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太強了!樹莓派打造智能的行星觀測器

[導讀]最近的太強日環食吸引了一大波天文愛好者。在我所居住城市的樹莓科技中心大樓外就有一臺大型的天文望遠鏡,它可以鳥瞰宇宙中的派打其他星球。我一直認為那些真實存在、造智又遙不可及的行星外太空與微小的我有著某種神秘的聯系。我準備用樹莓派和天文望遠鏡復制一臺智能的觀測行星觀測器。

最近的太強日環食吸引了一大波天文愛好者。在我所居住城市的樹莓科技中心大樓外就有一臺大型的天文望遠鏡,它可以鳥瞰宇宙中的派打其他星球。我一直認為那些真實存在、造智又遙不可及的行星外太空與微小的我有著某種神秘的聯系。

太強了!樹莓派打造智能的行星觀測器


我準備用樹莓派和天文望遠鏡復制一臺智能的觀測行星觀測器。從 NASA 獲取已知行星的太強坐標數據,然后這臺儀器就可以自動調整角度,樹莓聚焦這顆行星,派打讓我可以很方便地觀測它們。相信它將很好地帶你觀看和感受地球之外的外太空世界。


視頻演示


材料清單




  • 樹莓派 3B ×1

  • 16×2 LCD 屏幕 ×1

  • 帶驅動器的步進電機 28-BYJ48 ×2

  • 按鈕 ×3

  • 法蘭聯軸器 5mm ×2

  • 按鈕指南針 ×1

  • M3 螺栓/螺母 ×8

  • 3D 打印外殼 ×1

  • 3D 打印望遠鏡 ×1


行星坐標數據



這里將介紹兩種定位行星的方法。

1、使用水平坐標系。它可以從北方(方位角)向上方傾斜和從地平線(高度)向上方傾斜,因此是以你的位置而定,所以角度會有所不同。此方法以北方作為參考。


請點擊鏈接查看:

https://en.wikipedia.org/wiki/Horizontal_coordinate_system


2、將樹莓派連上 WiFi 后,直接連接到 NASA 獲得數據。


訪問行星數據


從 NASA 噴氣推進實驗室(JPL)獲取數據:

https://ssd.jpl.nasa.gov/?horizons


訪問數據前需要安裝 AstroQuery 庫,用于查詢行星網絡表單和數據庫的工具。

請點擊下載安裝:

https://astroquery.readthedocs.io/en/latest/jplhorizons/jplhorizons.html


請確保安裝最新版本的 Raspbian(我使用的是3.7.3版)。

打開終端運行命令:

    sudo apt install python3-pip

    然后使用 pip 安裝 astroquery 的升級版本。

      pip3?install?--pre?--upgrade?astroquery

      在繼續完成項目前,請使用簡單的 Python 腳本訪問該數據,確保正確安裝了所有的依賴項。

        from astroquery.jplhorizons import Horizonsmars = Horizons(id=499, location='000', epochs=None, id_type='majorbody')eph = mars.ephemerides()print(eph)

        接下來會顯示火星的詳細位置。


        請點擊該鏈接查看火星定位是否正確:

        https://theskylive.com/planetarium


        為了方便查詢,我會做簡化處理。其中 id 表示是 JPL 數據中與火星的數據,epochs 表示獲取數據的時間,id_type 表示詢問太陽系主體。“000”在格林威治天文臺的位置代碼中表示英國的位置。其他位置可點擊查看:

        https://minorplanetcenter.net//iau/lists/ObsCodesF.html


        故障排除:

        如果出現報錯:No module named ‘keyring.util.escape’


        可以在終端中輸入以下命令:

          pip3?install?--upgrade?keyrings.alt


          編程

          為了找到精確的坐標數據,在 getPlanetInfo 方法修改位置信息(使用上一步中的天文臺的列表修改這里的 location)

            def getPlanetInfo(planet):obj = Horizons(id=planet, location='000', epochs=None, id_type='majorbody')eph = obj.ephemerides()return eph


