Astrofotografia com Raspberry Pi Zero: 11 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Eu fiz dois outros projetos de câmera baseados em Raspberry Pi antes [1] [2]. Esta, minha terceira ideia de câmera, é meu primeiro projeto Raspberry Pi Zero. Esta também é minha primeira vez na Astrofotografia!

Estimulado pelo recente 'Supermoon', eu queria colocar o velho Celestron Firstscope 70 EQ do meu irmão de volta ao serviço. Nos últimos 10 ou mais anos, todas as oculares desapareceram, mas as tampas do telescópio permaneceram no lugar, mantendo a poeira fora.

Em minha útil banheira de eletrônicos há um Pi Zero e um cabo de câmera correspondente. Junto com um LiPo, Powerboost 1000 e um módulo de câmera. Uma coagulação perfeita de componentes, pronta para a fabricação …

Resumo do projeto

Crie uma câmera sem fio construída em torno do Raspberry Pi Zero que foi projetada para caber em um receptáculo de ocular de telescópio de 1,25.

Etapa 1: componentes

Eletrônicos

• Raspberry Pi Zero.
• Câmera Raspberry Pi, (link afiliado da Amazon).
• Raspberry Pi Zero Camera FFC.
• Raspberry Pi USB Wifi Dongle, (Amazon Affiliate Link).
• Adafruit Powerboost 1000, (link afiliado da Amazon).
• Bateria LiPo.
• Cartão MicroSD, (link de afiliado da Amazon).
• Fios diversos.
• Interruptor deslizante em miniatura (SPDT), (Amazon Affiliate Link).

Raspberry Pi 3 | Opcional, (link de afiliado da Amazon)

Hardware

• 4 x 20 mm espaçadores hexagonais de latão M3 fêmea-fêmea de 20 mm (link de afiliado da Amazon).
• 8 x M3 Parafusos de tampa com soquete de 10 mm, (link de afiliado da Amazon).
• 1 x SpoolWorks Basic Black PLA Filament.
• 1 x filamento NinjaTek NinjaFlex.

Arquivos

Os arquivos STL, STP e 123dx estão disponíveis em | thingiverse.com

Por favor, ajude a apoiar meu trabalho aqui no Instructables e no Thingiverse

usando os links de afiliados a seguir ao fazer compras. Obrigado:)

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

Etapa 2: Preparação da peça

Para ajudar a reduzir o tamanho das coisas e obter acesso aos contatos do dongle USB WiFi, precisaremos remover o gabinete do dongle. Simplesmente separe a caixa de plástico com uma faca e remova cuidadosamente o PCB.

Você também precisará remover a lente do módulo da câmera. Há um guia na wiki do Raspberry Torte mostrando como fazer isso. Você pode deixar essa etapa até a montagem se não quiser que as lentes da câmera acumulem poeira nesse meio tempo.

Etapa 3: Design

Estou usando o 123D Design para modelar as peças.

Considerações a serem levadas em consideração são o caminho para o FFC. Acesso ao cartão SD, o conector MicroUSB no Powerboost, caminhos de cabos, espaço para o plugue LiPo e algum lugar para o adaptador Wifi e switch para ir. Além disso, a câmera precisa se encaixar em um slot de ocular padrão de 1,25 no telescópio.

Comecei a modelar uma caixa para caber em torno do Zero, anotando o slot do cartão SD e a posição do FFC da câmera.

Como em meus outros projetos de câmera, usei um design de tipo de camada com cada nova camada formando um quadro para um novo componente ou componentes.

É fácil esquecer que serão necessários fios para conectar os componentes eletrônicos. Portanto, certifique-se de adicionar o roteamento do cabo.

A última característica do corpo é um método para mantê-lo unido. O uso de espaçadores hexagonais de latão mantém as coisas limpas, sem porcas aparecendo no exterior da câmera.

Nenhuma câmera está completa sem alguns acessórios. Eu desenhei uma tampa de lente, projetada para ser impressa em flexíveis, e um anel adaptador para telescópios oculares maiores de 2.

Durante a montagem, descobri que o cabo da câmera não era comprido o suficiente! Em vez de usar um cabo não padrão mais longo e complicar as coisas para quem deseja construir sua própria câmera, eu ajusto os designs para compensar a falta de comprimento do FFC. Mudei a posição da câmera do centro do corpo para o lado.

