle Bilder und mp3s, zwei andere sind das Ziel für das Backup das einmal pro Nacht per rsync gemacht. Von den Filmen mache ich keine Backups, da muss die Raid-5 Sicherheit genügen. Sollte irrtümlich eine Datei gelöscht werden ist das kein Problem, in Samba habe ich das Recycler Modul aktiviert. Und im schlimmsten Fall sind die Filme eben weg.

Einen Fehler hatte ich beim Controller aussuchen gemacht, ich hatte nicht darauf geachtet ob der Controller die Platten auch in Standby (Spin-Down) versetzen kann. Die Backup Platten werden überhaupt nur einmal am Tag verwendet und auch alle anderen nicht ständig. Lustigerweise kann der Controller nach offiziellen Angaben das nicht, es war aber eine Beschreibung in einem Knowledge Base Artikel dass es inoffiziell unterstützt wird. Den Artikel habe ich aber nicht mehr gefunden.
In meiner Ubuntu /etc/rc.local Datei habe ich mehrere folgender Einträge gemacht:

tw_cli /c2/u0 set powersavestandbytimer=30

Also der Controller, der die Nummer 2 hat, soll die Unit (=logische Festplatte) Nummer 0 nach 30 Minuten einen Spin Down durchführen. Das funktioniert wirklich gut:

tw_cli /c2 show events | grep unit=0

c2 [Sat Aug 24 2013 22:25:41] INFO Unit now in standby mode: unit=0
c2 [Sun Aug 25 2013 00:40:12] INFO Unit now in active mode: unit=0
c2 [Sun Aug 25 2013 01:12:11] INFO Unit now in standby mode: unit=0
c2 [Sun Aug 25 2013 20:12:01] INFO Unit now in active mode: unit=0
c2 [Mon Aug 26 2013 03:56:12] INFO Unit now in standby mode: unit=0
c2 [Mon Aug 26 2013 04:59:09] INFO Unit now in active mode: unit=0
c2 [Mon Aug 26 2013 09:56:43] INFO Unit now in standby mode: unit=0

Beim installieren des Controllers gab es zwei kurze Schrecksekunden. Zuerst war die Frage ob die PCIe x8 überhaupt mit der Karte geht, denn meist sind diese nur für Grafikkarten vorgesehen: Intel Mainboard ja, bei den meisten anderen Mainboardherstellern nein.
Und beim ersten Hochfahren gab es Probleme mit dem Controller, ein Firmware Update vom Controller hat diese behoben und erlaubt auch gleich 4TB Platten zu verwenden.
Beim Einrichten war ich noch kurz überrascht warum er aus jeder großen Platte mehrere 2TB Platten gemacht hat, das ist aber ein Feature ("Autocarving") das man deaktivieren kann.

Sunday, July 28, 2013

GPS Tracker V3 aus der Anwenderperspektive

Die Bestandteile

Der GPS Tracker besteht aus
  • dem Stativ mit Manfrotto MVH502 Video Neiger
  • dem Tracker mit Motor und Elektronik
  • einem Manfrotto Video Schnellwechseladapter am Tracker montiert
  • die DSLR Kamera (Nikon D600 in meinem Fall)
  • einem Fernauslösekabel mit 2.5mm Stereo Klinke
  • dem Handsender
  • seinem Smartphone das einen WLAN Hotspot aufspannt
  • der optionalen Laser Lichtschranke

Tracker wird per Smartphone bedient
Mit dem Smartphone kann man den Tracker einstellen indem man dessen Webseite öffnet. Mit den Pfeilen oben kann man das Stativ über den Schrittmotor links-rechts drehen lassen, sieht aktuelle Daten und kann die verschiedenen Einstellungen vornehmen. So kann man einstellen ob man die Kamera im Video-Modus oder im Photo-Modus hat. In dem einen Fall wird der Auslöser jeweils zum Ein- und Ausschalten gedrückt, im Photo Modus bleibt der Auslöser die ganze Zeit gedrückt und man nutzt die Serienbildfunktion der Kamera.
Wie viel Zeit man der Kamera zu scharf stellen gibt kann eingestellt werden oder diverse Limits, etwa verfolge nur wenn man sich in einem bestimmten Bereich bewegt.
Der Tracker selbst hat die komplette Elektronik und den Motor, der Anwender muss sich darum aber nicht kümmern. Einfach die Batterie einstecken, die Kamera mit dem Tracker über das Fernauslösekabel verbinden und fertig
Stativ, Tracker, Kamera und Fernauslösekabel

