Raspberry Pi Meteor Station: 17 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Ennek az oktatóanyagnak az a célja, hogy építsen egy teljesen működőképes meteorérzékelő videokamerát, amelyet később a meteorok észlelésére és megfigyelésére használhat. A felhasznált anyagok viszonylag olcsók lesznek, és könnyen megvásárolhatók a helyi műszaki boltban. A projektben használt összes szoftver nyílt forráskódú, és maga a projekt is nyílt forráskódú.

A projektről további információkat a Hackaday -n és a Croatian Meteor Network Github oldalán talál.

1. lépés: Követelmények és anyagok

A felhasznált anyagok a következők:

• Raspberry Pi 3 számítógép
• 10. osztályú micro SD kártya, 32 GB vagy nagyobb tárhely
• micro SD kártya adapter
• 5 V -os tápegység az RPi -hez, maximális áramerőssége legalább 2A
• RPi tok ventilátorral
• Hűtőbordák
• RTC (Real Time Clock) modul - DS3231 RTC modul
• EasyCap (chipset UTV007) videó digitalizáló (a többieknek problémái vannak az RPi -vel)
• Sony Effio 673 CCTV kamera és széles látószögű objektív (4 mm vagy 6 mm)
• 12V kamera tápegység
• Biztonsági kamera ház
• Vezetékek és kábelek
• Választható: HDMI -VGA adapter

2. lépés: Az RPi - anyagok beállítása

Először az RPi beállításával kezdjük. Ehhez a következő anyagokra lesz szükségünk:

• Raspberry Pi 3
• 3 hűtőborda
• RPi műanyag doboz ventilátorral
• RTC modul
• SD kártya

3. lépés: A Raspbian telepítése

Most telepítenie kell a Raspbian, RPi operációs rendszert a micro SD kártyára. A Raspbian Jessie -t (az operációs rendszer képét, amely működik a jelenlegi kamerabeállítással) ezen a linken szerezheti be: Raspbian letöltése

Ezenkívül rendelkeznie kell egy micro SD kártya adapterrel az operációs rendszer telepítéséhez.

Ha az SD -kártya nem új, akkor a Raspbian telepítése előtt formáznia kell a kártyát. A Raspbian telepítésére és az SD -kártya formázására vonatkozó útmutatót ezen a linken találja: Raspbian telepítése

4. lépés: Hűtőbordák és SD -kártya

Kezdjük a hűtőbordák ragasztásával az alaplap CPU -jához és GPU -jához, valamint a GPU hátuljához. Először le kell húzni a kék burkolatot, amely alatt ragadós felület található, amely a fent említett egységekhez kapcsolódik. A lehúzható rész kissé trükkös lehet, de bármilyen éles tárggyal viszonylag könnyen eltávolíthatja a burkolatot.

Ezt követően be kell helyeznie a Raspbian telepített SD -kártyát az RPi SD -kártya portjába (az SD -kártya portjának helyét lásd a 6. lépésben).

5. lépés: A doboz és a ventilátor összeszerelése

Ezt követően folytathatja a doboz összeszerelését, amelyben az RPi lesz. A doboz műanyagból készült, és ismét könnyen lehúzható fóliával van borítva. Javasoljuk, hogy kezdje el a doboz összeszerelését az RPi tábla oldaláról, mivel akkor könnyen felismerheti, hogy melyik oldalt melyik és hogyan kell pontosan összeállítani a dobozt, felismerve az oldalakon lévő nyílásokat. Ezután rögzíti a doboz alját. Győződjön meg arról, hogy az alsó oldalon lévő lyuk igazodik a GPU -hoz.

