Astrofotografie cu Raspberry Pi Zero .: 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Am realizat alte două proiecte de camere bazate pe Raspberry Pi înainte [1] [2]. Aceasta, a treia idee a camerei mele, este primul meu proiect Raspberry Pi Zero. Aceasta este și prima mea vizită la Astrofotografie!

Încurajat de recentul „Supermoon”, am vrut să pun în funcțiune vechiul Celestron Firstscope 70 EQ al fratelui meu. În ultimii 10 ani, ocularele au dispărut, dar capacele telescopului au rămas la locul lor, păstrând praful.

În cada mea electronică utilă se află un Pi Zero și un cablu de cameră asortat. Împreună cu un LiPo, Powerboost 1000 și un modul de cameră. O coagulare perfectă a componentelor, tocmai coapte pentru realizare …..

Design Brief

Creați o cameră wireless construită în jurul Raspberry Pi Zero, care este concepută să se încadreze într-un recipient pentru ocular de telescop de 1,25.

Pasul 1: Componente

Electronică

• Raspberry Pi Zero.
• Camera Raspberry Pi, (link afiliat Amazon).
• Raspberry Pi Zero Camera FFC.
• Raspberry Pi USB Wifi Dongle, (link afiliat Amazon).
• Adafruit Powerboost 1000, (link afiliat Amazon).
• Baterie LiPo.
• Card MicroSD, (link afiliat Amazon).
• Sârmă diversă.
• Comutator cu miniatură (SPDT), (link afiliat Amazon).

Raspberry Pi 3 | Opțional, (link afiliat Amazon)

Hardware

• 4 x distanțieri hexagonali din alamă M3 Femei-Femei M3, (link afiliat Amazon).
• 8 șuruburi M3 de 10 mm cu soclu, (link afiliat Amazon).
• 1 x filament PLA negru de bază SpoolWorks.
• 1 x NinjaTek NinjaFlex Filament.

Dosare

Fișierele STL, STP și 123dx sunt disponibile de la | thingiverse.com

Vă rog să-mi susțineți munca aici pe Instructables și pe Thingiverse

prin utilizarea următoarelor linkuri afiliate atunci când efectuați achiziții. Mulțumiri:)

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

Pasul 2: Pregătirea pieselor

Pentru a ajuta la reducerea lucrurilor și pentru a avea acces la contactele de pe USB WiFi Dongle, va trebui să scoatem carcasa din dongle. Pur și simplu împărțiți carcasa de plastic cu un cuțit și scoateți cu atenție PCB-ul.

De asemenea, va trebui să scoateți obiectivul din modulul camerei. Există un ghid pe wiki-ul Raspberry Torte care arată cum să faceți acest lucru. Puteți lăsa acest pas până la asamblare dacă nu doriți ca obiectivul camerei să adune praf între timp.

Pasul 3: Proiectare

Folosesc 123D Design pentru a modela piesele.

Considerațiile de luat în considerare sunt calea pentru FFC. Acces la cardul SD, mufa MicroUSB de pe Powerboost, căi de cablu, spațiu pentru mufa LiPo și undeva pentru Dongle Wifi și comutator pentru a merge. În plus, camera trebuie să se încadreze într-un slot de ocular standard de 1,25 din telescop.

Am început să modelez o carcasă pentru a se potrivi în jurul valorii de Zero, notând slotul pentru card SD și poziția camerei FFC.

Ca și în cazul celorlalte proiecte ale mele de camere, am folosit un design de tip strat, fiecare strat nou formând un cadru pentru o componentă nouă sau componente.

Este ușor să uitați că vor fi necesare fire pentru a conecta împreună dispozitivele electronice. Așadar, asigurați-vă că adăugați rutare prin cablu.

Ultima caracteristică pentru corp este o metodă de a ține totul împreună. Folosind distanțieri hexagonali din alamă, păstrează lucrurile curate, fără să apară piulițe pe exteriorul camerei.

Nicio cameră nu este completă fără unele accesorii. Am întocmit un capac de obiectiv, conceput pentru a fi tipărit în elemente flexibile, și un inel adaptor pentru telescoapele oculare mai mari de 2.

În timpul asamblării am constatat că cablul camerei nu era suficient de lung! Mai degrabă decât să folosesc un cablu non-standard mai lung și să complice lucrurile pentru oricine dorea să-și construiască propria cameră, ajustez proiectele pentru a compensa lipsa de lungime a FFC. Am mutat poziția camerei din centrul corpului, în lateral.

