Astrofotografia amb el Raspberry Pi Zero: 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Abans he fet altres dos projectes de càmera basats en Raspberry Pi [1] [2]. Aquesta, la meva tercera idea de càmera, és el meu primer projecte Raspberry Pi Zero. Aquest és també el meu primer viatge a Astrofotografia!

Impulsat per la recent "Supermoon", volia posar en servei l'antic Celestron Firstscope 70 EQ del meu germà. Durant els darrers deu anys, els oculars han desaparegut, però les cobertes del telescopi s’han mantingut al seu lloc mantenint la pols fora.

A la meva útil banyera electrònica hi ha un Pi Zero i un cable de càmera a joc. Juntament amb un LiPo, Powerboost 1000 i un mòdul de càmera. Una coagulació perfecta de components, acabats de madurar per fabricar-los …

Disseny breu

Creeu una càmera sense fils construïda al voltant del Raspberry Pi Zero que estigui dissenyada per encabir-la en un receptacle d’ocular de telescopi d’1,25 polzades.

Pas 1: components

Electrònica

• Raspberry Pi Zero.
• Càmera Raspberry Pi, (enllaç d’afiliació d’Amazon).
• Càmera Raspberry Pi Zero FFC.
• Raspberry Pi USB Wifi Dongle, (enllaç d’afiliació d’Amazon).
• Adafruit Powerboost 1000, (enllaç d’afiliació d’Amazon).
• Bateria LiPo.
• Targeta MicroSD, (enllaç d’afiliació d’Amazon).
• Filferro divers.
• Interruptor de diapositives en miniatura (SPDT), (enllaç d’afiliació d’Amazon).

Raspberry Pi 3 | Opcional, (enllaç d’afiliació d’Amazon)

Maquinari

• Espaciadors hexagonals de llautó M3 femella-femella de 4 x 20 mm, (enllaç d'afiliació d'Amazon).
• 8 x cargols de tapó M3 de 10 mm, (enllaç d’afiliació d’Amazon).
• 1 x filament PLA negre bàsic SpoolWorks.
• 1 x NinjaTek NinjaFlex Filament.

Fitxers

Els fitxers STL, STP i 123dx estan disponibles a | thingiverse.com

Ajudeu el meu treball aquí a Instructables i a Thingiverse

mitjançant els següents enllaços d’afiliació a l’hora de fer compres. Gràcies:)

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

Pas 2: Preparació de la peça

Per ajudar a reduir les coses i tenir accés als contactes del dongle USB WiFi, haurem de treure la funda del dongle. Simplement dividiu la caixa de plàstic amb un ganivet i traieu amb cura el PCB.

També haureu de treure l’objectiu del mòdul de la càmera. Hi ha una guia a la wiki de Raspberry Torte que mostra com fer-ho. Podeu deixar aquest pas fins al muntatge si no voleu que l'objectiu de la càmera acumuli pols mentrestant.

Pas 3: Dissenyar

Estic fent servir el disseny 123D per modelar les peces.

Les consideracions a tenir en compte són el camí per al FFC. Accediu a la targeta SD, a la presa MicroUSB del Powerboost, als camins de cable, a l’espai per a l’endoll LiPo i en algun lloc per a la connexió Wifi Dongle. A més, la càmera ha d’adaptar-se a una ranura d’ocular estàndard de 1,25 al telescopi.

Vaig començar a modelar una funda per adaptar-la al zero, prenent nota de la ranura de la targeta SD i la posició de la càmera FFC.

Igual que amb els meus altres projectes de càmera, he utilitzat un disseny de tipus de capa amb cada capa nova formant un marc per a un component o components nous.

És fàcil oblidar que caldran cables per connectar l’electrònica. Assegureu-vos, doncs, d’afegir l’encaminament per cable.

L’última característica del cos és un mètode per mantenir-ho tot unit. Mitjançant espaiadors hexagonals de llautó, manté les coses netes sense que aparegui cap femella a l'exterior de la càmera.

Cap càmera no està completa sense alguns accessoris. He elaborat un tap de l’objectiu, dissenyat per imprimir-se en elements flexibles, i un anell adaptador per a telescopis oculars de 2 més grans.

Durant el muntatge, vaig trobar que el cable de la càmera no era suficient. En lloc d’utilitzar un cable més llarg no estàndard i complicar les coses per a qualsevol persona que volgués construir la seva pròpia càmera, ajusto els dissenys per compensar la manca de longitud del FFC. Vaig moure la posició de la càmera des del centre del cos, cap al lateral.

