Raspberry Pi Meteor Station: 17 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Die doel van hierdie handleiding is dat u 'n ten volle funksionele meteooropsporingskamera kan bou wat u later kan gebruik vir meteooropsporing en waarnemings. Die gebruikte materiaal is relatief goedkoop en kan maklik in u plaaslike tegnologiewinkel gekoop word. Al die sagteware wat in hierdie projek gebruik word, is open source, en die projek self is open source.

U kan meer inligting vind oor die projek op Hackaday en Github van Croatian Meteor Network.

Stap 1: Vereistes en materiaal

Die materiaal wat gebruik word, is:

• Raspberry Pi 3 rekenaar
• Klas 10 mikro -SD -kaart, 32 GB stoorplek of hoër
• micro SD kaart adapter
• 5V kragtoevoer vir die RPi met 'n maksimum stroom van minstens 2A
• RPi -koffer met waaier
• Heatsinks
• RTC (Real Time Clock) module - DS3231 RTC module
• EasyCap (chipset UTV007) video digitizer (die ander het probleme met die RPi)
• Sony Effio 673 CCTV -kamera en wydveldlens (4 mm of 6 mm)
• 12V kamera kragbron
• Beveiliging kamera kameras
• Bedrading en kabels
• OPSIONEEL: HDMI na VGA -adapter

Stap 2: Die opstel van die RPi - materiale

Ons begin eers met die opstel van die RPi self. Om dit te kan doen, benodig ons die volgende materiaal:

• Framboos Pi 3
• 3 kaste
• RPi plastiek boks met waaier
• RTC module
• SD kaart

Stap 3: Installeer Raspbian

Nou moet u Raspbian, RPi's OS op u micro SD -kaart installeer. U kan Raspbian Jessie (die OS -beeld wat met hierdie huidige kamera -opstelling werk) op hierdie skakel kry: Raspbian aflaai

U moet ook 'n mikro -SD -kaartadapter hê om die bedryfstelsel op die kaart te installeer.

As u SD -kaart nie splinternuut is nie, moet u die kaart formateer voordat u Raspbian installeer. U kan die gids vind vir die installering van Raspbian en die formatering van die SD -kaart op hierdie skakel: Raspbian installeer

Stap 4: Heatsinks en SD -kaart

Ons begin deur die heatsinks aan die CPU en GPU van die bord, sowel as die agterkant van die GPU, vas te plak. Eerstens moet u die blou omhulsel verwyder, waaronder 'n klewerige oppervlak wat aan die bogenoemde eenhede geheg is. Die afskilbare deel kan 'n bietjie lastig wees, maar u kan met enige skerp voorwerp die omhulsel relatief maklik verwyder.

Daarna moet u die SD -kaart waarop u Raspbian geïnstalleer het, in die SD -kaartpoort op u RPi plaas (sien die plek van die SD -kaartpoort, stap 6.)

Stap 5: Monteer die boks en die waaier

Daarna kan u voortgaan met die samestelling van die boks waarin u RPi is. Die boks is van plastiek en word weer bedek met 'n foelie wat maklik afkom. Ons stel voor dat u die boks aan die kante van u RPi -bord begin monteer, want dan kan u maklik identifiseer watter kant is en hoe die boks presies saamgevoeg moet word deur die poortgleuwe aan die kante te herken. Dan heg u die onderkant van die boks vas. Maak seker dat die gat aan die onderkant in lyn is met die GPU.

Daarna kan u die bokant van die boks vasmaak. Die kleiner "bene" wat aan beide kante van die bokant uitkom, moet in lyn wees met klein gaatjies aan elke kant van die boks. Op hierdie punt moet u seker maak dat die boonste deel van die boks oor die GPIO -penne is. As u verder gaan, kan u nou die RTC -module heg. Dit kan vasgemaak word aan die eerste vier GPIO -penne wat na die middel van die bord kyk, soos op die foto gesien word. Maak nou klaar met die opstel van die hardeware van u RPi deur net die waaier aan die bokant van die bord vas te maak. Die rol van die waaier, net soos by die hitteputte, is om optimale afkoeling en prestasie van u RPi moontlik te maak as dit onder 'n groot rekenkrag is. U skroef eers die waaier vas met 'n klein kruisskroef, met die skroewe en die waaierlogo na die binnekant van die boks. Dan moet die waaierkabel aan GPIO -penne 2 en 3 gekoppel word en na die buitekant van die boks kyk. As dit lyk asof sommige van die skroewe die bord self belemmer en/of nie toelaat dat die boks heeltemal toegemaak word nie, kan u sommige daarvan natuurlik vasskroef sodat dit na die buitekant van die boks wys. As dit lyk asof die waaier nie werk nie, probeer om die waaierkabel weer aan die penne te koppel of soldeer die los kabel aan die waaier.