Pasul 4: Tipărire

Folosesc Simplify3D pentru a felia modelele pentru imprimare. Sunt tipărite pe BigBox-ul E3D.

Importați modelele în feliatorul dvs. Deoarece am un BigBox, toate se vor potrivi pe patul de imprimare împreună. Configurați feliatorul.

Setări Slicer

• Înălțimea stratului de 0,25 mm.
• 15% umplere.
• 3 perimetre.
• 3 straturi superioare.
• 3 straturi inferioare.
• Viteza de imprimare 50mm / s.

Imprimarea a durat aproximativ 10 ore pentru a face toate cele 8 părți. Dacă aveți un Raspberry Pi de rezervă, puteți monitoriza și controla imprimanta de la distanță cu fantasticul OctoPrint!

Corpul și adaptorul sunt imprimate cu filament PLA negru SpoolWorks Basic. Capacul este imprimat cu NinjaTek NinjaFlex Filament.

Așteptarea finalizării tipăririi acum este un moment minunat pentru a rezolva software-ul.

Pasul 5: Software

Veți avea nevoie de un Raspberry Pi standard pentru a pregăti cardul SD pentru cameră.

Deoarece nu vrem sau nu avem nevoie de imaginea Raspbian completă, putem începe prin descărcarea fișierului imagine Jessie Lite de pe site-ul Raspberry Pi. Urmați ghidul lor de instalare pentru a scrie imaginea pe cardul SD.

Deoarece vom accesa camera prin WiFi, acum trebuie să instalăm o interfață web pentru cameră. Folosesc RPi-Cam-Web-Interface. Urmați ghidul lor pentru a instala software-ul pe imaginea dvs.

WiFi Dongle trebuie să fie configurat ca hotspot. Există un ghid util al lui Phil Martin, care configurează RPi ca hotspot | HotSpot WiFi. În timpul secțiunii CONFIGURĂ HOSTAPD am redenumit ssid din Pi3-AP în Telescop.

În sfârșit, pentru a opri orice lumină vagabondă, LED-ul integrat al camerei poate fi oprit urmând acest ghid | dezactivați LED-ul.

Puteți pur și simplu să scoateți cardul MicroSD din RPi standard după ce îl opriți corect și să îl puneți direct în RPi Zero. Nu este nevoie să modificați software-ul pentru ca acesta să funcționeze.

Unul are, de asemenea, opțiunea de a conecta pur și simplu Raspberry Pi Zero la rețeaua WiFi de acasă, dacă se află în raza telescopului.

Pasul 6: Asamblare

Piese tipărite

Am dus un fișier cu ac pe suprafețele superioare ale tuturor părților imprimate, cu excepția stratului final. Acest lucru va elimina orice puncte înalte și va asigura o montare uniformă și plană atunci când strângeți straturile împreună.

Cablare Raspberry Pi Zero

Sunt necesare patru fire care trebuie lipite pe Pi, două cabluri de alimentare și două cabluri USB. Am reciclat firele de pe un cablu USB vechi. Folosind ghidul lui Chris Robinson pentru adăugarea unui dongle WiFi de profil redus la Raspberry Pi Zero, putem selecta tampoanele de lipit corecte.

În ghidul lui Chris, el folosește tampoanele de lipit de pe partea inferioară pentru alimentarea cu energie, însă vom folosi GPIO pentru a alimenta 5V în RPi. Folosind acest Ghid pentru RPi GPIO și pini, știm că vrem să conectăm + 5v (fir roșu) la pinul 2 și GND (fir negru) la pinul 6.

Straturile 1 - 3

Atașați cele patru distanțieri hexagonale din alamă de 20 mm la prima parte tipărită cu 4 șuruburi cu capac de 10 mm M3 de 10 mm. Așezați partea în jos. Montați FFC pe RPi și plasați-l în partea imprimată. Nu uitați să montați cardul MicroSD!

Montați stratul doi deasupra, asigurându-vă că introduceți cablul și FFC prin găuri.

Așezați stratul 3 pe teanc, luați din nou cablul cu cablurile.

Stratul 4

Folosind Pinout Reference din ghidul lui Chris, putem lipi cabluri de alimentare la Dongle WiFi.

Așezați stratul 4 pe teanc având grijă de fire.

Lipiți cei doi cabluri de la tampoanele USB ale RPi la Dongle-ul WiFi. Puneți dongle în stivă împreună cu Powerboost 1000.

Tăiați cele patru fire de alimentare la lungime și lipiți-le la Powerboost. Verificați de două ori conexiunile cu Ghidul Pinouts al Adafruit.

