Astrofotogrāfija ar Raspberry Pi Zero: 11 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Iepriekš esmu izveidojis divus citus Raspberry Pi balstītus kameru projektus [1] [2]. Šī, mana trešā kameras ideja, ir mans pirmais Raspberry Pi Zero projekts. Šis ir arī mans pirmais apmeklējums astrofotogrāfijā!

Nesenajā “Supermēnesī” iedvesmots, es vēlējos atkal nodot ekspluatācijā mana brāļa veco Celestron Firstscope 70 EQ. Apmēram pēdējo 10 gadu laikā visi okulāri ir pazuduši, bet teleskopa vāki ir palikuši vietā, novēršot putekļu nokļūšanu.

Manā noderīgajā elektronikas vannā ir Pi Zero un atbilstošs kameras kabelis. Kopā ar LiPo, Powerboost 1000 un kameras moduli. Perfekta sastāvdaļu koagulācija, tikai gatava ražošanai ….

Dizaina īss apraksts

Izveidojiet bezvadu kameru, kas veidota ap Raspberry Pi Zero un kas ir paredzēta, lai ietilptu 1,25 collu teleskopa okulāra tvertnē.

1. darbība: sastāvdaļas

Elektronika

• Raspberry Pi Zero.
• Raspberry Pi kamera, (Amazon saistītā saite).
• Raspberry Pi Zero kamera FFC.
• Raspberry Pi USB Wifi dongle (Amazon saistītā saite).
• Adafruit Powerboost 1000, (Amazon saistītā saite).
• LiPo akumulators.
• MicroSD karte (Amazon saistītā saite).
• Dažādi vadi.
• Miniatūrs slīdnis (SPDT), (Amazon Affiliate Link).

Raspberry Pi 3 | Pēc izvēles (Amazon saistītā saite)

Aparatūra

• 4 x 20 mm sieviešu-sieviešu M3 misiņa sešstūra starplikas (Amazon saistītā saite).
• 8 x M3 10 mm uzmavas skrūves, (Amazon Affiliate Link).
• 1 x SpoolWorks pamata melnais PLA kvēldiegs.
• 1 x NinjaTek NinjaFlex pavediens.

Faili

STL, STP un 123dx faili ir pieejami no | thingiverse.com

Lūdzu, palīdziet atbalstīt manu darbu šeit par Instructables un Thingiverse

izmantojot tālāk norādītās saistītās saites, veicot pirkumus. Paldies:)

eBay.com | eBay.co.uk | eBay.fr | Amazon.co.uk

2. solis: detaļu sagatavošana

Lai palīdzētu notievēt lietas un piekļūt USB WiFi dongle kontaktiem, mums būs jāizņem korpuss no atslēgas. Vienkārši sadaliet plastmasas korpusu ar nazi un uzmanīgi noņemiet PCB.

Jums arī būs jānoņem objektīvs no kameras moduļa. Wiki Raspberry Torte ir rokasgrāmata, kas parāda, kā to izdarīt. Šo soli varat atstāt līdz montāžai, ja nevēlaties, lai kameras objektīvs tikmēr savāktu putekļus.

3. solis: projektēšana

Detaļu modelēšanai izmantoju 123D Design.

Apsvērumi, kas jāņem vērā, ir FFC ceļš. Piekļuve SD kartei, MicroUSB ligzda Powerboost, kabeļu ceļi, vieta LiPo spraudnim un kaut kur Wifi dongle un slēdzis. Turklāt kamerai ir jāiekļaujas standarta 1,25 collu okulāra slotā teleskopā.

Es sāku modelēt futrāli, lai tas ietilptu ap nulli, atzīmējot SD kartes slotu un kameras FFC stāvokli.

Tāpat kā citos manu kameru projektos, esmu izmantojis slāņa tipa dizainu, un katrs jauns slānis veido rāmi jaunai sastāvdaļai vai komponentiem.

Ir viegli aizmirst, ka, lai savienotu elektroniku kopā, būs nepieciešami vadi. Tāpēc noteikti pievienojiet kabeļu maršrutēšanu.

