Stesen Meteor Raspberry Pi: 17 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Matlamat tutorial ini adalah untuk anda membina kamera video pengesanan meteor yang berfungsi sepenuhnya yang dapat anda gunakan kemudian untuk pengesanan dan pemerhatian meteor. Bahan yang digunakan akan agak murah, dan boleh dibeli dengan mudah di kedai teknologi tempatan anda. Semua perisian yang digunakan dalam projek ini adalah sumber terbuka, dan projek itu sendiri adalah sumber terbuka.

Anda boleh mendapatkan lebih banyak maklumat mengenai projek di Hackaday dan Github Rangkaian Meteor Croatian.

Langkah 1: Keperluan dan Bahan

Bahan yang digunakan adalah:

• Komputer Raspberry Pi 3
• Kad SD mikro kelas 10, storan 32 GB atau lebih tinggi
• penyesuai kad SD mikro
• Bekalan kuasa 5V untuk RPi dengan arus maksimum sekurang-kurangnya 2A
• Kes RPi dengan kipas
• Papan Pemanas
• Modul RTC (Jam Sebenar) - modul RTC DS3231
• Digitizer video EasyCap (chipset UTV007) (yang lain mempunyai masalah pada RPi)
• Kamera CCTV Sony Effio 673 dan lensa luas (4mm atau 6mm)
• Bekalan kuasa kamera 12V
• Perumahan kamera keselamatan
• Pendawaian dan kabel
• PILIHAN: Penyesuai HDMI ke VGA

Langkah 2: Menyiapkan RPi - Bahan

Kami pertama kali akan memulakan dengan menyiapkan RPi itu sendiri. Untuk melakukan itu, kami memerlukan bahan berikut:

• Raspberry Pi 3
• 3 sink haba
• Kotak plastik RPi dengan kipas
• Modul RTC
• Kad SD

Langkah 3: Memasang Raspbian

Sekarang anda perlu memasang OS Raspbian, RPi pada kad SD mikro anda. Anda boleh mendapatkan Raspbian Jessie (gambar OS yang berfungsi dengan penyediaan kamera semasa) di pautan ini: Memuat turun Raspbian

Anda juga mesti mempunyai penyesuai kad SD mikro untuk memasang OS pada kad.

Sekiranya kad SD anda tidak baru, anda perlu memformat kad sebelum memasang Raspbian. Anda boleh mendapatkan panduan untuk memasang Raspbian dan memformat kad SD pada pautan ini: Memasang Raspbian

Langkah 4: Heatsinks & SD Card

Kita mulakan dengan menempelkan heat sink ke CPU dan GPU papan, serta bahagian belakang GPU. Mula-mula anda perlu mengupas penutup biru di mana permukaan melekit yang melekat pada unit-unit yang disebutkan di atas. Bahagian pengelupasannya sedikit sukar, tetapi anda boleh menggunakan objek tajam untuk melepaskan penutup dengan mudah.

Selepas itu anda perlu meletakkan kad SD yang anda pasangkan Raspbian di port kad SD pada RPi anda (untuk lokasi port kad SD, lihat Langkah 6.)

Langkah 5: Memasang Kotak dan Kipas

Setelah itu anda boleh beralih ke pemasangan kotak yang akan dimasukkan RPi anda. Kotak itu terbuat dari plastik, dan ditutup kembali dengan kerajang yang mudah dilepaskan. Kami mencadangkan agar anda mula memasang kotak dari sisi papan RPi anda, kerana dengan itu anda dapat dengan mudah mengenal pasti sisi mana dan seberapa tepat kotak itu harus disatukan dengan mengenali slot port di sisi. Kemudian anda akan melekatkan bahagian bawah kotak. Pastikan lubang di bahagian bawah sejajar dengan GPU.

