Raspberry Pi Meteor Station: 17 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Målet med denne vejledning er, at du skal bygge et fuldt fungerende meteordetektionsvideokamera, som du senere kan bruge til meteordetektion og observationer. De anvendte materialer vil være relativt billige og kan let købes i din lokale tech -butik. Al den software, der bruges i dette projekt, er open source, og selve projektet er open source.

Du kan finde mere information om projektet på Hackaday og på Croatian Meteor Network's Github.

Trin 1: Krav og materialer

De anvendte materialer er:

• Raspberry Pi 3 computer
• Klasse 10 micro SD -kort, 32 GB lagerplads eller højere
• micro SD -kortadapter
• 5V strømforsyning til RPi med en maksimal strøm på mindst 2A
• RPi -kuffert med ventilator
• Kølelegemer
• RTC (Real Time Clock) modul - DS3231 RTC modul
• EasyCap (chipset UTV007) video digitalizer (de andre har problemer med RPi)
• Sony Effio 673 CCTV -kamera og vidvinkelobjektiv (4 mm eller 6 mm)
• 12V kamera strømforsyning
• Overvågningskamerahus
• Ledninger og kabler
• VALGFRIT: HDMI til VGA -adapter

Trin 2: Opsætning af RPi - materialer

Vi starter først med at konfigurere selve RPi'en. For at gøre det skal vi bruge følgende materialer:

• Raspberry Pi 3
• 3 kølelegemer
• RPi plastkasse med blæser
• RTC modul
• SD kort

Trin 3: Installation af Raspbian

Nu bliver du nødt til at installere Raspbian, RPi's OS på dit micro SD -kort. Du kan få Raspbian Jessie (OS -billedet, der fungerer med denne aktuelle kameraopsætning) på dette link: Downloading af Raspbian

Du skal også have en micro SD -kortadapter for at installere operativsystemet på kortet.

Hvis dit SD -kort ikke er helt nyt, skal du formatere kortet, før du installerer Raspbian. Du kan finde vejledningen til installation af Raspbian og formatering af SD -kortet på dette link: Installation af Raspbian

Trin 4: Heatsinks & SD -kort

Vi begynder med at lime heatsinkene til CPU'en og GPU'en på kortet, såvel som bagsiden af GPU'en. Først skal du fjerne det blå dæksel, hvorunder der er en klæbrig overflade, der fastgøres til de førnævnte enheder. Den afskalningsdel kan være lidt vanskelig, men du kan bruge en hvilken som helst skarp genstand til at fjerne dækslet relativt let.

Derefter skal du lægge det SD -kort, du installerede Raspbian på, i SD -kortporten på din RPi (for placering af SD -kortporten, se trin 6.)

Trin 5: Montering af kassen og blæseren

Derefter kan du gå videre til at samle kassen, som din RPi vil være i. Kassen er lavet af plastik og er igen dækket af en folie, der let kommer af. Vi foreslår, at du begynder at samle kassen fra siderne af dit RPi -kort, da kan du let identificere hvilken side, der er, og hvordan boksen præcis skal sættes sammen ved at genkende portåbningerne på siderne. Derefter vil du vedhæfte bunden af æsken. Sørg for, at hullet i undersiden flugter med GPU'en.

Derefter kan du vedhæfte boksens øverste side. De mindre 'ben', der kommer ud på begge sider af oversiden, skal justeres med små huller på hver side af kassen. På dette tidspunkt skal du absolut sørge for, at den øverste del af boksen er over GPIO -pins -arrayet. Når du fortsætter, kan du nu vedhæfte RTC -modulet. Det kan fastgøres til de første fire GPIO -ben, der ser mod midten af brættet, som det ses på billedet. Afslut nu opgaven med at konfigurere hardwaren til din RPi ved blot at fastgøre blæseren til oversiden af brættet. Ventilatorens rolle, som for kølelegemerne, er at muliggøre optimal køling og ydeevne af din RPi, når den er under en tung beregningsbelastning. Du skruer først blæseren på plads ved hjælp af en lille krydsskrue, med skruerne og blæserlogoet pegende mod indersiden af kassen. Derefter skal ventilatorkablet tilsluttes GPIO -ben 2 og 3 og se ud mod boksens yderside. Hvis nogle af skruerne ser ud til at forstyrre selve brættet og/eller ikke tillader kassen at være helt lukket, kan du naturligvis skrue nogle af dem fast, så de peger mod kassens yderside. Hvis blæseren ikke ser ud til at virke, kan du prøve at tilslutte blæserkablet igen til stifterne eller endda lodde det løse kabel til blæseren.

