Astrofotografie met de Raspberry Pi Zero. 11 stappen (met afbeeldingen) Antwoorden op al uw "Hoe?"

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Ik heb eerder twee andere op Raspberry Pi gebaseerde cameraprojecten gemaakt [1] [2]. Dit, mijn derde camera-idee, is mijn eerste Raspberry Pi Zero-project. Dit is ook mijn eerste keer bij Astrofotografie!

Aangespoord door de recente 'Supermoon' wilde ik de oude Celestron Firstscope 70 EQ van mijn broer weer in gebruik nemen. In de afgelopen 10 jaar zijn de oculairs allemaal verdwenen, maar de telescoopkappen zijn op hun plaats gebleven om het stof buiten te houden.

In mijn handige elektronicabak zit een Pi Zero en een bijpassende camerakabel. Samen met een LiPo, Powerboost 1000 en een cameramodule. Een perfecte samenklontering van componenten, rijp om gemaakt te worden…..

Ontwerpopdracht

Creëer een draadloze camera gebouwd rond de Raspberry Pi Zero die is ontworpen om te passen in een 1,25 telescoop oculair houder.

Stap 1: Componenten

Elektronica

• Raspberry Pi nul.
• Raspberry Pi-camera, (Amazon Affiliate Link).
• Raspberry Pi Zero Camera FFC.
• Raspberry Pi USB Wifi-dongle, (Amazon Affiliate Link).
• Adafruit Powerboost 1000, (Amazon Affiliate Link).
• LiPo-batterij.
• MicroSD-kaart, (Amazon Affiliate Link).
• Diverse Draad.
• Miniatuurschuifschakelaar (SPDT), (Amazon Affiliate Link).

Raspberry Pi 3 | Optioneel, (Amazon Affiliate Link)

Hardware

• 4 x 20 mm vrouwelijk-vrouwelijk M3 messing zeskantafstandhouders, (Amazon Affiliate Link).
• 8 x M3 10 mm inbusbouten, (Amazon Affiliate Link).
• 1 x SpoolWorks Basic Zwart PLA-filament.
• 1 x NinjaTek NinjaFlex-filament.

Bestanden

De STL-, STP- en 123dx-bestanden zijn verkrijgbaar bij | thingiverse.com

Help alstublieft mijn werk hier op Instructables en op Thingiverse te ondersteunen

door de volgende gelieerde links te gebruiken bij het doen van aankopen. Bedankt:)

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

Stap 2: Deelvoorbereiding

Om de zaken kleiner te maken en om toegang te krijgen tot de contacten op de USB WiFi-dongle, moeten we de behuizing van de dongle verwijderen. Splits de plastic behuizing eenvoudig met een mes en verwijder voorzichtig de printplaat.

U moet ook de lens van de cameramodule verwijderen. Er is een gids op de Raspberry Torte-wiki die laat zien hoe je dit kunt doen. U kunt deze stap tot de montage overlaten als u niet wilt dat de cameralens in de tussentijd stof verzamelt.

Stap 3: Ontwerp

Ik gebruik 123D Design om de onderdelen te modelleren.

Overwegingen om rekening mee te houden zijn het pad voor de FFC. Toegang tot de SD-kaart, de MicroUSB-aansluiting op de Powerboost, kabelpaden, ruimte voor de LiPo-stekker en ergens voor de Wifi-dongle en schakelaar om te gaan. Daarnaast moet de camera in een standaard 1,25 oculairsleuf in de telescoop passen.

Ik begon een hoes te modelleren die rond de Zero zou passen, waarbij ik nota nam van de SD-kaartsleuf en de positie van de camera FFC.

Net als bij mijn andere cameraprojecten heb ik een ontwerp van het laagtype gebruikt, waarbij elke nieuwe laag een frame vormt voor een nieuwe component of componenten.

Het is gemakkelijk om te vergeten dat er draden nodig zijn om de elektronica met elkaar te verbinden. Zorg er dus voor dat u kabelgeleiding toevoegt.

Het laatste kenmerk van het lichaam is een methode om alles bij elkaar te houden. Met behulp van messing zeskantige afstandhouders houdt het alles schoon zonder dat er moeren aan de buitenkant van de camera te zien zijn.

Geen enkele camera is compleet zonder enkele accessoires. Ik heb een lensdop opgesteld, ontworpen om te worden bedrukt in flexibels, en een adapterring voor grotere 2 oculairtelescopen.

Tijdens de montage ontdekte ik dat de camerakabel niet lang genoeg was! In plaats van een langere niet-standaard kabel te gebruiken en dingen ingewikkeld te maken voor iedereen die zijn eigen camera wilde bouwen, pas ik de ontwerpen aan om het gebrek aan lengte van de FFC te compenseren. Ik heb de positie van de camera verplaatst van het midden van het lichaam naar de zijkant.