Selepas itu anda boleh melekatkan bahagian atas kotak. 'Kaki' yang lebih kecil yang keluar di kedua sisi sisi atas mesti diselaraskan dengan lubang kecil di setiap sisi kotak. Pada tahap ini anda mesti memastikan bahagian atas kotak berada di atas susunan pin GPIO. Melanjutkan, anda kini boleh melampirkan modul RTC. Ia dapat dilekatkan pada empat pin GPIO pertama yang menghadap ke tengah papan, seperti yang terlihat pada gambar. Sekarang selesaikan tugas menyiapkan perkakasan RPi anda dengan hanya memasang kipas ke bahagian atas papan. Peranan kipas, sama seperti pendingin panas, adalah untuk membolehkan penyejukan dan prestasi RPi anda yang optimum ketika berada di bawah beban pengiraan yang berat. Anda pertama kali akan memasang kipas ke tempatnya dengan menggunakan skru silang kecil, dengan skru dan logo kipas menunjuk ke arah dalam kotak. Kemudian kabel kipas mesti disambungkan ke pin GPIO 2 dan 3, melihat ke arah luar kotak. Sekiranya beberapa skru kelihatan mengganggu papan itu sendiri dan / atau tidak membiarkan kotak ditutup sepenuhnya, anda tentu saja boleh memakainya sehingga mengarah ke arah luar kotak. Sekiranya kipas tidak berfungsi, cuba sambungkan semula kabel kipas ke pin atau bahkan pasangkan kabel yang longgar ke kipas.

Langkah 6: Menyambungkan Periferal

Dalam bahagian proses ini, anda akan menjadikan papan RPi anda menjadi komputer yang boleh digunakan.

Untuk ini, anda memerlukan:

• PILIHAN: Kabel HDMI ke VGA
• tetikus
• papan kekunci
• Pantau
• Kabel kuasa monitor dan RPi

Anda akan bermula dengan menyambungkan monitor ke RPi anda. Port video yang RPi gunakan adalah HDMI jadi jika anda tidak mempunyai kabel HDMI atau monitor (misalnya jika anda mempunyai kabel VGA), anda mesti membeli penyesuai HDMI TO VGA. Port HDMI terletak di salah satu sisi komputer papan tunggal RPi. Selepas itu anda boleh menyambungkan papan kekunci dan tetikus ke RPi melalui port USB. Setelah menyiapkan peranti input dan output asas anda, anda boleh memasang RPi anda ke sumber kuasa dengan menggunakan penyesuai dan kabel yang disertakan dengan papan anda. Penting untuk diperhatikan bahawa kuasa elektrik yang digunakan untuk menjalankan RPi mestilah sekurang-kurangnya 2.5 A.

Langkah 7: Persediaan Perkakasan Kamera

Pada langkah ini, anda akan membuat persediaan perkakasan kamera anda dan menyambungkannya ke RPI.

Untuk ini, anda memerlukan perkara berikut:

• EasyCap ADC (penukar analog-digital) - chipset UTV007
• Kamera CCTV Sony Effio
• Pendawaian dan kabel

Penyediaan dan konfigurasi kabel biasanya bergantung kepada anda. Pada asasnya, anda perlu menyambungkan kamera ke bekalan kuasa dengan semacam kabel kuasa dan output isyarat kamera ke kamera. Anda dapat melihat konfigurasi kami pada gambar di atas. Anda perlu menyambungkan kabel isyarat kamera ke kabel wanita kuning dari EasyCap ADC. Kabel lain dari EasyCap tidak akan diperlukan. Sekarang anda boleh menyambungkan EasyCap anda ke RPi anda. Oleh kerana anda mungkin tidak mempunyai cukup ruang di sekitar kawasan slot USB Pi, kami mencadangkan agar anda menyambungkan ADC dengan kabel sambungan USB.

AMARAN: EasyCap ADC dengan chipset STK1160, Empia atau Arcmicro tidak akan berfungsi. Satu-satunya chipset yang disokong ialah UTV007.

Langkah 8: Menguji Kamera

Untuk menguji konfigurasi anda, anda harus memeriksa isyarat yang dihantar ke RPi anda.

