Astrofotografering Med Raspberry Pi Zero: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Jeg har lavet to andre Raspberry Pi -baserede kameraprojekter før [1] [2]. Dette, min tredje kameraidé, er mit første Raspberry Pi Zero -projekt. Dette er også mit første forsøg på astrofotografering!

Påskyndet af den seneste 'Supermoon' ønskede jeg at få min brors gamle Celestron Firstscope 70 EQ tilbage i drift. I løbet af de sidste omkring 10 år er okularerne alle forsvundet, men teleskopdækslerne har været på plads og holder støvet ude.

I mit nyttige elektronikbad er der en Pi Zero og et matchende kamerakabel. Sammen med en LiPo, Powerboost 1000 og et kameramodul. En perfekt koagulation af komponenter, bare moden til fremstilling ….

Design kort

Opret et trådløst kamera bygget op omkring Raspberry Pi Zero, som er designet til at passe ind i en 1,25 teleskop okularbeholder.

Trin 1: Komponenter

Elektronik

• Hindbær Pi Zero.
• Raspberry Pi -kamera, (Amazon Affiliate Link).
• Raspberry Pi Zero Camera FFC.
• Raspberry Pi USB Wifi Dongle, (Amazon Affiliate Link).
• Adafruit Powerboost 1000, (Amazon Affiliate Link).
• LiPo batteri.
• MicroSD -kort, (Amazon Affiliate Link).
• Diverse Wire.
• Miniature Slide Switch (SPDT), (Amazon Affiliate Link).

Raspberry Pi 3 | Valgfrit (Amazon Affiliate Link)

Hardware

• 4 x 20 mm Kvinde-Kvinde M3 Messing Hex Afstandsstykker, (Amazon Affiliate Link).
• 8 x M3 10 mm sokkelhætter, (Amazon Affiliate Link).
• 1 x SpoolWorks Basic sort PLA -filament.
• 1 x NinjaTek NinjaFlex filament.

Filer

STL-, STP- og 123dx -filerne er tilgængelige fra | thingiverse.com

Hjælp mig venligst med at støtte mit arbejde her på Instructables og på Thingiverse

ved at bruge følgende affiliate links, når du foretager køb. Tak:)

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

Trin 2: Delforberedelse

For at hjælpe med at slanke tingene og få adgang til kontakterne på USB WiFi Dongle skal vi fjerne sagen fra donglen. Du skal blot dele plastikhuset fra hinanden med en kniv og fjerne forsigtigt printkortet.

Du skal også fjerne objektivet fra kameramodulet. Der er en guide på Raspberry Torte wiki, der viser, hvordan man gør dette. Du kan forlade dette trin indtil montering, hvis du ikke ønsker, at kameralinsen samler støv i mellemtiden.

Trin 3: Design

Jeg bruger 123D Design til at modellere delene.

Overvejelser, der skal tages i betragtning, er vejen til FFC. Adgang til SD -kortet, MicroUSB -stikket på Powerboost, kabelbaner, plads til LiPo -stikket og et sted, hvor Wifi -donglen og kontakten kan gå. Derudover skal kameraet passe ind i en standard 1,25 okularåbning i teleskopet.

Jeg begyndte at modellere et etui, så det passede rundt om Zero, og noterede mig SD -kortpladsen og placeringen af kameraets FFC.

Som med mine andre kameraprojekter har jeg brugt et lagtypedesign, hvor hvert nyt lag danner en ramme til en eller flere nye komponenter.

Det er let at glemme, at der vil være brug for ledninger til at føre elektronikken sammen. Så sørg for at tilføje kabelføring.

Den sidste funktion for kroppen er en metode til at holde det hele sammen. Ved hjælp af hex -afstandsstykker i messing holder det tingene rene, uden at der ses møtrikker på ydersiden af kameraet.

Intet kamera er komplet uden noget tilbehør. Jeg har tegnet en objektivdæksel, der er designet til at blive trykt i fleksible og en adapterring til større 2 okular teleskoper.

Under montering fandt jeg ud af, at kamerakablet ikke var længe nok! I stedet for at bruge et længere ikke-standardkabel og komplicere ting for alle, der ønskede at bygge deres eget kamera, justerer jeg designene for at kompensere for FFC's mangel på længde. Jeg flyttede kameraets position fra midten af kroppen til siden.