Nahaufnahme des Trackers mit Elektronik, Motor und Getriebe

Fernauslösekabel an der Nikon

Der Handsender hat eine eigenen Lithium Ionen Akku der über einen USB Stecker geladen wird. Das Gehäuse ist kleiner als eine Zigarettenschachtel und hat die GPS Antenne per Kabel herausgeführt. Einstellungen kann man am Sender selbst nicht vornehmen. Man schaltet es einfach ein und ab da werden die GPS Koordinaten an den Tracker gesendet. Zusätzlich gibt es noch einen Anschluss für externe Auslöser.

Der Handsender mit GPS Antenne

Ein Auslöser ist eben besagte Laser Lichtschranke. Die wird an den Sender per Kabel angeschlossen und wird über eine eigene Batterie mit Strom versorgt und ab da sendet sie einen kleinen roten Laser auf einen Reflektor. Theoretisch kann der Reflektor bis zu 20m weit entfernt sein und sobald dieser Strahl unterbrochen wird, bekommt der Tracker ein Signal.
Laser Lichtschranke mit Batterie angeschlossen an den Handsender

Reflektor für die Lichtschranke

Betriebsmodus Laser Lichtschranke

Webseite des Trackers
Stellen Sie sich folgende Situation vor: Auf der Skipiste wird die Lichtschranke aufgestellt, an irgend einem Platz wo nur wenige Leute fahren. Auf der einen Seite der Reflektor, auf der anderen Seite der Handsender mit angeschlossener Lichtschranke. Irgendwo anders, vielleicht in 200m Entfernung, ist das Stativ aufgebaut, dort richtet man die Kamera auf den Bereich rund um die Lichtschranke aus, stellt das Objektiv scharf und dann auf manuellen Fokus (um das ständige Scharfstellen der Kamera zu vermeiden). Im Browser setzt man jetzt den Schieberegler "Remote Trigger" auf z.B. 5 Sekunden lang sollen Bilder oder Videos gemacht werden.
Wann immer jetzt jemand die Lichtschranke auslöst werden für diese Zeit Bilder gemacht. Das ist einfach prädestiniert für Gruppenveranstaltungen. Lichtschranke wird aufgestellt, darunter sind ein paar Slalom Stangen und einer nach dem Anderen fährt da durch...
In diesem Modus werden die GPS Daten nicht verwendet, das ganze funktioniert wie ein sehr teurer Fernauslöser. Daher sollte man auch bei den Buttons darüber den Modus "Monitor" und nicht "Follow" eingestellt haben, denn bei "Monitor" bewegt sich das Stativ nicht.

Ein paar Anmerkungen: Ich habe vorher mit diversen Lichtschranken und Möglichkeiten gespielt. Es gab immer zwei Probleme, die Sicherheit der Auslösung und die Sonneneinstrahlung. Verwendet man eine normale Lichtschranke dann fächert sich das Licht sehr schnell auf. Bei 5m Entfernung kann man schon durchlaufen und es kommt nach wie vor genug Licht an dass die Lichtschranke nicht auslöst. Das darf nicht sein, wenn ein Snowboarder mit 60km/h durchfährt soll sie noch sicher auslösen.
Das Problem mit dem Umgebungslicht ist noch schlimmer, denn ein normaler Lichtsensor wird von der Sonne einfach geblendet und ist von seinen Werten her schon nahe am Anschlag. Ob dann noch zusätzliche Licht von der Lichtschranke kommt oder nicht, macht so einen geringen Betrag aus, das kann nicht mehr unterschieden werden. Der Laser ist zwar punktuell heller hat aber das gleiche Problem. Was man deswegen macht ist das Licht mit einer hoher Frequenz ein und aus zu schalten. Damit weiss der Empfänger ob ein statisches Sonnenlicht oder der eigene Laserstrahl gesehen wird. Um das selbst zu bauen ist einiges an Elektronik erfoderlich, Erfahrung welche Bauteile verwendet werden können und der Laser muss das auch aushalten. Langer Rede kurzer Sinn - unmöglich für mich. Bei eBay habe ich aber eine industriell verwendbare Laserlichtschranke für 60.- EUR bekommen die all das bereits kann. Neupreis für diese Leuze Reflexionslichtschranke PRKL 8/24.91-S12: 400EUR.

