Astrofotograafia Raspberry Pi Zero abil: 11 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Olen varem teinud veel kahte Raspberry Pi -põhist kaameraprojekti [1] [2]. See, minu kolmas kaameraidee, on minu esimene Raspberry Pi Zero projekt. See on ka minu esimene käik astrofotograafias!

Hiljutisest Supermoonist ajendatuna tahtsin oma venna vana Celestron Firstscope 70 EQ uuesti kasutusele võtta. Viimase kümne aasta jooksul on kõik okulaarid kadunud, kuid teleskoobi kaaned on tolmu eest eemal.

Minu kasulikus elektroonikavannis on Pi Zero ja sellele vastav kaamerakaabel. Koos LiPo, Powerboost 1000 ja kaameramooduliga. Komponentide täiuslik hüübimine, valmistamiseks just küps ….

Disaini lühikokkuvõte

Looge Raspberry Pi Zero ümber ehitatud traadita kaamera, mis sobib 1,25 -tollise teleskoobi okulaari pesasse.

Samm: komponendid

Elektroonika

• Vaarika Pi Zero.
• Raspberry Pi kaamera, (Amazoni sidusettevõtte link).
• Raspberry Pi Zero kaamera FFC.
• Raspberry Pi USB -WiFi -dongle (Amazoni sidusettevõtte link).
• Adafruit Powerboost 1000, (Amazoni sidusettevõtte link).
• LiPo aku.
• MicroSD -kaart (Amazon Affiliate Link).
• Mitmesugune traat.
• Kääbusliuglüliti (SPDT), (Amazon Affiliate Link).

Vaarika Pi 3 | Valikuline (Amazoni sidusettevõtte link)

Riistvara

• 4 x 20 mm emane-emane M3 messingist kuusnurksed vaheseinad, (Amazoni sidusettevõtte link).
• 8 x M3 10 mm soklikruvi, (Amazoni sidusettevõtte link).
• 1 x SpoolWorks Basic PLA filament.
• 1 x NinjaTek NinjaFlex hõõgniit.

Failid

STL-, STP- ja 123dx -failid on saadaval | thingiverse.com

Palun aidake minu tööd siin Instructables ja Thingiverse teemal

kasutades ostude tegemisel järgmisi sidusreklaamija linke. Aitäh:)

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

2. etapp: osa ettevalmistamine

Asjade alandamiseks ja USB -WiFi -dongli kontaktidele juurdepääsu saamiseks peame korpuse donglist eemaldama. Lõika plastkarp lihtsalt noaga laiali ja eemalda ettevaatlikult trükkplaat.

Samuti peate eemaldama objektiivi kaamera moodulist. Raspberry Torte wikis on juhend, mis näitab, kuidas seda teha. Võite selle sammu jätta kokkupanemiseni, kui te ei soovi, et kaamera objektiiv vahepeal tolmu koguks.

3. samm: disain

Ma kasutan osade modelleerimiseks 123D disaini.

Kaalutlused, mida tuleb arvesse võtta, on FFC tee. Juurdepääs SD -kaardile, MicroUSB -pistikupesale Powerboostil, kaablirajad, ruum LiPo -pistiku jaoks ja kusagil Wifi -dongle ja lüliti. Lisaks peab kaamera sobituma teleskoobi standardse 1,25 -tollise okulaaripesaga.

Hakkasin modelleerima ümbrist, et see sobiks ümber nulli, pannes tähele SD -kaardi pesa ja kaamera FFC asukohta.

Nagu ka teiste kaameraprojektide puhul, olen kasutanud kihi tüüpi disaini, kus iga uus kiht moodustab uue komponendi või komponentide raami.

Lihtne on unustada, et elektroonika ühendamiseks on vaja juhtmeid. Seetõttu lisage kindlasti kaabli marsruutimine.

Keha viimane omadus on meetod selle kõik kokku hoidmiseks. Kasutades messingist kuusnurkseid vaheseinaid, hoiab see asjad puhtana, ilma et kaamera välispinnal oleks mutreid.

Ükski kaamera pole komplektne ilma lisatarvikuteta. Olen joonistanud objektiivikork, mis on mõeldud painduvatele trükkimiseks, ja adapterrõngas suuremate 2 -tolliste okulaariteleskoopide jaoks.

Kokkupanekul avastasin, et kaamera kaabel pole piisavalt pikk! Selle asemel, et kasutada pikemat mittestandardset kaablit ja raskendada asja igaühe jaoks, kes soovis oma kaamera ehitada, kohandan kujundusi, et kompenseerida FFC pikkuse puudumist. Nihutasin kaamera asendi keha keskelt küljele.