Trin 6: Tilslutning af periferiudstyr

I denne del af processen vil du gøre dit RPi -kort til en brugbar computer.

Til dette skal du bruge:

• VALGFRIT: HDMI til VGA -kabel
• mus
• tastatur
• Overvåge
• Monitor- og RPi -strømkabler

Du begynder med at tilslutte skærmen til din RPi. Videoporten, som RPi bruger, er HDMI, så hvis du ikke har et HDMI -kabel eller en skærm (f.eks. Hvis du har et VGA -kabel), skal du købe en HDMI TO VGA -adapter. HDMI -porten er placeret på en af siderne af RPi -enkeltkortcomputeren. Derefter kan du slutte dit tastatur og mus til RPi'en via USB -portene. Når du har konfigureret dine grundlæggende input- og outputenheder, kan du tilslutte din RPi til en strømkilde ved hjælp af adapteren og kablet, der fulgte med dit kort. Det er vigtigt at bemærke, at strømmen til den elektricitet, der bruges til at køre RPi, skal være mindst 2,5 A.

Trin 7: Hardwareopsætning af kameraet

I dette trin foretager du en hardwareopsætning af dit kamera og slutter det til RPI.

Til dette skal du bruge følgende:

• EasyCap ADC (analog -digital konverter) - chipsæt UTV007
• Sony Effio CCTV kamera
• Ledninger og kabler

Kabelopsætningen og -konfigurationen er generelt op til dig. Grundlæggende skal du slutte kameraet til strømforsyningen med en slags strømkabel og kameraets signaludgang til kameraet. Du kan se vores konfiguration på billederne ovenfor. Du skal tilslutte kamerasignalkablet til det gule hunkabel på EasyCap ADC. De andre kabler i EasyCap er ikke nødvendige. Nu kan du slutte din EasyCap til din RPi. Da du sandsynligvis ikke har nok plads omkring Pi's USB -slotsområde, foreslår vi, at du tilslutter ADC'en med et USB -forlængerkabel.

ADVARSEL: EasyCap ADC med chipsæt STK1160, Empia eller Arcmicro fungerer ikke. Det eneste chipsæt, der understøttes, er UTV007.

Trin 8: Test af kameraet

For at teste din konfiguration skal du kontrollere signalet, der sendes til din RPi.

Fra nu af vil du installere al softwaren ved hjælp af terminalen, som er en kommandolinjegrænseflade. Da du vil bruge det meget ofte, er det vigtigt at bemærke, at det kan åbnes via tastaturgenvejen: Crtl+Alt+T.

Installer først mplayer via terminalen ved hjælp af denne kommando:

sudo apt-get install mplayer

Dette er et program til visning af video fra kameraet.

Dernæst bliver du nødt til at køre mplayer. Hvis du har et NTSC -kamera (nordamerikansk standard), skal du køre dette i terminalen:

mplayer tv: // -tv driver = v4l2: device =/dev/video0: input = 0: norm = NTSC -vo x11

Hvis du har et PAL -kamera (Europa), skal du indtaste følgende:

mplayer tv: // -tv driver = v4l2: device =/dev/video0: input = 0: norm = PAL -vo x11

Hvis du indtaster kommandoerne manuelt i terminalen, skal du sørge for, at det korrekte tegn i "driver = v4l2" -delen af den forrige kommando ikke er et ('1'), men et lille L -bogstav ('l'). Vi anbefaler dog på det kraftigste bare at kopiere og indsætte kommandoerne ved hjælp af Ctrl+Shift+C til kopiering og Ctrl+Shift+V for at indsætte kommandoer inde i terminalen. Dette gør installationsprocessen meget lettere og meget hurtigere.

Hvis kameraet er tilsluttet korrekt, vil du se videofeed fra kameraet. Hvis ikke, skal du kontrollere de foregående trin igen og kontrollere, at du fulgte dem korrekt.