Pas 4: Impressió

Estic fent servir Simplify3D per tallar els models per imprimir. S’imprimeixen al BigBox d’E3D.

Importeu els models al tallador. Com tinc una BigBox, encaixaran tots al llit. Configureu el tallador.

Configuració de la talladora

• Alçada de la capa de 0,25 mm.
• 15% d’ompliment.
• 3 perímetres.
• 3 capes superiors.
• 3 capes inferiors.
• Velocitat d'impressió de 50 mm / s.

La impressió va trigar aproximadament 10 hores a fer les vuit parts. Si teniu un Raspberry Pi de recanvi, podeu controlar i controlar la impressora de manera remota amb el fantàstic OctoPrint.

El cos i l’adaptador s’imprimeixen amb filament PLA negre bàsic SpoolWorks. La tapa està impresa amb NinjaTek NinjaFlex Filament.

Mentre esperem que acabi la impressió ara és un bon moment per solucionar el programari.

Pas 5: programari

Necessitareu un Raspberry Pi estàndard per preparar la targeta SD per a la càmera.

Com que no volem ni necessitem la imatge completa de Raspbian, podem començar descarregant el fitxer d’imatges de Jessie Lite des del lloc web de Raspberry Pi. Seguiu la seva guia d'instal·lació per escriure la imatge a la targeta SD.

Com que accedirem a la càmera per WiFi, ara hem d’instal·lar una interfície web per a la càmera. Faig servir RPi-Cam-Web-Interface. Seguiu la seva guia per instal·lar el programari a la vostra creació d'imatges.

Cal configurar el dongle WiFi com a punt d'accés Wi-Fi. Hi ha una guia útil de Phil Martin que configura el RPi com a punt d'accés | HotSpot WiFi. Durant la secció CONFIGURA HOSTAPD, he canviat el nom del ssid de Pi3-AP a Telescope.

Per últim, per aturar qualsevol llum perduda, el LED de bord de la càmera es pot apagar seguint aquesta guia | desactiva el LED.

Simplement podeu eliminar la targeta MicroSD del RPi estàndard després d’apagar-la correctament i posar-la directament al RPi Zero. No cal que feu cap canvi al programari perquè funcioni.

Un també té l’opció de connectar simplement el Raspberry Pi Zero a la vostra xarxa WiFi domèstica, si es troba a l’abast del vostre telescopi.

Pas 6: Muntatge

Parts impreses

He pres un fitxer d’agulla a les superfícies superiors de totes les parts impreses, excepte la capa final. Això eliminarà qualsevol punt alt i assegurarà un ajust uniforme i pla quan s’apilin les capes.

Cablejat zero de Raspberry Pi

Cal soldar quatre cables al Pi, dos cables d'alimentació i dos cables USB. He reciclat els cables d’un antic cable USB. Mitjançant la guia de Chris Robinson per afegir un dongle WiFi de perfil baix al Raspberry Pi Zero, podem seleccionar els coixinets de soldadura correctes.

A la guia de Chris, utilitza els coixinets de soldadura que hi ha a la part inferior per alimentar-lo, però utilitzarem el GPIO per alimentar 5v al RPi. Utilitzant aquesta guia per a RPi GPIO i pins sabem que volem connectar + 5v (cable vermell) al pin 2 i GND (cable negre) al pin 6.

Capes 1 - 3

Col·loqueu els quatre separadors hexagonals de llautó de 20 mm a la primera part impresa amb 4 cargols de tapó de 10 mm M3 de 10 x. Col·loqueu la peça cap avall. Encaixeu el FFC al RPi i col·loqueu-lo a la part impresa. No oblideu instal·lar la targeta MicroSD.

Col·loqueu la capa dos a la part superior assegurant-vos que introduïu el cable i el FFC pels forats.

Col·loqueu la capa 3 a la pila, torneu a agafar el cable amb els cables.

Capa 4

Mitjançant la referència Pinout de la guia de Chris podem soldar cables d’alimentació al dongle WiFi.

Col·loqueu la capa 4 a la pila tenint cura dels cables.

Soldeu els dos cables des dels coixinets USB del RPi fins al dongle WiFi. Introduïu el dongle a la pila juntament amb el Powerboost 1000.

Tallar els quatre cables d’alimentació a llarg i soldar al Powerboost. Comproveu les connexions amb la Guia de pinouts d'Adafruit.