Ezt követően rögzítheti a doboz felső oldalát. A felső oldal mindkét oldalán megjelenő kisebb „lábakat” a doboz mindkét oldalán lévő kis lyukakkal kell igazítani. Ezen a ponton feltétlenül meg kell győződnie arról, hogy a doboz felső része a GPIO csapok tömb felett van. Továbblépve, most csatlakoztathatja az RTC modult. A képen látható módon az első négy GPIO csaphoz rögzíthető a tábla közepe felé. Most fejezze be az RPi hardverének beállítását azzal, hogy a ventilátort a tábla felső oldalához csatlakoztatja. A ventilátor szerepe, mint a hűtőbordáké, az, hogy lehetővé tegye az RPi optimális hűtését és teljesítményét nagy számítási terhelés alatt. Először csavarja be a ventilátort egy kis keresztcsavar segítségével, a csavarokkal és a ventilátor logóval a doboz belseje felé. Ezután a ventilátor kábelét a doboz külseje felé a GPIO 2 -es és 3 -as csapjaihoz kell csatlakoztatni. Ha úgy tűnik, hogy néhány csavar zavarja magát a táblát, és/vagy nem engedi teljesen lezárni a dobozt, természetesen csavarhat néhányat a doboz külseje felé. Ha úgy tűnik, hogy a ventilátor nem működik, próbálja meg újra csatlakoztatni a ventilátor kábelét a csapokhoz, vagy akár forrasztani a laza kábelt a ventilátorhoz.

6. lépés: A perifériák csatlakoztatása

A folyamat ezen részében az RPi kártyát használható számítógéppé alakítja.

Ehhez szüksége lesz:

• Választható: HDMI -VGA kábel
• egér
• billentyűzet
• Monitor
• Monitor és RPi tápkábelek

Kezdje azzal, hogy csatlakoztatja a monitort az RPi -hez. Az RPi által használt videoport HDMI, így ha nincs HDMI -kábele vagy monitorja (például ha van VGA -kábele), vásároljon HDMI -VGA adaptert. A HDMI -port az RPi egylapos számítógép egyik oldalán található. Ezt követően az USB -porton keresztül csatlakoztathatja a billentyűzetet és az egeret az RPi -hez. Az alapvető bemeneti és kimeneti eszközök beállítása után csatlakoztathatja az RPi -t az áramforráshoz az alaplaphoz kapott adapter és kábel segítségével. Fontos megjegyezni, hogy az RPi működtetéséhez használt villamos energia teljesítményének legalább 2,5 A -nak kell lennie.

7. lépés: A kamera hardverbeállítása

Ebben a lépésben hardverbeállítást végez a kameráról, és csatlakoztatja azt az RPI -hez.

Ehhez a következőkre lesz szüksége:

• EasyCap ADC (analóg -digitális átalakító) - UTV007 lapkakészlet
• Sony Effio CCTV kamera
• Vezetékek és kábelek

A kábel beállítása és konfigurálása általában rajtad múlik. Alapvetően a fényképezőgépet valamilyen tápkábellel kell csatlakoztatni a tápegységhez, és a fényképezőgép jelkimenetét. Konfigurációnkat a fenti képeken láthatja. A kamera jelkábelét az EasyCap ADC sárga hüvelykábeléhez kell csatlakoztatnia. Az EasyCap többi kábelére nincs szükség. Most csatlakoztathatja az EasyCap készüléket az RPi -hez. Mivel valószínűleg nem lesz elég hely a Pi USB -bővítőhelye körül, javasoljuk, hogy csatlakoztassa az ADC -t USB -hosszabbító kábellel.

FIGYELEM: Az EasyCap ADC STK1160, Empia vagy Arcmicro lapkakészletekkel nem működik. Az egyetlen támogatott lapkakészlet az UTV007.

8. lépés: A kamera tesztelése

A konfiguráció teszteléséhez ellenőriznie kell az RPi -hez továbbított jelet.

Mostantól az összes szoftvert a terminál használatával telepíti, amely parancssori felhasználói felület. Mivel nagyon gyakran fogja használni, fontos megjegyezni, hogy a billentyűparancs segítségével nyitható meg: Crtl+Alt+T.