Initialisierung des GPS Modus

Ist der "Remote Trigger" Schieberegler ganz links, dann werden Triggersignale ignoriert und die GPS Daten stattdessen verwendet. Nur dazu muss der Tracker wissen wo er selbst steht und wohin er ausgerichtet ist, man muss also zuerst eine Intialisierung durchlaufen.
Vom Prinzip her ist das ganz einfach: Man schaltet den Handsender und den Tracker ein, wartet bis die GPS Daten genau genug sind und dann geht man in die Richtung in die die Kamera blickt. Sobald man weiter als 50m entfernt ist, hat man die Initalisierung beendet. Damit weiss der Tracker wo er relativ zum Handsender steht und die Richtung der Kamera.

Gehen wir den ganzen Teil nochmals, aber ein wenig detaillierter, durch.
Als erstes schalte ich den Handsender ein, der benötigt eine Weile bis er alle GPS Satelliten gefunden hat und eine genaue Position liefert, daher schadet es nichts ihm ein wenig Zeit zu gönnen. Dann baue ich das Stativ auf und richte die Kamera auf irgend ein weiter entferntes Objekt aus, auf das werde ich später zulaufen.
Aktuell ist der Staus "No Home position yet"
Jetzt wird der Tracker ebenfalls eingeschalten und verbindet sich mit dem WLAN des Smartphone.
Dort rufe ich die Webseite auf und kann die Koordinaten sowie die Anzahl der gefunden Satelliten sehen, der Status oben ist "No Home position set", sprich das Stativ weiss noch nicht genau wo es steht. Es gibt jetzt mehrere Bedigungen die erfüllt sein müssen damit den GPS Koordinaten vertraut wird: Die Anzahl der Satelliten muss mindestens 6 sein; die GPS Qualität muss 1 (GPS) oder 2 (DGPS) sein; diese Bedingungen müssen für 32 GPS Sätze erfüllt bleiben.

Das Stativ kennt seine Position
aber noch nicht die Blickrichtung
Sobald das alles zutrifft wird diese Position als die aktuelle für das Stativ übernommen und der Status ändert sich auf "Home position set". Solange man jetzt weiter neben dem Stativ steht sollte die Distanz recht klein bleiben, alles andere wären sonst Ungenauigkeiten des GPS Empfängers und man sollte vielleicht die Home Position nochmals übernehmen - ganz unten am Screen auf Set Home klicken.
Mit dem Smartphone und dem GPS Sender in der Hand gehe ich jetzt in Richtung Kamera Blickrichtung und kann so sehen wie die Distanz größer wird. Sobald sie 50m überschritten hat, ändert der Status auf "Tracking" und die Initialisierung ist abgeschlossen.
Kommt man dem Stativ näher als 10m ändert sich der Status auf "min/max distance exceeded", denn sonst würde sich der Motor wie verrückt drehen, mal auf die eine Seite, mal auf die Andere.

Jeder GPS Satz des Handsenders wird ebenfalls mitgezählt, aufgeteilt in Sätze deren Checksummen korrekt waren ("valid") oder nicht. Damit kann man also sofort sehen ob GPS Daten ankommen oder nicht.