Pēdējā ķermeņa iezīme ir metode, kā to visu turēt kopā. Izmantojot misiņa sešstūra starplikas, tas saglabā lietas tīras, bez uzgriežņiem, kas redzami kameras ārpusē.

Neviena kamera nav pabeigta bez dažiem piederumiem. Esmu izveidojis objektīva vāciņu, kas paredzēts drukāšanai ar elastīgiem materiāliem, un adaptera gredzenu lielākiem 2 collu okulāra teleskopiem.

Montāžas laikā es atklāju, ka kameras kabelis nav pietiekami garš! Tā vietā, lai izmantotu garāku nestandarta kabeli un sarežģītu lietas ikvienam, kurš vēlējās izveidot savu kameru, es pielāgoju dizainu, lai kompensētu FFC nepietiekamo garumu. Es pārvietoju kameras stāvokli no ķermeņa centra uz sāniem.

4. darbība: drukāšana

Es izmantoju Simplify3D, lai sagrieztu modeļus drukāšanai. Tie ir drukāti uz E3D BigBox.

Importējiet modeļus savā šķēlītē. Tā kā man ir BigBox, tie visi kopā iederēsies drukas gultā. Konfigurējiet griezēju.

Šķēlēja iestatījumi

• 0,25 mm slāņa augstums.
• 15% uzpilde
• 3 Perimetri.
• 3 augšējie slāņi.
• 3 Apakšējie slāņi.
• 50 mm/s drukas ātrums.

Drukāšana aizņēma ~ 10 stundas, lai veiktu visas 8 daļas. Ja jums ir rezerves Raspberry Pi, varat uzraudzīt un vadīt savu printeri attālināti, izmantojot fantastisko OctoPrint!

Korpuss un adapteris ir apdrukāti ar SpoolWorks Basic Black PLA pavedienu. Vāciņš ir uzdrukāts ar NinjaTek NinjaFlex pavedienu.

Gaidot drukas pabeigšanu, ir lielisks laiks, lai sakārtotu programmatūru.

5. solis: programmatūra

Lai sagatavotu kamerai SD karti, jums būs nepieciešams standarta Raspberry Pi.

Tā kā mēs nevēlamies vai nevajag pilnu Raspbian attēlu, mēs varam sākt, lejupielādējot Jessie Lite attēla failu no vietnes Raspberry Pi. Izpildiet to instalēšanas rokasgrāmatu, lai ierakstītu attēlu SD kartē.

Tā kā mēs piekļūsim kamerai, izmantojot WiFi, mums tagad ir jāinstalē kameras tīmekļa saskarne. Es izmantoju RPi-Cam-Web-Interface. Izpildiet viņu rokasgrāmatu, lai instalētu programmatūru attēla veidošanai.

WiFi dongle ir jākonfigurē kā tīklājs. Ir noderīgs Fila Martina ceļvedis, kas konfigurē RPi kā karsto punktu | WiFi HotSpot. Sadaļā CONFIGURE HOSTAPD es pārdēvēju ssid no Pi3-AP uz Telescope.

Visbeidzot, lai izslēgtu jebkādu izkliedētu gaismu, kameras iebūvēto LED var izslēgt, ievērojot šo rokasgrāmatu | atspējot LED.

Jūs varat vienkārši izņemt MicroSD karti no standarta RPi pēc pareizas izslēgšanas un ievietot to tieši RPi Zero. Lai tā darbotos, jums nav jāveic izmaiņas programmatūrā.

Vienam ir arī iespēja vienkārši savienot Raspberry Pi Zero ar mājas WiFi tīklu, ja tas atrodas jūsu teleskopa darbības zonā.

6. darbība: montāža

Iespiestas detaļas

Es esmu aizvedis adatas vīli uz visu drukāto daļu augšējām virsmām, izņemot pēdējo slāni. Tas noņems visus augstos punktus un nodrošinās vienmērīgu un plakanu montāžu, saliekot slāņus kopā.

