Meteorska postaja Raspberry Pi: 17 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Cilj te vadnice je, da zgradite popolnoma delujočo video kamero za odkrivanje meteorjev, ki jo boste kasneje lahko uporabili za odkrivanje in opazovanje meteorjev. Uporabljeni materiali bodo relativno poceni in jih je mogoče zlahka kupiti v vaši lokalni trgovini s tehnologijo. Vsa programska oprema, uporabljena v tem projektu, je odprtokodna, sam projekt pa odprtokoden.

Več informacij o projektu najdete na Hackadayu in v Githubu hrvaške meteorske mreže.

1. korak: Zahteve in materiali

Uporabljeni materiali so:

• Računalnik Raspberry Pi 3
• Micro SD kartica razreda 10, 32 GB prostora za shranjevanje ali več
• adapter za kartico micro SD
• 5V napajanje za RPi z največjim tokom najmanj 2A
• Torbica RPi z ventilatorjem
• Hladilniki
• Modul RTC (ura realnega časa) - modul DS3231 RTC
• Video digitalizator EasyCap (čipset UTV007) (drugi imajo težave z RPi)
• Sony Effio 673 CCTV kamera in širokokotni objektiv (4 mm ali 6 mm)
• Napajanje kamere 12V
• Ohišje varnostne kamere
• Ožičenje in kabli
• NEOBVEZNO: adapter HDMI na VGA

2. korak: Nastavitev materialov RPi

Najprej bomo začeli s postavitvijo samega RPi. Za to potrebujemo naslednje materiale:

• Malina Pi 3
• 3 hladilniki
• Plastična škatla RPi z ventilatorjem
• RTC modul
• sD kartice

3. korak: Namestitev Raspbiana

Zdaj boste morali na kartico micro SD namestiti Raspbian, RPi OS. Raspbian Jessie (sliko OS, ki deluje s to trenutno nastavitvijo kamere) lahko dobite na tej povezavi: Prenos Raspbiana

Za namestitev operacijskega sistema na kartico morate imeti tudi adapter za kartico micro SD.

Če vaša kartica SD ni povsem nova, jo morate formatirati, preden namestite Raspbian. Navodila za namestitev Raspbiana in formatiranje kartice SD najdete na tej povezavi: Namestitev Raspbiana

4. korak: Hladilniki in kartica SD

Začnemo z lepljenjem hladilnikov na CPU in GPU plošče ter na zadnjo stran grafičnega procesorja. Najprej morate odlepiti modri pokrov, pod katerim je lepljiva površina, ki se pritrdi na zgoraj omenjene enote. Odlepi del je lahko nekoliko zapleten, vendar lahko z olajšanjem odstranite pokrov s katerim koli ostrim predmetom.

Po tem morate kartico SD, na katero ste namestili Raspbian, vstaviti v vrata za kartico SD na vašem RPi (za lokacijo vrat za kartico SD glejte 6. korak)

5. korak: Sestavljanje škatle in ventilatorja

Po tem lahko nadaljujete s sestavljanjem škatle, v kateri bo vaš RPi. Škatla je narejena iz plastike in je spet pokrita s folijo, ki se zlahka odlepi. Predlagamo, da začnete sestavljanje škatle s strani plošče RPi, saj lahko tako preprosto prepoznate, katera stran je in kako natančno je treba polje sestaviti tako, da prepoznate reže za vrata na straneh. Nato pritrdite dno škatle. Prepričajte se, da je luknja na spodnji strani poravnana z grafičnim procesorjem.

Po tem lahko pritrdite zgornjo stran škatle. Manjše "noge", ki izstopajo na obeh straneh zgornje strani, morajo biti poravnane z majhnimi luknjami na vsaki strani škatle. Na tej točki se morate prepričati, da je zgornji del polja nad nizom zatičev GPIO. Če nadaljujete, lahko zdaj priključite modul RTC. Lahko ga pritrdimo na prve štiri zatiče GPIO, ki gledajo proti sredini plošče, kot je prikazano na sliki. Zdaj dokončajte nalogo nastavitve strojne opreme vašega RPi, tako da ventilator pritrdite na zgornjo stran plošče. Vloga ventilatorja, tako kot hladilnikov, je, da omogoči optimalno hlajenje in delovanje vašega RPi, ko je pod veliko računalniško obremenitvijo. Ventilator najprej privijte z majhnim križnim vijakom z vijaki in logotipom ventilatorja, usmerjenimi proti notranjosti škatle. Potem je treba kabel ventilatorja priključiti na zatiča 2 in 3 GPIO in gledati proti zunanji strani škatle. Če se zdi, da nekateri vijaki motijo samo ploščo in/ali ne dopuščajo, da bi bila škatla popolnoma zaprta, lahko seveda nekatere privijete tako, da kažejo proti zunanji strani škatle. Če se zdi, da ventilator ne deluje, poskusite znova priključiti kabel ventilatorja na nožice ali celo spajkati ohlapni kabel na ventilator.

