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Kameraaufnahme mit HC-SR501 Bewegungsmelder am Raspberry Pi

Veröffenticht am 26.10.2016 von Raab Wolfgang in der Kategorie Raspberry Pi, Sensoren bisher 8 Reaktionen Zuletzt überarbeitet am 01.10.2023

In diesem Beitrag zeige ich, wie man mit einem PIR-Bewegungssensor vom Typ HC-SR501 auf einem Raspberry Pi unter Python einen Bewegungsmelder realisieren kann. Sobald eine Bewegung erkannt wird, soll eine Kameraaufnahme gemacht werden. Dazu benötigst du einen Raspberry Pi mit dem aktuellen Betriebssystem Raspbian, einen PIR Bewegungssensor HC-SR501 und ein Kameramodul.

Raspberry Pi mit Kamera und Bewegungssenor

Letzte Aktualisierung am 01.10.2023: Der ursprüngliche Beitrag stammt vom 26.10.2016 und wurde heute von mir aktualisiert. Neben einem Update der benötigten Hardware, einer Auflistung der Vor- und Nachteile des HC-SR501, habe ich den Code auf Python 3 angepasst.

Um die Speicherkarte zu schonen, speichere ich die Bilder auf einer Ram-Disk. Die Konfiguration ist schnell gemacht und kann natürlich auch für andere Anwendungen genutzt werden. In meinem Artikel “In 4 Schritten eine Ram-Disk auf dem Raspberry Pi anlegen” kannst du nachlesen, welche Eingaben dafür notwendig sind.

Vorteile und Nachteile des HC-SR501

Bevor wir mit der Einrichtung beginnen, werfen wir einen kurzen Blick auf die Vor- und Nachteile des Bewegungssensors HC-SR501.

Vorteile

Niedrige Kosten
Einfache Integration in den Raspberry Pi
Einstellbare Empfindlichkeit und Zeitverzögerung

Nachteile

Kann im Freien aufgrund von Umweltfaktoren ungenau sein
Eingeschränkte Reichweite und Sichtfeld

Benötigte Komponenten

Raspberry Pi mit aktuellem Raspbian Betriebssystem
PIR-Bewegungssensor HC-SR501
Kamera-Modul
Optional: Ram-Disk zum Speichern der Bilder, um die Speicherkarte zu schonen

Wenn du noch keinen Raspberry Pi eingerichtet hast, dann schaue dir doch einmal meinen Beitrag “Ersteinrichtung eines Raspberry Pi mit Raspberry Pi OS” an.

Einrichtung

Raspberry Pi vorbereiten: Stelle sicher, dass dein Raspberry Pi richtig konfiguriert ist und das Raspbian Betriebssystem aktuell ist.
HC-SR501 mit dem Raspberry Pi verbinden: Verbinde den Sensor mit dem Raspberry Pi. Die genaue Vorgehensweise beschreibe ich im nächsten Kaptil “PIR Bewegungssensor HC_SR501”.
Kameramodul anschließen: Schließe das Kameramodul an den Raspberry Pi an und aktiviere es über die Raspberry Pi Konfigurationsoberfläche.
Python-Skript erstellen: Erstelle oder kopiere dir das zur Verfügung gestellte Python-Skript, das den Bewegungssensor abfragt und bei erkannter Bewegung ein Bild mit dem Kameramodul aufnimmt.

PIR Bewegungssensor HC-SR501

Für die Erfassung der Bewegung verwende ich einen PIR Bewegungssensor HC-SR501 der mit drei female-female Jumper Kabel am Raspberry Pi angeschlossen wird. Da die Eingangsspannung 5 V und die Ausgangsspannung 3,3V beträgt, kann der Anschluss direkt an den entsprechenden GPIO Pins erfolgen. In meinem Beispielsaufbau sind dies die Pins 2 für die 5 Volt, der Pin 6 für den GND und der Pin 37 als GPIO 26 als Spannungseingang.