Stap 4: Afdrukken

Ik gebruik Simplify3D om de modellen te snijden om af te drukken. Ze worden afgedrukt op E3D's BigBox.

Importeer de modellen in uw slicer. Omdat ik een BigBox heb, passen ze allemaal samen op het printbed. Configureer uw snijmachine.

Slicer-instellingen

• 0,25 mm laaghoogte.
• 15% Invulling.
• 3 Omtrekken.
• 3 bovenste lagen.
• 3 onderste lagen.
• 50 mm/s afdruksnelheid.

De print duurde ongeveer 10 uur om alle 8 onderdelen te maken. Als je een reserve Raspberry Pi hebt, kun je je printer op afstand bewaken en bedienen met de fantastische OctoPrint!

De body en adapter zijn bedrukt met SpoolWorks Basic Black PLA Filament. De dop is bedrukt met NinjaTek NinjaFlex Filament.

Terwijl u wacht tot de afdruk klaar is, is het nu een goed moment om de software uit te zoeken.

Stap 5: Software

Je hebt een standaard Raspberry Pi nodig om de SD-kaart voor de camera voor te bereiden.

Omdat we de volledige Raspbian-afbeelding niet willen of nodig hebben, kunnen we beginnen met het downloaden van het Jessie Lite-afbeeldingsbestand van de Raspberry Pi-website. Volg hun installatiehandleiding om de afbeelding naar de SD-kaart te schrijven.

Omdat we de camera via wifi gebruiken, moeten we nu een webinterface voor de camera installeren. Ik gebruik RPi-Cam-Web-Interface. Volg hun gids om de software te installeren voor uw image-build.

De WiFi-dongle moet als hotspot worden geconfigureerd. Er is een handige gids van Phil Martin die de RPi configureert als een hotspot | Wifi hotspot. Tijdens de CONFIGUREER HOSTAPD sectie hernoem ik de ssid van Pi3-AP naar Telescope.

Om strooilicht te stoppen, kan de ingebouwde LED van de camera worden uitgeschakeld door deze handleiding te volgen | LED uitschakelen.

U kunt de MicroSD-kaart eenvoudig uit de standaard RPi verwijderen nadat u deze correct hebt afgesloten en direct in de RPi Zero plaatsen. U hoeft geen wijzigingen in de software aan te brengen om het te laten werken.

Men heeft ook de mogelijkheid om de Raspberry Pi Zero eenvoudig aan te sluiten op uw wifi-thuisnetwerk, mocht deze zich binnen het bereik van uw telescoop bevinden.

Stap 6: Montage

Gedrukte onderdelen

Ik heb een naaldvijl naar de bovenoppervlakken van alle afgedrukte delen gebracht, behalve de laatste laag. Dit verwijdert alle high-spots en zorgt voor een gelijkmatige en vlakke pasvorm bij het op elkaar stapelen van de lagen.

Raspberry Pi Zero-bedrading

We hebben vier draden nodig om aan de Pi te worden gesoldeerd, twee stroomkabels en twee USB-kabels. Ik heb de draden van een oude USB-kabel gerecycled. Met behulp van de handleiding van Chris Robinson voor het toevoegen van een low-profile WiFi-dongle aan de Raspberry Pi Zero kunnen we de juiste soldeerpads selecteren.

In de handleiding van Chris gebruikt hij de soldeerpads aan de onderkant voor de stroomtoevoer, maar we zullen de GPIO gebruiken om 5v in de RPi te voeren. Met behulp van deze gids voor de RPi GPIO en pinnen weten we dat we +5v (rode draad) willen verbinden met pin 2 en GND (zwarte draad) met pin 6.

Lagen 1 - 3

Bevestig de vier 20 mm messing zeskantige afstandhouders aan het eerste gedrukte onderdeel met 4 x M3 10 mm inbusbouten. Leg het onderdeel neer. Monteer de FFC op de RPi en plaats deze in het geprinte deel. Vergeet niet de MicroSD-kaart te plaatsen!

Plaats laag twee over de bovenkant en zorg ervoor dat u de kabel en FFC door de gaten voert.

Plaats laag 3 op de stapel, neem opnieuw kabel met de kabels.

Laag 4

Met behulp van de Pinout-referentie uit de handleiding van Chris kunnen we stroomkabels aan de WiFi-dongle solderen.

Plaats laag 4 op de stapel en let daarbij op de draden.

Soldeer de twee kabels van de USB-pads van de RPi naar de WiFi-dongle. Plaats de dongle in de stapel samen met de Powerboost 1000.

Knip de vier stroomdraden op lengte en soldeer ze aan de Powerboost. Controleer de verbindingen nogmaals met Adafruit's Pinouts Guide.

