Raspberry Pi Planet Finder: 14 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

מחוץ למרכז המדע בעיר שלי יש מבנה מתכת גדול שיכול להסתובב ולהצביע על המקום שבו כוכבי הלכת היו בשמיים. מעולם לא ראיתי את זה עובד, אבל תמיד חשבתי שזה יהיה קסום לדעת היכן נמצאים העולמות האחרים הבלתי נגישים האלה ביחס לעצמי הזעיר.

כשעברתי על פני התערוכה המתה הזו מזמן חשבתי "אני בטוח שאני יכול לעשות את זה" וכך עשיתי!

זהו מדריך כיצד ליצור את Planet Finder (הכולל את הירח) כך שגם אתה יכול לדעת לאן לחפש כאשר אתה מרגיש נחרץ מהחלל.

שלב 1: מה שאתה צריך

1 x פטל פטל (גרסה 3 ומעלה עבור WiFi המשולב)

1 x מסך LCD (16 x 2) (כמו זה)

2 x מנועי צעד עם נהגים (28-BYJ48) (כמו אלה)

3 x לחצני לחיצה (כמו אלה)

2 x מחברי אוגן (כמו אלה)

1 x מצפן כפתורים (כמו זה)

8 x ברגים ואומים M3

חלקים מודפסים בתלת מימד למארז ולטלסקופ

שלב 2: קואורדינטות פלנטריות

ישנן כמה דרכים שונות לתאר היכן נמצאים אובייקטים אסטרונומיים בשמיים.

מבחינתנו, הדבר שהכי הגיוני לשימוש הוא מערכת הקואורדינטות האופקיות כפי שמוצג בתמונה למעלה. תמונה זו היא מתוך דף ויקיפדיה המקושר כאן:

en.wikipedia.org/wiki/Horizontal_coordinat…

מערכת הקואורדינטות האופקיות נותנת לך זווית מצפון (האזימוט) ומעלה מהאופק (הגובה), כך שהיא שונה בהתאם לאן אתה מסתכל בעולם. כך שמחפש הכוכבים שלנו צריך לקחת בחשבון את המיקום ולמצוא דרך כלשהי למצוא את צפון כדי להיות הפניה.

במקום לנסות לחשב את הגובה והאזימוט המשתנים עם הזמן והמיקום, נשתמש בחיבור ה- WiFi על סיפון ה- Raspberry Pi כדי לחפש נתונים אלה מ- NASA. הם עוקבים אחר דברים כאלה כדי שלא נצטרך;)

שלב 3: גישה לנתוני Planet

אנו מקבלים את הנתונים שלנו ממעבדת הנעה הסילוני של נאס א (JPL) -

כדי לגשת לנתונים אלה, אנו משתמשים בספרייה בשם AstroQuery שהיא מערך כלים לחיפוש אחר טפסים ומאגרי מידע אסטרונומיים. התיעוד לספרייה זו נמצא כאן:

אם זהו פרויקט ה- Raspberry Pi הראשון שלך, התחל על פי המדריך להגדרה זה:

אם אתה משתמש ב- Raspbian ב- Raspberry Pi שלך (כך יהיה אם פעלת לפי המדריך למעלה), אז כבר התקנת את python3, ודא שהתקנת את הגרסה העדכנית ביותר (אני משתמש בגרסה 3.7.3). אנחנו צריכים להשתמש בזה כדי לקבל פיפ. פתח מסוף והקלד את הדברים הבאים:

sudo apt להתקין python3-pip

לאחר מכן נוכל להשתמש ב- pip להתקנת הגרסה המשודרגת של astroquery.

pip3 להתקין -לפני -שדרוג astroquery

לפני שתמשיך עם שאר הפרויקט הזה, נסה לגשת לנתונים אלה בעזרת סקריפט Python פשוט כדי לוודא שכל התלות הנכונות הותקנו כראוי.

מאת astroquery.jplhorizons לייבא אופקים

mars = אופקים (id = 499, location = '000', epochs = None, id_type = 'majorbody') eph = mars.ephemerides () הדפסה (eph)

זה אמור להראות לך את פרטי המיקום של מאדים!