Anschlussbelegung
Stellschrauben für die Sensitivität der Bewegung und der Zeitbestimmung der Dauer für die Spannungsausgabe am OUT-Pin
drei Pins reichen für den Anschluss und Betrieb aus
die Plastikkappe kann ohne Probleme entfernt werden und zeigt die genaue Pin Belegung an

Kameramodul

Persönlich verwende ich für Überwachungsaufgaben noch ein Modul mit der Bezeichnung Ref. 1.3, da ich der Meinung bin die gebotenen 5 Megapixel sind ausreichend. Bei dem neuen Kameramodul mit der Bezeichnung V2.1 mit 8 MP und gleicher Videoauflösung wie dem Vorgängermodell wird nicht nur auf Amazon die Problematik der Unschärfe von Benutzern bemängelt. Solltest du also noch ein “altes” Kameramodul besitzen, kannst du getrost von einer Neuanschaffung absehen. Wenn du dir jedoch erst ein Kameramodul zulegen musst/möchtest, dann schaue dir doch mal meinen kleinen Vergleichstest zwischen Kameramodul Ref 1.3 Klon und Original an.

Die Einrichtung des Kameramoduls am Raspberry Pi erfolgt in wenigen Schritten. Nach dem direkten Anschluss an den Raspberry Pi CSI-Bus bootest du den RasPi und öffnest dort das Terminal-Programm. Mit folgenden Befehlen bringst du das System auf den neusten Stand.

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

1 2	sudo apt-get update sudo apt-get upgrade

Danach öffnest du das Konfigurationsprogramm des Raspberry Pi mit

sudo raspi-config

1	sudo raspi-config

und wählst dort den Menüpunkt 3 Interface Options und dann Punkt I1 Legacy Camera Enable aus. Die erscheinende Frage “Would you like the camera interface to be enabled?” bestätigst du mit <Ja>.

Nach einem Neustart des Raspberry Pi kannst du auf die Kamera zugreifen. Eine Testaufnahme kannst du direkt vom Terminal aus mit folgendem Befehl durchführen.

raspistill -v -o test.jpg

1	raspistill -v -o test.jpg

Anschluss am CSI-Bus
Auswahl der Kamera Menüpunkt 6 im Konfigurationsmenü raspi-config
Bestätigung der gewünschten Aktivierung des Kameramoduls

Eine Übersicht über wichtige und häufig verwendete Befehle stelle ich dir auf einem kleinen Spickzettel für Raspberry Pi OS Befehle zur Verfügung.

Das Python-Programm

Das folgende Python-Skript zeigt dir, wie du den Sensor abfragen und bei Bewegung ein Foto aufnehmen kannst. Stelle sicher, dass du die notwendigen Bibliotheken vorher installiert hast.

#!/usr/bin/python
# coding=utf-8
# hc-sr501undkamera.py
# Bewegungsmelder löst Kameraaufnahme aus
#------------------------------------------------------------

# Einbindung der notwendigen Grundbibliotheken
import os, sys, time

# Einbindung GPIO's für Bewegungsmelder
import RPi.GPIO as gp

# Einbindung der Kamera
import picamera

# Global Pfad der Bilder
bilderPfad = "/var/ramdisk/"
# Wichtig - zu Testzwecken werden die Bildaufnahmen in der Ram-Disk gespeichert!!!!

def gpioInitalisieren():
    # GPIO zur Verwendung vorbereiten
    try:
        # GPIO für HC-SR501 Bewegungsmelder initialisieren
        gp.setmode(gp.BCM) # BCM Nummern verwenden
        gp.setwarnings(False) # Warnmeldungen abschalten
        gp.setup(26, gp.IN) # Pin 37 - BCM Bummer 26 - GPIO26 wird Eingang
        print ("GPIO initialisiert.")
    except:
        print ("Fehler bei der GPIO-Initialisierung.")
        
def aktuelleZeit(werta, wertb):
    zeitpunktMessung = time.localtime()
    jahr, monat, tag = zeitpunktMessung[0:3]
    stunde, minute, sekunde = zeitpunktMessung[3:6]
    systemUhrzeit = str(stunde).zfill(2) + ":" + str(minute).zfill(2) + ":" + str(sekunde).zfill(2)
    systemDatum = str(tag).zfill(2) + "." + str(monat).zfill(2) + "." + str(jahr)
    if werta == "time" and wertb == "date":
        ermittelteZeit = systemUhrzeit + " " + systemDatum
    elif werta == "date" and wertb == "time":
        ermittelteZeit = systemDatum + " " + systemUhrzeit
    elif werta == "time" and wertb == "":
        ermittelteZeit = systemUhrzeit
    elif werta == "date" and wertb == "":
        ermittelteZeit = systemDatum
    else:
        ermittelteZeit = zeitpunktMessung
    return ermittelteZeit

