Астрофотография с Raspberry Pi Zero: 11 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Я сделал два других проекта камеры на основе Raspberry Pi до [1] [2]. Это моя третья идея камеры, мой первый проект Raspberry Pi Zero. Это также мой первый визит в Astrophotography!

Вдохновленный недавним «Суперлунием», я захотел вернуть в строй старый Celestron Firstscope 70 EQ моего брата. За последние 10 лет или около того все окуляры исчезли, но крышки телескопов остались на своих местах, защищая от пыли.

В моей полезной электронике есть Pi Zero и соответствующий кабель для камеры. Вместе с LiPo, Powerboost 1000 и модулем камеры. Идеальная коагуляция компонентов, созрела для создания…..

Краткое описание дизайна

Создайте беспроводную камеру на базе Raspberry Pi Zero, которая предназначена для установки в гнездо для окуляра 1,25-дюймового телескопа.

Шаг 1: Компоненты

Электроника

• Raspberry Pi Zero.
• Камера Raspberry Pi (партнерская ссылка Amazon).
• Raspberry Pi Zero Camera FFC.
• Raspberry Pi USB Wifi Dongle, (партнерская ссылка Amazon).
• Adafruit Powerboost 1000, (партнерская ссылка Amazon).
• LiPo аккумулятор.
• Карта MicroSD (партнерская ссылка Amazon).
• Разное Проволока.
• Миниатюрный ползунковый переключатель (SPDT), (партнерская ссылка Amazon).

Raspberry Pi 3 | Необязательно (Партнерская ссылка Amazon)

Аппаратное обеспечение

• Латунные шестигранные проставки M3 (гнездо-гнездо) 4 x 20 мм (партнерская ссылка Amazon).
• 8 винтов с головкой под торцевой ключ M3 10 мм (партнерская ссылка Amazon).
• 1 x Базовая черная нить из PLA SpoolWorks.
• 1 x нить NinjaTek NinjaFlex.

Файлы

Файлы STL, STP и 123dx доступны по адресу | thingiverse.com

Пожалуйста, помогите поддержать мою работу над Instructables и Thingiverse.

используя следующие партнерские ссылки при совершении покупок. Спасибо:)

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

Шаг 2: Подготовка детали

Чтобы упростить работу и получить доступ к контактам USB-адаптера WiFi, нам необходимо снять корпус с адаптера. Просто разделите пластиковый корпус ножом и осторожно снимите печатную плату.

Вам также нужно будет снять объектив с модуля камеры. На вики-странице Raspberry Torte есть руководство, показывающее, как это сделать. Вы можете оставить этот шаг прямо до сборки, если вы не хотите, чтобы объектив камеры тем временем пылялся.

Шаг 3: Дизайн

Я использую 123D Design для моделирования деталей.

Следует принять во внимание путь для FFC. Доступ к SD-карте, разъему MicroUSB на Powerboost, кабельным путям, месту для разъема LiPo, а также где-то для Wi-Fi Dongle и переключателя. Кроме того, камера должна входить в стандартный 1,25-дюймовый окуляр телескопа.

Я начал моделировать корпус, который поместится вокруг Zero, отметив слот для SD-карты и положение камеры FFC.

Как и в других моих проектах камеры, я использовал дизайн типа слоя, в котором каждый новый слой формирует рамку для нового компонента или компонентов.

Легко забыть, что для соединения электроники потребуются провода. Так что обязательно добавьте кабельную разводку.

Последняя особенность тела - это способ удержать все вместе. Благодаря использованию латунных шестигранных прокладок он сохраняет чистоту, так что на внешней стороне камеры нет гаек.

Ни одна камера не обходится без некоторых аксессуаров. Я нарисовал крышку объектива, предназначенную для печати на гибких пластинах, и переходное кольцо для больших 2-дюймовых телескопов-окуляров.

Во время сборки обнаружил, что кабель камеры недостаточно длинный! Вместо того, чтобы использовать более длинный нестандартный кабель и усложнять вещи для тех, кто хотел создать свою собственную камеру, я корректирую конструкцию, чтобы компенсировать недостаток длины FFC. Я переместил камеру из центра тела в сторону.