Mulai sekarang, anda akan memasang semua perisian menggunakan terminal, yang merupakan antara muka pengguna baris perintah. Oleh kerana anda akan menggunakannya sangat kerap, perlu diketahui bahawa ia dapat dibuka melalui jalan pintas papan kekunci: Crtl + Alt + T.

Pasang mplayer pertama melalui terminal menggunakan arahan ini:

sudo apt-get install mplayer

Ini adalah program untuk melihat video dari kamera.

Seterusnya, anda perlu menjalankan mplayer. Sekiranya anda mempunyai kamera NTSC (standard Amerika Utara), jalankan ini di terminal:

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

Sekiranya anda mempunyai kamera PAL (Eropah), masukkan yang berikut:

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

Sekiranya anda mengetik perintah secara manual di Terminal, pastikan bahawa watak yang betul di bahagian "driver = v4l2" dari perintah sebelumnya bukan satu ('1'), tetapi huruf L huruf kecil ('l'). Namun, kami sangat mengesyorkan hanya menyalin dan menempelkan perintah menggunakan Ctrl + Shift + C untuk menyalin dan Ctrl + Shift + V untuk menampal perintah di dalam Terminal. Ini menjadikan proses penyediaan jauh lebih mudah dan lebih cepat.

Sekiranya kamera disambungkan dengan betul, anda akan melihat suapan video dari kamera. Sekiranya tidak, periksa langkah sebelumnya sekali lagi dan pastikan anda mengikutinya dengan betul.

Langkah 9: Memasang Semua Perisian yang Diperlukan

Seterusnya anda perlu memasang semua perisian yang diperlukan. Pertama, jalankan ini:

sudo apt-get kemas kini

Dan tingkatkan semua pakej:

sudo apt-get peningkatan

Anda boleh memasang semua perpustakaan sistem dengan menggunakan arahan berikut:

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

Oleh kerana kod yang digunakan untuk mengesan meteor ditulis dalam Python, anda juga harus memasang beberapa 'modul' Python yang digunakan dalam kod tersebut. Pertama, mulakan dengan memasang pip (Pip Pemasangan Pemasangan) dari terminal:

sudo pip install -U pip setuptools

Anda juga mesti memasang dan mengemas kini pakej Numpy terlebih dahulu:

sudo pip pasang numpy

sudo pip - tingkatkan numpy

Anda akan mempunyai pip dan Python pada RPi anda, tetapi anda harus menaik taraf ke versi terkini. Pasang semua perpustakaan Python dengan arahan berikut:

sudo pip install gitpython Pillow scipy cython astropy pyephem tenun paramiko

Ini mungkin memerlukan sedikit masa.

Langkah 10: Menyiapkan Modul Zon Waktu dan RTC

Oleh kerana masa yang tepat memainkan peranan penting dalam pemerhatian dan pengesanan meteor, anda mesti memastikan RPi anda menyimpan masa yang tepat. Pertama, tetapkan zon waktu anda ke UTC (zon waktu standard di kalangan ahli astronomi) menggunakan arahan berikut:

sudo dpkg-konfigurasikan semula tzdata

Ini akan membuka GUI yang akan membimbing anda melalui prosesnya. Pilih 'Tiada yang di atas' dan kemudian 'UTC' dan keluar.

Seterusnya, anda perlu menyediakan modul RTC anda untuk memastikan masa walaupun komputer anda dimatikan dan di luar talian. Untuk menyiapkan modul, anda akan sering diminta mengedit fail. Lakukan dengan:

sudo nano

di mana anda akan menggantikan dengan alamat fail sebenar. Setelah selesai, tekan Crtl + O dan Crtl + X.

Juga, apabila anda diminta untuk 'memberi komen' pada sebilangan kod, lakukan dengan meletakkan tanda # pada permulaan baris yang dimaksud.