Stap 6: Koppel die randapparatuur aan

In hierdie deel van die proses verander u van u RPi -bord in 'n bruikbare rekenaar.

Hiervoor benodig u:

• OPSIONEEL: HDMI na VGA -kabel
• muis
• sleutelbord
• Monitor
• Monitor en RPi kragkabels

U begin met die aansluiting van die monitor op u RPi. Die videopoort wat RPi gebruik, is HDMI, dus as u nie 'n HDMI -kabel of monitor het nie (byvoorbeeld as u 'n VGA -kabel het), moet u 'n HDMI TO VGA -adapter koop. Die HDMI -poort is aan een van die kante van die RPi -enkelbordrekenaar geleë. Daarna kan u u sleutelbord en muis via die USB -poorte aan die RPi koppel. Nadat u u basiese invoer- en afvoertoestelle opgestel het, kan u u RPi aan 'n kragbron koppel deur die adapter en die kabel wat by u bord kom, te gebruik. Dit is belangrik om daarop te let dat die krag van die elektrisiteit wat gebruik word om die RPi te bestuur, minstens 2,5 A.

Stap 7: Hardeware -opstelling van die kamera

In hierdie stap maak u 'n hardeware -opstelling van u kamera en koppel dit aan RPI.

Hiervoor benodig u die volgende:

• EasyCap ADC (analoog -digitale omskakelaar) - chipset UTV007
• Sony Effio CCTV -kamera
• Bedrading en kabels

Die opstelling en konfigurasie van die kabel is gewoonlik aan u. Eintlik moet u die kamera met 'n soort kragkabel en die seinsein van die kamera na die kamera koppel. U kan ons opset hierbo sien. U moet die kamerasignaalkabel aan die geel vroulike kabel van die EasyCap ADC koppel. Die ander kabels van die EasyCap is nie nodig nie. Nou kan u u EasyCap aan u RPi koppel. Aangesien u waarskynlik nie genoeg ruimte in die omgewing van die Pi se USB -gleuwe het nie, stel ons voor dat u die ADC met 'n USB -verlengkabel aansluit.

WAARSKUWING: EasyCap ADC met chipsets STK1160, Empia of Arcmicro werk nie. Die enigste chipset wat ondersteun word, is UTV007.

Stap 8: Toets die kamera

Om u konfigurasie te toets, moet u die sein na u RPi nagaan.

Van nou af installeer u al die sagteware met behulp van die terminale, wat 'n opdragreël -gebruikerskoppelvlak is. Aangesien u dit baie gereeld sal gebruik, is dit belangrik om daarop te let dat dit oopgemaak kan word met die kortpad: Crtl+Alt+T.

Installeer eers mplayer via die terminale met hierdie opdrag:

sudo apt-get install mplayer

Dit is 'n program om die video vanaf die kamera te kyk.

Vervolgens moet u mplayer uitvoer. As u 'n NTSC -kamera (Noord -Amerikaanse standaard) het, voer dit in die terminale uit:

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

As u 'n PAL -kamera (Europa) het, voer die volgende in:

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

As u die opdragte met die hand in die Terminal tik, moet u seker maak dat die korrekte karakter in die 'bestuurder = v4l2' deel van die vorige opdrag nie 'n een ('1') is nie, maar 'n kleinletter L ('l'). Ons beveel egter sterk aan dat u net die opdragte kopieer en plak met Ctrl+Shift+C vir kopiëring en Ctrl+Shift+V om opdragte binne die Terminal te plak. Dit maak die opstelproses baie makliker en baie vinniger.

As die kamera behoorlik gekoppel is, sien u die videostroom van die kamera. Indien nie, kyk dan weer na die vorige stappe en maak seker dat u dit korrek gevolg het.