Trin 4: Udskrivning

Jeg bruger Simplify3D til at skære modellerne til udskrivning. De er trykt på E3D's BigBox.

Importer modellerne til din skiver. Da jeg har en BigBox, passer de alle sammen på printbedet. Konfigurer din skiver.

Skiverindstillinger

• 0,25 mm laghøjde.
• 15% fyldning.
• 3 omkredse.
• 3 Toplag.
• 3 Bundlag.
• 50 mm/s udskrivningshastighed.

Udskriften tog ~ 10 timer at udføre alle 8 dele. Hvis du har en ekstra Raspberry Pi, kan du eksternt overvåge og styre din printer med den fantastiske OctoPrint!

Krop og adapter er trykt med SpoolWorks Basic Black PLA filament. Hætten er trykt med NinjaTek NinjaFlex Filament.

Mens du venter på, at udskrivningen er færdig nu, er det et godt tidspunkt at sortere softwaren på.

Trin 5: Software

Du skal bruge en standard Raspberry Pi til at forberede SD -kortet til kameraet.

Fordi vi ikke ønsker eller har brug for det fulde Raspbian -billede, kan vi starte med at downloade Jessie Lite -billedfilen fra Raspberry Pi -webstedet. Følg deres installationsvejledning for at skrive billedet til SD -kortet.

Da vi får adgang til kameraet via WiFi, skal vi nu installere et webinterface til kameraet. Jeg bruger RPi-Cam-Web-Interface. Følg deres vejledning for at installere softwaren til din image-build.

WiFi Dongle skal konfigureres som et hotspot. Der er en nyttig guide fra Phil Martin, der konfigurerer RPi'en som et hotspot | WiFi HotSpot. Under afsnittet KONFIGURER HOSTAPD omdøber jeg ssiden fra Pi3-AP til teleskop.

Til sidst for at stoppe enhver vild lys kan kameraets indbyggede LED slukkes ved at følge denne vejledning | deaktiver LED.

Du kan simpelthen fjerne MicroSD -kortet fra standard -RPi'en efter at have lukket det korrekt ned og sat det direkte i RPi Zero. Du behøver ikke foretage ændringer af softwaren, for at den fungerer.

Man har også mulighed for simpelthen at forbinde Raspberry Pi Zero til dit WiFi -hjemmenetværk, hvis det er inden for dit teleskop.

Trin 6: Montering

Trykte dele

Jeg har taget en nålefil til de øverste overflader af alle de udskrevne dele, undtagen det sidste lag. Dette vil fjerne alle højpunkter og sikre en jævn og flad montering, når lagene lagres sammen.

Raspberry Pi Zero Wiring

Vi kræver, at fire ledninger loddes til Pi, to strømkabler og to USB -kabler. Jeg har genbrugt ledningerne fra et gammelt USB -kabel. Ved hjælp af Chris Robinsons guide til tilføjelse af en lavprofil WiFi -dongle til Raspberry Pi Zero kan vi vælge de korrekte loddepuder.

I Chris's guide bruger han loddepuderne på undersiden til strømmen, men vi vil bruge GPIO til at indføre 5v i RPi'en. Ved hjælp af denne vejledning til RPi GPIO og stifter ved vi, at vi vil tilslutte +5v (rød ledning) til pin 2 og GND (sort ledning) til pin 6.

Lag 1 - 3

Fastgør de fire 20 mm messing hex -afstandsstykker til den første trykte del med 4 x M3 10 mm fatningshætter. Læg delen ned. Monter FFC'en på RPi'en, og anbring den i den udskrevne del. Glem ikke at montere MicroSD -kortet!

Monter lag to over toppen, og sørg for at føre kablet og FFC gennem hullerne.

Læg lag 3 på stakken, tag igen kablet med kablerne.

Lag 4

Ved hjælp af Pinout Reference fra Chris's guide kan vi lodde strømkabler til WiFi -donglen.

Læg lag 4 på stakken, og pas på ledningerne.

Lod de to kabel fra RPi's USB -pads til WiFi -donglen. Sæt donglen i stakken sammen med Powerboost 1000.

Skær de fire strømledninger i længden og loddet til Powerboost. Dobbelttjek forbindelserne mod Adafruit's Pinouts Guide.