4. samm: printimine

Kasutan Simplify3D mudelite lõikamiseks printimiseks. Need on trükitud E3D BigBoxile.

Importige mudelid oma viilutajasse. Kuna mul on BigBox, mahuvad need kõik trükivoodile kokku. Seadistage viilutaja.

Viilutaja seaded

• Kihi kõrgus 0,25 mm.
• 15% täitmine
• 3 Perimeetrit.
• 3 ülemist kihti.
• 3 Alumist kihti.
• Prindikiirus 50 mm/s.

Trükkimine võttis kõigi 8 osa tegemiseks aega ~ 10 tundi. Kui teil on varuosa Raspberry Pi, saate oma printerit eemalt jälgida ja juhtida fantastilise OctoPrint abil!

Korpus ja adapter on trükitud SpoolWorks Basic Black PLA filamendiga. Kork on trükitud NinjaTek NinjaFlex filamendiga.

Nüüd, kui ootate printimise lõppu, on suurepärane aeg tarkvara sorteerimiseks.

Samm: tarkvara

Kaamera jaoks SD -kaardi ettevalmistamiseks vajate standardset Raspberry Pi.

Kuna me ei taha ega vaja täielikku Raspbiani pilti, saame alustada Jessie Lite pildifaili allalaadimisest Raspberry Pi veebisaidilt. Pildi SD -kaardile kirjutamiseks järgige nende paigaldusjuhendit.

Kuna pääseme kaamerale juurde WiFi kaudu, peame nüüd kaamera jaoks veebiliidese installima. Ma kasutan RPi-Cam-Web-Interface'i. Tarkvara installimiseks oma piltide loomiseks järgige nende juhendit.

WiFi -dongle tuleb seadistada levialaks. Phil Martinilt on kasulik juhend, mis konfigureerib RPi levialaks | WiFi HotSpot. Jaotise HOSTAPD KONFIGUREERIMINE ajal nimetan ssid ümber Pi3-AP-st teleskoobiks.

Lõpuks, et katkeda valgus peatada, saab kaamera pardal oleva LED-i välja lülitada, järgides seda juhendit | keela LED.

MicroSD -kaardi saate pärast tavalist väljalülitamist lihtsalt tavalisest RPi -st eemaldada ja otse RPi Zero -sse panna. Selleks, et see töötaks, ei pea te tarkvara muutma.

Samuti on võimalus ühendada Raspberry Pi Zero lihtsalt koduse WiFi -võrguga, kui see peaks olema teie teleskoobi levialas.

6. samm: kokkupanek

Trükitud osad

Olen viinud nõelaviili kõigi trükitud osade ülemistele pindadele, välja arvatud viimane kiht. See eemaldab kõik kõrged kohad ja tagab kihtide üksteise virnastamisel ühtlase ja tasase kinnituse.

Raspberry Pi Zero juhtmestik

Peame Pi külge jootma neli juhtmest, kaks toitekaablit ja kaks USB -kaablit. Olen juhtmed taaskasutanud vanast USB -kaablist. Kasutades Chris Robinsoni juhendit madala profiiliga WiFi -dongli lisamiseks Raspberry Pi Zero -le, saame valida õiged jootmispadjad.

Chrisi juhendis kasutab ta sisselülitamiseks alumisel küljel olevaid jootmispatju, kuid me kasutame GPIO -d, et toita RPi 5v. Kasutades seda RPi GPIO ja tihvtide juhendit, teame, et tahame ühendada +5v (punane juhe) tihvtiga 2 ja GND (must juhe) pistikuga 6.

Kihid 1-3

Kinnitage neli 20 mm messingist kuuskanttükki esimese trükitud osa külge 4 x M3 10 mm soklikruvidega. Asetage osa alla. Paigaldage FFC RPi külge ja asetage see prinditud ossa. Ärge unustage MicroSD -kaarti paigaldada!

Paigaldage teine kiht ülaosale ja veenduge, et kaabel ja FFC oleksid läbi aukude.

Asetage kiht 3 virnale, võtke uuesti kaabel koos kaablitega.

4. kiht

Kasutades Chrisi juhendi Pinout viiteid, saame joota toitekaablid WiFi -dongle.

Asetage kiht 4 virnale, hoolitsedes juhtmete eest.

Jootke kaks kaablit RPi USB -padjadelt WiFi -dongle. Pange dongle koos Powerboost 1000 -ga virna.