Raspberry Pi Zero elektroinstalācija

Mums ir nepieciešami četri vadi, kas pielodēti pie Pi, divi barošanas kabeļi un divi USB kabeļi. Esmu pārstrādājis vadus no veca USB kabeļa. Izmantojot Krisa Robinsona rokasgrāmatu zema profila WiFi dongle pievienošanai Raspberry Pi Zero, mēs varam izvēlēties pareizos lodēšanas spilventiņus.

Krisa rokasgrāmatā viņš strāvas padevei izmanto lodēšanas spilventiņus, kas atrodas apakšā, tomēr mēs izmantosim GPIO, lai RPi ievadītu 5 V. Izmantojot šo rokasgrāmatu RPi GPIO un tapām, mēs zinām, ka vēlamies pieslēgt +5v (sarkano vadu) pie 2.tapa un GND (melnais vads) ar 6.tapu.

Slāņi 1 - 3

Pievienojiet četras 20 mm misiņa sešstūra starplikas pirmajai drukātajai daļai ar 4 x M3 10 mm uzmavas skrūvēm. Novietojiet daļu uz leju. Ievietojiet FFC RPi un ievietojiet to drukātajā daļā. Neaizmirstiet ievietot MicroSD karti!

Uzlieciet otro slāni uz augšu, pārliecinoties, ka kabelis un FFC tiek padoti caur caurumiem.

Novietojiet slāni 3 uz kaudzes, atkal paņemiet kabeli kopā ar kabeļiem.

4. slānis

Izmantojot Krisa rokasgrāmatas Pinout atsauci, mēs varam lodēt barošanas kabeļus WiFi dongle.

Novietojiet slāni 4 uz kaudzes, uzmanīgi vadot.

Lodējiet divus kabeļus no RPi USB paliktņiem uz WiFi dongle. Ievietojiet atslēgu kaudzē kopā ar Powerboost 1000.

Izgrieziet četrus barošanas vadus garumā un pielodējiet līdz Powerboost. Vēlreiz pārbaudiet savienojumus ar Adafruit Pinouts Guide.

Strāvas slēdzim nepieciešami trīs savienojumi. Pirms slēdža ievietošanas 4. slānī esmu pielodējis 3 virzienu lentes kabeli. Novietojiet vadus apaļi līdz Powerboost un pielodējiet. Pārbaudiet savienojumus ar Adafruit ON/OFF Guide.

Akumulators

Akumulatora vadi ir pārāk gari, un ideālā gadījumā tos vajadzētu saīsināt.

Tas ir potenciāli bīstams solis, un to vajadzētu mēģināt tikai tad, ja esat apmierināts ar savām spējām to izdarīt droši

Sāciet, noņemot Kapton lenti, kas pārklāj akumulatora PCB un lodēšanas spailes. Ja jums nav sava lentes ruļļa, paturiet noņemto lenti, kamēr iepakojums tiek salikts.

Atkausējiet vadus no PCB un pievienojiet savienotāju Powerboost.

Izvadiet vadus caur 5. slāņa atveri un pirms liekā nogriešanas aptuveno vajadzīgo garumu. Ir droši atstāt nedaudz vairāk stieples, nekā jūs domājat, ka jums būs nepieciešams.

Atkārtojiet vadus pie akumulatora un aptiniet PCB ar Kaptop lenti.

5. slānis

Esmu pievienojis divus putu spilventiņus 5. slāņa apakšpusē, lai palīdzētu Powerboost nepārvietoties.

Izvelciet akumulatora kontaktdakšu caur 5. slāņa caurumu un pievienojiet to Powerboost.

Izvadiet FFC caur 5. slāņa caurumu un novietojiet to uz kaudzes.

Ievietojiet akumulatoru slāņa vietā.

Pārbaude

Tagad ir īstais laiks pārbaudīt, vai viss darbojas. Īsi pievienojiet kameru FFC un velciet slēdzi. Powerboost lampiņai vajadzētu iedegties (3. slānī ir neliels caurums, caur kuru jums vajadzētu redzēt zilo strāvas LED).