Strømafbryderen har brug for tre tilslutninger. Jeg har loddet en længde på 3-vejs båndkablet til kontakten, inden det monteres i lag 4. Før ledningerne rundt til Powerboost og lod i. Dobbelttjek forbindelserne mod Adafruit's ON/OFF Guide.

Batteriet

Ledningerne på batteriet er for lange og bør helst afkortes.

Dette er et potentielt farligt trin og bør kun forsøges, hvis du er fortrolig med dine evner til at gøre det sikkert

Begynd med at fjerne Kapton -båndet, der dækker batteriets printkort og loddeterminaler. Hvis du ikke har din egen tape, skal du beholde det fjernede tape, når pakken samles igen.

Fjern lodningerne fra printkortet, og sæt stikket på Powerboost.

Før ledningerne gennem hullet i lag 5, og tilnærm dig den nødvendige længde, før du overskærer overskuddet. Det er sikkert at efterlade lidt mere ledning, end du tror, du får brug for.

Fastgør ledningerne til batteriet, og pak PCB'en ind i Kaptop tape.

Lag 5

Jeg har tilføjet to skumpuder til undersiden af lag 5 for at hjælpe med at forhindre Powerboost i at bevæge sig rundt.

Før batteristikket gennem hullet i lag 5, og sæt det i Powerboost.

Før FFC gennem hullet i lag 5 og læg det på stakken.

Placer batteriet i rummet i laget.

Prøve

Nu er et godt tidspunkt at kontrollere, at alt fungerer. Tilslut kort kameraet til FFC'en, og tryk på kontakten. Lyset på Powerboost skal tændes (der er et lille hul i lag 3, hvorigennem du skal kunne se den blå strøm -LED).

Vent et øjeblik, og brug din telefon eller mobil eller anden WiFi -enhed til at scanne efter teleskopets ssid. Du skal kunne oprette forbindelse, og ved at pege din browser på 127.24.1.1, skal du blive præsenteret for RPi-Cam-Web-Interface.

Hvis alt er godt lukket ned for systemet, skal du slukke for kontakten, fjerne kameraet og fortsætte med bygningen. Hvis du finder ud af, at tingene ikke gik som planlagt, skal du gennemgå vejledningen igen og løse dine problemer.

Lag 6

Hvis du ikke allerede har gjort det, skal du fjerne objektivet fra kameramodulet. Se Raspberry Torte Wiki for instruktioner.

Læg lag 6 på stakken, før gennem FFC'en, og fastgør kameraet til FFC'en.

Lag 7

Mens kameraet holdes nede i lag 6, tilføjes lag 7 til stakken.

Lag 8

Hold lag 7 på plads og placer lag 8 ovenpå. Lad kameraet rette ind efter åbningen i lag 8.

Fastgør lag 8 ved hjælp af 4 x M3 10 mm fatningsskruer.

Kamerahætte

Så snart alt er blevet samlet, sættes hætten på kameraet. Dette hjælper med at holde støv og andet affald væk fra den følsomme CCD.

Trin 7: Gør dig klar

Inden vi starter

Du skal sikre dig, at batteriet er fuldt opladet. Tilslut en Micro USB -oplader til stikket på Powerboost. Det skal tage lidt over to timer at oplade helt fra tom. Kig efter den lille grønne LED, der lyser, når den er fuldt opladet, du burde næsten kunne se den gennem hullet.

Det er værd at bemærke, at det er mere end en mulighed for at bære en power pack rundt med dig. Powerboost har fuldstændig strømstyring og kan både oplade batteriet og tænde kameraet på samme tid. Hvis du er tæt på et power point, er der intet, der forhindrer dig i at køre en USB -oplader til kameraet til uendelig optagelse. Bare sørg for, at både PSU og batteripakke kan levere 2A eller mere.

Trin 8: Det britiske vejr

Nogle ting kan ikke kontrolleres

Såååå, det er overskyet.

Det kunne være værre tror jeg.

Det regner i hvert fald ikke.

Endnu.

Åh. Nej. Vent, nu regner det.

Trin 9: Mit første forsøg på astrofotografering

Mens månen er synlig på himlen om morgenen i øjeblikket, besluttede jeg at prøve kameraet og mig selv i dagslys, så jeg kan se, hvad jeg laver. Da jeg var ny inden for dette, følte jeg det bedst at gøre det i løbet af dagen.

