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Cricetidometer mit Raspberry Pi: Ein Schrittzähler für den Hamster

Forscher behaupten, dass Hamster in einer Nacht das Hamsteräquivalent von bis zu vier Marathons zurücklegen. Mit dem umgebauten Lesekopf eines Videorekorders, einem Hallsensor und einem Raspberry Pi gehen wir dieser Behauptung nach.

Artikel von Michelle Leonhart veröffentlicht am
Die Marathonläufer Hamtaro und Hamtaro Grande
Die Marathonläufer Hamtaro und Hamtaro Grande (Bild: Michelle Leonhart)

Hamster ziehen es vor, tagsüber im Nest zu bleiben. In der Dämmerung und nachts entwickeln sie hingegen einen starken Bewegungsdrang. Doch wie aktiv sind sie dann eigentlich? Mit einem selbst gebauten Cricetidometer klären wir die Frage, ob sie selbst die besten Marathonläufer toppen.

Inhalt:
  1. Cricetidometer mit Raspberry Pi: Ein Schrittzähler für den Hamster
  2. Wie lang ist ein Hamsterschritt?

Im vergangenen Jahr fand ein junges Roborowski-Zwerghamster-Pärchen in den vier Wänden der Autorin ein neues Zuhause. Anfangs glichen sich die zwei wie ein Ei dem anderen, und so bekamen beide den Namen Hamtaro. Gut anderthalb Jahre später haben sich die zwei prächtig entwickelt, wobei die eine Hamsterdame deutlich stärker an Gewicht zulegte und deshalb nun Hamtaro Grande heißt. Schon in den ersten Wochen erwiesen sich die beiden Roborowskis als wahre Athleten: Sie drehten ununterbrochen im Hamsterrad ihre Runden - selbstverständlich immer gerade dann, wenn man versucht einzuschlafen und einen das Quietschen des Rads wachhält.

Konstruktion des Pedometers

Neugier und Wissensdurst verführten die Autorin zu einiger Recherche im Internet. Dort liest man, dass gerade Roborowskis zu den aktivsten Wühlerarten (Familie Cricetidae) überhaupt gehören und jede Nacht das Hamsteräquivalent zu vier menschlichen Marathons zurücklegen. Diese Aussage brachte die Autorin ins Grübeln: Welche Strecke entspricht für einen Hamster überhaupt einem Marathon? Und meistern die kleinen Nager tatsächlich vier solcher Langstreckenläufe pro Nacht? Eine Aufgabe, an der selbst Hochleistungssportler scheitern würden? Mit diesen Fragen im Hinterkopf fiel die Entscheidung, den Hamstern mit ein wenig Wissenschaft und einem Raspberry Pi als Messgerät auf den Zahn zu fühlen.

Zuerst galt es, das Laufrad besser zu lagern - nicht nur, um das Quietschen zu minimieren, sondern auch um den Hamstern eine möglichst reibungsfreie Endlosrennbahn zu bieten. Dabei kam die kugelgelagerte Kopftrommel eines ausrangierten Videorekorders zum Einsatz, mit deren Hilfe das Hamsterrad rund und fast komplett lautlos läuft. Dann wurde ein Cricetidometer entwickelt, das als netzwerkfähiges Pedometer die Laufstrecke der Roborowskis protokollieren sollte.

KomponenteAnmerkung
Raspberry PiDas Cricetidometer kommt mit wenig Rechenleistung aus, es genügt ein RasPi der ersten Generation.
RasPi-ZubehörMonitor, Maus, Netzwerk- und HDMI-Kabel, Netzteil, Steckplatine ("Breadboard") mit selbstklebender Rückseite
Hallsensor-
SeltenerdmagnetNeodym-Eisen-Bor-Magnet oder Ähnliches
LEDOptional für Benachrichtigungen und Debugging
Adafruit Pi Header-
Jumperkabel-
Komponenten des Cricetidometer
Stellenmarkt
  1. DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH, Traunreut (Raum Rosenheim)
  2. Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR), Berlin

Als Fan freier Software und von Recycling nutzt die Autorin in ihren Designs möglichst Open-Source-Software und wiederverwertete Teile. So stammen viele der verbauten Komponenten aus den Abfallkörben des Hacker-Spaces Crash Space in Los Angeles. Die quelloffene Software Fritzing diente zum Entwurf der benötigten Schaltungen. Die entsprechenden Modelle und der Quellcode zu den im Rahmen dieses Projekts entstandenen Programmen sind auf Github zu finden.