def meldungBewegung(channel):
    # Sensor meldet Bewegung
    global bilderPfad
    print ("Bewegung gemeldet")
    # Generierung des Dateinamen
    aufnahmeZeitpunkt = aktuelleZeit("date", "time")
    dateiName = bilderPfad + aufnahmeZeitpunkt + ".jpg"
    # Kamera initialisieren
    try:
        cam = picamera.PiCamera()
        cam.resolution = (1024, 768) # Auflösung für Bildspeicherung
        print ("Bildaufnahme unter Dateiname ", dateiName, " gespeichert.")
        cam.start_preview()
        # Camera warm-up time
        time.sleep(2)
        cam.capture(dateiName)
        cam.close() # damit die Kamera nicht ständig in Betrieb ist
    except:
        # Fehler bei der Aufnahme 
       print ("Fehler bei der Bildaufnahme.")

#GPIO initialisieren
gpioInitalisieren()

# Überwachung des Bewegungssensor HC-SR501
print ("Überwachung beginnt.")
gp.add_event_detect(26, gp.FALLING, callback=meldungBewegung) # an GPIO 26 - Pin 37

#!/usr/bin/python

# coding=utf-8

# hc-sr501undkamera.py

# Bewegungsmelder löst Kameraaufnahme aus

#------------------------------------------------------------

# Einbindung der notwendigen Grundbibliotheken

import os, sys, time

# Einbindung GPIO's für Bewegungsmelder

import RPi.GPIO as gp

# Einbindung der Kamera

import picamera

# Global Pfad der Bilder

bilderPfad = "/var/ramdisk/"

# Wichtig - zu Testzwecken werden die Bildaufnahmen in der Ram-Disk gespeichert!!!!

def gpioInitalisieren():

# GPIO zur Verwendung vorbereiten

try:

# GPIO für HC-SR501 Bewegungsmelder initialisieren

gp.setmode(gp.BCM) # BCM Nummern verwenden

gp.setwarnings(False) # Warnmeldungen abschalten

gp.setup(26, gp.IN) # Pin 37 - BCM Bummer 26 - GPIO26 wird Eingang

print ("GPIO initialisiert.")

except:

print ("Fehler bei der GPIO-Initialisierung.")

def aktuelleZeit(werta, wertb):

zeitpunktMessung = time.localtime()

jahr, monat, tag = zeitpunktMessung[0:3]

stunde, minute, sekunde = zeitpunktMessung[3:6]

systemUhrzeit = str(stunde).zfill(2) + ":" + str(minute).zfill(2) + ":" + str(sekunde).zfill(2)

systemDatum = str(tag).zfill(2) + "." + str(monat).zfill(2) + "." + str(jahr)

if werta == "time" and wertb == "date":

ermittelteZeit = systemUhrzeit + " " + systemDatum

elif werta == "date" and wertb == "time":

ermittelteZeit = systemDatum + " " + systemUhrzeit

elif werta == "time" and wertb == "":

ermittelteZeit = systemUhrzeit

elif werta == "date" and wertb == "":

ermittelteZeit = systemDatum

else:

ermittelteZeit = zeitpunktMessung

return ermittelteZeit

def meldungBewegung(channel):

# Sensor meldet Bewegung

global bilderPfad

print ("Bewegung gemeldet")

# Generierung des Dateinamen

aufnahmeZeitpunkt = aktuelleZeit("date", "time")

dateiName = bilderPfad + aufnahmeZeitpunkt + ".jpg"

# Kamera initialisieren

try:

cam = picamera.PiCamera()

cam.resolution = (1024, 768) # Auflösung für Bildspeicherung

print ("Bildaufnahme unter Dateiname ", dateiName, " gespeichert.")

cam.start_preview()

# Camera warm-up time

time.sleep(2)

cam.capture(dateiName)

cam.close() # damit die Kamera nicht ständig in Betrieb ist

except:

# Fehler bei der Aufnahme

print ("Fehler bei der Bildaufnahme.")

#GPIO initialisieren

gpioInitalisieren()

# Überwachung des Bewegungssensor HC-SR501

print ("Überwachung beginnt.")

gp.add_event_detect(26, gp.FALLING, callback=meldungBewegung) # an GPIO 26 - Pin 37

Die Bibliothek time ist nicht zwingend notwendig, allerdings verwende ich in dem Beispiel die aktuelle Zeit zur Generierung des Dateinamens. Zur Ansteuerung des Bewegungssensors wird der GPIO 26 als Eingang initialisiert. Die Überwachung, ob eine Spannung am GPIO-Eingang anliegt, wird mit der Funktion event_derecred() in einem Interrupt durchgeführt. Folgende Angaben finden hier Verwendung:

channel = 26 # GPIO-Pin
für das Erkennen einer fallenden Flanke 1 zu 0 : gp.FALLING
als Callback-Funktion wird mit callback=meldungBewegung die Kameraaufnahme in def meldungBewegung(channel) aufgerufen

Weitere Informationen zur Interrupt-Verarbeitung mit Python am Raspberry Pi findest du auf gleichnamigen Beitrag auf netzmafia.de.