Etapa 4: impressão

Estou usando o Simplify3D para fatiar os modelos para impressão. Eles estão impressos no BigBox do E3D.

Importe os modelos para o seu fatiador. Como tenho um BigBox, eles cabem juntos na mesa de impressão. Configure seu fatiador.

Configurações do Slicer

• Altura da camada de 0,25 mm.
• 15% Infill.
• 3 perímetros.
• 3 camadas superiores.
• 3 camadas inferiores.
• Velocidade de impressão de 50 mm / s.

A impressão levou cerca de 10 horas para fazer todas as 8 partes. Se você tiver um Raspberry Pi sobressalente, poderá monitorar e controlar sua impressora remotamente com o fantástico OctoPrint!

O corpo e o adaptador são impressos com SpoolWorks Basic Black PLA Filament. A tampa é impressa com o filamento NinjaTek NinjaFlex.

Enquanto espera que a impressão termine, agora é um ótimo momento para resolver o software.

Etapa 5: Software

Você precisará de um Raspberry Pi padrão para preparar o cartão SD para a câmera.

Como não queremos ou precisamos da imagem Raspbian completa, podemos começar baixando o arquivo de imagem Jessie Lite do site Raspberry Pi. Siga o guia de instalação para gravar a imagem no cartão SD.

Como acessaremos a câmera por WiFi, agora precisamos instalar uma interface web para a câmera. Eu uso RPi-Cam-Web-Interface. Siga o guia deles para instalar o software em sua construção de imagem.

O WiFi Dongle precisa ser configurado como um ponto de acesso. Há um guia útil de Phil Martin que configura o RPi como um ponto de acesso | WiFi HotSpot. Durante a seção CONFIGURAR HOSTAPD, renomeio o ssid de Pi3-AP para Telescópio.

Por último, para interromper qualquer luz difusa, o LED integrado da câmera pode ser desligado seguindo este guia | desative o LED.

Você pode simplesmente remover o cartão MicroSD do RPi padrão após desligá-lo corretamente e colocá-lo diretamente no RPi Zero. Você não precisa fazer alterações no software para que ele funcione.

Um também tem a opção de simplesmente conectar o Raspberry Pi Zero à sua rede WiFi doméstica, caso esteja ao alcance do seu telescópio.

Etapa 6: montagem

Peças impressas

Eu levei uma lima de agulha para as superfícies superiores de todas as partes impressas, exceto para a camada final. Isso eliminará quaisquer pontos altos e garantirá um encaixe uniforme e plano ao empilhar as camadas.

Fiação Zero do Raspberry Pi

Exigimos que quatro fios sejam soldados ao Pi, dois cabos de alimentação e dois cabos USB. Reciclei os fios de um cabo USB antigo. Usando o guia de Chris Robinson para adicionar um dongle WiFi de baixo perfil ao Raspberry Pi Zero, podemos selecionar as almofadas de solda corretas.

No guia de Chris, ele usa as almofadas de solda na parte inferior para a alimentação, no entanto, usaremos o GPIO para alimentar 5v no RPi. Usando este guia para RPi GPIO e pinos, sabemos que queremos conectar + 5v (fio vermelho) ao pino 2 e GND (fio preto) ao pino 6.

Camadas 1 - 3

Fixe os quatro espaçadores hexagonais de latão de 20 mm à primeira parte impressa com 4 parafusos de tampa de soquete M3 de 10 mm. Coloque a peça para baixo. Encaixe o FFC no RPi e coloque-o na parte impressa. Não se esqueça de colocar o cartão MicroSD!

Ajuste a camada dois por cima, certificando-se de passar o cabo e o FFC pelos orifícios.

Coloque a camada 3 na pilha, novamente pegue o cabo com os cabos.

Camada 4

Usando a referência de pinagem do guia de Chris, podemos soldar cabos de alimentação ao adaptador WiFi.

Coloque a camada 4 na pilha tomando cuidado com os fios.

Solde os dois cabos das almofadas USB do RPi para o adaptador WiFi. Coloque o dongle na pilha junto com o Powerboost 1000.