GPS Modus: Follow

Im Browser gibt es zwei Buttons, Follow und Monitor. Die Idee des "Follow" Modus ist dass sich das Stativ immer nach dem GPS Sender ausrichtet.
Mode und Limit Selektor
Dem kann man zusätzlich noch Limits setzen, etwa verfolge mich nur wenn ich auf der Piste bin, also +-30°, und nicht wenn ich im Lift rechts querab sitze. Und selbst wenn ich in Blickrichtung der Kamera bin, es macht keinen Sinn Bilder zu machen wenn ich über 200m entfernt bin, dann ist man sowieso nur ein schwarzer Punkt. 
Ob man in diesem Modus den Kamera-Autofokus einschaltet und der Kamera eine gewisse Zeit zum fokussieren gönnt oder nicht ist eine Frage der verwendeten Objektive. Sinnvoll kann beides sein. Wichtig ist nur dass der Remote Trigger abgedreht ist, also auf "Record while in zone" steht.

GPS Modus: Monitor

Aktiviert man diesen Modus, schaltet sich der Motor des Trackers aus und man wird nicht verfolgt. Aber man kann jetzt die Kamera so einstellen dass man die komplette Piste im Blickfeld hat, scharf stellen und den AF auf manuell umstellen und schlielich die Limits einstellen. Wann immer man sich jetzt innerhalb dieser Zone befindet wird fotografiert bzw ein Video gemacht. Vom Prinzip her ist das wie die Lichtschranke, nur wird ein ganzer Bereich überwacht und es wird immer nur die Person beobachtet die den Handsender bei sich führt.


Die Tests die ich bis jetzt gemacht habe waren sehr vielversprechend. Die Software funktiniert, die Zuverlässigkeit ist groß genug, die Verzögerungszeit der Laserlichtschranke bei ca. 0.6s. Selbst die Reichweite der Funkstrecke zwischen Handsender und Tracker sollte kein Problem sein, die ist bei über einem Kilometer! Für unsere Anwendungen also mehr als ausreichend. Und für die Kamera und das Stativ habe ich ein Stahlseil mit Schloss um sie z.B. am Liftgeländer gegen Diebstahl zu sichern. Ich denke wir sollte das nächsten Winter ausprobieren...

Sunday, June 30, 2013

GPS Tracker V3 - new hardware

This weekend I milled two plates out of alloy to put it onto the NEMA 17 stepper motor with a 1:26 gear head as sold by Phidgets Inc. This combination is quite nice and allows for very precise movement combined with the TMC222 controller I use and actually I would be quite happy with it but the gear backlash is about 2°. No problem and could be compensated by the software easily but again not the perfect solution. Anyway, I'll stick to that for now.

Motor with the two plates and electronics

Base plate to hold the electronics

The base plate has got some pockets to mount the electronics, the top plate fits the Manfrotto Quick Release basis 577 perfectly.

Camera plate and quick release

With electronics mounted on the tripod

And the new GPS Sender electronics

Wednesday, June 12, 2013

eHZ Zähler der Photovoltaikanlage über WLAN oder LAN auslesen

Source code for the OpenPicus IDE to be found on google drive.

Ich muss sagen, mir gefällt das Konzept von OpenPicus, kleines Device das per WebServer die Daten bereit stellt, immer besser.

Aktuelles Problem sind die Stromzähler. Wir haben eine PV Anlage bekommen und die Kennzahlen des Wechselrichters kann man per Web Schnittstelle abfragen.
Wechselrichter Webseite

Das ist sehr nett, aber das wichtigste weiß der Wechselrichter nicht, wie viel Strom das Haus gerade verbraucht und damit wie der erzeugte Strom verbraucht wird, wird er in das Netz eingespeist oder komplett selbst verbraucht?

Vom Energieversorger wurden zu diesem Zweck zwei Zähler eingebaut, einer zählt die kWh die von der PV Anlage erzeugt werden, der andere Zähler protokolliert wie viel Strom gekauft und verkauft wurde. Diese Zähler sind elektronische Zähler, haben aber keine Schnittstelle zur Außenwelt. Noch nicht.
(Source code für diese Projekt ist hier zu finden)

Eine Gruppe von Leuten hat sich dazu verschrieben diese Zählerdaten auszulesen und elektronisch zu protokollieren, deren TTL IR Kopf war mein Startpunkt.