Шаг 4: Печать

Я использую Simplify3D, чтобы разрезать модели для печати. Они печатаются на BigBox E3D.

Импортируйте модели в слайсер. Поскольку у меня есть BigBox, они все вместе поместятся на печатном столе. Настройте свой слайсер.

Настройки слайсера

• Высота слоя 0,25 мм.
• 15% заполнение.
• 3 периметра.
• 3 верхних слоя.
• 3 нижних слоя.
• Скорость печати 50 мм / с.

На печать всех 8 частей ушло ~ 10 часов. Если у вас есть запасной Raspberry Pi, вы можете удаленно контролировать свой принтер и управлять им с помощью фантастического OctoPrint!

Корпус и адаптер напечатаны с помощью нити SpoolWorks Basic Black PLA. Колпачок напечатан нитью NinjaTek NinjaFlex.

Пока вы ждете окончания печати, сейчас самое время разобраться с Программным обеспечением.

Шаг 5: Программное обеспечение

Вам понадобится стандартный Raspberry Pi, чтобы подготовить SD-карту для камеры.

Поскольку нам не нужен или не нужен полный образ Raspbian, мы можем начать с загрузки файла образа Jessie Lite с веб-сайта Raspberry Pi. Следуйте их руководству по установке, чтобы записать образ на SD-карту.

Поскольку мы будем получать доступ к камере через Wi-Fi, теперь нам нужно установить веб-интерфейс для камеры. Я использую RPi-Cam-Web-Interface. Следуйте их руководству по установке программного обеспечения в сборку образа.

Wi-Fi Dongle необходимо настроить как точку доступа. Есть полезное руководство от Фила Мартина, которое настраивает RPi как точку доступа | Wi-Fi HotSpot. В разделе НАСТРОЙКА HOSTAPD я переименовал ssid с Pi3-AP в Telescope.

Наконец, чтобы предотвратить случайный свет, можно отключить встроенный светодиод камеры, следуя этому руководству | отключить светодиод.

Вы можете просто удалить карту MicroSD из стандартного RPi после его правильного выключения и вставить прямо в RPi Zero. Вам не нужно вносить изменения в программное обеспечение, чтобы оно работало.

У одного также есть возможность просто подключить Raspberry Pi Zero к вашей домашней сети Wi-Fi, если он находится в пределах досягаемости вашего телескопа.

Шаг 6: Сборка

Печатные части

Я обработал надфилем верхние поверхности всех напечатанных деталей, кроме последнего слоя. Это снимет любые выступы и обеспечит ровную и плоскую укладку при укладке слоев вместе.

Подключение Raspberry Pi Zero

Нам требуется четыре провода, которые нужно припаять к Pi, два кабеля питания и два кабеля USB. Я переработал провода от старого USB-кабеля. Используя руководство Криса Робинсона по добавлению низкопрофильного ключа WiFi к Raspberry Pi Zero, мы можем выбрать правильные контактные площадки.

В руководстве Криса он использует контактные площадки на нижней стороне для подачи питания, однако мы будем использовать GPIO для подачи 5 В на RPi. Используя это руководство по RPi GPIO и контактам, мы знаем, что хотим подключить + 5 В (красный провод) к контакту 2 и GND (черный провод) к контакту 6.

Слои 1 - 3

Прикрепите четыре 20-миллиметровых латунных шестигранных проставки к первой отпечатанной детали с помощью 4 винтов M3 10 мм с головкой под торцевой ключ. Положите деталь вниз. Установите FFC на RPi и поместите его в печатную часть. Не забудьте вставить карту MicroSD!

Поместите второй слой сверху, убедившись, что кабель и FFC проходят через отверстия.

Поместите слой 3 в стопку, снова возьмите кабель с кабелями.

Слой 4

Используя справочник по распиновке из руководства Криса, мы можем припаять кабели питания к Wi-Fi Dongle.

Положите слой 4 на стопку, заботясь о проводах.

Припаяйте два кабеля от USB-контактов RPi к WiFi Dongle. Поместите ключ в стек вместе с Powerboost 1000.

Отрежьте четыре провода питания до нужной длины и припаяйте их к Powerboost. Дважды проверьте соединения по Руководству по выводам Adafruit.