Uzgaidiet dažus mirkļus un, izmantojot tālruni, mobilo tālruni vai citu WiFi ierīci, meklējiet teleskopa ssid. Jums vajadzētu būt iespējai izveidot savienojumu, un, norādot pārlūkprogrammu uz 127.24.1.1, jums tiks parādīts RPi-Cam-Web-Interface.

Ja viss ir kārtībā, izslēdziet sistēmu, izslēdziet slēdzi, noņemiet kameru un turpiniet darbu. Ja konstatējat, ka viss nenotiek saskaņā ar plānu, vēlreiz pārbaudiet norādījumus un novērsiet problēmas.

6. slānis

Ja vēl neesat to izdarījis, lūdzu, noņemiet objektīvu no kameras moduļa. Norādījumus skatiet Raspberry Torte Wiki.

Novietojiet slāni 6 uz kaudzes, barojiet caur FFC un pievienojiet kameru FFC.

7. slānis

Turot kameru 6. slānī, pievienojiet kaudzei 7. slāni.

8. slānis

Turiet slāni 7 vietā un novietošanas slāni 8 augšpusē. Ļaujiet kamerai izlīdzināties ar 8. slāņa atveri.

Nostipriniet 8. slāni, izmantojot 4 x M3 10 mm kontaktligzdas skrūves.

Kameras vāciņš

Tiklīdz viss ir salikts, uzstādiet kamerai vāciņu. Tas palīdzēs novērst putekļus un citus netīrumus no jutīgās CCD.

7. darbība: sagatavošanās darbam

Pirms sākam

Jums jāpārliecinās, vai akumulators ir pilnībā uzlādēts. Pievienojiet Micro USB lādētāju Powerboost savienotājam. Lai pilnībā uzlādētos no tukšas, vajadzētu aizņemt nedaudz vairāk par divām stundām. Meklējiet mazo zaļo gaismas diodi, kas iedegas, kad tā ir pilnībā uzlādēta, jums vajadzētu gandrīz redzēt to caur spraugu.

Ir vērts atzīmēt, ka tā ir vairāk nekā iespēja nēsāt līdzi barošanas bloku. Powerboost ir pilnvērtīga enerģijas pārvaldība, un tajā var vienlaikus uzlādēt akumulatoru un barot kameru. Ja atrodaties strāvas padeves tuvumā, nekas netraucē darbināt kameru ar USB lādētāju, lai ierakstītu bezgalīgi. Vienkārši pārliecinieties, vai gan barošanas bloks, gan akumulators var nodrošināt 2A vai vairāk.

8. solis: Lielbritānijas laika apstākļi

Dažas lietas nevar kontrolēt

Dikti mākoņains.

Es domāju, ka varētu būt sliktāk.

Vismaz nelīst.

Tomēr.

Ak. Nē, pagaidi, tagad līst.

9. solis: mans pirmais astrofotogrāfijas izmēģinājums

Kamēr no rīta debesīs ir redzams Mēness, es nolēmu izmēģināt kameru un pats dienasgaismas stundās, lai es varētu redzēt, ko daru. Būdama jauna, es jutu, ka vislabāk to darīt dienas laikā.

Pēc teleskopa uzstādīšanas un kameras uzstādīšanas pa diagonāli es ieslēdzu kameru, izveidoju savienojumu ar WiFi piekļuves punktu, ielādēju savu pārlūkprogrammu un pēc tam sāku meklēt Mēnesi (ja atrodaties savā mobilajā tālrunī, kā es Man bija jāizslēdz mobilie dati, pretējā gadījumā tālrunis nevarēja izveidot savienojumu ar RPi tīmekļa serveri un tā vietā mēģināja iziet, izmantojot mobilo datu tīklu).

Tā kā es nekad iepriekš to neesmu darījis, es nebiju pārliecināts, ko daru. Lai pārbaudītu, vai kamera darbojas, es aizklāju priekšpusi un apstiprināju, ka kamera darbojas, kad tālrunī attēls kļuva tumšs. Tālāk es vienkārši raustīju teleskopu apkārt, meklējot gaismas izmaiņas vai gaismas plankumu. Protams, es atradu vienu, un pēc kāda laika, paklūpot ar teleskopu vadības ierīcēm, man izdevās to redzēt vienmērīgi.