Először telepítse az mplayert a terminálon keresztül a következő paranccsal:

sudo apt-get install mplayer

Ez a program a videók kamerából való megtekintésére szolgál.

Ezután futtatnia kell az mplayert. Ha rendelkezik NTSC kamerával (észak -amerikai szabvány), futtassa ezt a terminálon:

mplayer tv: // -tv driver = v4l2: device =/dev/video0: input = 0: norm = NTSC -vo x11

Ha rendelkezik PAL kamerával (Európa), írja be a következőt:

mplayer tv: // -tv driver = v4l2: device =/dev/video0: input = 0: norm = PAL -vo x11

Ha a parancsokat kézzel írja be a terminálba, győződjön meg arról, hogy az előző parancs "driver = v4l2" részében a helyes karakter nem egy ('1'), hanem egy kis L betű ('l'). Javasoljuk azonban, hogy csak másolja és illessze be a parancsokat a Ctrl+Shift+C billentyűkombinációval a másoláshoz, és a Ctrl+Shift+V billentyűkombinációval a terminálon belüli parancsok beillesztéséhez. Ez sokkal könnyebbé és gyorsabbá teszi a beállítási folyamatot.

Ha a fényképezőgép megfelelően van csatlakoztatva, akkor látni fogja a kamera videó hírcsatornáját. Ha nem, ellenőrizze újra az előző lépéseket, és győződjön meg arról, hogy helyesen követte őket.

9. lépés: Az összes szükséges szoftver telepítése

Ezután telepítenie kell az összes szükséges szoftvert. Először futtassa ezt:

sudo apt-get update

És frissítse az összes csomagot:

sudo apt-get upgrade

Az összes rendszerkönyvtárat a következő paranccsal telepítheti:

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 libssl -dev

Mivel a meteorok észlelésére használt kód Python -ban van írva, telepítenie kell néhány, a kódban használt Python -modult is. Először is telepítse a pip (Pip Installs Packages) csomagokat a terminálról:

sudo pip install -U pip setuptools

Először is telepítenie és frissítenie kell a Numpy csomagot:

sudo pip install numpy

sudo pip -frissítés numpy

Már pip és Python lesz az RPi -n, de frissítenie kell a legújabb verzióra. Telepítse az összes Python könyvtárat a következő paranccsal:

sudo pip install gitpython Párna scipy cython astropy pyephem weave paramiko

Ez valószínűleg eltart egy ideig.

10. lépés: Az időzóna és az RTC modul beállítása

Mivel a pontos idő fontos szerepet játszik a meteorok megfigyelésében és észlelésében, meg kell győződnie arról, hogy az RPi a megfelelő időt tartja. Először állítsa be az időzónáját UTC -re (szabványos időzóna a csillagászok körében) a következő paranccsal:

sudo dpkg-újrakonfigurálja a tzdata-t

Ez megnyit egy GUI -t, amely végigvezeti Önt a folyamaton. Válassza ki a „Semmi a fentiek közül”, majd az „UTC” lehetőséget, és lépjen ki.

Ezután be kell állítania az RTC modult, hogy még a számítógép kikapcsolt és offline állapotban is maradjon. A modul beállításához gyakran felkérik, hogy valamilyen módon szerkessze a fájlt. Csináld vele:

sudo nano

ahol lecseréli a tényleges fájlcímet. Miután végzett, nyomja meg a Crtl+O és a Crtl+X billentyűkombinációt.

Ezenkívül, amikor egy kódsor „megjegyzését” kell tennie, tegye ezt úgy, hogy # szójelet helyez a szóban forgó sor elejére.