6. korak: Priključitev zunanjih naprav

V tem delu procesa boste ploščo RPi spremenili v uporaben računalnik.

Za to boste potrebovali:

• NEOBVEZNO: kabel HDMI v VGA
• miško
• tipkovnico
• Monitor
• Napajalni kabli za monitor in RPi

Začeli boste s priključitvijo monitorja na RPi. Video vrata, ki jih uporablja RPi, so HDMI, zato, če nimate kabla HDMI ali monitorja (na primer, če imate kabel VGA), morate kupiti adapter HDMI TO VGA. Vrata HDMI se nahajajo na eni strani enojnega računalnika RPi. Nato lahko tipkovnico in miško povežete z RPi prek vrat USB. Po nastavitvi osnovnih vhodnih in izhodnih naprav lahko svoj RPi priključite v vir napajanja z adapterjem in kablom, ki ste ga dobili s ploščo. Pomembno je omeniti, da mora biti električna energija, uporabljena za delovanje RPi, najmanj 2,5 A.

7. korak: strojna oprema fotoaparata

V tem koraku boste izvedli strojno nastavitev fotoaparata in ga povezali z RPI.

Za to boste potrebovali naslednje:

• EasyCap ADC (analogno -digitalni pretvornik) - nabor čipov UTV007
• Sony Effio CCTV kamera
• Ožičenje in kabli

Nastavitev in konfiguracija kabla je na splošno vaša. V bistvu morate fotoaparat povezati z napajalnikom z nekakšnim napajalnim kablom in izhodom signala kamere na kamero. Na zgornjih slikah si lahko ogledate našo konfiguracijo. Signalni kabel kamere morate priključiti na rumeni ženski kabel ADC -ja EasyCap. Drugi kabli EasyCap -a ne bodo potrebni. Zdaj lahko svoj EasyCap povežete z RPi. Ker verjetno ne boste imeli dovolj prostora v območju Pi -jevih USB rež, predlagamo, da ADC povežete s podaljškom USB.

OPOZORILO: EasyCap ADC s naborom čipov STK1160, Empia ali Arcmicro ne bo deloval. Edini podprti nabor čipov je UTV007.

8. korak: Preizkusite kamero

Če želite preizkusiti svojo konfiguracijo, boste morali preveriti signal, ki se prenaša na vaš RPi.

Od zdaj naprej boste vso programsko opremo namestili s terminalom, ki je uporabniški vmesnik ukazne vrstice. Ker ga boste uporabljali zelo pogosto, je pomembno omeniti, da ga lahko odprete z bližnjico na tipkovnici: Crtl+Alt+T.

Najprej namestite mplayer prek terminala s tem ukazom:

sudo apt-get install mplayer

To je program za ogled video posnetkov s fotoaparata.

Nato morate zagnati mplayer. Če imate kamero NTSC (severnoameriški standard), zaženite to v terminalu:

mplayer tv: // -tv gonilnik = v4l2: naprava =/dev/video0: vhod = 0: norma = NTSC -vo x11

Če imate kamero PAL (Evropa), vnesite naslednje:

mplayer tv: // -tv gonilnik = v4l2: naprava =/dev/video0: vhod = 0: norma = PAL -vo x11

Če ukaze ročno vnašate v terminal, se prepričajte, da pravilen del v delu "driver = v4l2" prejšnjega ukaza ni ena ('1'), ampak mala črka L ('l'). Vendar močno priporočamo samo kopiranje in lepljenje ukazov z uporabo Ctrl+Shift+C za kopiranje in Ctrl+Shift+V za lepljenje ukazov znotraj terminala. Tako je postopek namestitve veliko lažji in veliko hitrejši.

Če je fotoaparat pravilno priključen, boste videli video vir iz kamere. Če ne, ponovno preverite prejšnje korake in se prepričajte, da ste jih pravilno upoštevali.