Zwei dieser Köpfe habe ich an die Digi1 & Digi2 Schnittstelle vom OpenPicus Grove Nest Carrier Board angeschlossen und die Software um diese per UART auszulesen und deren Daten auf einer WebSeite darzustellen.
WebSeite wie die Zählerdaten vom Microcontroller bereit gestellt werden

Das Diagramm zeigt in der oberen blauen Kurve wie viel Strom von der Solaranlage produziert wird, die untere grüne Kurve zeigt den Strombezug - aktuell beziehen wir -1200W Strom also wir verkaufen diesen 1200W Strom and den Energieversorger. Die Differenz zwischen den beiden Kurven ist der errechnete Verbrauch des Hauses.
In der Nacht, wenn kein Strom produziert wird ist der Wert der grünen Kurve positiv und Deckungsgleich mit dem Hausverbrauch.
Zusätzlich zeige ich in der Tabelle links oben noch die aktuellen Zahlen wie sie von den Zählern kommen, aufgeteilt nach Bezug und Verkauf.

Hätten wir keine PV Anlage wäre der Zähler 1 auf 0kWh, die Energie Menge die wir verkaufen natürlich auch 0 und wir hätten eine Stromrechnung über 1189kWh zu bezahlen. So bezahlen wir nur für 560kWh Strom und verkaufen den Überschuss.

Ich habe jetzt nochmals die Diagramme überarbeitet und zeige jetzt die letzten 2 Stunden laufend an sowie die komplette Historie des Tages die auch auf die SD Karte geschrieben wird.
Aktuelle Version der Webseite

Als nächstes habe ich noch die Oberfläche weiter überarbeitet, speziell den Profit durch die PV Anlage wollte ich darstellen. Dazu habe ich die Software so verändert dass auf der SD Karte eine Datei mit den Bezugs- und Verkaufspreise liegt die sich der Browser holt und per Javascript gemeinsam mit den Zählerdaten in Euro umgerechnet wird.

In dem Bild links sieht man die beiden Zähler und die Messpunkte 1 bis 4. Der erste Zähler liefert die Zahlen wie viel Strom von der PV Anlage erzeugt wird [1], der zweite Zähler wie viel Strom gekauft [2] oder an das E-Werk verkauft [3] wird. Die Strommenge die selbst verbraucht wird [4], also [1]-[3], verkauft die PV Anlage an mich selbst. Für die Wirtschaftlichkeitsrechnung der PV Anlage gibt es also zwei Käufer, einmal das E-Werk mit 0,15EUR/kWh und einmal mich selbst mit 0,30EUR/kWh. Denn für das Haus ist es egal woher der Strom kommt [2]+[4], der Preis ist gleich. Ich zahle nur weniger an das E-Werk und mehr an die PV-Anlage.
Aktuell, nachdem die Anlage von Anfang April bis Anfang August gelaufen ist, inkl. dem kompletten verregneten Mai, hat die PV Anlage 894EUR Gewinn gemacht. 525EUR bekommen wir vom E-Werk für verkauften Strom, 369EUR bekommt die PV Anlage von mir durch den Eigenverbrauch. Nachts haben wir für 304EUR Strom vom E-Werk gekauft. Ohne die PV Anlage wäre unsere Stromrechnung 674EUR gewesen, ist sie noch immer aber die Hälfte bezahlen wir der PV Anlage.
Da diese ca. 16.000EUR gekostet hatte wäre also in 6 Jahren der Break Even erreicht, bei linear Hochrechnung. Bin gespannt wie diese Zahlen nach einem kompletten Jahr aussehen.

Stand Mittag

Stand Abend wenn 100% Eigenverbrauch

Webseite spät Abends wenn kaum noch Licht ist

Webseite in der Nacht, nichts produziert,
aller Strom wird gekauft

Links Wechselrichter, recht der Sicherungsschrank mit den Zählern

Die beiden Zähler mit dem IR TTL Kopf

OpenPicus Flyport Ethernet mit Grove Nest