Adja hozzá a következő sorokat a /boot/config.txt fájl végén:

dtparam = i2c_arm = be

dtoverlay = i2c-rtc, ds3231

Ezután indítsa újra az RPi -t:

sudo újraindítás

Ezután távolítsa el a hamis órát, mert már nincs rá szüksége:

sudo apt-get remove fake-hwclock

sudo update-rc.d hwclock.sh engedélyezze a sudo update-rc.d fake-hwclock eltávolítását

Ezután írja be a sorokat a -systz paranccsal a/lib/udev/hwclock -set fájlba.

Most be kell állítania az aktuális időt úgy, hogy az aktuális rendszeridőt RTC -be írja, és meg kell szabadulnia a redundáns NTP -démontól:

sudo hwclock -w

sudo apt-get remove ntp sudo apt-get install ntpdate

További szerkesztést! Szerkessze az /etc/rc.local fájlt, és adja hozzá a hwclock parancsot a 0 kilépést jelző sor fölé:

aludni 1

hwclock -s ntpdate -debian

Az/etc/default/hwclock fájl szerkesztésével és a H WCLOCKACCESS paraméter megváltoztatásával megakadályozhatja az óra automatikus beállítását egy másik értékre:

HWCLOCKACCESS = nem

Most le kell tiltania az RTC rendszer frissítését a rendszerórából, mivel ezt már megtettük, a /lib/systemd/system/hwclock-save.service fájl következő sorának megjegyzésével:

ConditionFileIsExecutable =!/Usr/sbin/ntpd

Engedélyezze az RTC órát a futtatással:

sudo systemctl engedélyezze a hwclock-save.service szolgáltatást

Ahhoz, hogy az RTC idő 15 percenként frissüljön, futtassa ezt:

crontab -e

és válassza ki kedvenc szövegszerkesztőjét.

És a fájl végén adja hozzá a következő sort:

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

Ez 15 percenként frissíti az RTC órát az interneten keresztül.

Ez az! Készen állsz! Ez könnyű volt, nem? Mindössze annyit kell tennie, hogy újraindítja a számítógépet:

sudo újraindítás

11. lépés: A Watchdog szolgáltatás engedélyezése

Az RPi néha megmagyarázhatatlanul lefagy és lefagy. A felügyeleti szolgáltatás lényegében automatikusan újraindítja az RPi -t, amikor az időzítője azt észleli, hogy a számítógép tetszőleges idő alatt nem tett semmit.

A watchdog szolgáltatás teljes engedélyezéséhez először telepítse a watchdog csomagot, futtatva ezt a terminálon:

sudo apt-get install watchdog

Ezután töltse be manuálisan a szervizmodult:

sudo modprobe bcm2835_wdt

Adjon hozzá egy.config fájlt a modul automatikus betöltéséhez, és nyissa meg a nano editor segítségével:

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

Ezután adja hozzá ezt a sort a fájlhoz:

bcm2835_wdt

majd mentse el a fájlt a Ctrl+O, majd a Ctrl+X beírásával.

Egy másik fájlt is szerkesztenie kell a/lib/systemd/system/watchdog.service címen, futtatva ezt a terminálon:

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

Most adjon hozzá egy sort a [Telepítés] szakaszhoz:

[Telepítés]

WantedBy = többfelhasználós.cél

Ezenkívül még egy dolgot kell elvégezni, ha magát az őrszolgálatot konfigurálja. Először nyissa meg a.conf fájlt a terminálon:

sudo nano /etc/watchdog.conf

majd szüntesse meg a megjegyzést [vagyis távolítsa el az előtte lévő hashtag jelet] a #watchdog-device-val kezdődő sort. Szüntesse meg a sor megjegyzését is, amely azt írja, hogy #max-load-1 = 24.