Trin 9: Installation af al den nødvendige software

Dernæst skal du installere al den nødvendige software. Kør først dette:

sudo apt-get opdatering

Og opgrader alle pakkerne:

sudo apt-get opgradering

Du kan installere alle systembibliotekerne ved at bruge følgende kommando:

sudo apt-get install git mplayer python-scipy python-matplotlib python2.7 python2.7-dev libblas-dev liblapack-dev at-spi2-core python-matplotlib libopencv-dev python-opencv python-imaging-tk libffi-dev libssl -udvikling

Da koden, der bruges til at detektere meteorer, er skrevet i Python, skal du også installere nogle Python 'moduler', der bruges i koden. Start først med at installere pip (Pip Installs Packages) fra terminalen:

sudo pip install -U pip setuptools

Du skal også først installere og opdatere Numpy -pakken:

sudo pip installer numpy

sudo pip -opgradering numpy

Du har allerede pip og Python på din RPi, men du skal opgradere til den nyeste version. Installer alle Python -bibliotekerne med følgende kommando:

sudo pip installer gitpython Pude scipy cython astropy pyephem weave paramiko

Dette vil sandsynligvis tage noget tid.

Trin 10: Opsætning af tidszone og RTC -modul

Da nøjagtig tid spiller en vigtig rolle i meteorobservation og -detektering, skal du sørge for, at din RPi holder det korrekte tidspunkt. Indstil først din tidszone til UTC (en standard tidszone blandt astronomer) ved hjælp af følgende kommando:

sudo dpkg-omkonfigurer tzdata

Dette åbner en GUI, der guider dig gennem processen. Vælg 'Ingen af ovenstående' og derefter 'UTC' og afslut.

Dernæst skal du konfigurere dit RTC -modul for at holde den tid, selvom din computer er slukket og offline. Til opsætning af modulet bliver du ofte bedt om at redigere en fil på en eller anden måde. Gør det med:

sudo nano

hvor du vil erstatte med den faktiske filadresse. Når du er færdig, skal du trykke på Crtl+O og Crtl+X.

Når du også skal 'kommentere' en kodelinje, skal du gøre det ved at placere et # -tegn på starten af den pågældende linje.

Tilføj følgende linjer i slutningen af /boot/config.txt:

dtparam = i2c_arm = tændt

dtoverlay = i2c-rtc, ds3231

Genstart derefter din RPi:

sudo genstart

Fjern derefter det falske-hwclock-modul, da du ikke længere har brug for det:

sudo apt-get fjern fake-hwclock

sudo update-rc.d hwclock.sh aktiver sudo update-rc.d fake-hwclock fjern

Kommenter derefter linjerne med -systz i filen/lib/udev/hwclock -set.

Nu skal du indstille den aktuelle tid ved at skrive den aktuelle systemtid til RTC og slippe af med den redundante NTP -dæmon:

sudo hwclock -w

sudo apt-get fjern ntp sudo apt-get install ntpdate

Mere redigering! Rediger /etc/rc.local -filen, og tilføj kommandoen hwclock over linjen, der siger exit 0:

søvn 1

hwclock -s ntpdate -debian

Forhindre automatisk indstilling af uret til en anden værdi ved at redigere filen/etc/default/hwclock og ændre parameteren H WCLOCKACCESS:

HWCLOCKACCESS = nej

Nu skal du deaktivere opdateringen af RTC-systemet fra systemuret, da vi allerede har gjort det ved at kommentere følgende linje i filen /lib/systemd/system/hwclock-save.service-fil:

ConditionFileIsExecutable =!/Usr/sbin/ntpd

Aktiver RTC -uret ved at køre:

sudo systemctl aktiver hwclock-save.service

For at RTC -tiden skal opdateres hvert 15. minut, kører du dette:

crontab -e

og vælg din foretrukne teksteditor.

Og i slutningen af filen tilføj følgende linje:

*/15 * * * * ntpdate-debian>/dev/null 2> & 1

Dette opdaterer RTC -uret hvert 15. minut via Internettet.

Det er det! Du er klar! Det var let, ikke sandt? Alt du skal gøre er at genstarte computeren:

sudo genstart

Trin 11: Aktivering af vagthundstjenesten

RPi'en hænger og fryser nogle gange uforklarligt. Watchdog -tjenesten genstarter hovedsageligt RPi'en automatisk, når timeren registrerer, at computeren ikke har gjort noget på vilkårlig tid.

