Astrofotografie s Raspberry Pi Zero: 11 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Před [1] [2] jsem vytvořil dva další projekty kamer založené na Raspberry Pi. Toto je můj třetí nápad s kamerou, je to můj první projekt Raspberry Pi Zero. Toto je také můj první výlet na astrofotografii!

Podněcován nedávným 'Supermoonem' jsem chtěl dát svému bratrovi starý Celestron Firstscope 70 EQ zpět do služby. Za posledních asi 10 let všechny okuláry zmizely, ale kryty dalekohledů zůstaly na svém místě a bránily prachu.

V mé užitečné vaně s elektronikou je Pi Zero a odpovídající kabel kamery. Spolu s LiPo, Powerboost 1000 a kamerovým modulem. Dokonalá koagulace komponentů, zralých na výrobu …

Stručný design

Vytvořte bezdrátovou kameru postavenou kolem Raspberry Pi Zero, která je navržena tak, aby se vešla do 1,25 teleskopické okuláru.

Krok 1: Součásti

Elektronika

• Raspberry Pi Zero.
• Fotoaparát Raspberry Pi, (Amazon Affiliate Link).
• Raspberry Pi Zero Camera FFC.
• USB Wifi klíč Raspberry Pi, (Amazon Affiliate Link).
• Adafruit Powerboost 1000, (Amazon Affiliate Link).
• LiPo baterie.
• Karta MicroSD, (Amazon Affiliate Link).
• Různé dráty.
• Miniaturní posuvný přepínač (SPDT), (Amazon Affiliate Link).

Raspberry Pi 3 | Volitelné, (Amazon Affiliate Link)

Hardware

• 4 x 20 mm mosazné šestihranné distanční podložky M3, (Amazon Affiliate Link).
• 8 x M3 10mm šrouby s válcovou hlavou, (Amazon Affiliate Link).
• 1 x SpoolWorks Basic Black PLA filament.
• 1 x vlákno NinjaTek NinjaFlex.

Soubory

Soubory STL, STP a 123dx jsou dostupné z | thingiverse.com

Pomozte prosím podpořit mou práci zde na Instructables a Thingiverse

při nakupování pomocí následujících odkazů na pobočky. Dík:)

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

Krok 2: Příprava součásti

Abychom zeštíhlili věci a získali přístup ke kontaktům na USB WiFi dongle, musíme z dongle vyjmout pouzdro. Jednoduše rozdělte plastové pouzdro nožem a opatrně vyjměte desku plošných spojů.

Budete také muset vyjmout objektiv z modulu kamery. Na wiki Raspberry Torte je průvodce, který ukazuje, jak to udělat. Pokud nechcete, aby mezitím objektiv fotoaparátu shromažďoval prach, můžete tento krok nechat až do montáže.

Krok 3: Design

K modelování dílů používám 123D Design.

Úvahy, které je třeba vzít v úvahu, jsou cestou pro FFC. Přístup k SD kartě, konektoru MicroUSB na Powerboostu, kabelovým trasám, prostoru pro konektor LiPo a někde pro Wi -Fi dongle a vypínač. Fotoaparát se navíc musí vejít do standardního 1,25 slotu okuláru v dalekohledu.

Začal jsem modelovat pouzdro, aby se vešlo kolem nuly, a poznamenal si slot pro SD kartu a polohu FFC fotoaparátu.

Stejně jako u mých ostatních kamerových projektů jsem použil návrh typu vrstvy, přičemž každá nová vrstva tvoří rámeček pro novou komponentu nebo komponenty.

Je snadné zapomenout, že k propojení elektroniky dohromady budou potřeba dráty. Nezapomeňte tedy přidat vedení kabelů.

Poslední vlastností těla je metoda, jak ho držet pohromadě. Použitím mosazných šestihranných rozpěrek udržuje věci čisté, aniž by se na vnější straně fotoaparátu zobrazovaly matice.

Žádná kamera není kompletní bez nějakého příslušenství. Vypracoval jsem krytku objektivu, navrženou pro tisk v ohebných materiálech, a adaptační kroužek pro větší 2 “okulárový dalekohled.

Během montáže jsem zjistil, že kabel kamery není dost dlouhý! Spíše než používat delší nestandardní kabel a komplikovat věci každému, kdo si chtěl postavit vlastní kameru, upravuji návrhy tak, abych kompenzoval nedostatek délky FFC. Posunul jsem polohu kamery ze středu těla na stranu.

Krok 4: Tisk

Používám Simplify3D k krájení modelů pro tisk. Jsou vytištěny na BigBoxu E3D.