Tambahkan baris berikut di akhir /boot/config.txt:

dtparam = i2c_arm = dihidupkan

dtoverlay = i2c-rtc, ds3231

Kemudian reboot RPi anda:

rebo sudo

Selepas itu keluarkan modul palsu-hwclock kerana anda tidak memerlukannya lagi:

sudo apt-get remove palsu-hwclock

sudo update-rc.d hwclock.sh aktifkan sudo update-rc.d palsu-hwclock hapus

Seterusnya, komen baris dengan -systz dalam set file / lib / udev / hwclock.

Sekarang anda harus menetapkan waktu semasa dengan menulis waktu sistem semasa ke RTC, dan menyingkirkan daemon NTP yang berlebihan:

sudo hwclock -w

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

Lebih banyak penyuntingan! Edit fail /etc/rc.local dan tambahkan arahan hwclock di atas baris yang mengatakan jalan keluar 0:

tidur 1

hwclock -s ntpdate-debian

Cegah pengaturan jam secara automatik ke nilai yang lain dengan mengedit fail / etc / default / hwclock dan mengubah parameter H WCLOCKACCESS:

HWCLOCKACCESS = tidak

Sekarang anda harus melumpuhkan pengemaskinian sistem RTC dari jam sistem, kerana kita sudah melakukannya, dengan memberi komen baris berikut dalam fail /lib/systemd/system/hwclock-save.service file:

ConditionFileIsExecutable =! / Usr / sbin / ntpd

Aktifkan jam RTC dengan menjalankan:

sudo systemctl mengaktifkan perkhidmatan hwclock-save.service

Untuk masa RTC dikemas kini setiap 15 minit, anda menjalankan ini:

crontab -e

dan pilih penyunting teks kegemaran anda.

Dan di akhir fail tambahkan baris berikut:

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

Ini akan mengemas kini waktu jam RTC setiap 15 minit melalui Internet.

Iaitu ia! Anda sudah bersedia! Ini mudah, bukan? Yang perlu anda lakukan seterusnya ialah menghidupkan semula komputer:

rebo sudo

Langkah 11: Mengaktifkan Perkhidmatan Pengawas

RPi kadang-kadang digantung dan membeku. Perkhidmatan pengawas pada dasarnya menghidupkan semula RPi secara automatik apabila pemasa mendaftarkan bahawa komputer tidak melakukan apa-apa dalam jangka masa yang sewenang-wenangnya.

Untuk mengaktifkan perkhidmatan pengawas sepenuhnya, pasang pakej pengawas terlebih dahulu dengan menjalankannya di terminal:

sudo apt-get install pengawas

Kemudian muatkan modul perkhidmatan secara manual:

sudo modprobe bcm2835_wdt

Tambahkan fail.config untuk memuat modul secara automatik dan membukanya dengan editor nano:

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

Kemudian tambahkan baris ini ke fail:

bcm2835_wdt

dan kemudian simpan fail dengan menaip Ctrl + O dan kemudian Ctrl + X.

Anda juga perlu mengedit fail lain di / lib / systemd / system / watchdog.service dengan menjalankannya di terminal:

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

Sekarang tambahkan baris ke bahagian [Pasang]:

[Pasang]

WantedBy = multi-user.target

Selain itu, satu perkara yang harus dilakukan adalah mengkonfigurasi perkhidmatan pengawas itu sendiri. Pertama buka fail.conf di terminal:

sudo nano /etc/watchdog.conf

dan kemudian lewatkan [iaitu, hapus tanda hashtag di hadapannya] garis yang bermula dengan # perangkat pengawas. Tolak baris yang mengatakan # max-load-1 = 24.