אתה יכול לבדוק אם הנתונים האלה נכונים באמצעות אתר זה כדי לחפש מיקומים של כוכבי לכת חיים:

כדי לפרק קצת את השאילתה הזו, ה- id הוא המספר המשויך למאדים בנתוני JPL, עידן הוא הזמן שאליו אנו רוצים את הנתונים (אין פירושו של הנתונים כרגע) ו- id_type מבקש את הגופים העיקריים של מערכת השמש. המיקום מוגדר כרגע לבריטניה שכן '000' הוא קוד המיקום של מצפה הכוכבים בגריניץ '. ניתן למצוא מיקומים אחרים כאן:

פתרון תקלות:

אם אתה מקבל את השגיאה: אין מודול בשם 'keyring.util.escape'

נסה את הפקודה הבאה במסוף:

pip3 להתקין -שדרג keyrings.alt

שלב 4: קוד

לשלב זה מצורפת סקריפט הפיתון המלא המשמש בפרויקט זה.

כדי למצוא את הנתונים הנכונים למיקום שלך, עבור אל הפונקציה getPlanetInfo ושנה את המיקום באמצעות רשימת המצפים בשלב הקודם.

def getPlanetInfo (כוכב לכת):

obj = אופקים (id = planet, location = '000', epochs = None, id_type = 'majorbody') eph = obj.ephemerides () החזר eph

שלב 5: חיבור חומרה

באמצעות לוחות לחם וחוטי מגשר, חבר שני מנועי צעד, מסך ה- LCD ושלושה כפתורים כפי שמוצג בתרשים המעגל לעיל.

כדי לברר מה המספר של הפינים ב- Raspberry Pi שלך, עבור למסוף והקלד

pinout

זה אמור להראות לך את התמונה למעלה עם מספרי GPIO ומספרי לוח. אנו משתמשים במספרי לוח כדי להגדיר באילו סיכות משתמשים בקוד, לכן אני אתייחס למספרים בסוגריים.

כעזר לתרשים המעגלים, להלן הסיכות המחוברות לכל חלק:

מנוע צעד ראשון - 7, 11, 13, 15

מנוע צעד שני - 40, 38, 36, 32

לחצן 1 - 33

לחצן 2 - 37

לחצן 3 - 35

מסך LCD - 26, 24, 22, 18, 16, 12

כאשר כל זה מחובר, הפעל את סקריפט הפיתון

python3 planetFinder.py

ואתה אמור לראות את המסך מראה את טקסט ההתקנה והכפתורים צריכים להזיז את מנועי הצעדים.

שלב 6: עיצוב המארז

המארז תוכנן להדפסה תלת מימדית בקלות. הוא מתפרק לחלקים נפרדים אשר מודבקים לאחר מכן לאחר שהאלקטרוניקה מאובטחת במקומה.

גודל החורים הוא לכפתורים בהם השתמשתי ולברגי M3.

הדפסתי את הטלסקופ בחלקים והדבקתי אותם מאוחר יותר כדי להימנע ממבנה תמיכה רב מדי.

לשלב זה מצורפים קבצי STL.

שלב 7: בדיקת ההדפסות

לאחר שהכל מודפס, וודא שהכל משתלב היטב לפני כל הדבקה.

התקן את הלחצנים במקומם ואבטח את המסך ומנועי הצעד בעזרת ברגי M3 ותיתן הכל לטלטול טוב. תיקון כל הקצוות הגסים מפרק הכל שוב לפני השלב הבא.

שלב 8: הארכת מנוע הצעדים

מנוע הצעד שישלוט בזווית הגובה של הטלסקופ ישב מעל המארז הראשי וצריך קצת רפיון בחוטים על מנת להסתובב. צריך להרחיב את החוטים על ידי חיתוך אותם בין המדרגה לבין לוח הנהג שלה והלחמה של אורך חוט חדש בין לבין.

הכנסתי את החוט החדש למגדל התומך בעזרת חוט אחד כדי לעזור לשדל אותו מכיוון שהחוט בו אני משתמש די קשיח וכל הזמן נתקע. לאחר הלחמה ניתן להלחם אותו אל מנוע הצעדים, הקפד לעקוב אחר איזה צבע מחובר על מנת לחבר מחדש את הצבעים הנכונים בקצה השני. אל תשכח להוסיף כווץ חום לחוטים!