Corte os quatro fios de alimentação no comprimento e solde no Powerboost. Verifique as conexões com o Guia de Pinagem da Adafruit.

O botão liga / desliga precisa de três conexões. Soldei um pedaço de cabo de fita de 3 vias ao switch antes de encaixá-lo na camada 4. Passe os fios ao redor do Powerboost e solde-o. Verifique as conexões com o guia LIGA / DESLIGA da Adafruit.

A bateria

Os fios da bateria são muito longos e, de preferência, devem ser encurtados.

Esta é uma etapa potencialmente perigosa e só deve ser tentada se você estiver confortável com suas habilidades para executá-la com segurança

Comece removendo a fita Kapton que cobre o PCB da bateria e os terminais de solda. Se você não tiver seu próprio rolo de fita, guarde a fita removida para quando a embalagem for remontada.

Retire os fios do PCB e encaixe o conector no Powerboost.

Passe os fios pelo orifício na camada 5 e aproxime o comprimento necessário antes de cortar o excesso. É seguro deixar um pouco mais de fio do que você acha que vai precisar.

Resolder os fios à bateria e embrulhar o PCB em fita Kaptop.

Camada 5

Eu adicionei duas almofadas de espuma na parte inferior da camada 5 para ajudar a evitar que o Powerboost se mova.

Passe o plugue da bateria pelo orifício na camada 5 e conecte-o ao Powerboost.

Passe o FFC pelo orifício na camada 5 e coloque-o na pilha.

Coloque a bateria no espaço da camada.

Teste

Agora é um bom momento para verificar se tudo funciona. Conecte brevemente a câmera ao FFC e pressione o botão. A luz no Powerboost deve acender (há um pequeno orifício na camada 3 através do qual você deve ser capaz de ver o LED de energia azul).

Aguarde alguns instantes e usando seu telefone, celular ou outro dispositivo WiFi, procure o SSID do telescópio. Você deve ser capaz de se conectar e apontando seu navegador para 127.24.1.1 você deve ser apresentado com a RPi-Cam-Web-Interface.

Se tudo estiver bem, desligue o sistema, desligue a chave, remova a câmera e continue com a montagem. Se você achar que as coisas não correram conforme o planejado, verifique novamente as instruções e corrija seus problemas.

Camada 6

Remova a lente do módulo da câmera, caso ainda não o tenha feito. Consulte o Raspberry Torte Wiki para obter instruções.

Coloque a camada 6 na pilha, alimente através do FFC e conecte a câmera ao FFC.

Camada 7

Enquanto segura a câmera na camada 6, adicione a camada 7 à pilha.

Camada 8

Segure a camada 7 na posição e coloque a camada 8 no topo. Permita que a câmera se alinhe à abertura na camada 8.

Fixe a camada 8 usando 4 parafusos de tampa de soquete M3 de 10 mm.

Tampa da câmera

Assim que tudo estiver montado encaixe a tampa na câmera. Isso ajudará a manter a poeira e outros detritos longe do CCD sensível.

Etapa 7: Preparação

Antes de começarmos

Você precisa se certificar de que a bateria está totalmente carregada. Conecte um carregador micro USB ao conector do Powerboost. Deve demorar um pouco mais de duas horas para carregar totalmente do vazio. Procure o pequeno LED verde acender quando totalmente carregado, você deve ser quase capaz de vê-lo através da lacuna.

É importante notar que é mais do que uma possibilidade de carregar um pacote de energia com você. O Powerboost possui gerenciamento de energia completo e pode carregar a bateria e alimentar a câmera ao mesmo tempo. Se você estiver perto de um ponto de energia, não há nada que o impeça de ligar um carregador USB para a câmera para uma gravação sem fim. Apenas certifique-se de que a PSU e a bateria sejam capazes de fornecer 2A ou mais.

Etapa 8: O clima britânico

Algumas coisas não podem ser controladas

Entããão, está nublado.

Poderia ser pior, suponho.

Pelo menos não está chovendo.

Ainda.

Oh. Não. Espere, agora está chovendo.

Etapa 9: Minha primeira tentativa em astrofotografia

Enquanto a lua está visível no céu pela manhã, decidi testar a câmera e eu mesmo durante o dia para ver o que estou fazendo. Sendo novo nisso, achei melhor fazê-lo durante o dia.