L’interruptor d’alimentació necessita tres connexions. He soldat una longitud de cable de cinta de tres vies a l’interruptor abans d’encaixar-lo a la capa 4. Dirigeixi els cables al Powerboost i soldeu-los. Comproveu les connexions amb la guia ON / OFF d’Adafruit.

La bateria

Els cables de la bateria són massa llargs i, idealment, s’haurien d’escurçar.

Aquest és un pas potencialment perillós i només s’ha d’intentar si està còmode amb les seves habilitats per fer-ho amb seguretat

Comenceu traient la cinta Kapton que cobreix els borns de soldadura i PCB de la bateria. Si no teniu el vostre propi rotlle de cinta, conserveu la cinta retirada per quan es torni a muntar el paquet.

Torneu a soldar els cables de la PCB i col·loqueu el connector al Powerboost.

Introduïu els cables a través del forat de la capa 5 i aproximeu la longitud necessària abans de tallar l’excés. És segur deixar una mica més de cable del que creieu que necessitareu.

Torneu a vendre els cables a la bateria i embolcalleu la PCB amb cinta Kaptop.

Capa 5

He afegit dos coixinets d'escuma a la part inferior de la capa 5 per evitar que el Powerboost es mogui.

Passeu el tap de la bateria pel forat de la capa 5 i connecteu-lo al Powerboost.

Introduïu el FFC pel forat de la capa 5 i poseu-lo a la pila.

Col·loqueu la bateria a l’espai de la capa.

Prova

Ara és un bon moment per comprovar que tot funciona. Connecteu breument la càmera a l'FFC i feu girar l'interruptor. La llum del Powerboost s’hauria d’encendre (hi ha un petit forat a la capa 3 a través del qual hauríeu de poder veure el LED blau d’alimentació).

Espereu uns instants i, mitjançant el telèfon, el mòbil o qualsevol altre dispositiu WiFi, busqueu el Telescope ssid. Hauríeu de poder connectar-vos i, indicant el navegador cap a 127.24.1.1, se us presentaria la interfície web RPi-Cam.

Si tot està bé, apagueu el sistema, apagueu l'interruptor, traieu la càmera i continueu amb la construcció. Si trobeu que les coses no van anar al pla, torneu a consultar les instruccions i solucioneu els problemes.

Capa 6

Si encara no ho heu fet, traieu l'objectiu del mòdul de la càmera. Consulteu la Wiki de Raspberry Torte per obtenir instruccions.

Col·loqueu la capa 6 a la pila, introduïu-la a través del FFC i connecteu la càmera al FFC.

Capa 7

Mentre manteniu premuda la càmera a la capa 6, afegiu la capa 7 a la pila.

Capa 8

Mantingueu la capa 7 en posició i col·loqueu la capa 8 a la part superior. Permetre que la càmera s’alineï amb l’obertura de la capa 8.

Assegureu la capa 8 mitjançant 4 cargols de tapó de 10 mm M3.

Tap de càmera

Tan bon punt s’ha muntat tot, ajusteu la tapa a la càmera. Això ajudarà a mantenir la pols i altres detritus fora del sensible CCD.

Pas 7: Preparació

Abans de començar

Haureu d’assegurar-vos que la bateria està completament carregada. Connecteu un carregador micro USB al connector del Powerboost. Haurien de trigar una mica més de dues hores a carregar-se completament des del buit. Cerqueu el petit LED verd que s’encengui quan estigui completament carregat; hauríeu de ser capaços de veure’l a través de la bretxa.

Val la pena assenyalar que és més que una possibilitat de portar un paquet d'alimentació al vostre costat. El Powerboost té una gestió d’energia completa i pot carregar la bateria i alimentar la càmera alhora. Si esteu a prop d’un punt d’alimentació, no hi ha res que us impedeixi executar un carregador USB a la càmera per enregistrar sense fi. Assegureu-vos que tant la PSU com la bateria puguin subministrar 2A o més.

Pas 8: El temps britànic

Algunes coses no es poden controlar

Molt, està ennuvolat.

Podria ser pitjor, suposo.

Almenys no plou.

Tot i així.

Ah! No, espera, ara plou.

Pas 9: primer intent d’astrofotografia

Tot i que la lluna és visible al cel al matí en aquest moment, vaig decidir provar la càmera i jo mateix durant les hores del dia per poder veure el que estic fent. Sent nou en això, em va semblar millor fer-ho durant el dia.