Nākamais ir fokuss. Teleskopam ir liels fokusa diapazons, un aizmugurē esošās (-o) fokusa pogas (-u) divkārša pārvēršana Mēnesī (sākotnēji es to izmēģināju bez diagonāles, bet atklāju, ka nav pietiekami daudz pārvietošanās un tas prasa papildu attālumu, ko nodrošina virziena maiņa).

Tagad man bija kadrs ar mēli, un es fotografēju. Kā redzams no pievienotajiem attēliem, gaismas ceļā ir daudz putekļu un netīrumu. Visā sajūsmā es aizmirsu notīrīt lēcas un diagonālo spoguli! Ir arī sarkana nokrāsa, es neesmu pilnīgi pārliecināts, kas to pašlaik izraisa …

Es došu teleskopam putekļus un izpētīšu labākos kameras iestatījumus, gatavojoties nākamajam augšup vērstajam skatienam …

Attēli ir pielāgoti Photoshop. Viss, ko esmu darījis, ir izmantot Photoshop iebūvēto attēlu automātiskā toņa funkciju. Es esmu pievienojis visus neapstrādātos neapstrādātos attēlus kā zip failu.

Fotoattēlos redzamais laiks un datums ir nepareizs, jo kamerā nav RTC. Attēli tika uzņemti 2016. gada 19. novembra rītā aptuveni 0900 UTC.

10. solis: spilgtas idejas …

Starplaikā starp lietus, mākoņiem un sauli es uzzīmēju ātru dizainu, lai teleskopam piestiprinātu saules filtru. Filtrs ir paredzēts teleskopiem ar rasas aizsargu līdz 100 mm (4 collu) diametrā, un tajā ir arī futrālis, kas nodrošina filtra drošību, kad tas netiek lietots.

Lejupielādēt no thingiverse.com |

Saules plankums

Es gaidīju dažas dienas, lai iznāktu saule, piestiprināju filtru pie teleskopa un pavērsu to pret debesīm. Pirms kameras pievienošanas es objektīvus un diagonāli notīrīju.

Jābūt ārkārtīgi uzmanīgam un nekad neskatieties tieši uz sauli, tas būtu muļķīgi!

Ar muguru pret sauli es uzstādīju teleskopu, uzstādīju filtru un pievienoju kameru. Kad man bija saule, es atklāju, ka ir saules plankums! Pirms dažu fotogrāfiju uzņemšanas es centos koncentrēties pēc iespējas labāk. Man izdevās arī daži video.

Man joprojām ir problēmas ar kameras fokusēšanu. Es neesmu pārliecināts, vai tas ir saistīts ar manu nespēju pareizi izmantot teleskopa fokusu, vai ir pārāk daudz miglas vai arī tas ir kaut kas cits. Ir neliels svārstīšanās, pat tikai no vēja, kas šūpo teleskopu.

Esmu ievērojis, ka sarkanais atspulgs ir pazudis, bet atkal tas varētu būt tāpēc, ka es rādu tieši uz teleskopu.

Nākamreiz mēģināšu tumsā …

Attēli tika uzņemti 2016. gada 25. novembra pēcpusdienā aptuveni 1300 UTC.

11. solis: vājprātīgais atrodas uz zāles

Ir pagājušas gandrīz trīs nedēļas, kopš apstākļi bija piemēroti, lai “darbības jomu” iznestu ārā.

Šis laiks ir tumšs! Ņemot vērā iepriekšējo divu izbraucienu pieredzi, man izdevās iegūt dažas jaukas fotogrāfijas un dažus labus videoklipus.

Man joprojām ir problēmas ar fokusu un sarkanu nokrāsu. Ja kāds zina, kāds ir iemesls, es tiešām gribētu zināt.

Es domāju, ka man ir nepieciešams vairāk trīskāršs statīvs, lai palīdzētu svārstīties, vai motorizēts fokusētājs ………

Fotogrāfijas un videoklipi tika uzņemti 2016. gada 14. decembrī 1830 UTC.