For at aktivere vagthundstjenesten fuldstændigt skal du først installere vagthundspakken ved at køre denne i terminalen:

sudo apt-get installer vagthund

Indlæs derefter servicemodulet manuelt:

sudo modprobe bcm2835_wdt

Tilføj en.config -fil for automatisk at indlæse modulet og åbne det med nano -editor:

sudo nano /etc/modules-load.d/bcm2835_wdt.conf

Tilføj derefter denne linje til filen:

bcm2835_wdt

og gem derefter filen med at skrive Ctrl+O og derefter Ctrl+X.

Du skal også redigere en anden fil på/lib/systemd/system/watchdog.service ved at køre denne i terminalen:

sudo nano /lib/systemd/system/watchdog.service

Tilføj nu en linje til sektionen [Install]:

[Installere]

WantedBy = multi-user.target

En ting, der er tilbage at gøre, er også at konfigurere selve vagthundstjenesten. Åbn først.conf -filen i terminalen:

sudo nano /etc/watchdog.conf

og fjern derefter kommentaren [det vil sige fjern hashtagget foran det] linjen, der starter med #vagthund-enhed. Også kommentere linjen, der siger #max-load-1 = 24.

Det eneste, der er tilbage, er at aktivere og starte tjenesten:

sudo systemctl aktiver watchdog.service

Og så:

sudo systemctl start watchdog.service

Trin 12: Hentning af koden

Koden skal downloades til /home /pi. For at downloade koden der skal du indtaste følgende i terminalen:

cd

Du kan få koden ved at åbne terminalen og køre:

git -klon "https://github.com/CroatianMeteorNetwork/RMS.git"

For at kompilere den downloadede kode og installere alle Python -biblioteker skal du åbne terminalen og navigere til den mappe, hvor koden klones:

cd ~/RMS

Og kør derefter:

sudo python setup.py installation

Trin 13: Opsætning af konfigurationsfilen

Et af de vigtigste trin er opsætning af konfigurationsfilen. Du bliver nødt til at åbne konfigurationsfilen og redigere den:

sudo nano /home/pi/RMS/.config

Opstillingsprocessen består grundlæggende af flere dele:

Først skal du konfigurere dit stations -id, som findes under [System] -titlen. Det skal være et trecifret tal. Hvis din RPi tilhører en astronomisk organisation, vil station -id'et blive givet til dig fra den pågældende organisation. Hvis ikke, kan du selv indstille id'et. Dernæst skal du indstille koordinaterne for det sted, hvor dit kamera er, inklusive højden af observationsstedet. Oplysningerne om koordinaterne for ethvert sted kan let fås via appen 'GPS -koordinater' på Android eller 'GPS -data - Koordinater, højde, hastighed og kompas' -appen på iOS.

Dernæst skal du konfigurere [Capture] -delen af konfigurationsfilen. Du behøver kun at ændre indstillingerne for opløsning for dit kamera og FPS -nummeret (Frames Per Second).

Hvis du har et NTSC -kamera (Nordamerika), har du en skærmopløsning på 720 x 480, og din FPS er 29,97.

Hvis du har et PAL -systemkamera (Europa), har du en skærmopløsning på 720 x 576, og din FPS er 25. Du skal udfylde dataene i.config -filen i henhold til disse parametre.

Når du er færdig med konfigurationsfilopsætningen, skal du trykke på Ctrl+O for at gemme ændringer i filen og Crtl+X for at afslutte.

Trin 14: Opsætning af kameraet

I begyndelsen af kameraopsætningen skal du igen starte mplayer, der muliggør kommunikation til kameraet i terminalen.

Hvis du har et NTSC -kamera, skal du skrive dette i terminalen:

mplayer tv: // -tv driver = v4l2: device =/dev/video0: input = 0: norm = NTSC -vo x11

Hvis du bor i Europa, kan du køre dette:

mplayer tv: // -tv driver = v4l2: device =/dev/video0: input = 0: norm = PAL -vo x11

Derefter starter mplayer -vinduet, og du vil se præcis, hvad dit kamera fanger. Nu skal du foretage en manuel opsætning af kameraet. Først skal du trykke på den midterste 'SET' knap på bagsiden af kameraet, som åbner en menu. Du kan navigere igennem det med knapperne omkring knappen SET.