9. korak: Namestite vso potrebno programsko opremo

Nato morate namestiti vso potrebno programsko opremo. Najprej zaženite to:

sudo apt-get posodobitev

In nadgradite vse pakete:

sudo apt-get nadgradnja

Vse sistemske knjižnice lahko namestite z naslednjim ukazom:

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

Ker je koda, ki se uporablja za odkrivanje meteorjev, napisana v Pythonu, morate namestiti tudi nekatere "module" Python, ki se uporabljajo v kodi. Najprej začnite z namestitvijo pip (Pip Installs Packages) iz terminala:

sudo pip install -U pip setuptools

Najprej morate namestiti in posodobiti paket Numpy:

sudo pip install numpy

sudo pip -nadgradnja numpy

V RPi boste že imeli pip in Python, vendar morate nadgraditi na najnovejšo različico. Namestite vse knjižnice Python z naslednjim ukazom:

sudo pip install gitpython Blazina scipy cython astropija pyephem weave paramiko

To bo verjetno trajalo nekaj časa.

10. korak: Nastavitev časovnega pasu in modula RTC

Ker ima natančen čas pomembno vlogo pri opazovanju in odkrivanju meteorjev, se morate prepričati, da vaš RPi ohranja pravilen čas. Najprej nastavite časovni pas na UTC (standardni časovni pas med astronomi) z naslednjim ukazom:

sudo dpkg-ponovno konfigurirajte tzdata

S tem se odpre grafični vmesnik, ki vas bo vodil skozi postopek. Izberite 'Nič od zgornjega' in nato 'UTC' ter zapustite.

Nato boste morali nastaviti modul RTC, da bo čas tudi, ko je računalnik izklopljen in brez povezave. Za nastavitev modula boste pogosto morali nekako urediti datoteko. Naredite to z:

sudo nano

kjer boste zamenjali z dejanskim naslovom datoteke. Ko končate, pritisnite Crtl+O in Crtl+X.

Ko morate vrstico kode "komentirati", to storite tako, da na začetek zadevne vrstice postavite znak #.

Na konec datoteke /boot/config.txt dodajte naslednje vrstice:

dtparam = i2c_arm = vklopljeno

dtoverlay = i2c-rtc, ds3231

Nato znova zaženite RPi:

sudo ponovni zagon

Po tem odstranite modul ponaredek-hwclock, ker ga ne potrebujete več:

sudo apt-get odstranite fake-hwclock

sudo update-rc.d hwclock.sh omogoči sudo update-rc.d lažno-hwclock odstranitev

Nato komentirajte vrstice z -systz v datoteki/lib/udev/hwclock -set.

Zdaj morate nastaviti trenutni čas tako, da zapišete trenutni sistemski čas v RTC in se znebite odvečnega demona NTP:

sudo hwclock -w

sudo apt-get odstranite ntp sudo apt-get namestite ntpdate

Več urejanja! Uredite datoteko /etc/rc.local in dodajte ukaz hwclock nad vrstico, ki pravi exit 0:

spanje 1

hwclock -s ntpdate -debian

Preprečite samodejno nastavitev ure na drugo vrednost, tako da uredite datoteko/etc/default/hwclock in spremenite parameter H WCLOCKACCESS:

HWCLOCKACCESS = ne

Zdaj morate onemogočiti posodabljanje sistema RTC iz sistemske ure, saj smo to že storili tako, da v datoteki /lib/systemd/system/hwclock-save.service komentirate naslednjo vrstico:

ConditionFileIsExecutable =!/Usr/sbin/ntpd

Omogočite uro RTC tako, da zaženete:

sudo systemctl omogoči hwclock-save.service

Če želite posodobiti čas RTC vsakih 15 minut, zaženite to:

crontab -e

in izberite svoj najljubši urejevalnik besedil.

Na koncu datoteke dodajte naslednjo vrstico:

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

To bo posodobilo čas ure RTC vsakih 15 minut prek interneta.

To je to! Pripravljeni ste! To je bilo lahko, kajne? Nato morate samo znova zagnati računalnik:

sudo ponovni zagon

11. korak: Omogočanje storitve Watchdog Service

RPi včasih nerazložljivo visi in zamrzne. Storitev watchdog v bistvu samodejno znova zažene RPi, ko časovnik ugotovi, da računalnik v poljubnem času ni storil ničesar.