De aan/uit-schakelaar heeft drie aansluitingen nodig. Ik heb een stuk 3-polige lintkabel aan de schakelaar gesoldeerd voordat ik deze in laag 4 plaatste. Leid de draden rond naar de Powerboost en soldeer erin. Controleer de verbindingen nogmaals met de AAN/UIT-gids van Adafruit.

De batterij

De draden op de batterij zijn te lang en moeten idealiter worden ingekort.

Dit is een potentieel gevaarlijke stap en moet alleen worden geprobeerd als u vertrouwd bent met uw mogelijkheden om het veilig te doen

Begin met het verwijderen van de Kapton-tape die de printplaat van de batterij en de soldeeraansluitingen bedekt. Als je geen eigen rol tape hebt, bewaar dan de verwijderde tape voor als de verpakking weer in elkaar wordt gezet.

Soldeer de draden van de print en monteer de connector op de Powerboost.

Voer de draden door het gat in laag 5 en benader de vereiste lengte voordat u het overtollige afsnijdt. Het is veilig om iets meer draad achter te laten dan u denkt nodig te hebben.

Soldeer de draden opnieuw aan de batterij en wikkel de printplaat in Kaptop-tape.

Laag 5

Ik heb twee schuimrubberen pads aan de onderkant van laag 5 toegevoegd om te voorkomen dat de Powerboost gaat bewegen.

Steek de batterijstekker door het gat in laag 5 en steek deze in de Powerboost.

Voer de FFC door het gat in laag 5 en leg deze op de stapel.

Plaats de batterij in de ruimte in de laag.

Toets

Dit is een goed moment om te controleren of alles werkt. Sluit de camera kort aan op de FFC en druk op de schakelaar. Het lampje op de Powerboost moet gaan branden (er zit een klein gaatje in laag 3 waardoor je de blauwe power-LED zou moeten kunnen zien).

Wacht even en scan met uw telefoon of mobiel of ander wifi-apparaat naar de ssid van de telescoop. U zou verbinding moeten kunnen maken en door uw browser naar 127.24.1.1 te wijzen, zou u de RPi-Cam-Web-Interface moeten zien.

Als alles in orde is, sluit u het systeem af, zet u de schakelaar uit, verwijdert u de camera en gaat u verder met bouwen. Als je merkt dat dingen niet volgens plan zijn gegaan, bekijk dan de instructies opnieuw en los je problemen op.

Laag 6

Als je dat nog niet hebt gedaan, verwijder dan de lens van de cameramodule. Raadpleeg de Raspberry Torte Wiki voor instructies.

Plaats laag 6 op de stapel, voer door de FFC en bevestig de camera aan de FFC.

Laag 7

Terwijl u de camera in laag 6 houdt, voegt u laag 7 toe aan de stapel.

Laag 8

Houd laag 7 op zijn plaats en plaats laag 8 erop. Laat de camera uitlijnen met de opening in laag 8.

Zet laag 8 vast met 4 x M3 10 mm inbusbouten.

Camera dop

Zodra alles is gemonteerd, past u de dop op de camera. Dit helpt om stof en ander afval van de gevoelige CCD te houden.

Stap 7: Voorbereiden

Voor we beginnen

U moet ervoor zorgen dat de batterij volledig is opgeladen. Sluit een Micro USB-oplader aan op de connector op de Powerboost. Het zou iets meer dan twee uur moeten duren voordat de batterij volledig is opgeladen. Zoek naar de kleine groene LED die oplicht wanneer deze volledig is opgeladen, je zou hem bijna door de opening moeten kunnen zien.

Het is vermeldenswaard dat het meer is dan een mogelijkheid om een powerpack bij je te hebben. De Powerboost heeft een volwaardig energiebeheer en kan tegelijkertijd de batterij opladen en de camera van stroom voorzien. Als u in de buurt van een stopcontact bent, houdt niets u tegen om een USB-oplader naar de camera te gebruiken voor eindeloos opnemen. Zorg ervoor dat zowel de PSU als het batterijpakket 2A of meer kunnen leveren.

Stap 8: Het Britse weer

Sommige dingen kunnen niet worden gecontroleerd

Zooo, het is bewolkt.

Het kan erger denk ik.

Het regent tenminste niet.

Nog.

Oh. Nee. Wacht, nu regent het.

Stap 9: Mijn eerste poging tot astrofotografie

Terwijl de maan 's ochtends aan de hemel zichtbaar is, besloot ik de camera en mezelf overdag uit te proberen, zodat ik kan zien wat ik aan het doen ben. Omdat ik hier nieuw in was, vond ik het het beste om dit overdag te doen.