Для выключателя питания требуется три соединения. Я припаял 3-сторонний ленточный кабель к переключателю перед тем, как вставить его в слой 4. Проложите провода к Powerboost и припаяйте его. Дважды проверьте соединения по Руководству по включению / выключению Adafruit.

Батарея

Провода на аккумуляторе слишком длинные, и в идеале их следует укоротить.

Это потенциально опасный шаг, и его следует предпринимать только в том случае, если вы уверены в своих способностях делать это безопасно

Начните с удаления каптоновой ленты, закрывающей печатную плату аккумулятора, и припаяйте клеммы. Если у вас нет собственного рулона ленты, сохраните снятую ленту, пока не соберете упаковку.

Отпаяйте провода от печатной платы и вставьте разъем в Powerboost.

Пропустите проволоку через отверстие в слое 5 и приблизьте требуемую длину, прежде чем отрезать излишки. Можно оставить немного больше проволоки, чем вам понадобится.

Перепаяйте провода к батарее и оберните печатную плату лентой Kaptop.

Слой 5

Я добавил две поролоновые прокладки на нижнюю часть слоя 5, чтобы не дать Powerboost двигаться.

Проденьте штекер аккумулятора через отверстие в слое 5 и вставьте его в Powerboost.

Пропустите FFC через отверстие в слое 5 и положите его в штабель.

Поместите батарею на место в слое.

Тестовое задание

Теперь самое время проверить, все ли работает. На короткое время подключите камеру к FFC и нажмите переключатель. Индикатор Powerboost должен загореться (в слое 3 есть небольшое отверстие, через которое вы должны видеть синий индикатор питания).

Подождите несколько секунд и, используя свой телефон, мобильный телефон или другое устройство Wi-Fi, отсканируйте SSID телескопа. Вы должны иметь возможность подключиться и, указав в браузере адрес 127.24.1.1, вам должен быть представлен RPi-Cam-Web-Interface.

Если все в порядке, выключите систему, выключите переключатель, снимите камеру и продолжайте сборку. Если вы обнаружите, что что-то пошло не по плану, просмотрите инструкции и исправьте свои проблемы.

Слой 6

Если вы еще этого не сделали, снимите объектив с модуля камеры. См. Инструкции в Raspberry Torte Wiki.

Поместите слой 6 в стопку, пропустите через FFC и прикрепите камеру к FFC.

Слой 7

Удерживая камеру в слое 6, добавьте слой 7 в стек.

Слой 8

Удерживая слой 7 на месте, положите слой 8 сверху. Дайте камере выровняться по отверстию в слое 8.

Закрепите слой 8 с помощью 4 винтов M3 10 мм с головкой под торцевой ключ.

Крышка камеры

Как только все будет собрано, наденьте колпачок на камеру. Это поможет защитить чувствительную ПЗС-матрицу от пыли и других загрязнений.

Шаг 7: Готовимся

Прежде, чем мы начнем

Убедитесь, что аккумулятор полностью заряжен. Подключите зарядное устройство Micro USB к разъему Powerboost. Полная зарядка из разряда займет чуть более двух часов. При полной зарядке обратите внимание на маленький зеленый светодиод, который загорается, вы должны быть почти в состоянии видеть его через щель.

Стоит отметить, что это больше, чем возможность носить с собой силовой агрегат. Powerboost имеет полноценную систему управления питанием и может заряжать аккумулятор и одновременно заряжать камеру. Если вы находитесь рядом с розеткой, вам ничто не мешает подключить к камере зарядное устройство USB для бесконечной записи. Просто убедитесь, что и блок питания, и аккумулятор могут подавать ток 2А или более.

Шаг 8: Британская погода

Некоторые вещи невозможно контролировать

Оооочень пасмурно.

Полагаю, могло быть и хуже.

По крайней мере, дождя не было.

Пока что.

Ой. Нет. Подожди, сейчас идет дождь.

Шаг 9: Моя первая попытка в астрофотографии

В то время как луна видна в небе утром, я решил опробовать камеру и себя в дневное время, чтобы увидеть, что я делаю. Поскольку я был новичком в этом, мне казалось, что лучше всего делать это днем.