  • Die zwei Versuchshamster mit dem wissenschaftlichen Namen Phodopus roborovskii: Hamtaro und Hamtaro Grande. (Bild: Michelle Leonhart)
  • Beim Entwickeln der Schaltung kommt die Open-Source-Elektrotechnik-App Fritzing zum Einsatz. (Bild: Michelle Leonhart)
  • Der fliegende Aufbau des Cricetidometers im Überblick: Der Videorekorderkopf hängt, wie auch der Hallsensor, am Käfig. Der Raspberry Pi übernimmt die Auswertung der Daten. (Bild: Michelle Leonhart)
  • Eine aufgezeichnete Skala auf dem transparenten Boden des Hamsterkäfigs erlaubt das Ausmessen der Hamsterschritte. (Bild: Michelle Leonhart)
  • Die Auswertung der Zeitlupe verrät die Schrittlänge eines Hamsters von etwa 0,166 ft oder umgerechnet etwa 5 cm. (Bild: Michelle Leonhart)
  • Das Cricetidometer zählte bis zu 500 Umdrehungen des Hamsterrads pro Sprint. (Diagramm: Michelle Leonhart)
  • Pro Tag liefen die Hamster mehrfach bis zu 4,5 Meilen (7,25 km) weit. (Diagramm: Michelle Leonhart)
  • Die Roborowskis legen regelmäßig mehr als zwei Hamstermarathons pro Tag zurück. (Diagramm: Michelle Leonhart)
Beim Entwickeln der Schaltung kommt die Open-Source-Elektrotechnik-App Fritzing zum Einsatz. (Bild: Michelle Leonhart)

Die Hauptfunktion des Schaltkreises besteht darin, die Schwankungen im Signal des Hallsensors zu erfassen, sobald der Magnet diesen passiert. Zum Zählen der Umdrehungen des Hamsterrads findet der Neodym-Magnet daher auf der Achse des Videorekorderkopfs seinen Platz, der Sensor wird fest am Käfig montiert. Das Aufzeichnen der Rotationen und alle weiteren Berechnungen übernimmt ein Raspberry Pi - die Rechenleistung eines RasPi der ersten Generation genügt dazu vollkommen.

  • Die zwei Versuchshamster mit dem wissenschaftlichen Namen Phodopus roborovskii: Hamtaro und Hamtaro Grande. (Bild: Michelle Leonhart)
  • Beim Entwickeln der Schaltung kommt die Open-Source-Elektrotechnik-App Fritzing zum Einsatz. (Bild: Michelle Leonhart)
  • Der fliegende Aufbau des Cricetidometers im Überblick: Der Videorekorderkopf hängt, wie auch der Hallsensor, am Käfig. Der Raspberry Pi übernimmt die Auswertung der Daten. (Bild: Michelle Leonhart)
  • Eine aufgezeichnete Skala auf dem transparenten Boden des Hamsterkäfigs erlaubt das Ausmessen der Hamsterschritte. (Bild: Michelle Leonhart)
  • Die Auswertung der Zeitlupe verrät die Schrittlänge eines Hamsters von etwa 0,166 ft oder umgerechnet etwa 5 cm. (Bild: Michelle Leonhart)
  • Das Cricetidometer zählte bis zu 500 Umdrehungen des Hamsterrads pro Sprint. (Diagramm: Michelle Leonhart)
  • Pro Tag liefen die Hamster mehrfach bis zu 4,5 Meilen (7,25 km) weit. (Diagramm: Michelle Leonhart)
  • Die Roborowskis legen regelmäßig mehr als zwei Hamstermarathons pro Tag zurück. (Diagramm: Michelle Leonhart)
Der fliegende Aufbau des Cricetidometers im Überblick: Der Videorekorderkopf hängt, wie auch der Hallsensor, am Käfig. Der Raspberry Pi übernimmt die Auswertung der Daten. (Bild: Michelle Leonhart)


Die Beobachtung der Hamster zeigt, dass sie dazu neigen, innerhalb einer kurzen Zeitspanne mehrfach auf das Rad auf- und schnell wieder abzuspringen. Daher erfolgt die Datenaufzeichnung in "Sprints": Sobald der Sensor eine Bewegung des Hamsterrads registriert, startet die Messung eines neuen Sprints. Nach dem ersten Durchgang protokolliert die Software jede weitere Umdrehung des Rads mit einem Zeitstempel. Sobald der Sensor fünf Sekunden lang keine weitere Umdrehung meldet, beendet das Messprogramm den aktuellen Sprint und schreibt die Daten in eine SQLite-Datenbank.

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Wie lang ist ein Hamsterschritt? 
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christian_k 12. Jan 2016

Als Sprinter haben Menschen den Vierbeinern nichts entgegenzusetzen. Menschen sind...

christian_k 12. Jan 2016

Hallo! Ich bin Hobbyläufer und benutze eine Uhr, die u.A. die Schrittfrequenz anzeigt...

Mo3bius 07. Jan 2016

Hi, hier der passende Artikel von Hackaday (11/15) + Video: http://hackaday.com/2015/11...

Lagganmhouillin 07. Jan 2016

braucht man ein Programm?

a140829 06. Jan 2016

Gegenwind beim Hamster!^^ Sollte vernachlässigbar sein. Die Frage ist doch welche Strecke...


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