Stap 9: Installeer al die nodige sagteware

Vervolgens moet u al die nodige sagteware installeer. Begin eers hierdie:

sudo apt-get update

En gradeer al die pakkette op:

sudo apt-get upgrade

U kan al die stelselbiblioteke installeer deur die volgende opdrag te gebruik:

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 -afw

Aangesien die kode wat gebruik word vir die opsporing van meteore in Python geskryf is, moet u ook 'Python' modules 'wat in die kode gebruik word, installeer. Begin eers deur pip (Pip Installs Packages) vanaf die terminale te installeer:

sudo pip installeer -U pip setuptools

U moet ook eers die Numpy -pakket installeer en opdateer:

sudo pip installeer numpy

sudo pip -opgradering numpy

U sal reeds pip en Python op u RPi hê, maar u moet opgradeer na die nuutste weergawe. Installeer al die Python -biblioteke met die volgende opdrag:

sudo pip installeer gitpython Kussing scipy cython astropy pyephem weef paramiko

Dit sal waarskynlik tyd neem.

Stap 10: Die opstel van die tydsone en RTC -module

Aangesien akkurate tyd 'n belangrike rol speel by die waarneming en opsporing van meteore, moet u seker maak dat u RPi die regte tyd hou. Stel eers u tydsone op UTC ('n standaard tydsone onder sterrekundiges) met die volgende opdrag:

sudo dpkg-herkonfigureer tzdata

Dit sal 'n GUI oopmaak wat u deur die proses sal lei. Kies 'Geen van die bogenoemde' en dan 'UTC' en verlaat.

Vervolgens moet u u RTC -module opstel om die tyd te hou, selfs al is u rekenaar af en af. Vir die opstel van die module word u gereeld gevra om 'n lêer op een of ander manier te wysig. Doen dit met:

sudo nano

waar u die werklike lêeradres sal vervang. Nadat u klaar is, druk Crtl+O en Crtl+X.

As u ook 'n reël kode moet 'opmerk', doen dit deur 'n # -teken aan die begin van die betrokke reël te plaas.

Voeg die volgende reëls by aan die einde van /boot/config.txt:

dtparam = i2c_arm = aan

dtoverlay = i2c-rtc, ds3231

Herlaai dan u RPi:

sudo herlaai

Verwyder daarna die fake-hwclock-module, aangesien u dit nie meer nodig het nie:

sudo apt-get verwyder fake-hwclock

sudo update-rc.d hwclock.sh aktiveer sudo update-rc.d fake-hwclock verwyder

Lewer vervolgens die reëls met -systz in die file/lib/udev/hwclock -set.

Nou moet u die huidige tyd stel deur die huidige stelseltyd na RTC te skryf en ontslae te raak van die oortollige NTP -daemon:

sudo hwclock -w

sudo apt-get verwyder ntp sudo apt-get install ntpdate

Meer redigering! Wysig die /etc/rc.local -lêer en voeg die hwclock -opdrag by bo die reël wat uitgang 0 sê:

slaap 1

hwclock -s ntpdate -debian

Voorkom die outomatiese instelling van die klok na 'n ander waarde deur die/etc/default/hwclock -lêer te wysig en die parameter H WCLOCKACCESS te verander:

HWCLOCKACCESS = nee

U moet nou die opdatering van die RTC-stelsel vanaf die stelselklok deaktiveer, aangesien ons dit reeds gedoen het deur die volgende reël in die lêer /lib/systemd/system/hwclock-save.service-lêer op te lewer:

ConditionFileIsExecutable =!/Usr/sbin/ntpd

Aktiveer die RTC -klok deur te hardloop:

sudo systemctl aktiveer hwclock-save.service

U kan die RTC -tyd elke 15 minute opdateer:

crontab -e

en kies u gunsteling teksredakteur.

En voeg aan die einde van die lêer die volgende reël by:

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

Dit sal die RTC -kloktyd elke 15 minute via die internet bywerk.

Dit is dit! Jy is reg! Dit was maklik, nie waar nie? Al wat u volgende hoef te doen is om die rekenaar weer te begin:

sudo herlaai

Stap 11: Aktiveer die waghonddiens

Die RPi hang soms onverklaarbaar en vries. Die waghonddiens herlaai die RPi in wese outomaties as die timer dit registreer dat die rekenaar binne 'n willekeurige tyd niks gedoen het nie.

