Astrofotografia con il Raspberry Pi Zero.: 11 Passaggi (con Immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Ho realizzato altri due progetti di fotocamere basati su Raspberry Pi prima [1] [2]. Questa, la mia terza idea per la fotocamera, è il mio primo progetto Raspberry Pi Zero. Questa è anche la mia prima volta in Astrofotografia!

Spronato dal recente "Supermoon" volevo rimettere in servizio il vecchio Celestron Firstscope 70 EQ di mio fratello. Negli ultimi 10 anni gli oculari sono scomparsi tutti, ma i coperchi del telescopio sono rimasti al loro posto mantenendo la polvere fuori.

Nella mia utile vasca per l'elettronica c'è un Pi Zero e un cavo per fotocamera abbinato. Insieme a un LiPo, Powerboost 1000 e un modulo fotocamera. Una perfetta coagulazione dei componenti, appena maturi per la realizzazione…..

Breve disegno

Crea una fotocamera wireless costruita attorno al Raspberry Pi Zero che è degnata di essere inserita in una presa per oculare del telescopio da 1,25.

Passaggio 1: componenti

Elettronica

• Lampone Pi Zero.
• Fotocamera Raspberry Pi, (Link di affiliazione Amazon).
• Fotocamera Raspberry Pi Zero FFC.
• Dongle WiFi USB Raspberry Pi, (Link di affiliazione Amazon).
• Adafruit Powerboost 1000, (Link di affiliazione Amazon).
• Batteria LiPo.
• Scheda MicroSD, (Link di affiliazione Amazon).
• Filo varie.
• Interruttore a scorrimento in miniatura (SPDT), (Link di affiliazione Amazon).

Raspberry Pi 3 | Facoltativo, (Link di affiliazione Amazon)

Hardware

• 4 x 20 mm distanziatori esagonali in ottone M3 femmina-femmina, (collegamento di affiliazione Amazon).
• 8 x M3 viti a esagono incassato da 10 mm, (Link di affiliazione Amazon).
• 1 x filamento in PLA nero di base SpoolWorks.
• 1 x filamento NinjaTek NinjaFlex.

File

I file STL, STP e 123dx sono disponibili da | coseverse.com

Aiutaci a supportare il mio lavoro qui su Instructables e su Thingiverse

utilizzando i seguenti link di affiliazione quando si effettuano acquisti. Grazie:)

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Passaggio 2: preparazione della parte

Per aiutare a snellire le cose e per accedere ai contatti sul dongle WiFi USB, dovremo rimuovere la custodia dal dongle. Basta dividere la custodia in plastica con un coltello e rimuovere con attenzione il PCB.

Dovrai anche rimuovere l'obiettivo dal modulo della fotocamera. C'è una guida sul wiki di Raspberry Torte che mostra come farlo. Puoi lasciare questo passaggio fino al montaggio se non vuoi che l'obiettivo della fotocamera raccolga polvere nel frattempo.

Passaggio 3: progettazione

Sto usando 123D Design per modellare le parti.

Le considerazioni da tenere in considerazione sono il percorso per la FFC. Accesso alla scheda SD, al jack MicroUSB sul Powerboost, ai percorsi dei cavi, allo spazio per la spina LiPo e da qualche parte per il dongle Wi-Fi e l'interruttore. Inoltre, la fotocamera deve essere inserita in una fessura per oculare standard da 1,25 pollici nel telescopio.

Ho iniziato a modellare una custodia per adattarla allo Zero, prendendo nota dello slot per schede SD e della posizione della fotocamera FFC.

Come con i miei altri progetti di fotocamere, ho utilizzato un design del tipo di livello con ogni nuovo livello che forma una cornice per un nuovo componente o componenti.

È facile dimenticare che i cavi saranno necessari per collegare l'elettronica insieme. Quindi assicurati di aggiungere l'instradamento dei cavi.

L'ultima caratteristica per il corpo è un metodo per tenere tutto insieme. Usando i distanziatori esagonali in ottone mantiene le cose pulite senza mostrare i dadi sull'esterno della fotocamera.

Nessuna fotocamera è completa senza alcuni accessori. Ho disegnato un copriobiettivo, progettato per essere stampato in flessibili, e un anello adattatore per telescopi oculari più grandi da 2.

Durante il montaggio ho scoperto che il cavo della fotocamera non era abbastanza lungo! Piuttosto che usare un cavo non standard più lungo e complicare le cose per chiunque volesse costruire la propria fotocamera, ho adattato i progetti per compensare la mancanza di lunghezza dell'FFC. Ho spostato la posizione della fotocamera dal centro del corpo, di lato.

