Projektstatus: KONZEPT - Bleibe informiert mit dem Mr. Lee CatCam Newsfeed  Nach den überwältigenden Rückmeldungen auf die CatCam wurde ich von vielen Leuten gefragt an einer Funkkamera für das Halsband zu arbeiten. Einige Ansätze wurden bereits durch andere Leute/Katzen unternommen (z.B. Smaka). Die Stolpersteine für mobile drahtlose Miniaturkamerasysteme sind vielfältig. Im Folgenden gibt es eine Prinzipbeschreibung und die Betrachtung der einzelnen Komponenten sowie den damit verbundenen Eigenschaften. Diese Grundlagen sollen uns dann zu einer geeigneten technischen Umsetzung führen.
Das Prinzip einer Funkkamera für ein Haustier sieht wie folgt aus:  Eine batterieversorgte TV Kamera ist am Halsband angebracht. Ein Videosender strahlt die Bilder in den Aether. Ein Demodulator empfängt das Funksignal und konvertiert es zurück in ein Videosignal. Das Videosignal kann auf einem Fernseher dargestellt werden.  Hier kann man einen Vorschlag für die Sendeeinheit sehen. Sie wird von 2 wiederaufladbaren Batterien versorgt. Ein hocheffizienter DC/DC Wandler erzeugt die benötigte Systemspannung. Die Einheit kann bequem über USB aufgeladen werden. Eine einfache CMOS Kamera versorgt einen Videosender der das Videosignal über eine Antenne abstrahlt.
In der Theorie hört sich alles einfach an. Aber in der Realität gibt es einige Schwierigkeiten, speziell wenn das Gerät von einer Katze getragen werden soll:
Videoübertragung: Wie kann die Reichweite erhöht werden ? Kann die Sendeleistung gesteigert werden ? Wie kann der Empfänger optimiert werden um schwache Signale zu empfangen ? Was ist die ideale Frequenz ? Spannungsversorgung: Wie kann möglichst viel Energie in den kleinsten Abmessungen gespeichert werden ? Wie vermeidet man Verluste bei der Spannungskonvertierung ? Kann Energiemanagement die Laufzeit verlängern ?
Die ideale Frequenz bei keiner direkten Sichtverbindung, Bäume, Gras, viele Signalstreuungen, etc. ist einfach so niedrig wie möglich. Dies bringt jedoch andere Einschränkungen mit sich wie Antennengrösse (je niedriger die Frequenz, desto länger die Antenne) und Bandbreite (üblicherweise sinkt die Bandbreite mit der Frequenz). Auf der anderen Seite müssen wir schauen was auf dem Markt erhältlich ist, wollen wir nicht alles grundlegend neu erfinden. Momentan geht der Trend für drahtlose Übertragung hin zu hohen Frequenzen. Es sind 1.2GHz, 2.4GHz und 5.8GHz systeme auf dem Markt. 1.2GHz verschwindet gerade aus den Regalen. Niedrigere Frequenzen werden oft von vielfältigen Konsumprodukten benutzt. So ist das 433MHz Band bereits komplett verseucht durch zahllose Drahtlose Anwendungen wie Türöffner oder drahtlose Wetterstationen. 866MHz wäre schön, wird jedoch wenig von den Herstellern drahtloser Module unterstützt. So muessen wir uns erstmal auf das 2.4GHz Band konzentrieren wenn wir ein bezahlbares System haben wollen. Das 2.4GHz ISM Band ist in 13 Kanäle unterteilt:
Die Grösse und der Aufbau bestimmt die Nutzbarkeit und die Leistung. Die beste Antenne ist eine Richtantenne die auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt wurde. Ich kenne jedoch leider keine Katze die ständig in Richtung des Empfängers schaut. Oder eine Katze die es mag eine 1 Meter lange Antenne mit sich herumzutragen. So ist ein Kompromiss aus Nutzbarkeit und Leistung notwendig. Die 2.4GHz Frequenz erlaubt kurze Antennen. Diese Frequenz benötigt eine radial abstrahlende Antenne da wir bei fehlender Sichtverbindung gestreute Signale empfangen müssen. Zudem sollte die Antennenposition so hoch als möglich sein.
Für den stationären Empfänger können wir über eine komplexere Antenna nachdenken, um eine höhere Reichweite als mit einer normalen Antenne zu erreichen.  Eine Richtungsabhängige Patchantenne ist wie eine Erhöhung der Sendeleistung. Sie wird erzeugt durch ein quadratisches Metalstück über einer leitfähigen Massefläche. Die Massefläche wirkt als Reflektor und führt zu einer Verstärkung des Signals durch eine positive Überlagerung der Funkwellen. Eine Patchantenne muss nicht genau in die Richtung des Senders zeigen. Eine grobe Ausrichtung reicht schon um bessere Ergebnisse als eine Stabantenne zu erzielen.  Das selbe ist für eine Bi-Quad Antenna gültig. Diese besteht aus einem speziell geformten Metaldraht über eine Massefläche. Jedoch ist eine Bi-Quad Antenna mehr polarisiert. Es muss getestet werden welche Antenne besser für unsere Anwendung geeignet ist.
Die TV Kamera liefert kontinuierlich einen analogen Signalstrom der sowohl Bildinformationen als auch Synchronisationssignale enthält. Es gibt Unterschiede hinsichtlich des Bildsensors. Die billige Tour ist die Verwendung eines CMOS Sensors. Dieser ist ähnlich wie eine Matrix von Fotodioden. Nachteil: weniger Lichtempfindlich, mehr Rauschen. Teurer, jedoch mit besserer Bildqualität und Empfindlichkeit, sind CCD Sensoren. Diese sind ähnlich einer Matrix aus Kondensatoren die mittels Photonen geladen werden. Eine hohe Leistung in der Dämmerung liefern schwarz/weiss CCD Sensoren. Der einfache Grund dafür ist, dass ein Pixel eine ca. 3 bis 4 fache grössere Fläche im Vergleich zu Farb-CCD hat und keine Farbfilter vorhanden sind. Die Versorgungsspannung und Stromaufnahme der Kamera ist nicht zu vernachlässigen. Die günstigere CMOS Kamera ist üblicherweise mit einer niedrigen Spannung zufrieden und hat ebenfalls eine geringere Stromaufnahme.
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