Om die waghonddiens heeltemal moontlik te maak, moet u eers die waghondpakket installeer deur dit in die terminaal uit te voer:

sudo apt-get installeer waghond

Laai dan die diensmodule handmatig:

sudo modprobe bcm2835_wdt

Voeg 'n.config -lêer by om die module outomaties te laai en maak dit oop met nano -redakteur:

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

Voeg dan hierdie reël by die lêer:

bcm2835_wdt

en stoor dan die lêer deur te tik Ctrl+O en dan Ctrl+X.

U moet ook 'n ander lêer by/lib/systemd/system/watchdog.service wysig deur dit in die terminale uit te voer:

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

Voeg nou 'n reël by die afdeling [Installeer]:

[Installeer]

WantedBy = multi-user.target

Een ding wat nog gedoen moet word, is om die waghonddiens self op te stel. Maak eers die.conf -lêer in die terminale oop:

sudo nano /etc/watchdog.conf

en los dan die opmerking [dit wil sê, verwyder die hutsmerkteken daar voor] die reël wat begin met #waghond-toestel. Los ook die reël op wat sê #max-load-1 = 24.

Al wat oorgebly het, is om die diens te aktiveer en te begin:

sudo systemctl aktiveer watchdog.service

En dan:

sudo systemctl begin watchdog.service

Stap 12: Kry die kode

Die kode moet afgelaai word na /home /pi. Om die kode daar af te laai, voer die volgende in die terminale in:

cd

U kan die kode verkry deur die terminale oop te maak en te hardloop:

git kloon "https://github.com/CroatianMeteorNetwork/RMS.git"

Om die afgelaaide kode saam te stel en alle Python -biblioteke te installeer, maak die terminale oop en navigeer na die gids waar die kode gekloon word:

cd ~/RMS

En hardloop dan:

sudo python setup.py installeer

Stap 13: Die opstel van die konfigurasielêer

Een van die belangrikste stappe is die opstel van die konfigurasielêer. U moet die config -lêer oopmaak en dit wysig:

sudo nano /home/pi/RMS/.config

Die opstelproses bestaan basies uit verskeie dele:

Eerstens moet u u stasie -ID opstel, wat onder die [System] -titel voorkom. Dit moet 'n 3 -syfergetal wees. As u RPi aan 'n astronomiese organisasie behoort, sal die stasie -ID van die organisasie aan u gegee word. Indien nie, kan u die ID self instel. Vervolgens moet u die koördinate van die plek waar u kamera is, stel, insluitend die hoogte van die waarnemingsplek. Die inligting oor die koördinate van enige plek kan maklik verkry word via die 'GPS Coordinates' -app op Android of die' GPS Data - Coordinates, Elevation, Speed & Compass 'app op iOS.

Vervolgens moet u die [Capture] -gedeelte van die konfigurasielêer opstel. U hoef slegs die resolusie -instellings vir u kamera en die FPS -nommer (rame per sekonde) te verander.

As u 'n NTSC -kamera (Noord -Amerika) het, het u 'n skermresolusie van 720 x 480 en u FPS is 29,97.

As u 'n PAL -stelselkamera (Europa) het, sal u 'n skermresolusie van 720 x 576 hê, en u FPS sal 25. U moet die data in die.config -lêer volgens hierdie parameters invul.

Nadat u klaar is met die opstel van die konfigurasielêer, druk Ctrl+O om veranderinge aan die lêer te stoor en Crtl+X om af te sluit.

Stap 14: Die opstel van die kamera

Vir die begin van die kamera -opstelling, moet u weer die mplayer begin wat kommunikasie met die kamera in die terminale moontlik maak.

As u 'n NTSC -kamera het, tik dit in die terminale:

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

As u in Europa woon, voer dit uit:

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

Dan sal die mplayer -venster oopmaak en u sal presies sien wat u kamera opneem. Nou moet u die kamera handmatig instel. Eerstens moet u op die middelste 'SET' -knoppie agter op die kamera druk, wat 'n spyskaart oopmaak. U kan daardeur navigeer met die knoppies rondom die SET -knoppie.