Passaggio 4: stampa

Sto usando Simplify3D per suddividere i modelli per la stampa. Sono stampati su BigBox di E3D.

Importa i modelli nella tua affettatrice. Dato che ho un BigBox, si adatteranno tutti insieme al piano di stampa. Configura la tua affettatrice.

Impostazioni affettatrice

• Altezza strato 0,25 mm.
• Riempimento del 15%.
• 3 Perimetri.
• 3 strati superiori.
• 3 strati inferiori.
• Velocità di stampa 50 mm/s.

La stampa ha impiegato circa 10 ore per eseguire tutte e 8 le parti. Se hai un Raspberry Pi di riserva puoi monitorare e controllare la tua stampante da remoto con il fantastico OctoPrint!

Il corpo e l'adattatore sono stampati con SpoolWorks Basic Black PLA Filament. Il cappuccio è stampato con il filamento NinjaTek NinjaFlex.

In attesa che la stampa finisca, ora è un ottimo momento per sistemare il software.

Passaggio 5: software

Avrai bisogno di un Raspberry Pi standard per preparare la scheda SD per la fotocamera.

Poiché non vogliamo o non abbiamo bisogno dell'immagine Raspbian completa, possiamo iniziare scaricando il file immagine Jessie Lite dal sito Web Raspberry Pi. Segui la loro guida all'installazione per scrivere l'immagine sulla scheda SD.

Poiché accederemo alla telecamera tramite WiFi, ora dobbiamo installare un'interfaccia web per la telecamera. Io uso RPi-Cam-Web-Interface. Segui la loro guida per installare il software nella creazione dell'immagine.

Il WiFi Dongle deve essere configurato come hotspot. C'è un'utile guida di Phil Martin che configura l'RPi come hotspot | Hotspot wifi. Durante la sezione CONFIGURE HOSTAPD ho rinominato l'ssid da Pi3-AP a Telescope.

Infine, per fermare qualsiasi luce parassita, il LED a bordo della fotocamera può essere spento seguendo questa guida | disabilita il LED.

Puoi semplicemente rimuovere la scheda MicroSD dall'RPi standard dopo averla spenta correttamente e inserirla direttamente nell'RPi Zero. Non è necessario apportare modifiche al software per farlo funzionare.

Si ha anche la possibilità di collegare semplicemente il Raspberry Pi Zero alla rete Wi-Fi domestica, se si trova nel raggio del telescopio.

Passaggio 6: assemblaggio

Parti stampate

Ho portato una lima ad ago sulle superfici superiori di tutte le parti stampate, ad eccezione dello strato finale. Questo toglierà qualsiasi punto alto e assicurerà un montaggio uniforme e piatto quando si impilano gli strati insieme.

Cablaggio Raspberry Pi Zero

Abbiamo bisogno di quattro fili da saldare al Pi, due cavi di alimentazione e due cavi USB. Ho riciclato i fili di un vecchio cavo USB. Utilizzando la guida di Chris Robinson per l'aggiunta di un dongle WiFi a basso profilo al Raspberry Pi Zero, possiamo selezionare i pad di saldatura corretti.

Nella guida di Chris usa i pad di saldatura sul lato inferiore per l'alimentazione, tuttavia utilizzeremo il GPIO per alimentare 5v nell'RPi. Usando questa guida al GPIO RPi e ai pin sappiamo che vogliamo collegare +5v (cavo rosso) al pin 2 e GND (cavo nero) al pin 6.

Strati 1 - 3

Fissare i quattro distanziatori esagonali in ottone da 20 mm alla prima parte stampata con 4 viti a brugola M3 da 10 mm. Posiziona la parte verso il basso. Montare l'FFC sull'RPi e posizionarlo nella parte stampata. Non dimenticare di inserire la scheda MicroSD!

Montare lo strato due sopra la parte superiore assicurandosi di far passare il cavo e l'FFC attraverso i fori.

Posiziona lo strato 3 sulla pila, prendi di nuovo il cavo con i cavi.

Strato 4

Usando il Pinout Reference dalla guida di Chris possiamo saldare i cavi di alimentazione al WiFi Dongle.

Posizionare lo strato 4 sulla pila facendo attenzione ai fili.

Saldare i due cavi dai pad USB dell'RPi al Dongle WiFi. Metti il dongle nello stack insieme al Powerboost 1000.

Tagliare a misura i quattro cavi di alimentazione e saldarli al Powerboost. Ricontrolla le connessioni con la Guida ai pinout di Adafruit.