Már csak a szolgáltatás engedélyezése és elindítása van hátra:

sudo systemctl engedélyezi a watchdog.service szolgáltatást

És akkor:

sudo systemctl indítsa el a watchdog.service szolgáltatást

12. lépés: A kód beszerzése

A kódot le kell tölteni a /home /pi címre. A kód letöltéséhez írja be a következőt a terminálba:

CD

A kódot a terminál megnyitásával és futtatásával szerezheti be:

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

A letöltött kód összeállításához és az összes Python -könyvtár telepítéséhez nyissa meg a terminált, és keresse meg azt a mappát, ahol a kódot klónozzák:

cd ~/RMS

És akkor fuss:

sudo python setup.py install

13. lépés: A konfigurációs fájl beállítása

Az egyik legfontosabb lépés a konfigurációs fájl beállítása. Meg kell nyitnia a konfigurációs fájlt és szerkesztenie kell:

sudo nano /home/pi/RMS/.config

A beállítási folyamat alapvetően több részből áll:

Először is be kell állítania az állomás azonosítóját, amely a [Rendszer] cím alatt található. 3 számjegyű számnak kell lennie. Ha az RPi egy csillagászati szervezethez tartozik, akkor az állomás azonosítóját az adott szervezet kapja meg. Ha nem, akkor saját maga állíthatja be az azonosítót. Ezután be kell állítania a kamera koordinátáit, beleértve a megfigyelési hely magasságát. Bármely hely koordinátáival kapcsolatos információk könnyen beszerezhetők az Androidon található „GPS koordináták” alkalmazással vagy az iOS rendszeren a „GPS adatok - koordináták, magasság, sebesség és iránytű” alkalmazással.

Ezután be kell állítania a konfigurációs fájl [Capture] részét. Csak a fényképezőgép felbontási beállításait és az FPS -számot (Frames Per Second) kell megváltoztatnia.

Ha rendelkezik NTSC kamerával (Észak -Amerika), akkor a képernyő felbontása 720 x 480, az FPS pedig 29,97 lesz.

Ha rendelkezik PAL rendszerű kamerával (Európa), akkor 720 x 576 képernyőfelbontású lesz, az FPS értéke pedig 25. Ezen paraméterek szerint töltse ki a.config fájl adatait.

Miután végzett a konfigurációs fájl beállításával, nyomja meg a Ctrl+O billentyűkombinációt a fájl módosításainak mentéséhez, és a Crtl+X gombot a kilépéshez.

14. lépés: A kamera beállítása

A kamera beállításának kezdetéhez ismét el kell indítania az mplayert, amely lehetővé teszi a kommunikációt a kamerával a terminálon.

Ha NTSC kamerája van, írja be ezt a terminálba:

mplayer tv: // -tv driver = v4l2: device =/dev/video0: input = 0: norm = NTSC -vo x11

Ha Európában él, futtassa ezt:

mplayer tv: // -tv driver = v4l2: device =/dev/video0: input = 0: norm = PAL -vo x11

Ezután megnyílik az mplayer ablak, és látni fogja, hogy pontosan mit rögzít a fényképezőgép. Most manuálisan kell beállítania a kamerát. Először meg kell nyomnia a középső "SET" gombot a kamera hátoldalán, amely megnyitja a menüt. A SET gomb körüli gombokkal navigálhat rajta.

Ezután nyissa meg az RMS/Guides/icx673_settings.txt fájlt vagy a terminálon keresztül, vagy a Githubon, és egyszerűen másolja át a fájlban megadott beállításokat a fényképezőgépére a menüben való navigálással és a kamera beállításainak módosításával, a itt:

LENS - MANUAL

ZÁRÓ/AGC - KÉZI (ENTER) ÜZEMMÓD - SHT+AGC ZÁRÓ - AGC - 18 FEHÉR BALLANCE - ANTI CR HÁTTÉRFÉNY - KIKAPCSOLÁS (ENTER) TÜKÖR - KI FÉNYESSÉG - 0 KONTRASZT - 255 ÉLETESSÉG - 0 HUE - 128 GAIN - 128 DEFOGG - OFF ATR - OFF MOTION DETECTION - OFF ……… Nyomja meg a NEXT ……… PRIVACY - OFF DAY/NIGHT - B/W (OFF, OFF, -, -) NR (ENTER) NR MODE - OFF Y LEVEL - - C LEVEL - - CAM ID - OFF SYNC - INT LANG - ENG ……… SAVE ALL EXIT

Ezek a beállítások optimalizálják a kamerát a meteorok éjszakai észlelésére.