Importujte modely do svého kráječe. Protože mám BigBox, všechny se vejdou na potištěnou podložku dohromady. Konfigurujte svůj kráječ.

Nastavení kráječe

• Výška vrstvy 0,25 mm.
• 15% Výplň.
• 3 obvody.
• 3 vrchní vrstvy.
• 3 spodní vrstvy.
• Rychlost tisku 50 mm/s.

Vytištění všech 8 částí trvalo tisku ~ 10 hodin. Pokud máte náhradní Raspberry Pi, můžete svou tiskárnu sledovat a ovládat na dálku pomocí fantastické OctoPrint!

Tělo a adaptér jsou potištěny filamentem SpoolWorks Basic Black PLA. Čepice je potištěna vláknem NinjaTek NinjaFlex.

Při čekání na dokončení tisku je nyní skvělý čas na vyřešení Softwaru.

Krok 5: Software

K přípravě karty SD pro kameru budete potřebovat standardní Raspberry Pi.

Protože nechceme ani nepotřebujeme úplný obrázek Raspbian, můžeme začít stažením obrazového souboru Jessie Lite z webových stránek Raspberry Pi. Podle pokynů k instalaci zapište obrázek na kartu SD.

Protože budeme mít přístup ke kameře přes WiFi, musíme nyní nainstalovat webové rozhraní pro kameru. Používám webové rozhraní RPi-Cam. Při instalaci softwaru do image-build postupujte podle jejich pokynů.

WiFi dongle musí být nakonfigurován jako hotspot. Existuje užitečný průvodce Phil Martin, který konfiguruje RPi jako hotspot | WiFi HotSpot. Během sekce CONFIGURE HOSTAPD přejmenuji ssid z Pi3-AP na Telescope.

Chcete-li zastavit jakékoli rozptýlené světlo, lze palubní LED diody fotoaparátu vypnout podle tohoto průvodce | deaktivovat LED.

Po správném vypnutí můžete kartu MicroSD jednoduše vyjmout ze standardního RPi a vložit ji přímo do RPi Zero. Aby software fungoval, nemusíte v něm provádět změny.

Jeden má také možnost jednoduše připojit Raspberry Pi Zero k vaší domácí WiFi síti, pokud je v dosahu vašeho dalekohledu.

Krok 6: Sestavení

Tištěné díly

Vzal jsem jehlový pilník na horní povrchy všech tištěných částí, kromě poslední vrstvy. Tím se odstraní všechna vysoká místa a zajistí se rovnoměrné a ploché uložení při stohování vrstev dohromady.

Raspberry Pi Zero Wiring

Požadujeme pájení čtyř vodičů na Pi, dvou napájecích kabelů a dvou USB kabelů. Recykloval jsem dráty ze starého kabelu USB. Pomocí příručky Chrise Robinsona pro přidání nízkoprofilového WiFi donglu do Raspberry Pi Zero můžeme vybrat správné pájecí podložky.

V Chrisově průvodci používá pro napájení pájecí podložky na spodní straně, ale budeme používat GPIO k napájení 5v do RPi. Pomocí této příručky k RPi GPIO a pinům víme, že chceme připojit +5v (červený vodič) na pin 2 a GND (černý vodič) na pin 6.

Vrstvy 1 - 3

Připojte čtyři 20mm mosazné šestihranné rozpěrky k první tištěné části pomocí šroubů s vnitřním šestihranem 4 x M3 10 mm. Položte díl dolů. Nasaďte FFC na RPi a vložte jej do tištěné části. Nezapomeňte vložit kartu MicroSD!

Umístěte vrstvu dvě přes horní část a ujistěte se, že protáhnete kabel a FFC otvory.

Umístěte vrstvu 3 na stoh, znovu vezměte kabel s kabely.

Vrstva 4

Pomocí Pinout Reference od Chrisova průvodce můžeme připájet napájecí kabely k WiFi donglu.

Umístěte vrstvu 4 na hromádku a dávejte pozor na dráty.

Připájejte dva kabely z USB padů RPi k WiFi donglu. Vložte dongle do hromádky společně s Powerboost 1000.

Uřízněte čtyři napájecí vodiče na délku a připájejte k Powerboost. Znovu zkontrolujte připojení podle průvodce Adafruit's Pinouts Guide.

Vypínač potřebuje tři připojení. Před zapojením do vrstvy 4 jsem připájel délku 3směrného plochého kabelu k přepínači. Veďte vodiče kulaté k Powerboostu a připájejte dovnitř. Zkontrolujte zapojení dvakrát podle průvodce ON/OFF Adafruit.