После настройки телескопа и установки камеры по диагонали я включил камеру, подключился к точке доступа Wi-Fi, загрузил свой браузер и затем начал искать луну (если вы находитесь на своем мобильном телефоне, как я, я обнаружил Мне пришлось отключить мобильные данные, иначе телефон не подключился бы к веб-серверу RPi и вместо этого попытался выйти через мобильную сеть передачи данных).

Никогда раньше не делал этого, я не совсем понимал, что делаю. Чтобы проверить, работает ли камера, я закрыл переднюю часть и подтвердил, что камера работает, когда изображение на моем телефоне потемнело. Затем я просто повертел телескопом в поисках изменения света или светового пятна. Конечно же, я нашел один и после некоторого времени возился с элементами управления телескопом, мне удалось добиться его стабильной видимости.

Далее следует фокус. Телескоп имеет большой диапазон фокусных расстояний, и вращение ручки (ов) фокусировки на задней панели позволяет легко сфокусировать Луну (изначально я пробовал это без диагонали, но обнаружил, что хода недостаточно и требуется дополнительное расстояние, обеспечиваемое изменение направления).

Теперь у меня была луна в кадре, я сделал несколько фотографий. Как вы можете видеть из прикрепленных изображений, на световом пути много пыли и грязи. При всем волнении забыл почистить линзы и диагональное зеркало! Также присутствует красный оттенок, я не совсем уверен, что это сейчас вызывает …

Я тщательно вытираю телескоп и исследую лучшие настройки камеры, готовясь к следующему взгляду вверх …

Изображения были скорректированы в Photoshop. Все, что я сделал, это использовал встроенную в Photoshop функцию Auto Tone изображения. Я прикрепил все необработанные неотредактированные изображения в виде zip-файла.

Время и дата, показанные на фотографиях, неверны, поскольку в камере нет часов реального времени. Изображения были сделаны утром 19 ноября 2016 года примерно в 09:00 UTC.

Шаг 10: Яркие идеи…

В промежуточные дни между дождем, облаками и солнечным светом я быстро нарисовал план крепления солнечного фильтра к телескопу. Фильтр разработан для телескопов с экраном от росы диаметром до 100 мм (4 дюйма), а также включает в себя футляр для защиты фильтра, когда он не используется.

Скачать с thingiverse.com |

Солнечное пятно

Я подождал несколько дней, пока выйдет солнце, прикрепил фильтр к телескопу и направил его в небо. Я хорошо почистил линзы и диагональ перед тем, как прикрепить камеру.

Надо быть предельно осторожным и никогда не смотреть прямо на солнце, это было бы глупо!

Повернувшись спиной к солнцу, я установил телескоп, установил фильтр и прикрепил камеру. Когда мне показалось солнце, я обнаружил, что есть солнечное пятно! Я попытался сфокусироваться как можно лучше, прежде чем сделать несколько снимков. Мне тоже удалось снять несколько видео.

У меня все еще возникают проблемы с фокусировкой камеры, я не уверен, связано ли это с моей неспособностью правильно использовать фокусировку телескопа, или слишком много дымки, или что-то еще. Есть небольшое колебание даже из-за ветра, раскачивающего телескоп.

Я заметил, что красные блики исчезли, но, опять же, это могло быть из-за того, что я указываю прямо на телескоп.

Дальше попробую в темноте …

Изображения были сделаны во второй половине дня 25 ноября 2016 года примерно в 13:00 по всемирному координированному времени.

Шаг 11: Сумасшедший на траве

Прошло почти три недели с тех пор, как были созданы подходящие условия для вывода прицела на улицу.

На этот раз темно! Пользуясь уроками из двух предыдущих поездок, мне удалось получить несколько хороших фотографий и несколько хороших видео.

У меня все еще проблемы с фокусировкой и красным оттенком. Если кто-нибудь знает, в чем причина, я бы очень хотел знать.

Думаю, мне нужен более жесткий штатив, чтобы справиться с колебаниями, или моторизованный фокусер ………

Фото и видео были сняты 14 декабря 2016 года в 18:30 по всемирному координированному времени.