L'interruttore di alimentazione necessita di tre connessioni. Ho saldato una lunghezza di cavo a nastro a 3 vie all'interruttore prima di inserirlo nello strato 4. Instradare i fili intorno al Powerboost e saldare. Ricontrollare le connessioni rispetto alla guida ON/OFF di Adafruit.

La batteria

I fili della batteria sono troppo lunghi e idealmente dovrebbero essere accorciati.

Questo è un passaggio potenzialmente pericoloso e dovrebbe essere tentato solo se sei a tuo agio con le tue capacità per farlo in sicurezza

Inizia rimuovendo il nastro Kapton che copre il PCB della batteria e i terminali di saldatura. Se non hai il tuo rotolo di nastro, tieni il nastro rimosso per quando il pacco viene riassemblato.

Dissaldare i fili dal PCB e inserire il connettore nel Powerboost.

Passare i fili attraverso il foro nello strato 5 e approssimare la lunghezza richiesta prima di tagliare l'eccesso. È sicuro lasciare un po' più di filo di quanto pensi di aver bisogno.

Risaldare i fili alla batteria e avvolgere il PCB nel nastro Kaptop.

Strato 5

Ho aggiunto due cuscinetti in schiuma nella parte inferiore dello strato 5 per evitare che il Powerboost si muova.

Passare la spina della batteria attraverso il foro nello strato 5 e collegarla al Powerboost.

Fai passare l'FFC attraverso il foro nello strato 5 e mettilo sulla pila.

Posiziona la batteria nello spazio nel livello.

Test

Ora è un buon momento per controllare che tutto funzioni. Collega brevemente la fotocamera all'FFC e aziona l'interruttore. La luce sul Powerboost dovrebbe accendersi (c'è un piccolo foro nel livello 3 attraverso il quale dovresti essere in grado di vedere il LED di alimentazione blu).

Attendi qualche istante e usando il tuo telefono, cellulare o altro dispositivo WiFi, cerca il telescopio ssid. Dovresti essere in grado di connetterti e puntando il tuo browser su 127.24.1.1 dovresti essere presentato con RPi-Cam-Web-Interface.

Se tutto va bene, spegni il sistema, spegni l'interruttore, rimuovi la fotocamera e continua con la build. Se trovi che le cose non sono andate secondo i piani, controlla le istruzioni e risolvi i problemi.

Strato 6

Se non lo hai già fatto, rimuovi l'obiettivo dal modulo della fotocamera. Fare riferimento al Wiki di Raspberry Torte per le istruzioni.

Posiziona lo strato 6 sulla pila, fai passare l'FFC e collega la fotocamera all'FFC.

Strato 7

Tenendo premuta la fotocamera nel livello 6, aggiungi il livello 7 alla pila.

Strato 8

Mantieni lo strato 7 in posizione e posiziona lo strato 8 sopra. Consenti alla fotocamera di allinearsi all'apertura nel livello 8.

Fissare il livello 8 utilizzando 4 viti a esagono incassato M3 da 10 mm.

Tappo per fotocamera

Non appena tutto è stato assemblato, montare il Cap sulla fotocamera. Ciò contribuirà a mantenere la polvere e altri detriti lontani dal sensibile CCD.

Passaggio 7: prepararsi

Prima di iniziare

Dovrai assicurarti che la batteria sia completamente carica. Collega un caricatore micro USB al connettore del Powerboost. Dovrebbero essere necessarie poco più di due ore per caricarsi completamente da vuoto. Cerca che il piccolo LED verde si accenda quando è completamente carico, dovresti essere in grado di vederlo attraverso lo spazio vuoto.

Vale la pena notare che è più di una possibilità di portare con sé un alimentatore. Il Powerboost ha una gestione dell'alimentazione completa e può sia caricare la batteria che alimentare la fotocamera allo stesso tempo. Se sei vicino a una presa di corrente, non c'è niente che ti impedisca di eseguire un caricabatterie USB sulla fotocamera per una registrazione senza fine. Assicurati solo che sia l'alimentatore che la batteria siano in grado di fornire 2A o più.

Passaggio 8: il clima britannico

Alcune cose non possono essere controllate

Mooooolto, è nuvoloso.

Potrebbe andare peggio, suppongo.

Almeno non piove.

Ancora.

Oh. No. Aspetta, ora sta piovendo.

Passaggio 9: il mio primo tentativo di astrofotografia

Mentre la luna è visibile nel cielo al mattino, in questo momento ho deciso di provare la fotocamera e me stesso durante le ore diurne, così posso vedere cosa sto facendo. Essendo nuovo a questo, ho ritenuto che fosse meglio farlo durante il giorno.