Comutatorul de alimentare are nevoie de trei conexiuni. Am lipit o lungime de cablu cu bandă cu 3 căi la comutator înainte de a-l monta în stratul 4. Treceți firele rotunde la Powerboost și lipiți-le. Verificați de două ori conexiunile împotriva Ghidului de pornire / oprire Adafruit.

Bateria

Sârmele bateriei sunt prea lungi și în mod ideal ar trebui scurtate.

Acesta este un pas potențial periculos și trebuie încercat numai dacă vă simțiți confortabil cu abilitățile dvs. de a face acest lucru în siguranță

Începeți prin îndepărtarea benzii Kapton care acoperă PCB-ul bateriei și terminalele de lipit. Dacă nu aveți propria rolă de bandă, păstrați banda scoasă pentru momentul în care pachetul este reasamblat.

Desfaceți firele de pe PCB și montați conectorul la Powerboost.

Introduceți firele prin orificiul din stratul 5 și aproximați lungimea necesară înainte de a tăia excesul. Este sigur să lăsați puțin mai mult fir decât credeți că veți avea nevoie.

Resoldați firele la baterie și înfășurați PCB-ul în banda Kaptop.

Stratul 5

Am adăugat două plăcuțe de spumă pe partea inferioară a stratului 5 pentru a ajuta la menținerea Powerboostului în mișcare.

Treceți mufa bateriei prin orificiul din stratul 5 și conectați-o la Powerboost.

Introduceți FFC prin orificiul din stratul 5 și puneți-l pe teanc.

Așezați bateria în spațiul stratului.

Test

Acum este un moment bun pentru a verifica dacă totul funcționează. Conectați scurt camera la FFC și rotiți comutatorul. Lumina de pe Powerboost ar trebui să se aprindă (există o mică gaură în stratul 3 prin care ar trebui să puteți vedea LED-ul albastru de alimentare).

Așteptați câteva clipe și, folosind telefonul, mobilul sau alt dispozitiv WiFi, căutați Telescope ssid. Ar trebui să vă puteți conecta și arătând browserul spre 127.24.1.1 ar trebui să vi se prezinte RPi-Cam-Web-Interface.

Dacă totul este bine opriți sistemul, opriți comutatorul, scoateți camera și continuați cu construcția. Dacă descoperiți că lucrurile nu au mers în plan, reveniți la instrucțiuni și remediați problemele.

Stratul 6

Dacă nu ați făcut deja acest lucru, vă rugăm să scoateți obiectivul din modulul camerei. Consultați Wiki Raspberry Torte pentru instrucțiuni.

Așezați stratul 6 pe teanc, treceți prin FFC și atașați camera la FFC.

Stratul 7

În timp ce țineți apăsat camera în stratul 6, adăugați stratul 7 în stivă.

Stratul 8

Țineți stratul 7 în poziție și plasați stratul 8 deasupra. Permiteți camerei să se alinieze la deschiderea din stratul 8.

Asigurați stratul 8 folosind 4 șuruburi M3 de 10 mm.

Capacul camerei

De îndată ce totul a fost asamblat, montați capacul pe cameră. Acest lucru va ajuta la menținerea prafului și a altor resturi de pe senzorul CCD.

Pasul 7: Pregătirea

Înainte de a începe

Va trebui să vă asigurați că bateria este complet încărcată. Conectați un încărcător Micro USB la conectorul de pe Powerboost. Ar trebui să dureze puțin peste două ore pentru a se încărca complet de la gol. Căutați micul LED verde care să se aprindă atunci când este complet încărcat, ar trebui să fiți aproape capabil să-l vedeți prin gol.

Este demn de remarcat faptul că este mai mult decât o posibilitate de a purta un pachet de alimentare cu tine. Powerboost are un management complet al energiei și poate încărca bateria și alimenta camera în același timp. Dacă sunteți aproape de un punct de alimentare, nimic nu vă împiedică să rulați un încărcător USB pe cameră pentru o înregistrare interminabilă. Asigurați-vă că atât alimentatorul, cât și acumulatorul sunt capabili să furnizeze 2A sau mai mult.

Pasul 8: vremea britanică

Unele lucruri nu pot fi controlate

Măi, e înnorat.

Ar putea fi mai rău, presupun.

Cel puțin nu plouă.

Inca.

Oh. Nu. Stai, acum plouă.

Pasul 9: Prima mea încercare la astrofotografie

În timp ce luna este vizibilă pe cer dimineața, în acest moment, am decis să încerc camera și eu, în timpul zilei, pentru a putea vedea ce fac. Fiind nou în acest sens, am simțit cel mai bine să fac asta în timpul zilei.