Yang tinggal hanyalah mengaktifkan dan memulakan perkhidmatan:

sudo systemctl mengaktifkan watchdog.service

Dan kemudian:

sudo systemctl mulakan pengawas.service

Langkah 12: Mendapatkan Kod

Kod tersebut mesti dimuat turun ke / home / pi. Untuk memuat turun kod di sana, masukkan yang berikut di terminal:

cd

Anda boleh mendapatkan kod dengan membuka terminal dan menjalankan:

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

Sekarang, untuk menyusun kod yang dimuat turun dan memasang semua perpustakaan Python, buka terminal dan arahkan ke folder di mana kod tersebut diklon:

cd ~ / RMS

Dan kemudian jalankan:

sudo python setup.py pasang

Langkah 13: Menyiapkan Fail Konfigurasi

Salah satu langkah yang paling penting adalah menyediakan fail konfigurasi. Anda perlu membuka fail konfigurasi dan mengeditnya:

sudo nano /home/pi/RMS/.config

Proses penyediaan pada dasarnya terdiri daripada beberapa bahagian:

Pertama, anda mesti menyediakan ID stesen anda, yang terdapat di bawah tajuk [Sistem]. Ia mestilah nombor 3 digit. Sekiranya RPi anda tergolong dalam organisasi astronomi, ID stesen akan diberikan kepada anda dari organisasi tersebut. Sekiranya tidak, anda boleh menetapkan ID sendiri. Seterusnya, anda harus menetapkan koordinat tempat di mana kamera anda berada, termasuk ketinggian tempat pemerhatian. Maklumat mengenai koordinat di mana-mana tempat dapat diperoleh dengan mudah melalui aplikasi 'Koordinat GPS' di Android atau aplikasi 'Data GPS - Koordinat, Ketinggian, Kecepatan & Kompas' di iOS.

Seterusnya, anda mesti menyediakan bahagian [Tangkap] dari fail konfigurasi. Anda hanya perlu mengubah tetapan resolusi untuk kamera anda dan nombor FPS (Frames Per Second).

Sekiranya anda mempunyai kamera NTSC (Amerika Utara), anda akan mempunyai resolusi skrin 720 x 480, dan FPS anda adalah 29.97.

Sekiranya anda mempunyai kamera sistem PAL (Eropah), anda akan mempunyai resolusi layar 720 x 576, dan FPS anda adalah 25. Anda harus mengisi data dalam fail.config mengikut parameter ini.

Setelah anda selesai dengan konfigurasi file konfigurasi, tekan Ctrl + O untuk menyimpan perubahan pada file dan Crtl + X untuk keluar.

Langkah 14: Menyiapkan Kamera

Untuk permulaan penyediaan kamera, anda perlu sekali lagi melancarkan mplayer yang membolehkan komunikasi ke kamera di terminal.

Sekiranya anda mempunyai kamera NTSC, ketik ini di terminal:

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

Sekiranya anda tinggal di Eropah, jalankan ini:

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

Kemudian tetingkap mplayer akan dilancarkan dan anda akan melihat dengan tepat apa yang ditangkap oleh kamera anda. Sekarang anda perlu melakukan penyediaan kamera secara manual. Mula-mula anda harus menekan butang 'SET' tengah di bahagian belakang kamera, yang akan membuka menu. Anda boleh menavigasi dengan menggunakan butang di sekitar butang SET.

Seterusnya, anda harus membuka fail RMS / Guides / icx673_settings.txt sama ada melalui terminal, atau di Github, dan hanya menyalin tetapan yang diberikan dalam fail ke kamera anda dengan menavigasi menu dan mengubah tetapan kamera seperti yang dijelaskan dalam di sini:

LENS - MANUAL

MOD SHUTTER / AGC - MANUAL (ENTER) - SHT + AGC SHUTTER - AGC - 18 WHITE BALLANCE - ANTI CR BACKLIGHT - OFF PICT ADJUSTMENT (ENTER) - OFF BRIGHTNESS - 0 CONTRAST - 255 SHARPNESS - 0 HUE - 128 GAIN - 128 DEFOGG - OFF ATR - OFF MOTION DETECTION - OFF ……… Tekan NEXT ……… PRIVACY - OFF HARI / MALAM - B / W (OFF, OFF, -, -) NR (ENTER) NR MODE - OFF Y LEVEL - - C LEVEL - - CAM ID - OFF SYNC - INT LANG - ENG ……… SIMPAN SEMUA EXIT

Tetapan ini akan menjadikan kamera optimum untuk mengesan meteor pada waktu malam.