Zur Bildaufnahme in meldungBewegung() greife ich auf die Bibliothek picamera zurück. Diese muss eventuell noch auf dem Raspberry Pi mit folgenden Befehlen installiert werden.

sudo apt-get install python-picamera python3-picamera

1	sudo apt-get install python-picamera python3-picamera

Fazit und Ausblick

Mit dem oben beschriebenen Setup kannst du deinen Raspberry Pi nutzen, um bei erkannter Bewegung Kameraaufnahmen zu machen. Je nach Verwendungszweck und Installationsort solltest du die Empfindlichkeit des HC-SR501 entsprechend anpassen.

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Wolfgang Raab – Betreiber von webnist.de

Mein Name ist Wolfgang, ich beschäftige mich nun schon seit 1985 mit der EDV und im Besonderen mit der Software- und Webentwicklung.

Auf diesem Blog schreibe ich über Dinge, die mich begeistern, beschäftigen und ich der Meinung bin, es könnte für andere interessant und hilfreich sein.

Als großer Fan des Raspberry Pi finde ich es spannend, wie man den kleinen Computer in Verbindung mit dem IoT und Smart Home nutzen kann. Deshalb behandeln viele Beiträge auch genau dieses Thema.

Ich bin ein leidenschaftlicher Leser und Fotograf. Wenn ich nicht gerade in einem spannenden Roman versinke, bin ich oft unterwegs, um die Schönheit der Welt mit meiner Kamera einzufangen und zu teilen.

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Oliver schrieb am 7. Juli 2018:

Hallo Wolfgang,
zunächst vielen Dank für das Script. Ich habe es zum laufen bekommen und steuere damit eine Spiegelreflexkamera in einem “Fakeblitzer” ( keine Angst wir nutzen den nur auf Autotreffen als Gimmick, um den Teilnehmern ein paar nette Bilder mitzugeben 😉 )

Ich bekomme das angepasste Script aber nicht über Autostart im Hintergrund zum laufen. Hier mal das Script. Im python editor läuft es super! Es ist nur doof jedes mal vor der Inbetriebnahme, remote auf dem Raspberry das Script zu starten.
Vielleicht hast du ja einen Tipp.

#!/usr/bin/python3
# coding=utf-8
# Python Version 3
# hc-sr501undkamera.py
# Bewegungsmelder löst Kameraaufnahme aus
#————————————————————

# Einbindung der notwendigen Grundbibliotheken
import os, sys, time, signal, subprocess

# Einbindung GPIO’s für Bewegungsmelder
import RPi.GPIO as gp

# Einbindung der Kamera
import picamera
# Dateime und Gp2 einbinden

from datetime import datetime
from sh import gphoto2 as gp2
from subprocess import call

def killGphoto2Process():
p = subprocess.Popen([‘ps’, ‘-A’], stdout=subprocess.PIPE)
out, err = p.communicate()

# Search for the process we want to kill
for line in out.splitlines():
if b’gvfsd-gphoto2′ in line:
# Kill that process!
pid = int(line.split(None,1)[0])
os.kill(pid, signal.SIGKILL)

# Global Pfad der Bilder
bilderPfad = “/home/pi/Pictures/Blitzer/”
# Wichtig – zu Testzwecken werden die Bildaufnahmen in der Ram-Disk gespeichert!!!!

def gpioInitalisieren():
# GPIO zur Verwendung vorbereiten
try:
# GPIO für HC-SR501 Bewegungsmelder initialisieren
gp.setmode(gp.BCM) # BCM Nummern verwenden
gp.setwarnings(False) # Warnmeldungen abschalten
gp.setup(26, gp.IN) # Pin 37 – BCM Bummer 26 – GPIO26 wird Eingang
print (“GPIO initialisiert.”)
except:
print (“Fehler bei der GPIO-Initialisierung.”)