Após configurar o telescópio e instalar a câmera na diagonal, liguei a câmera, conectei ao ponto de acesso WiFi, carreguei meu navegador e comecei a procurar a lua (se você estiver no celular como eu, eu encontrei Tive que desligar os dados móveis, caso contrário, o telefone não se conectava ao servidor web RPi e tentei sair pela rede de dados móveis).

Nunca tendo feito isso antes, não tinha certeza do que estava fazendo. Para verificar se a câmera funcionava, cobri a frente e confirmei que a câmera está funcionando quando a imagem escureceu no meu telefone. Em seguida, simplesmente balancei o telescópio procurando por uma mudança na luz ou um ponto de luz. Com certeza encontrei um e depois de algum tempo mexendo nos controles do telescópio, consegui mantê-lo firme à vista.

O próximo é o foco. O telescópio tem um grande alcance focal e girar o (s) botão (ões) de foco na parte traseira facilmente trouxe a lua em foco (eu tentei originalmente sem a diagonal, mas descobri que não havia viagem suficiente e exigia a distância adicional fornecida por a mudança de direção).

Agora que eu tinha a lua na foto, tirei algumas fotos. Como você pode ver pelas imagens anexadas, há muita poeira e sujeira no caminho da luz. Com toda a minha empolgação, esqueci de limpar as lentes e o espelho diagonal! Há também uma tonalidade vermelha, não tenho certeza do que está causando isso no momento …

Vou dar uma boa varredura no telescópio e pesquisar as melhores configurações para a câmera em preparação para o meu próximo olhar para cima …

As imagens foram ajustadas no Photoshop. Tudo o que fiz foi usar a função Auto Tone de imagem embutida do Photoshop. Anexei todas as imagens brutas não editadas como um arquivo zip.

A hora e a data mostradas nas fotos estão incorretas porque não há RTC na câmera. As imagens foram capturadas na manhã do dia 19 de novembro de 2016, aproximadamente às 09h00 UTC.

Etapa 10: Idéias brilhantes …

Nos dias de intercessão entre chuva, nuvem e sol, desenhei um desenho rápido para anexar um filtro solar ao telescópio. O filtro é projetado para telescópios com proteção contra orvalho de até 100 mm (4 ) de diâmetro e também inclui uma caixa para manter o filtro seguro quando não estiver em uso.

Faça o download em thingiverse.com |

Sun Spot

Esperei alguns dias o sol sair, coloquei o filtro no telescópio e apontei para o céu. Dei uma boa limpeza nas lentes e na diagonal antes de encaixar a câmera.

É preciso ter um cuidado excepcional e nunca olhar diretamente para o sol, isso seria bobagem!

De costas para o sol, montei o telescópio, encaixei o filtro e fixei a câmera. Quando eu tinha o sol na vista, descobri que havia uma mancha de sol! Tentei me concentrar o melhor que pude antes de tirar algumas fotos. Eu gerenciei alguns vídeos também.

Ainda estou tendo problemas para focar a câmera, não tenho certeza se isso é devido à minha incapacidade de usar o foco do telescópio corretamente ou se há muita neblina, ou se é outra coisa. Há um pouco de oscilação, mesmo apenas com o vento balançando o telescópio.

Percebi que o brilho vermelho se foi, mas, novamente, pode ser porque estou apontando diretamente para o telescópio.

Vou tentar no escuro a seguir …

As imagens foram capturadas na tarde do dia 25 de novembro de 2016 por volta das 13h UTC.

Etapa 11: O lunático está na grama

Já se passaram quase três semanas desde que as condições eram adequadas para levar o 'escopo para fora.

Desta vez está escuro! Pegando minhas lições das duas saídas anteriores, consegui algumas fotos legais e alguns vídeos bons também.

Ainda estou tendo problemas com o foco e um tom vermelho. Se alguém souber qual é a causa eu gostaria muito de saber.

Eu acho que preciso de um tripé mais ridgid para ajudar com a oscilação, ou um focalizador motorizado ………

As fotos e vídeos foram filmados no dia 14 de dezembro de 2016 às 18h30 UTC.