Nadat ik de telescoop had opgesteld en de camera in de diagonaal had geïnstalleerd, zette ik de camera aan, maakte verbinding met het wifi-toegangspunt, laadde mijn browser en begon toen naar de maan te zoeken (als je op je mobiele telefoon bent zoals ik, vond ik Ik moest mobiele gegevens uitschakelen, anders zou de telefoon geen verbinding maken met de RPi-webserver en probeerde in plaats daarvan uit te gaan via het mobiele gegevensnetwerk).

Omdat ik dit nog nooit eerder had gedaan, wist ik niet precies wat ik aan het doen was. Om te controleren of de camera werkte, bedekte ik de voorkant en bevestigde dat de camera werkte toen het beeld op mijn telefoon donker werd. Vervolgens heb ik de telescoop eenvoudig heen en weer bewogen op zoek naar een verandering in licht of een lichtvlek. En ja hoor, ik vond er een en na enige tijd gepruts met de telescopen slaagde ik erin om hem stabiel in beeld te krijgen.

Het volgende is de focus. De telescoop heeft een groot brandpuntsbereik en door aan de focusknop(pen) aan de achterkant te draaien, werd de maan gemakkelijk in beeld gebracht (ik heb dit oorspronkelijk geprobeerd zonder de diagonaal, maar ontdekte dat er niet genoeg beweging was en het vereiste de extra afstand die door de richtingsverandering).

Nu ik de maan in beeld had, nam ik wat foto's. Zoals je op de bijgevoegde afbeeldingen kunt zien, zit er veel stof en vuil in het lichtpad. In al mijn opwinding vergat ik de lenzen en diagonale spiegel schoon te maken! Er is ook een rode tint, ik weet niet helemaal zeker wat dit op dit moment veroorzaakt…

Ik zal de telescoop goed afstoffen en de beste instellingen voor de camera onderzoeken ter voorbereiding op mijn volgende opwaartse blik…

De afbeeldingen zijn aangepast in Photoshop. Het enige dat ik heb gedaan, is de ingebouwde Auto Tone-functie van Photoshop gebruiken. Ik heb alle onbewerkte onbewerkte afbeeldingen als zip-bestand bijgevoegd.

De tijd en datum op de foto's is onjuist omdat er geen RTC in de camera zit. De beelden zijn gemaakt in de ochtend van 19 november 2016 om ongeveer 09.00 UTC.

Stap 10: Heldere ideeën…

In de tussenliggende dagen tussen regen, wolken en zonneschijn tekende ik een snel ontwerp om een zonnefilter aan de telescoop te bevestigen. Het filter is ontworpen voor telescopen met een dauwschild tot 100 mm (4 ) in diameter en bevat ook een koffer om het filter veilig te bewaren wanneer het niet in gebruik is.

Downloaden van thingiverse.com |

Zon plek

Ik wachtte een paar dagen tot de zon doorkwam, bevestigde het filter op de telescoop en richtte het naar de hemel. Ik heb de lenzen en diagonaal wel goed schoongemaakt voordat ik de camera bevestigde.

Men moet buitengewoon voorzichtig zijn en nooit rechtstreeks in de zon kijken, dat zou dwaas zijn!

Met mijn rug naar de zon heb ik de telescoop opgesteld, het filter gemonteerd en de camera bevestigd. Toen ik de zon in het zicht had, ontdekte ik dat er een zonnevlek was! Ik probeerde me zo goed mogelijk te concentreren voordat ik een paar foto's nam. Ik heb ook een paar video's beheerd.

Ik heb nog steeds problemen met het scherpstellen van de camera, ik weet niet zeker of dit te wijten is aan mijn onvermogen om de telescoopfocus correct te gebruiken of dat er te veel waas is, of dat het iets anders is. Er is een beetje wiebelen, zelfs van alleen de wind die de telescoop wiegt.

Ik heb gemerkt dat de rode schittering is verdwenen, maar nogmaals, dat kan zijn omdat ik recht op de telescoop wijs.

Ik zal het de volgende keer in het donker proberen…

De beelden zijn gemaakt in de middag van 25 november 2016 om ongeveer 1300 UTC.

Stap 11: De Lunatic is op het gras

Het is bijna drie weken geleden dat de omstandigheden goed waren om de scope naar buiten te brengen.

Deze keer is het donker! Op basis van mijn lessen uit de twee vorige uitjes, slaagde ik erin om een aantal mooie foto's en ook een paar goede video's te maken.

Ik heb nog steeds problemen met de focus en een rode tint. Als iemand weet wat de oorzaak is, zou ik dat heel graag willen weten.

Ik denk dat ik een steviger statief nodig heb om te helpen met wiebelen, of een gemotoriseerde focuser……

De foto's en video's zijn gemaakt op 14 december 2016 om 1830 UTC.