Baterie

Vodiče na baterii jsou příliš dlouhé a v ideálním případě by měly být zkráceny.

Toto je potenciálně nebezpečný krok a měli byste se o něj pokusit pouze tehdy, pokud jste spokojeni se svými schopnostmi bezpečně to udělat

Začněte odstraněním pásky Kapton zakrývající desku plošných spojů a pájecí svorky baterie. Pokud nemáte vlastní roli pásky, ponechte si odstraněnou pásku pro případ, že bude balíček znovu sestaven.

Odpojte vodiče z DPS a zasuňte konektor do Powerboost.

Před odříznutím přebytku protáhněte dráty otvorem ve vrstvě 5 a přibližte požadovanou délku. Je bezpečné nechat trochu více drátu, než si myslíte, že budete potřebovat.

Odpájejte vodiče k baterii a zabalte desku plošných spojů do pásky Kaptop.

Vrstva 5

Na spodní stranu vrstvy 5 jsem přidal dvě pěnové podložky, aby se Powerboost nepohyboval.

Protáhněte zástrčku baterie otvorem ve vrstvě 5 a zapojte ji do Powerboost.

Protáhněte FFC otvorem ve vrstvě 5 a vložte jej do stohu.

Umístěte baterii do prostoru ve vrstvě.

Test

Nyní je vhodný čas zkontrolovat, zda vše funguje. Krátce připojte fotoaparát k FFC a přepněte přepínač. Mělo by se rozsvítit světlo na Powerboostu (ve vrstvě 3 je malý otvor, kterým byste měli vidět modrou LED diodu napájení).

Chvíli počkejte a pomocí telefonu, mobilního telefonu nebo jiného zařízení WiFi vyhledejte ssid dalekohledu. Měli byste se připojit a přesměrováním prohlížeče na 127.24.1.1 byste měli mít k dispozici webové rozhraní RPi-Cam-Web.

Pokud je vše v pořádku, vypněte systém, vypněte vypínač, vyjměte kameru a pokračujte v sestavování. Pokud zjistíte, že se nepovedlo naplánovat, podívejte se zpět podle pokynů a vyřešte své problémy.

Vrstva 6

Pokud jste tak ještě neučinili, vyjměte objektiv z modulu kamery. Pokyny najdete na Wiki Raspberry Torte.

Umístěte vrstvu 6 na stoh, protáhněte FFC a připevněte kameru k FFC.

Vrstva 7

Přidržte fotoaparát ve vrstvě 6 a přidejte do zásobníku vrstvu 7.

Vrstva 8

Držte vrstvu 7 na místě a vrstvu 8 nahoře. Nechte kameru zarovnat s otvorem ve vrstvě 8.

Zajistěte vrstvu 8 pomocí šroubů s vnitřním šestihranem 4 x M3 10 mm.

Krytka fotoaparátu

Jakmile je vše sestaveno, nasaďte krytku na fotoaparát. To pomůže udržet prach a jiné nečistoty mimo citlivý CCD.

Krok 7: Připravte se

Než začneme

Budete se muset ujistit, že je baterie plně nabitá. Zapojte nabíječku Micro USB do konektoru na Powerboost. Plné nabití z prázdného stavu by mělo trvat něco málo přes dvě hodiny. Podívejte se na malou zelenou LED, která se rozsvítí, když je plně nabitá, měli byste ji téměř vidět skrz mezeru.

Stojí za zmínku, že je to více než možnost nosit s sebou napájecí zdroj. Powerboost má plnohodnotnou správu napájení a může současně nabíjet baterii a napájet fotoaparát. Pokud se nacházíte poblíž napájecího bodu, nic vám nebrání spustit USB nabíječku k fotoaparátu pro nekonečné nahrávání. Jen se ujistěte, že napájecí zdroj i baterie jsou schopné dodávat 2 A nebo více.

Krok 8: Britské počasí

Některé věci nelze ovládat

Fuj, je zataženo.

Myslím, že by to mohlo být horší.

Alespoň neprší.

Dosud.

Ach. Ne. Počkejte, teď prší.

Krok 9: Můj první pokus o astrofotografii

Zatímco je v tuto chvíli ráno na obloze vidět měsíc, rozhodl jsem se vyzkoušet fotoaparát a já během denního světla, abych viděl, co dělám. Protože jsem v tom nový, cítil jsem, že je nejlepší to udělat během dne.