Lõigake neli toitejuhet pikkuseks ja jootke Powerboosti külge. Kontrollige ühendusi uuesti Adafruit'i juhistega Pinouts Guide.

Toitelüliti vajab kolme ühendust. Olen jootnud 3-suunalise lintkaabli lülitile enne selle kihti 4 paigaldamist. Viige juhtmed ümber Powerboosti ja jootke sisse. Kontrollige ühendusi uuesti Adafruit'i ON/OFF juhendi järgi.

Aku

Aku juhtmed on liiga pikad ja ideaaljuhul tuleks neid lühendada.

See on potentsiaalselt ohtlik samm ja seda tuleks proovida ainult siis, kui olete rahul oma võimetega seda ohutult teha

Alustuseks eemaldage Kaptoni lint, mis katab aku trükkplaadi ja jooteklemmid. Kui teil pole oma teibirulli, hoidke eemaldatud lint pakendi kokkupanekuks alles.

Eemaldage juhtmed trükkplaadilt ja ühendage pistik Powerboostiga.

Viige juhtmed läbi kihi 5 augu ja enne ülejäägi lõikamist ligikaudne pikkus. Ohutu on jätta veidi rohkem traati, kui arvate, et vajate.

Lahendage juhtmed aku külge ja mähkige trükkplaat Kaptopi lindile.

Kiht 5

Olen lisanud kihi 5 alumisele küljele kaks vahupatja, et vältida Powerboosti liikumist.

Viige aku pistik läbi kihi 5 augu ja ühendage see Powerboostiga.

Viige FFC läbi kihi 5 augu ja asetage see virnale.

Asetage aku kihi ruumi.

Test

Praegu on hea aeg kontrollida, kas kõik töötab. Ühendage kaamera lühidalt FFC -ga ja libistage lülitit. Powerboosti tuli peaks põlema (kihis 3 on väike auk, mille kaudu peaksite nägema sinist toite LED -i).

Oodake mõni hetk ja otsige oma telefoni või mobiilseadme või muu WiFi -seadme abil teleskoobi ssid. Peaksite saama ühenduse luua ja suunates oma brauseri aadressile 127.24.1.1, peaks teile esitama RPi-Cam-Web-Interface.

Kui kõik on hästi, lülitage süsteem välja, lülitage lüliti välja, eemaldage kaamera ja jätkake ehitusega. Kui leiate, et asjad ei läinud plaanipäraselt, vaadake juhised uuesti läbi ja lahendage oma probleemid.

Kiht 6

Kui te pole seda veel teinud, eemaldage objektiiv kaamera moodulist. Juhised leiate Raspberry Torte Wikist.

Asetage kiht 6 virnale, söödake läbi FFC ja kinnitage kaamera FFC külge.

Kiht 7

Hoides kaamerat all kihis 6, lisage virnale kiht 7.

8. kiht

Hoidke kihti 7 oma kohal ja paigutuskihti 8 peal. Laske kaameral joonduda kihi 8 avaga.

Kinnitage kiht 8, kasutades 4 x M3 10 mm soklikruvi.

Kaamera kork

Niipea kui kõik on kokku pandud, paigaldage kaamerale kork. See aitab hoida tolmu ja muud mustust tundlikust CCD -st eemal.

7. samm: valmistumine

Enne kui alustame

Peate veenduma, et aku on täielikult laetud. Ühendage mikro -USB -laadija Powerboosti pistikusse. Tühjast tühjaks laadimiseks peaks kuluma veidi üle kahe tunni. Otsige, kui väike roheline LED -tuli süttib, kui see on täis laetud, peaksite peaaegu nägema seda tühimikust.

Väärib märkimist, et see on rohkem kui võimalus toiteplokki endaga kaasas kanda. Powerboostil on täieõiguslik toitehaldus ning sellega saab korraga akut laadida ja kaamerat toita. Kui olete toiteallika lähedal, ei takista miski teid USB -laadija kaamerasse lõputuks salvestamiseks. Lihtsalt veenduge, et nii PSU kui ka aku suudavad toita 2A või rohkem.

8. samm: Briti ilm

Mõnda asja ei saa kontrollida

Niiii, on pilves.

Oleks vist hullem.

Vähemalt ei saja.

Ometi.

Oh. Ei. Oota, nüüd sajab vihma.

Samm: minu esimene proov astrofotograafias

Kuigi kuu on taevas hommikul nähtav, otsustasin proovida kaamerat ja ennast päevavalgel, et näha, mida ma teen. Olles selles osas uus, tundsin, et on kõige parem seda teha päeva jooksul.