Vervolgens moet u die lêer RMS/Guides/icx673_settings.txt oopmaak, óf via terminale, óf op Github, en net die instellings in die lêer na u kamera kopieer deur deur die menu te gaan en die instellings van die kamera te verander soos beskryf in hier:

LENS - HANDLEIDING

SHUTTER/AGC - MANUAL (ENTER) MODE - SHT+AGC SHUTTER - AGC - 18 WHITE BALLANCE - ANTI CR ACHTERLICHT - OFF FICT ADJUSTMENT (ENTER) SPIEGEL - OFF HELDERHEID - 0 KONTRAST - 255 SHARPNESS - 0 HUE - 128 GAIN - 128 DEFOGG - UIT ATR - UIT BEWEGINGSDETECTIE - UIT ……….. Druk VOLGENDE ……….. PRIVACY - OFF DAY/NIGHT - S/W (OFF, OFF, -, -) NR (ENTER) NR MODE - OFF Y LEVEL - - C VLAK - - CAM ID - OFF SYNC - INT LANG - ENG ……… STAAR ALLE UITGANG

Hierdie instellings maak die kamera optimaal vir die opsporing van meteore gedurende die nag.

As die prentjie te donker lyk (geen sterre is sigbaar nie), kan u die AGC -parameter op 24 stel.

As die mplayer -skerm groen word, druk Crtl+C in die Terminal -venster. Maak 'n ander Terminal -venster oop en tik die volgende opdrag twee keer:

sudo killall mplayer

Stap 15: Uiteindelik! Die bestuur van die sagteware

Toets eers u opstelling deur StartCapture vir 0.1 uur (6 minute) uit te voer:

python -m RMS. StartCapture -d 0.1

As alles reg is met die opstelling, moet 'n heeltemal wit venster verskyn. Iewers in die bokant van die venster sal daar 'n reël wees wat 'Maxpixel' sê. Gaan na 'Stap 16: probleemoplossing' as die venster nie oopmaak nie, of as die opneemproses glad nie begin nie.

U is nou gereed om data op te neem en meteore op te spoor. Al wat u nou hoef te doen is om die kode in die terminale uit te voer:

python -m RMS. StartCapture

Dit sal na sononder begin vang, en met dagbreek sal dit nie meer opneem nie.

Die data word gestoor in/home/pi/RMS_data/CapturedFiles, en die lêers met die meteooropsporings word gestoor/home/pi/RMS_data/ArchivedFiles.

Alle meteooropsporings vir een nag van opsporing word in 'n *.tar.gz -lêer gestoor in/home/pi/RMS_data/ArchivedFile s.

Stap 16: Probleemoplossing

GTK probleem

Soms en op sommige toestelle blyk daar geen 'Maxpixel' -venster te wees wat voor die opname weergegee moet word nie en dat daar 'n waarskuwing in die RMS. StartCapture -log is:

(StartCapture.py:14244): Gtk-ERROR **: GTK+ 2.x simbole opgespoor. Die gebruik van GTK+ 2.x en GTK+ 3 in dieselfde proses word nie ondersteun nie

U sal 'n pakket moet installeer met apt-get:

sudo apt-get install pyqt4-dev-tools

Om die fout reg te stel en op te neem, voer die volgende uit:

luislang

En dan:

>> voer matplotlib in

>> matplotlib.matplotlib_fname ()

Dit sal die ligging van die matplotlib python biblioteek se konfigurasie lêer afdruk, bv: /usr/local/lib/python2.7/dist-packages/matplotlib-2.0.2-py2.7-linux-armv7l.egg/matplotlib/mpl -data/matplotlibrc

Wysig lêer met die gebruik van die nano -redakteur:

sudo nano

En in die lêer, vervang die reël wat sê:

agterkant: gtk3agg

met hierdie reël:

agterkant: Qt4Agg

U moet ook die reël los:

#backend.qt4: PyQt4

Stoor die lêer en u is klaar!

Astropie -installasie het misluk

As die astropy python -module nie geïnstalleer word nie en die foutboodskap verskyn:

ImportError: Geen module met die naam _build_utils.apple_accelerate

Dan het u waarskynlik 'n nuwer weergawe van numpy nodig. Gaan dus voort en gradeer numpy op om die probleem op te los:

sudo pip -opgradering numpy

Nadat u dit gedoen het, moet u ook die python -modules en ander pakkette volledig herinstalleer, soos beskryf in stap 9.

Stap 17: Resultate

Hier is 'n paar meteoorbeelde wat ons gekry het deur die meteore vas te lê en die voorheen geïnstalleerde sagteware te gebruik.