Po nastavení dalekohledu a instalaci kamery do úhlopříčky jsem zapnul kameru, připojil se k přístupovému bodu WiFi, načetl můj prohlížeč a poté začal hledat měsíc (Pokud jste na svém mobilním telefonu jako já, našel jsem Musel jsem vypnout mobilní data, jinak by se telefon nepřipojil k webovému serveru RPi a místo toho se pokusil jít ven přes mobilní datovou síť).

Protože jsem to nikdy předtím nedělal, nebyl jsem si úplně jistý, co dělám. Abych zkontroloval, že kamera funguje, zakryl jsem přední část a potvrdil, že kamera funguje, když se na mém telefonu obraz ztmavil. Dále jsem jednoduše zakroutil dalekohledem a hledal změnu světla nebo světelného bodu. Určitě jsem jeden našel a po nějaké době jsem si pohrával s ovládacími prvky dalekohledů, aby se mi to stalo stabilní.

Další je zaměření. Dalekohled má velký rozsah ohnisek a zkroucení zaostřovacích knoflíků na zadní straně snadno přivedlo Měsíc k zaostření (původně jsem to zkoušel bez úhlopříčky, ale zjistil jsem, že nebylo dost cestování a vyžadovalo to dodatečnou vzdálenost poskytnutou změna směru).

Teď jsem měl Měsíc v záběru, udělal jsem pár fotografií. Jak můžete vidět z přiložených obrázků, ve světelné dráze je spousta prachu a nečistot. V celém svém vzrušení jsem zapomněl vyčistit čočky a diagonální zrcátko! Existuje také červený odstín, v tuto chvíli si nejsem úplně jistý, co to způsobuje …

Dobře opráším dalekohled a prozkoumám nejlepší nastavení pro kameru v rámci přípravy na můj další pohled vzhůru…

Obrázky byly upraveny ve Photoshopu. Jediné, co jsem udělal, je použít vestavěnou funkci automatického tónování obrázků ve Photoshopu. Všechny nezpracované neupravené obrázky jsem připojil jako soubor zip.

Čas a datum zobrazené na fotografiích jsou nesprávné, protože ve fotoaparátu není žádný RTC. Snímky byly zachyceny ráno 19. listopadu 2016 přibližně v 0900 UTC.

Krok 10: Jasné nápady…

V přestávajících dnech mezi deštěm, mrakem a slunečním svitem jsem nakreslil rychlý návrh pro připojení slunečního filtru k dalekohledu. Filtr je určen pro teleskopy s rosným štítem o průměru až 100 mm (4 ) a obsahuje také pouzdro, které filtr udrží v bezpečí, když jej nepoužíváte.

Stáhnout z věciiversivers.com |

Sluneční skvrna

Několik dní jsem čekal, až vyjde slunce, připojil jsem filtr k dalekohledu a namířil ho k obloze. Objektivy a úhlopříčku jsem před připojením fotoaparátu důkladně vyčistil.

Člověk musí být výjimečně opatrný a nikdy se nedívat přímo do slunce, to by bylo hloupé!

Zády ke slunci jsem nastavil dalekohled, nasadil filtr a připojil kameru. Když jsem měl na dohled slunce, zjistil jsem, že tam bylo sluneční místo! Než jsem pořídil několik fotografií, snažil jsem se zaostřit co nejlépe. Podařilo se mi také pár videí.

Stále mám problémy se zaostřením fotoaparátu. Nejsem si jistý, zda je to kvůli mé neschopnosti správně použít zaostření dalekohledu, nebo je příliš mnoho mlhy, nebo je to něco jiného. Trochu se kymácí, i když vítr houpal dalekohledem.

Všiml jsem si, že červená záře zmizela, ale opět to může být proto, že ukazuji přímo na dalekohled.

Příště to zkusím ve tmě …

Snímky byly zachyceny odpoledne 25. listopadu 2016 přibližně v 1300 UTC.

Krok 11: Blázen je v trávě

Už jsou to téměř tři týdny, kdy byly vhodné podmínky, aby se „rozsah“dostal ven.

Tentokrát je tma! Když jsem se poučil ze dvou předchozích výletů, podařilo se mi získat pár pěkných fotek a pár dobrých videí.

Stále mám problémy se zaostřením a červeným odstínem. Pokud někdo ví, co je příčinou, opravdu bych rád věděl.

Myslím, že potřebuji více hřebenový stativ, který by pomohl s kolísáním, nebo motorický zaostřovač ………

Fotografie a videa byly natočeny 14. prosince 2016 v 1830 UTC.