După ce am configurat telescopul și am instalat camera în diagonală, am pornit camera, m-am conectat la punctul de acces WiFi, mi-am încărcat browserul și apoi am început să caut luna (Dacă ești pe telefonul tău mobil așa cum sunt, am găsit A trebuit să opresc datele mobile, altfel telefonul nu s-ar conecta la serverul web RPi și am încercat să ieșesc prin rețeaua de date mobile).

N-am mai făcut asta înainte, nu eram prea sigur ce făceam. Pentru a verifica funcționarea camerei, am acoperit partea din față și am confirmat că camera funcționează când imaginea s-a întunecat pe telefonul meu. Apoi am răsucit telescopul în jur, căutând o schimbare de lumină sau un punct luminos. Sigur am găsit unul și, după ceva timp, jucându-mă cu comenzile telescoapelor, am reușit să-l mențin constant.

Următorul este accentul. Telescopul are o gamă focală mare și rotirea butoanelor de focalizare din spate a adus cu ușurință luna în focalizare (am încercat inițial acest lucru fără diagonală, dar am constatat că nu era suficientă deplasare și a necesitat distanța suplimentară oferită de schimbarea direcției).

Acum am avut luna împușcată, am făcut câteva fotografii. După cum puteți vedea din imaginile atașate, există o mulțime de praf și murdărie în calea luminii. În toată emoția mea am uitat să curăț lentilele și oglinda diagonală! Există, de asemenea, o nuanță roșie, nu sunt pe deplin sigur ce cauzează acest lucru în acest moment …

Îi voi da telescopului o praf bună și voi cerceta cele mai bune setări pentru cameră, pregătindu-mă pentru următoarea mea privire ascendentă …

Imaginile au fost ajustate în Photoshop. Tot ce am făcut este să folosesc funcția Auto Tone a imaginii încorporate Photoshop. Am atașat toate imaginile brute needitate ca fișier zip.

Ora și data afișate în fotografii sunt incorecte, deoarece nu există RTC în cameră. Imaginile au fost capturate în dimineața zilei de 19 noiembrie 2016 la aproximativ 09:00 UTC.

Pasul 10: Idei strălucitoare …

În zilele de mijlocire dintre ploaie, nor și soare, am desenat un design rapid pentru a atașa un filtru solar la telescop. Filtrul este conceput pentru telescoape cu un scut de rouă de până la 100 mm (4 ) în diametru și include, de asemenea, o carcasă pentru a menține filtrul în siguranță atunci când nu este utilizat.

Descărcați de pe thingiverse.com |

Sun Spot

Am așteptat câteva zile să iasă soarele, am atașat filtrul la telescop și l-am îndreptat spre cer. Am oferit lentilelor și diagonalei o curățare bună înainte de a atașa camera.

Trebuie să fii extrem de atent și să nu te uiți niciodată direct la soare, ar fi o prostie!

Cu spatele la soare, am configurat telescopul, am montat filtrul și am atașat camera. Când am avut soarele în vedere, am constatat că există un loc de soare! Am încercat să mă concentrez cât mai bine înainte de a face câteva fotografii. Am reușit și eu câteva videoclipuri.

Încă am probleme cu focalizarea camerei, nu sunt sigur dacă acest lucru se datorează incapacității mele de a folosi focalizarea telescopului corect sau dacă există prea multă ceață sau dacă este altceva. Există un pic de oscilație, chiar și din vântul care zvâcnește telescopul.

Am observat că strălucirea roșie a dispărut, dar din nou asta ar putea fi din cauză că îndrept direct spre telescop.

Voi încerca în întuneric următorul …

Imaginile au fost capturate în după-amiaza zilei de 25 noiembrie 2016 la aproximativ 1300 UTC.

Pasul 11: Lunaticul este pe iarbă

Au trecut aproape trei săptămâni de când condițiile erau corecte pentru a scoate „scopul” afară.

De data aceasta este întuneric! Luând învățăturile mele din cele două ieșiri anterioare, am reușit să obțin niște fotografii frumoase și câteva videoclipuri bune.

Încă am probleme cu focalizarea și o nuanță roșie. Dacă cineva știe care este cauza aș vrea să știu cu adevărat.

Cred că am nevoie de un trepied mai ridicat pentru a vă ajuta cu oscilația sau de un focuser motorizat ……

Fotografiile și videoclipurile au fost filmate pe 14 decembrie 2016 la ora 1830 UTC.