Če želite storitev watchdog v celoti omogočiti, najprej namestite paket watchdog tako, da v terminalu zaženete to:

sudo apt-get install watchdog

Nato ročno naložite servisni modul:

sudo modprobe bcm2835_wdt

Dodajte datoteko.config za samodejno nalaganje modula in ga odprite z nano urejevalnikom:

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

Nato datoteki dodajte to vrstico:

bcm2835_wdt

in nato shranite datoteko z vnosom Ctrl+O in nato Ctrl+X.

Prav tako morate urediti drugo datoteko na/lib/systemd/system/watchdog.service, tako da to zaženete v terminalu:

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

Zdaj dodajte vrstico v razdelek [Namestitev]:

[Namesti]

WantedBy = cilj za več uporabnikov

Ena stvar, ki jo je treba storiti, je, da konfigurirate samo storitev nadzornika. Najprej odprite datoteko.conf v terminalu:

sudo nano /etc/watchdog.conf

in nato odkomentirajte [torej odstranite znak hashtag pred njim] vrstico, ki se začne z #watchdog-device. Odkomentirajte tudi vrstico, ki pravi #max-load-1 = 24.

Preostane le, da omogočite in zaženete storitev:

sudo systemctl omogoči watchdog.service

In potem:

sudo systemctl začni watchdog.service

12. korak: Pridobite kodo

Kodo bo treba prenesti v /home /pi. Če želite tam prenesti kodo, v terminal vnesite naslednje:

cd

Kodo lahko dobite tako, da odprete terminal in zaženete:

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

Zdaj, da sestavite preneseno kodo in namestite vse knjižnice Python, odprite terminal in se pomaknite do mape, kjer je koda klonirana:

cd ~/RMS

In nato zaženite:

sudo python setup.py install

Korak: Nastavitev konfiguracijske datoteke

Eden najpomembnejših korakov je nastavitev konfiguracijske datoteke. Odpreti morate konfiguracijsko datoteko in jo urediti:

sudo nano /home/pi/RMS/.config

Postopek namestitve je v osnovi sestavljen iz več delov:

Najprej morate nastaviti ID postaje, ki je pod naslovom [System]. To mora biti 3 -mestna številka. Če vaš RPi pripada astronomski organizaciji, boste iz te organizacije prejeli ID postaje. V nasprotnem primeru lahko ID nastavite sami. Nato morate nastaviti koordinate mesta, kjer je vaša kamera, vključno z višino kraja opazovanja. Podatke o koordinatah katerega koli kraja je mogoče zlahka pridobiti prek aplikacije 'GPS koordinate' v sistemu Android ali aplikacije 'GPS podatki - koordinate, višina, hitrost in kompas' v sistemu iOS.

Nato morate nastaviti del [Capture] konfiguracijske datoteke. Spremeniti morate le nastavitve ločljivosti za vaš fotoaparat in številko FPS (okvirjev na sekundo).

Če imate kamero NTSC (Severna Amerika), boste imeli ločljivost zaslona 720 x 480, vaš FPS pa 29,97.

Če imate sistemsko kamero PAL (Evropa), boste imeli ločljivost zaslona 720 x 576, vaš FPS pa 25. V skladu s temi parametri morate vnesti podatke v datoteko.config.

Ko končate z nastavitvijo konfiguracijske datoteke, pritisnite Ctrl+O, da shranite spremembe datoteke, in Crtl+X za izhod.

14. korak: Nastavitev kamere

Za začetek nastavitve kamere boste morali znova zagnati mplayer, ki omogoča komunikacijo s kamero v terminalu.

Če imate kamero NTSC, vnesite to v terminal:

mplayer tv: // -tv gonilnik = v4l2: naprava =/dev/video0: vhod = 0: norma = NTSC -vo x11

Če živite v Evropi, zaženite to:

mplayer tv: // -tv gonilnik = v4l2: naprava =/dev/video0: vhod = 0: norma = PAL -vo x11

Nato se bo odprlo okno mplayer in videli boste, kaj natančno zajema vaša kamera. Zdaj morate ročno nastaviti kamero. Najprej morate pritisniti srednji gumb 'SET' na hrbtni strani fotoaparata, ki odpre meni. Po njem se lahko pomikate z gumbi okoli gumba SET.