Després d’instal·lar el telescopi i d’instal·lar la càmera a la diagonal, vaig engegar la càmera, vaig connectar-me al punt d’accés WiFi, vaig carregar el navegador i després vaig començar a buscar la lluna (Si esteu al vostre telèfon mòbil com sóc, vaig trobar Vaig haver d’apagar les dades mòbils en cas contrari, el telèfon no es connectaria al servidor web RPi i vaig intentar sortir per la xarxa de dades mòbils).

Sense haver-ho fet mai abans, no estava del tot segur del que feia. Per comprovar que la càmera funcionava, vaig tapar la part frontal i vaig confirmar que la càmera funcionava quan la imatge es va enfosquir al telèfon. A continuació, simplement vaig moure el telescopi buscant un canvi de llum o un punt de llum. Efectivament, en vaig trobar un i, després d’un temps, jugant amb els controls dels telescopis, vaig aconseguir que es mantingués a la vista.

El següent és el focus. El telescopi té un ampli rang focal i girar els botons de focus situats a la part posterior va posar fàcilment a foc la lluna (originalment ho vaig provar sense la diagonal, però vaig trobar que no hi havia prou recorregut i requeria la distància addicional proporcionada per el canvi de direcció).

Ara tenia la lluna a trets i vaig fer algunes fotografies. Com podeu veure a les imatges adjuntes, hi ha molta pols i brutícia al camí de la llum. Amb tota la meva emoció, vaig oblidar netejar les lents i el mirall diagonal. També hi ha un to vermell, no estic del tot segur de què està causant això en aquest moment …

Donaré una bona pols al telescopi i investigaré la millor configuració de la càmera en preparació per a la meva pròxima mirada ascendent …

Les imatges s’han ajustat a Photoshop. Tot el que he fet és utilitzar la funció de to automàtic de la imatge integrada de Photoshop. He adjuntat totes les imatges sense editar sense format com a fitxer zip.

L'hora i la data que es mostren a les fotos són incorrectes, ja que no hi ha cap RTC a la càmera. Les imatges es van capturar el matí del 19 de novembre de 2016 a les 09.00 UTC aproximadament.

Pas 10: idees brillants …

En els dies intercessius entre pluja, núvols i sol vaig dibuixar un disseny ràpid per fixar un filtre solar al telescopi. El filtre està dissenyat per a telescopis amb un escut contra la rosada de fins a 100 mm (4 ) de diàmetre i també inclou una funda per mantenir el filtre segur quan no s'utilitza.

Descarregar des de thingiverse.com |

Sun Spot

Vaig esperar uns dies a que sortís el sol, vaig fixar el filtre al telescopi i el vaig apuntar cap al cel. Vaig fer una bona neteja de les lents i la diagonal abans de connectar la càmera.

Cal tenir una precaució excepcional i no mirar mai directament el sol, seria una ximpleria!

D’esquena al sol, vaig configurar el telescopi, vaig instal·lar el filtre i vaig connectar la càmera. Quan tenia el sol a la vista, vaig trobar que hi havia un sol. Vaig intentar enfocar el millor possible abans de fer unes quantes fotografies. També he gestionat uns quants vídeos.

Encara tinc problemes per enfocar la càmera, no estic segur de si això es deu a la meva incapacitat per utilitzar correctament el focus del telescopi o si hi ha massa boira o si és una altra cosa. Hi ha una mica de trontoll, fins i tot només pel vent que fa moure el telescopi.

He notat que l’enlluernament vermell ha desaparegut, però de nou això podria ser perquè estic apuntant directament cap al telescopi.

El provaré a les fosques següent …

Les imatges es van capturar a la tarda del 25 de novembre de 2016 a les 13.00 UTC aproximadament.

Pas 11: El llunàtic està a l’herba

Han passat gairebé tres setmanes des que les condicions eren adequades per treure l'abast fora.

Aquesta vegada és fosc! Agafant els meus aprenentatges de les dues sortides anteriors, vaig aconseguir obtenir algunes bones fotos i alguns bons vídeos.

Encara tinc problemes amb el focus i un to vermell. Si algú sap quina és la causa, m’agradaria molt saber-ho.

Crec que necessito un trípode més resistent per ajudar-me a trontollar o un focus motoritzat ……

Les fotos i els vídeos es van rodar el 14 de desembre de 2016 a les 18:30 UTC.