Sekiranya gambar kelihatan terlalu gelap (tidak ada bintang yang kelihatan), anda boleh menetapkan parameter AGC ke 24.

Sekiranya paparan mplayer bertukar hijau, tekan Crtl + C di tetingkap Terminalnya. Buka tetingkap Terminal yang lain dan ketik perintah berikut dua kali:

sudo killall mplayer

Langkah 15: Akhirnya! Menjalankan Perisian

Pertama, uji persediaan anda dengan menjalankan StartCapture selama 0.1 jam (6 minit):

python -m RMS. StartCapture -d 0.1

Sekiranya semuanya baik-baik saja dengan persediaan, tetingkap putih sepenuhnya akan muncul. Di suatu tempat di bahagian atas tetingkap akan ada garis yang bertuliskan 'Maxpixel'. Sekiranya tetingkap tidak dilancarkan, atau proses penangkapan tidak bermula sama sekali, pergi ke 'Langkah 16: Penyelesaian Masalah'.

Anda kini bersedia untuk permulaan menangkap data dan mengesan meteor. Yang perlu anda buat sekarang ialah menjalankan kod di terminal:

python -m RMS. StartCapture

Ini akan mula menangkap selepas matahari terbenam, dan akan berhenti menangkap pada waktu subuh.

Data akan disimpan di / home / pi / RMS_data / CapturedFiles, dan fail dengan pengesanan meteor akan disimpan / home / pi / RMS_data / ArchivedFiles.

Semua pengesanan meteor untuk satu malam pengesanan akan disimpan dalam fail *.tar.gz di / home / pi / RMS_data / ArchivedFile s.

Langkah 16: Penyelesaian masalah

Isu GTK

Kadang-kadang dan pada beberapa peranti, nampaknya tidak ada tetingkap 'Maxpixel' yang harus diberikan sebelum penangkapan dan bahawa terdapat peringatan dalam log RMS. StartCapture:

(StartCapture.py:14244): Gtk-ERROR **: Simbol GTK + 2.x dikesan. Menggunakan GTK + 2.x dan GTK + 3 dalam proses yang sama tidak disokong

Anda perlu memasang pakej menggunakan apt-get:

sudo apt-get install alat pyqt4-dev-

Untuk memperbaiki ralat dan mula menangkap, jalankan:

ular sawa

Dan kemudian:

>> import matplotlib

>> matplotlib.matplotlib_fname ()

Ini akan mencetak lokasi fail konfigurasi perpustakaan matplotlib python, misalnya: /usr/local/lib/python2.7/dist-packages/matplotlib-2.0.2-py2.7-linux-armv7l.egg/matplotlib/mpl -data / matplotlibrc

Edit fail dengan menggunakan penyunting nano:

sudo nano

Dan ketika berada dalam fail, ganti baris yang mengatakan:

backend: gtk3agg

dengan baris ini:

backend: Qt4Agg

Anda juga harus melepaskan baris:

# backend.qt4: PyQt4

Simpan fail dan anda selesai!

Pemasangan Astropy gagal

Sekiranya modul astropy python gagal dipasang dan mesej ralat yang dipaparkan mengatakan:

ImportError: Tiada modul bernama _build_utils.apple_accelerate

Anda mungkin memerlukan versi numpy yang lebih baru. Oleh itu, teruskan dan tingkatkan numpy untuk menyelesaikan masalah:

sudo pip - tingkatkan numpy

Setelah melakukannya, anda juga perlu melakukan pemasangan semula sepenuhnya modul python dan pakej lain, seperti yang dijelaskan dalam Langkah 9.

Langkah 17: Hasil

Berikut adalah beberapa gambar meteor yang kami dapat dari menangkap meteor dan menjalankan perisian yang dipasang sebelumnya.