Labortagebuch - Arduino - Raspberry Pi
29.05.2020 - Installation der RunCam - PZ0420M-L28 von Sony

Die nackte Kamera
FPV ist die Abkürzung der Worte „First Person View“ (also sinngemäß Blick von vorderster Front) und beschreibt die Aufnahme von Bildern oder Filmen in der „Ich“-Perspektive. Das Bild wird dabei aus Sicht des Quadrocopters aufgenommen. Im Modellflug wird zusätzlich zwischen passivem FPV und aktivem FPV unterschieden. Beim passivem FPV werden Flugaufnahmen erst nach dem Flug betrachtet, während beim aktivem FPV Kameras eingesetzt werden, die in Echtzeit ein „Live“-Bild des Fluges auf Bildschirm, PC, Handy, Tablet oder einer Videobrille mit Headtracking übertragen. Aktives FPV bietet demnach besondere Kontrolle über den Flug und die Umgebung, die aufgenommen werden soll. Als FPV-Kamera werden in der Regel kleine, leichte Kameras wie CCD oder CMOS eingesetzt.

Man benötigte die eigentliche FPV-Kamera, dazu einen Sender und Empfänger sowie, wenn die Übertragung auf den PC oder Smartphone geschehen soll, ein USB-Modul (hier EasyCap) mit der entsprechenden Software.

Die Kamera mit Zubehör

Sender (TS) und Empfänger (RC) für die Übertragung des Videosignals der FPV
Der Empfänger RC832 einzeln
Der Sender TS832 einzeln
TVL steht für "Television Lines" und entspricht den Bildzeilen eines Fernsehbildes. Wenn man sich das Fernsehbild eines älteren Röhrenfernsehgerätes genauer ansieht, so fällt auf, dass sich das Gesamtbild aus vielen feinen Einzelzeilen zusammensetzt. Was hat das nun mit unserer modernen Drohnenkameratechnik zu tun? Eine Drohnenkamera mit der Angabe 800 TVL erzeugt ein Videobild mit 800 Zeilen. Dies entspricht in etwa der Auflösung einer digitalen Kamera mit 1280 x 720 Bildpunkten. Zum Vergleich: Das frühere Analog-Fernsehbild bestand aus 625 Zeilen. Der Nachteil von digitalen Videobild-Übertragungen besteht in ihrer Latenzzeit. Diese kann von Bruchteilen einer Sekunde bis zu 10 Sekunden betragen, was für FPV-Racing absolut unbrauchbar ist.
Ein Tor bei der Fußball-WM per digitalem HDTV erscheint ca. 15 Sekunden später als im analogen Kabel-TV. Das liegt daran, dass bei der digitalen Videoübertragung jedes Einzelbild zunächst datenkomprimiert, dann per Funk zum Empfänger übertragen und dort wieder dekomprimiert werden muss. Dieser aufwändige Vorgang braucht Zeit. Und genau aus diesem Grund verwenden Copterpiloten hochwertige FPV-Kameras in analoger Technik, die in ihrer Bildqualität ihren digitalen Kollegen in nichts nachstehen. Analog heißt hier nicht automatisch "schlechter" oder "veraltet".

Die Kamera mit den Anschlüssen für die Steuerung des OSD-Menüs und zur Übertragung des Videosignals
Anschlüsse der FPV-Kamera

Die beiden linken Kabel werden mit dem Stick zur Steuerung des OSD-Menüs benötigt.
Das On-Screen-Display (OSD) ist eine Anzeige, die über das momentane Bild eingebildet wird. Es dient in erster Linie zur Anzeige weiterer Informationen und kann darüber hinaus zur Bedienung eines Gerätes benutzt werden.
Der eigentliche Anschluss einer TVL-Kamera besteht nur aus drei Leitungen. Das rote Kabel ist für die Versorgungsspannung. Diese weist bei FPV-Kameras einen weiten Bereich von 5 Volt bis etwa 17 Volt auf. Dadurch kann die Kamera problemlos an unterschiedlichsten LiPo-Akkus betrieben werden. Die schwarze Leitung ist der Masse-Anschluss. Das gelbe Kabel übermittelt das Videosignal in der TV-Farbnorm PAL (oder NTSC bei Kameras US-amerikanischer Herkunft).

Verbindung der Kamera mit dem Sender TS832

Die drei rechten Kabel der Kamera werden an die drei zusammengefassten Kabel des Senders angeschlossen, entsprechend den jeweiligen Farben.
Schwarz(Kamera) -> Schwarz(TS832); Rot (Kamera) -> Rot(TS832); Gelb(Kamera) -> Gelb(TS832).

Der rote Anschluss des TS832 wird entsprechend mit rot/schwarz an eine Spannungsquelle angeschlossen – maximal 12 Volt. Es reicht also ein LiPo-Akku 3s (Rot->Plus, Schwarz->Minus). Dadurch erhält die Kamera Spannung über ihre rot/schwarzen Kabel. Der Stecker des Dreierkabels der Kamera muss unter Umständen abgetrennt werden, um eine Verbindung zum TS832 herzustellen.

Empfänger (RC) und EasyCap-Modul für die Übertragung des Videosignals der FPV
Das RC832-Modul wird über den roten Stecker an eine Spannungsquelle angeschlossen (z.B LiPo 3s - 12 V). Die beiden rot/gelben Stecker werden mit den Steckern in der entsprechenden Farben des EasyCap verbunden. Die beiden Stecker weiß und schwarz werden nicht benötigt. Zum Testen kann man nur eine Spannungsquelle benutzen, da Sender und Empfänger nahe beieinander sein können.
EasyCap

Soll die Anzeige auf einem Rechner erfolgen, muss das Signal des Receivers in ein Videosignal umgewandelt werden. Dies geschieht z.B. mit dem USB-Modul EasyCap und der entsprechenden Software.

Achtung

Benutzt man einen LiPo, so ist darauf zu achten, dass der Akku nicht vollständig entladen wird. Empfänger und Sender ziehen nämlich sehr viel Strom (beide werden ziemlich warm), so dass dies schon nach relativ kurzer Zeit erfolgen kann. Dann hat man Probleme mit dem Aufladen der LiPos, unter Umständen ist dieses dann nicht mehr möglich und man muss sich vom Akku verabschieden.

Die Software zur Anzeige/Aufnahme der Videos mit Hilfe von EasyCap. Hier ist das OSD-Menü eingeblendet, mit dem man die Einstellungen für die Aufnahme vornehmen kann. Die Bedienung des Joysticks ist gewöhnungsbedürftig. Hier ist wirklich Geduld und Fingerspitzengefühl gefragt. Irgendwann klappt es. Hier ist ein Handbuch für die Einstellungen der RunCam über das OSD-Menü.
Download Handbuch RunCam(224 kB)

Der gesamte Aufbau
Sender - Empfänger - RunCam - EasyCap