Dernæst skal du åbne RMS/Guides/icx673_settings.txt -filen enten via terminal eller på Github, og bare kopiere indstillingerne i filen til dit kamera ved at navigere gennem menuen og ændre kameraets indstillinger som beskrevet i her:

LENS - MANUEL

SHUTTER/AGC - MANUAL (ENTER) MODE - SHT+AGC SHUTTER - AGC - 18 WHITE BALLANCE - ANTI CR BACKLIGHT - OFF PICT ADJUSTMENT (ENTER) Mirror - OFF LIGHTNESS - 0 CONTRAST - 255 SHARPNESS - 0 HUE - 128 GAIN - 128 DEFOGG - OFF ATR - OFF MOTION DETECTION - OFF ……… Tryk på NÆSTE ……… PRIVAT - OFF DAG/NAT - S/H (OFF, OFF, -, -) NR (ENTER) NR MODE - OFF Y LEVEL - - C NIVEAU - - CAM ID - OFF SYNC - INT LANG - ENG ……… GEM ALLE EXIT

Disse indstillinger gør kameraet optimalt til detektering af meteorer om natten.

Hvis billedet virker for mørkt (ingen stjerner er synlige), kan du indstille AGC -parameteren til 24.

Hvis mplayers display bliver grønt, skal du trykke på Crtl+C i terminalvinduet. Åbn et andet terminalvindue, og skriv følgende kommando to gange:

sudo killall mplayer

Trin 15: Endelig! Kører softwaren

Test først din opsætning ved at køre StartCapture i 0,1 timer (6 minutter):

python -m RMS. StartCapture -d 0.1

Hvis alt er i orden med opsætningen, skal der vises et helt hvidt vindue. Et sted øverst i vinduet vil der være en linje, der siger 'Maxpixel'. Hvis vinduet ikke starter, eller optagelsesprocessen slet ikke starter, skal du gå til 'Trin 16: Fejlfinding'.

Du er nu klar til starten af at fange data og opdage meteorer. Alt du skal gøre nu er at køre koden i terminalen:

python -m RMS. StartCapture

Dette begynder at fange efter solnedgang og stopper med at fange ved daggry.

Dataene gemmes i/home/pi/RMS_data/CapturedFiles, og filerne med meteoropdagelserne gemmes/home/pi/RMS_data/ArchivedFiles.

Alle meteordetektioner for en nat detektion vil blive gemt i en *.tar.gz -fil i/home/pi/RMS_data/ArchivedFile s.

Trin 16: Fejlfinding

GTK problem

Nogle gange og på nogle enheder ser der ikke ud til at være et 'Maxpixel' -vindue, der skal gengives før optagelsen, og at der er en advarsel i RMS. StartCapture -loggen:

(StartCapture.py:14244): Gtk-ERROR **: GTK+ 2.x symboler registreret. Brug af GTK+ 2.x og GTK+ 3 i samme proces understøttes ikke

Du bliver nødt til at installere en pakke ved hjælp af apt-get:

sudo apt-get install pyqt4-dev-tools

For at rette fejlen og begynde at fange, skal du køre:

python

Og så:

>> import matplotlib

>> matplotlib.matplotlib_fname ()

Dette udskriver placeringen af matplotlib python biblioteks konfigurationsfil, f.eks.: /usr/local/lib/python2.7/dist-packages/matplotlib-2.0.2-py2.7-linux-armv7l.egg/matplotlib/mpl -data/matplotlibrc

Rediger fil med ved hjælp af nano -editoren:

sudo nano

Og når du er i filen, skal du erstatte den linje, der siger:

backend: gtk3agg

med denne linje:

backend: Qt4Agg

Du skal også fjerne kommentaren fra linjen:

#backend.qt4: PyQt4

Gem filen, og du er færdig!

Astropy installation mislykkedes

Hvis astropy -python -modulet ikke installeres, og den viste fejlmeddelelse siger:

ImportError: Intet modul ved navn _build_utils.apple_accelerate

Så har du sandsynligvis brug for en nyere version af numpy. Så fortsæt og opgrader numpy for at løse problemet:

sudo pip -opgradering numpy

Efter at have gjort det skal du også foretage en fuldstændig geninstallation af python -modulerne og andre pakker, som beskrevet i trin 9.

Trin 17: Resultater

Her er et par meteorbilleder, som vi fik fra at fange meteorer og køre den tidligere installerede software.