            完整的 python 腳本,請在項目文件庫中下載:

            https://make.quwj.com/project/240


            連接硬件




            在該步驟中,要連接面包板、跳線、兩個步進電機、LCD 屏幕和三個按鈕。

            在樹莓派上找到引腳,在終端上輸入

              pinout


              它會可以顯示 GPIO 編號和板子編號。

              連接方式如下:

              第一個進電機 – 7、11、13、15

              第二個進電機 – 40、38、36、32

              按鈕 1 – 33

              按鈕 2 – 37

              按鈕 3 – 35

              顯示屏 – 26、24、22、18、16、12


              全部連接后,運行 python 腳本

                python3 planetFinder.py



                在屏幕上會顯示設置文本,并且按鈕可以啟動步進電機。


                3D 打印外殼


                1、3D 打印外殼。



                所有打印 STL 文件,請在項目文件庫下載:

                https://make.quwj.com/project/240


                2、測試外殼








                外殼組裝到位后,進行其他組件的安裝。將按鈕安裝到位,固定顯示幕和步進電機,打磨外殼,確保所有組件都能正常使用。


                安裝電子組件


                1、安裝步進電機





                步進電機將控制位于外殼上方的望遠鏡的仰角,因此需要延長電線以便旋轉。請如圖進行安裝。


                接線完成后,運行 python 腳本,檢查是否一切正常。



                然后將電線放回管內,直到步進電機就位,再將步進電機固定在外殼上,然后將外殼粘合。


                2、安裝按鈕和 LCD 屏幕



                如圖所示安裝按鈕,在焊接前使用螺母使其固定到位。



                再使用 M3 螺栓和螺母固定 LCD 顯示器。請將 LCD 其中一個引腳焊接到電位計上。




                在將所有的組件粘合之前,再次測試代碼,確保所有能夠正常工作,因為該階段更容易修復。


                3、添加法蘭聯軸器



                將 3D 打印的底座連接到步進電機。



                將法蘭聯軸器安裝在步進電機的頂部,并用螺釘固定到位。



                將望遠鏡安裝到旋轉塔頂上的電機很簡單,因為有足夠的空間可以將小螺釘固定到位。



                一個法蘭器粘連在旋轉塔架的底座上,另一個安裝在望遠鏡上。


                再次測試,如果有問題,馬上修復并確保所有連線正確。


                啟動


                因為想把它獨立運行,而不是每次手動代碼尋找行星,因此將其設置為在樹莓派開啟時運行代碼。


                在終端中輸入。

                  1crontab -e

                  在打開的文件中,在文件末尾,另起一行輸入。

                    1@reboot python3 /home/pi/PlanetFinder/planetFinder.py &


                    代碼保存在 PlanetFinder 文件夾中,因此文件位置為:

                    /home/pi/PlanetFinder/planetFinder.py。如果你保存在其他地方,請在此處更改。


                    說明:它允許代碼在后臺運行,因此它在啟動時不會阻止其他進程。


                    完成組裝




                    將小指南針添加到旋轉底座的中間,最后,將所有的組件安裝到位。


                    使用方法



                    1、當望遠鏡開始啟動時,調整垂直軸。按下向上和向下按鈕可以移動望遠鏡,調整好后按下 OK 按鈕即可(位于底部)。


                    2、調整旋轉角度,使用按鈕旋轉望遠鏡,直到小指南針將望遠鏡指向北,然后按下 OK 按鈕即可。


                    現在,你可以使用向上、向下按鈕選擇行星,確定好后按下 OK 按鈕即可。它將顯示選定行星的高度和方位角,指向它幾秒后再轉向北。


                    目前為止,項目就完成了。你會去尋找哪一顆行星呢?!



                    -END-


                    MAKER:snowbiscuit/譯:趣無盡 Cherry(轉載請注明出處)

                    https://shumeipai.nxez.com/2020/07/23/raspberry-pi-planet-finder.html


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