Efter opsætning af teleskopet og installation af kameraet i diagonalen tændte jeg kameraet, tilsluttede WiFi -adgangspunktet, indlæste min browser og begyndte derefter at lede efter månen (Hvis du er på din mobiltelefon, som jeg er, fandt jeg Jeg var nødt til at slukke mobildata, ellers ville telefonen ikke oprette forbindelse til RPi -webserveren og forsøgte i stedet at gå ud over mobildatanetværket).

Efter aldrig at have gjort dette før var jeg ikke helt sikker på hvad jeg lavede. For at kontrollere, om kameraet fungerede, dækkede jeg fronten til og bekræftede, at kameraet fungerer, når billedet blev mørkt på min telefon. Dernæst vred jeg simpelthen rundt med teleskopet og ledte efter en ændring i lyset eller et lyspunkt. Sikker nok fandt jeg en, og efter et stykke tid med at rode med teleskopkontrollerne lykkedes det mig at få den til at være stabil.

Næste er fokus. Teleskopet har et stort brændvidde og twiddling af fokusknappen (e) på bagsiden bragte let månen i fokus (jeg prøvede oprindeligt dette uden diagonal, men fandt ud af, at der ikke var nok rejse, og det krævede den ekstra afstand, som blev leveret af retningsændringen).

Nu havde jeg månen i skud, jeg tog nogle fotografier. Som du kan se på de vedhæftede billeder, er der meget støv og snavs i lysbanen. I al min begejstring glemte jeg at rense linserne og det diagonale spejl! Der er også en rød nuance, jeg er ikke helt sikker på, hvad der forårsager dette i øjeblikket …

Jeg vil give teleskopet en god støvning og undersøge de bedste indstillinger for kameraet som forberedelse til mit næste blik opad …

Billederne er blevet justeret i Photoshop. Alt, hvad jeg har gjort, er at bruge Photoshop's indbyggede billede Auto Tone -funktion. Jeg har vedhæftet alle de rå, uredigerede billeder som en zip -fil.

Tid og dato vist på billederne er forkert, da der ikke er nogen RTC i kameraet. Billederne blev taget om morgenen den 19. november 2016 ved cirka 0900 UTC.

Trin 10: Lyse ideer …

I de mellemliggende dage mellem regn, sky og solskin tegnede jeg et hurtigt design til at fastgøre et solfilter til teleskopet. Filtret er designet til teleskoper med et dugskærm op til 100 mm (4 ) i diameter og indeholder også et etui til at holde filteret sikkert, når det ikke er i brug.

Download fra thingiverse.com |

Solplet

Jeg ventede et par dage på at solen skulle komme ud, fastgjorde filteret til teleskopet og pegede det mod himlen. Jeg gav linserne og diagonalet en god rengøring, før jeg satte kameraet på.

Man skal være ekstraordinært forsigtig og aldrig se direkte på solen, det ville være fjollet!

Med ryggen til solen satte jeg teleskopet op, monterede filteret og satte kameraet på. Da jeg havde solen i udsigten, fandt jeg ud af, at der var en solplet! Jeg forsøgte at fokusere så godt jeg kunne, inden jeg tog et par fotografier. Jeg klarede også et par videoer.

Jeg har stadig problemer med at fokusere kameraet, jeg er ikke sikker på, om det skyldes min manglende evne til at bruge teleskopfokus korrekt, eller hvis der er for meget dis, eller om det er noget andet. Der er lidt wobble, selv fra bare vinden, der gynger teleskopet.

Jeg har bemærket, at den røde blænding er forsvundet, men igen kan det være fordi jeg peger lige mod teleskopet.

Jeg prøver det i mørket næste …

Billederne blev taget om eftermiddagen den 25. november 2016 ved cirka 1300 UTC.

Trin 11: Lunatic er på græsset

Det er næsten tre uger siden betingelserne var rigtige til at tage 'omfanget udenfor.

Denne tid er mørk! På baggrund af mine erfaringer fra de to tidligere udflugter lykkedes det mig også at få nogle fine fotos og et par gode videoer.

Jeg har stadig problemer med fokus og en rød nuance. Hvis nogen ved, hvad årsagen er, vil jeg virkelig gerne vide det.

Jeg tror, jeg har brug for et mere slidt stativ til at hjælpe med wobble eller en motoriseret fokusering ………..

Billederne og videoerne blev optaget den 14. december 2016 kl. 1830 UTC.