Nato morate odpreti datoteko RMS/Guides/icx673_settings.txt bodisi prek terminala ali v Githubu in samo skopirati nastavitve v datoteki v fotoaparat, tako da se pomaknete po meniju in spremenite nastavitve fotoaparata, kot je opisano v tukaj:

Objektiv - ROČNI

SHUTTER/AGC - MANUAL (ENTER) MODE - SHT+AGC SHUTTER - AGC - 18 WHITE BALLANCE - ANTI CR BIGHT - OFF OFF PICT PRILAGAJANJE (ENTER) OGLEDALO - OFF BRIGHTNESS - 0 KONTRAST - 255 SHARPNESS - 0 HUE - 128 GAIN - 128 DEFOGG - OFF ATR - OFF METION DETECTION - OFF ……… Pritisnite NEXT ……… ZASEBNOST - OFF DAY/NIGHT - B/W (OFF, OFF, -, -) NR (ENTER) NR MODE - OFF Y LEVEL - - C REVEL - - ID CAM - IZKLJUČENO SINHRONIZIRANO - INT LANG - SLO ……… SHRANI VSE IZHOD

S temi nastavitvami bo kamera optimalna za nočno zaznavanje meteorjev.

Če se slika zdi pretemna (zvezde niso vidne), lahko nastavite parameter AGC na 24.

Če zaslon mplayerja postane zelen, pritisnite Crtl+C v oknu terminala. Odprite drugo okno terminala in dvakrat vnesite naslednji ukaz:

sudo killall mplayer

Korak 15: Končno! Zagon programske opreme

Najprej preizkusite nastavitev tako, da 0,1 ure (6 minut) zaženete StartCapture:

python -m RMS. StartCapture -d 0.1

Če je z nastavitvijo vse v redu, bi se moralo prikazati popolnoma belo okno. Nekje na vrhu okna bo vrstica z napisom 'Maxpixel'. Če se okno ne zažene ali se postopek zajemanja sploh ne začne, pojdite na 'Korak 16: Odpravljanje težav'.

Zdaj ste pripravljeni na zajem podatkov in odkrivanje meteorjev. Zdaj morate samo zagnati kodo v terminalu:

python -m RMS. StartCapture

To se bo začelo zajemati po sončnem zahodu, snemanje pa bo prenehalo ob zori.

Podatki bodo shranjeni v/home/pi/RMS_data/CapturedFiles, datoteke z zaznavami meteorjev pa bodo shranjene/home/pi/RMS_data/ArchivedFiles.

Vse zaznave meteorjev za eno noč odkrivanja bodo shranjene v datoteki *.tar.gz v/home/pi/RMS_data/ArchivedFile s.

16. korak: Odpravljanje težav

Vprašanje GTK

Včasih in na nekaterih napravah se zdi, da pred zajemanjem ni okna 'Maxpixel', ki bi ga bilo treba opozoriti v dnevniku RMS. StartCapture:

(StartCapture.py:14244): Gtk-ERROR **: zaznani so simboli GTK+ 2.x. Uporaba GTK+ 2.x in GTK+ 3 v istem postopku ni podprta

Paket boste morali namestiti z apt-get:

sudo apt-get install pyqt4-dev-tools

Če želite odpraviti napako in začeti zajemati, zaženite:

python

In potem:

>> uvoz matplotlib

>> matplotlib.matplotlib_fname ()

To bo natisnilo lokacijo konfiguracijske datoteke knjižnice matplotlib python, npr.: /usr/local/lib/python2.7/dist-packages/matplotlib-2.0.2-py2.7-linux-armv7l.egg/matplotlib/mpl -data/matplotlibrc

Uredite datoteko z urejevalnikom nano:

sudo nano

Ko ste v datoteki, zamenjajte vrstico, ki pravi:

zaledje: gtk3agg

s to vrstico:

zaledje: Qt4Agg

Prav tako morate razkomentirati vrstico:

#backend.qt4: PyQt4

Shranite datoteko in končali ste!

Namestitev astropije ni uspela

Če se modul astropy python ne namesti in prikaže prikazano sporočilo o napaki:

ImportError: Noben modul z imenom _build_utils.apple_accelerate

Potem verjetno potrebujete novejšo različico programa numpy. Zato nadaljujte z nadgradnjo, da rešite težavo:

sudo pip -nadgradnja numpy

Po tem morate narediti tudi popolno ponovno namestitev modulov python in drugih paketov, kot je opisano v 9. koraku.

17. korak: Rezultati

Tukaj je nekaj slik meteorjev, ki smo jih dobili pri zajemanju meteorjev in izvajanju predhodno nameščene programske opreme.