Ha a kép túl sötétnek tűnik (nem látszanak csillagok), akkor az AGC paramétert 24 -re állíthatja.

Ha az mplayer kijelzője zöldre vált, nyomja meg a Crtl+C gombot a terminál ablakában. Nyisson meg egy másik terminál ablakot, és írja be kétszer a következő parancsot:

sudo killall mplayer

15. lépés: Végül! A szoftver futtatása

Először tesztelje a beállításokat a StartCapture 0,1 órás (6 perc) futtatásával:

python -m RMS. StartCapture -d 0.1

Ha minden rendben van a beállítással, akkor teljesen fehér ablaknak kell megjelennie. Valahol az ablak tetején egy sor jelenik meg, amely azt mondja: „Maxpixel”. Ha az ablak nem indul el, vagy a rögzítési folyamat egyáltalán nem indul el, folytassa a „16. lépés: Hibaelhárítás” résznél.

Most már készen áll az adatok rögzítésére és a meteorok észlelésére. Most már csak a kódot kell futtatnia a terminálon:

python -m RMS. StartCapture

Ez a felvétel napnyugta után kezdődik, és hajnalban leáll.

Az adatok a/home/pi/RMS_data/CapturedFiles mappába kerülnek mentésre, a meteorészlelést tartalmazó fájlok pedig a/home/pi/RMS_data/ArchivedFiles fájlba.

Az összes észlelés egy éjszaka észlelése egy *.tar.gz fájlban tárolódik a/home/pi/RMS_data/ArchivedFile s mappában.

16. lépés: Hibaelhárítás

GTK probléma

Néha és bizonyos eszközökön úgy tűnik, hogy nincs „Maxpixel” ablak, amelyet a rögzítés előtt kell megjeleníteni, és hogy az RMS figyelmeztetést tartalmaz. StartCapture napló:

(StartCapture.py:14244): Gtk-ERROR **: GTK+ 2.x szimbólumokat észleltünk. A GTK+ 2.x és a GTK+ 3 használata nem támogatott ugyanabban a folyamatban

Telepítenie kell egy csomagot az apt-get használatával:

sudo apt-get install pyqt4-dev-tools

A hiba kijavításához és a rögzítés megkezdéséhez futtassa:

piton

És akkor:

>> import matplotlib

>> matplotlib.matplotlib_fname ()

Ez kinyomtatja a matplotlib python könyvtár konfigurációs fájljának helyét, például: /usr/local/lib/python2.7/dist-packages/matplotlib-2.0.2-py2.7-linux-armv7l.egg/matplotlib/mpl -adata/matplotlibrc

Szerkessze a fájlt a nano szerkesztővel:

sudo nano

És amikor a fájlban van, cserélje ki a következő sort:

háttér: gtk3agg

ezzel a sorral:

háttér: Qt4Agg

Meg kell szüntetnie a sor megjegyzését is:

#backend.qt4: PyQt4

Mentse el a fájlt, és kész!

Az Astropy telepítése nem sikerült

Ha az astropy python modul telepítése sikertelen, és a megjelenő hibaüzenet ezt mondja:

ImportError: Nincs _build_utils.apple_accelerate nevű modul

Akkor valószínűleg a numpy újabb verziójára van szüksége. Tehát folytassa és frissítse a numpy -t a probléma megoldásához:

sudo pip -frissítés numpy

Ezt követően a 9. lépésben leírtak szerint újra kell telepítenie a python modulokat és más csomagokat.

17. lépés: Eredmények

Íme néhány meteorkép, amelyet a meteorok rögzítéséből és a korábban telepített szoftver futtatásából kaptunk.