Realizza un radiotelescopio con Raspberry Pi: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

È davvero facile ottenere un telescopio ottico. Puoi semplicemente acquistarne uno da un produttore di tali telescopi. Tuttavia, lo stesso non si può dire dei radiotelescopi. Di solito, devi crearli tu stesso. In questo Instructable, mostrerò come costruire un radiotelescopio che scansiona il cielo entro le frequenze di 10,2 GHz e 12,75 GHz.

Passaggio 1: ottenere le parti

Per realizzare questo radiotelescopio, per prima cosa dovrai procurarti le parti per esso.

• Antenna parabolica con un solo attacco LNB (può essere ottenuta online, come questa, o altrove)
• Rondelle in nylon o teflon
• LNB
• tagliere
• Cercatore satellitare analogico
• DC Barrel Jack e adattatore AC-DC (15 volt per questo cercatore)
• Raspberry Pi con periferiche standard e una scheda SD di almeno 16 GB
• Ponticelli
• Convertitore da analogico a digitale ADS1115 a 16 bit
• Induttanza RF microhenry da 100 µH
• Cavo di collegamento (ho usato 22-Guage)
• Cavo coassiale di tipo F di almeno 6 piedi
• Materiali di saldatura standard

Avrai anche bisogno di un software appropriato per usare il radiotelescopio. Devi aver scaricato sul Raspberry Pi Raspbian, che dovrebbe includere Python 3 e la libreria Python per ADS1115.

Per il tuo smartphone, ti consigliamo di utilizzare un'app di localizzazione satellitare per distinguere tra satelliti e oggetti stellari e un'app di localizzazione delle stelle per sapere dove si trovano gli oggetti celesti nel cielo.

Passaggio 2: hardware

Segui lo schema e le immagini mostrate nella realizzazione dell'elettronica per il radiotelescopio.

I fili che vanno al quadrante del cercatore devono essere scollegati dal quadrante. La connessione a terra dell'ADS1115 si collega al pin di terra che porta al quadrante e l'ingresso analogico deve essere collegato all'altro filo.

Sul piatto stesso, una rondella di nylon dovrebbe essere posizionata tra il dado e il supporto di backup.

Passaggio 3: software

Per leggere e memorizzare i dati entrano in gioco il Raspberry Pi e l'ADS1115. Qualsiasi Raspberry Pi con l'ultima versione di Raspbian può farlo. Le istruzioni per la libreria del software sono nel PDF sul sito Web di Adafruit. Prima di scaricare, devi impostare Python 3 come Python predefinito. Per verificare, digita nel terminale

python --versione

Se ricevi una risposta che dice Python 3.x.x, la versione Python predefinita è Python 3 e non è necessario modificare la versione Python predefinita. Tuttavia, se la tua versione predefinita è la versione 2, dovrai cambiarla andando nel terminale e digitando

sudo update-alternatives --config python

Quindi, premi 0 per selezionare Python 3 come versione predefinita. Una volta scaricata la libreria Python, è possibile scaricare il codice per l'utilizzo del radiotelescopio. Sul Raspberry Pi, crea una cartella in /home/pi chiamata radio_telescope_files. Ovviamente dovresti avere periferiche standard per un Raspberry Pi, come tastiera, mouse e monitor. Se hai il Raspberry Pi Zero senza pin GPIO, dovrai saldarli da solo. Dovrai anche saldare i pin sulla scheda breakout ADS1115.

Passaggio 4: test brevi

Una volta che hai il software appropriato sul Pi e tutti i pin saldati, puoi collegare la breakout board al Raspberry Pi. Per fare ciò, inserisci i perni della scheda in una breadboard. Il pin VDD deve essere collegato a un pin da 3,3 volt o 5 volt sul Raspberry Pi, GND a qualsiasi pin di terra del Pi, SCL al pin 5 del Pi, che è SCL e SDA al pin 3 o SDA, sul Pi. Una volta che l'ADS1115 è collegato al Pi, ora puoi collegare il filo verde del Finder modificato ad A0 sull'ADS1115 e il filo nero a GND sulla scheda. Se ti si addice meglio, puoi collegare i rispettivi fili collegando un filo a coccodrillo al filo e un filo di ponticello all'altra estremità, collegandoti alla rispettiva connessione della scheda. Quindi, collegare l'LNB all'ingresso sul Finder tramite cavo coassiale. Collega il cavo di alimentazione alla presa cilindrica per accendere il mirino.

Per testare il radiotelescopio, puntare la parabola verso il sole, il più forte emettitore di onde radio dalla nostra prospettiva sulla Terra. Per fare ciò, puntare la parabola verso il sole in modo che la parte superiore dell'ombra dell'LNB colpisca il punto in cui il braccio dell'LNB incontra la parabola. Ora accendi il tuo Raspberry Pi ed esegui toScreen.py, lo script Python per leggere i risultati da ADS1115 e stamparli sullo schermo. Puoi eseguirlo in Python 3 IDLE o nel terminale. Ad ogni modo, dovresti ricevere un messaggio che chiede il guadagno, seguito dalla frequenza di campionamento e per quanto tempo vuoi che il Pi legga l'uscita dell'ADS1115. Con il piatto puntato verso il sole, esegui lo script per circa 10 secondi. Se inizialmente vengono visualizzati numeri molto bassi, ruota la manopola del guadagno sul Finder verso l'alto, molto lentamente. I numeri dovrebbero aumentare fino a raggiungere circa 30700. A quel punto, puoi smettere di girare la manopola.

Passaggio 5: salvataggio dei risultati

toScreen.py è un buon modo per testare il radiotelescopio, ma non memorizza i dati. writeToFile.py può memorizzare i dati e puoi eseguirlo allo stesso modo in IDLE e terminale. Questo script memorizza i dati in un file di testo, che dovrebbe essere trovato nella cartella denominata "Dati". e il nome del file in cui memorizzi questi dati. Il radiotelescopio rileverà la potenza del segnale radio nei punti durante il quale il radiotelescopio ha scansionato il cielo verrà memorizzato nel Raspberry Pi.

Dopo aver raccolto i dati, possono essere rappresentati graficamente in un programma per fogli di calcolo, ottenendo prima i timestamp dei dati, inserendoli nella colonna A, quindi ottenendo i dati e inserendoli nella colonna B. Ciò può essere ottenuto utilizzando la colonna. py script. Per ottenere i timestamp, eseguire lo script, quindi immettere l'ora per il messaggio che chiede quale leggere, i timestamp oi valori dei dati. Nella lettura del grafico, è importante sapere che il punto più a sinistra su di esso rappresenta il punto più occidentale del cielo che è stato scansionato.

Passaggio 6: ulteriore utilizzo

Il radiotelescopio può essere utilizzato per osservare a frequenze comprese tra 10,2 GHz e 12,75 GHz. Non solo il sole può essere osservato, ma altri oggetti celesti all'interno come le stelle, usando lo stesso metodo usato per il sole. Se avete domande, commenti o dubbi, fatemelo sapere nei commenti.