Pärast teleskoobi seadistamist ja kaamera diagonaali paigaldamist lülitasin kaamera sisse, ühendasin WiFi pääsupunktiga, laadisin oma brauseri ja hakkasin siis kuud otsima (kui kasutate oma mobiiltelefoni sellisena nagu mina, leidsin Pidin mobiilse andmeside välja lülitama, vastasel juhul ei loo telefon RPi veebiserveriga ühendust ja proovis selle asemel mobiilset andmesidevõrku välja lülitada).

Kuna ma polnud seda varem teinud, polnud ma päris kindel, mida ma teen. Kaamera töö kontrollimiseks katsin esikülje ja kinnitasin, et kaamera töötab, kui pilt läks mu telefonis tumedaks. Järgmisena keerutasin teleskoopi lihtsalt ringi, otsides valgustuse või valguspunkti muutust. Kindlasti leidsin ühe ja mõne aja pärast teleskoopide juhtseadistega askeldades suutsin selle kindlalt näha.

Järgmine on fookus. Teleskoobil on suur fookuskaugus ja fookusnupu (de) tagumine tõmbamine hõlpsasti tõi kuu fookusesse (algselt proovisin seda ilma diagonaalita, kuid leidsin, et reis oli liiga väike ja see nõudis lisatud kaugust suuna muutmine).

Nüüd oli kuu pildil ja tegin mõned fotod. Nagu lisatud piltidelt näha, on valgusrajal palju tolmu ja mustust. Kogu oma põnevuses unustasin läätsed ja diagonaalpeegli puhastada! Seal on ka punane toon, ma pole täiesti kindel, mis seda praegu põhjustab …

Annan teleskoobile korraliku tolmu ja uurin kaamera parimaid sätteid, valmistudes järgmiseks ülespoole suunatud pilguks…

Pilte on Photoshopis kohandatud. Kõik, mida ma olen teinud, on kasutada Photoshopi sisseehitatud pildi automaatse toonimise funktsiooni. Olen lisanud kõik töötlemata töötlemata pildid zip -failina.

Fotodel näidatud kellaaeg ja kuupäev on valed, kuna kaameras pole RTC -d. Pildid on jäädvustatud 19. novembri hommikul kell 9.00 UTC.

10. samm: eredad ideed …

Vahepealsetel päevadel vihma, pilve ja päikesepaiste vahel joonistasin kiire disainilahenduse, et kinnitada teleskoobi külge päikesefilter. Filter on mõeldud teleskoopidele, mille kastekilp on läbimõõduga kuni 100 mm (4 tolli) ja sisaldab ka korpust, mis hoiab filtri turvalisena, kui seda ei kasutata.

Laadige alla saidilt thingiverse.com |

Päikesepunkt

Ootasin paar päeva, kuni päike välja tuli, kinnitasin filtri teleskoobi külge ja suunasin taeva poole. Tegin objektiivid ja diagonaali enne kaamera kinnitamist korralikult puhtaks.

Tuleb olla erakordselt ettevaatlik ja mitte kunagi otse päikesesse vaadata, see oleks rumal!

Seljaga päikese poole seadsin teleskoobi, paigaldasin filtri ja kinnitasin kaamera. Kui päike paistis, avastasin, et seal on päikesepunkt! Püüdsin enne mõne foto tegemist võimalikult hästi keskenduda. Mul õnnestus ka paar videot.

Mul on endiselt probleeme kaamera fokuseerimisega. Ma ei ole kindel, kas see on tingitud minu võimetusest teleskoobi fookust õigesti kasutada või on liiga palju udust või on see midagi muud. Isegi teleskoopi raputavast tuulest on natuke kõikumist.

Olen märganud, et punane pimestamine on kadunud, kuid jällegi võib see olla sellepärast, et osutan otse teleskoobi poole.

Järgmisena proovin pimedas…

Pildid on jäädvustatud 25. novembri pärastlõunal umbes 1300 UTC.

11. samm: hull on murul

Ligi kolm nädalat on möödunud ajast, mil tingimused olid raamistiku väljaviimiseks õiged.

See aeg on pime! Kahelt eelmiselt väljasõidult saadud kogemuste põhjal õnnestus mul saada toredaid fotosid ja paar head videot.

Mul on endiselt probleeme fookuse ja punase tooniga. Kui keegi teab, mis on selle põhjuseks, tahaksin tõesti teada.

Ma arvan, et mul on võnkumiseks abiks rohkem rüditud statiivi või mootoriga fokuseerijat ……….

Fotod ja videod on üles võetud 14. detsembril 2016 kell 1830 UTC.