def aktuelleZeit(werta, wertb):
zeitpunktMessung = time.localtime()
jahr, monat, tag = zeitpunktMessung[0:3]
stunde, minute, sekunde = zeitpunktMessung[3:6]
systemUhrzeit = str(stunde).zfill(2) + “:” + str(minute).zfill(2) + “:” + str(sekunde).zfill(2)
systemDatum = str(tag).zfill(2) + “.” + str(monat).zfill(2) + “.” + str(jahr)
if werta == “time” and wertb == “date”:
ermittelteZeit = systemUhrzeit + ” ” + systemDatum
elif werta == “date” and wertb == “time”:
ermittelteZeit = systemDatum + ” ” + systemUhrzeit
elif werta == “time” and wertb == “”:
ermittelteZeit = systemUhrzeit
elif werta == “date” and wertb == “”:
ermittelteZeit = systemDatum
else:
ermittelteZeit = zeitpunktMessung
return ermittelteZeit

def meldungBewegung(channel):
# Sensor meldet Bewegung
global bilderPfad
print (“Bewegung gerkannt. Bild wir erstellt”)
# Generierung des Dateinamen
aufnahmeZeitpunkt = aktuelleZeit(“date”, “time”)
dateiName = bilderPfad + aufnahmeZeitpunkt + “.jpg”
# Kamera initialisieren
try:
call ([“gphoto2″,”–capture-image-and-download”,”–filename”,”/home/pi/Pictures/Blitzer/photo-%Y%m%d-%H%M%S.jpg”])
#cam = picamera.PiCamera()
#cam.resolution = (1024, 768) # Auflösung für Bildspeicherung
print (“Bildaufnahme unter Dateiname “, dateiName, ” gespeichert.”)
#cam.start_preview()
## Camera warm-up time
#time.sleep(2)
#cam.capture(dateiName)
#cam.close() # damit die Kamera nicht ständig in Betrieb ist
except:
# Fehler bei der Aufnahme
print (“Fehler bei der Bildaufnahme.”)

#GPIO initialisieren
gpioInitalisieren()

# Überwachung des Bewegungssensor HC-SR501
print (“Überwachung beginnt.”)
gp.add_event_detect(26, gp.FALLING, callback=meldungBewegung) # an GPIO 26 – Pin 37

Antworten

Wolfgang schrieb am 8. Juli 2018:

Hallo Oliver,
vielen Dank für Deine Rückmeldung. Es freut mich, wenn mein Skript Verwendung findet. Dein Skript dürfte einen automatischen Aufruf im Autostart nicht verhindern. Hast du dir mal meine beiden Beiträge zum Thema “Python-Skripte automatisch starten” angesehen? Solltest du den Raspberry Pi nicht im Desktop Modus laufen lassen, müsste dir mein Beitrag “Python Script auf dem Raspberry Pi automatisch starten” helfen. Wenn du den Raspberry Pi im Desktop Mdus betreibst, dann ist der Beitrag “Autostart eines Python Programm auf dem Raspberry Pi” eigentlich die richtige Adresse.
Viele Grüße
Wolfgang

Antworten

Philip schrieb am 23. September 2017:

Leider funktioniert die Programmierung nicht.
Wie mein Vorgänger schrieb:

GPIO initialisiert.
Überwachung beginnt.

Danach passiert dann rein gar nichts mehr.
Schade.

Antworten

Wolfgang schrieb am 26. September 2017:

Hallo Philip,
vielen Dank für Deinen Kommentar. Welche Version von Python und Raspbian verwendest du? Eventuell wird die Interrupt-Verarbeitung nicht mehr bzw. etwas anders unterstützt…
Viele Grüße
Wolfgang

Antworten

nils schrieb am 6. Juli 2017:

Hallo

habe dein script mal angeschaut. und zum leben zu erwecken.
doch leider nach einem Start legt es wieder auf , als schleife geht das nicht
start OK

GPIO initialisiert.
Überwachung beginnt.

das wars dann .

leider.

weder mit nohup oder screen bleibt dein script aktiv.

aber sonst gut

Antworten

Wolfgang schrieb am 9. Juli 2017:

Hallo,

nach dem Start wartet das Programm auf eine Meldung des Sensors um eine Bildaufnahme zu machen. Siehe hierzu Zeile 76 und die Beschreibung unter dem Code. Ein Abbruch der Überwachung ist nicht Implementiert, kann jedoch durch die Erweiterung des Programmes leicht erfolgen.

Viele Grüße
Wolfgang

Antworten

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