Dopo aver impostato il telescopio e installato la camera nella diagonale ho acceso la camera, collegato all'access point WiFi, caricato il mio browser e poi ho cominciato a cercare la luna (se siete sul cellulare come me, ho trovato Ho dovuto disattivare i dati mobili altrimenti il telefono non si sarebbe connesso al server Web RPi e ha provato invece a uscire tramite la rete dati mobile).

Non avendolo mai fatto prima, non ero abbastanza sicuro di quello che stavo facendo. Per verificare che la fotocamera funzionasse, ho coperto la parte anteriore e ho confermato che la fotocamera funziona quando l'immagine è diventata scura sul mio telefono. Successivamente ho semplicemente fatto oscillare il telescopio alla ricerca di un cambiamento di luce o di un punto luminoso. Sicuramente ne ho trovato uno e dopo un po' di tempo armeggiare con i controlli dei telescopi sono riuscito a tenerlo ben in vista.

Il prossimo è il focus. Il telescopio ha un'ampia gamma focale e ruotando la manopola di messa a fuoco sul retro ha facilmente messo a fuoco la luna (originariamente l'ho provato senza la diagonale ma ho scoperto che non c'era abbastanza corsa e richiedeva la distanza aggiuntiva fornita da il cambio di direzione).

Ora che avevo la luna inquadrata ho scattato alcune fotografie. Come puoi vedere dalle immagini allegate, c'è molta polvere e sporco nel percorso della luce. In tutta la mia eccitazione mi sono dimenticato di pulire le lenti e lo specchio diagonale! C'è anche una tonalità rossa, non sono del tutto sicuro di cosa lo stia causando al momento…

Darò una bella spolverata al telescopio e cercherò le migliori impostazioni per la fotocamera in preparazione del mio prossimo sguardo verso l'alto…

Le immagini sono state modificate in Photoshop. Tutto quello che ho fatto è usare la funzione Auto Tone di Photoshop nell'immagine incorporata. Ho allegato tutte le immagini grezze non modificate come file zip.

L'ora e la data mostrate nelle foto non sono corrette in quanto non è presente l'RTC nella fotocamera. Le immagini sono state catturate la mattina del 19 novembre 2016 alle 0900 circa UTC.

Passaggio 10: idee brillanti…

Nei giorni intercedenti tra pioggia, nuvole e sole ho disegnato un rapido disegno per attaccare un filtro solare al telescopio. Il filtro è progettato per telescopi con un paraluce fino a 100 mm (4 ) di diametro e include anche una custodia per mantenere il filtro al sicuro quando non viene utilizzato.

Scarica da thingiverse.com |

Punto Sole

Ho aspettato qualche giorno che uscisse il sole, ho attaccato il filtro al telescopio e l'ho puntato verso il cielo. Ho dato una buona pulizia alle lenti e alla diagonale prima di attaccare la fotocamera.

Bisogna essere eccezionalmente attenti e non guardare mai direttamente il sole, sarebbe sciocco!

Con le spalle al sole ho impostato il telescopio, montato il filtro e collegato la fotocamera. Quando ho avuto il sole nella vista ho scoperto che c'era una macchia di sole! Ho cercato di mettere a fuoco il più possibile prima di scattare alcune fotografie. Ho gestito anche alcuni video.

Ho ancora problemi a mettere a fuoco la fotocamera, non sono sicuro se questo sia dovuto alla mia incapacità di usare correttamente la messa a fuoco del telescopio o se c'è troppa foschia, o se è qualcos'altro. C'è un po' di oscillazione, anche solo per il vento che fa oscillare il telescopio.

Ho notato che il bagliore rosso è sparito, ma di nuovo potrebbe essere perché sto puntando proprio verso il telescopio.

Prossimamente lo proverò al buio…

Le immagini sono state catturate nel pomeriggio del 25 novembre 2016 alle 1300 UTC circa.

Passaggio 11: il pazzo è sull'erba

Sono trascorse quasi tre settimane da quando c'erano le condizioni per portare il telescopio fuori.

Questa volta è buio! Prendendo i miei insegnamenti dalle due uscite precedenti sono riuscito a ottenere alcune belle foto e anche alcuni buoni video.

Ho ancora problemi con la messa a fuoco e una tonalità rossa. Se qualcuno sa qual è la causa mi piacerebbe davvero saperlo.

Penso di aver bisogno di un treppiede più rigido per aiutare con l'oscillazione, o un focheggiatore motorizzato………

Le foto e i video sono stati girati il 14 dicembre 2016 alle 1830 UTC.