לאחר ההלחמה, הפעל את סקריפט הפיתון כדי לבדוק שהכל עדיין עובד, ולאחר מכן דחוף את החוטים בחזרה במורד הצינור עד שמנוע הצעד יהיה במקומו. לאחר מכן ניתן לחבר אותו אל בית מנוע הצעד בעזרת ברגים ואומים M3 לפני שחלקו האחורי של הבית נדבק למקומו.

שלב 9: כפתורי הר ומסך LCD

הכנס את הכפתורים והדק את האומים כדי להדק אותם לפני הלחמה. אני אוהב להשתמש בחוט קרקע משותף שעובר ביניהם לצורך נקיון.

אבטח את מסך ה- LCD בעזרת ברגים ואומים M3. ה- LCD רוצה פוטנציומטר על אחד הפינים שלו שגם הלחמתי בשלב זה.

בדוק את הקוד שוב! וודא שהכל עדיין עובד לפני שאנחנו מדביקים הכל כיוון שקל הרבה יותר לתקן בשלב זה.

שלב 10: הוספת אוגנים

כדי לחבר את החלקים המודפסים בתלת -ממד למנועי הצעדים, אנו משתמשים בצימוד אוגן של 5 מ מ שמתאים לקצה מנוע הצעד ומוחזק במקומו על ידי ברגים זעירים.

אוגן אחד מודבק לבסיס המגדל המסתובב והשני לטלסקופ.

חיבור הטלסקופ למנוע על גבי המגדל המסתובב פשוט מכיוון שיש הרבה מקום לגשת לברגים הקטנים שמחזיקים אותו במקומו. את האוגן השני קשה יותר לאבטח, אך יש מספיק פער בין המארז הראשי לבסיס המגדל המסתובב כך שיתאים למפתח אלן קטן וידוק את הבורג.

נסה שוב!

עכשיו הכל צריך לעבוד כפי שהוא יהיה במצב הסופי שלו. אם זה לא זה, עכשיו זה הזמן לתקן באגים ולוודא שהחיבורים מאובטחים כולם. וודא שחוטים חשופים אינם נוגעים זה בזה, סובב עם סרט חשמלי ותקן את כל המקומות שעלולים לגרום לבעיה.

שלב 11: הפעל בעת אתחול

במקום להפעיל את הקוד באופן ידני בכל פעם שאנחנו רוצים למצוא כוכב לכת, אנחנו רוצים שזה יפעל כתערוכה עצמאית, אז אנחנו הולכים להגדיר את זה כדי להריץ את הקוד שלנו בכל פעם שהפטל פטל מופעל.

במסוף, הקלד

crontab -e

בקובץ שנפתח, הוסף את הדברים הבאים לסוף הקובץ, ואחריו שורה חדשה.

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

שמרתי את הקוד שלי בתיקייה בשם PlanetFinder, כך /home/pi/PlanetFinder/planetFinder.py הוא המיקום של הקובץ שלי. אם שלך נשמר במקום אחר הקפד לשנות זאת כאן.

הסיום & בסוף חשוב מכיוון שהוא מאפשר לקוד לרוץ ברקע, כך שהוא אינו מחזיק תהליכים אחרים שקורים גם באתחול.

שלב 12: הדבק הכל ביחד

כל מה שכבר לא מודבק במקום צריך להיות מתוקן.

לבסוף, הוסיפו את המצפן הזעיר לאמצע הבסיס המסתובב.

שלב 13: שימוש

כאשר ה- Finder Planet מופעל, הוא יבקש מהמשתמש להתאים את הציר האנכי. לחיצה על הלחצנים למעלה ולמטה תזיז את הטלסקופ, נסה לגרום לו להיות ברמה, כשהוא מצביע ימינה ולאחר מכן לחץ על הלחצן אישור (בתחתית).

לאחר מכן יתבקש המשתמש להתאים את הסיבוב, השתמש בלחצנים כדי לסובב את הטלסקופ עד שהוא מצביע צפונה בהתאם למצפן הקטן ולאחר מכן לחץ על אישור.

כעת תוכל לעבור בין כוכבי הלכת באמצעות כפתורי למעלה/למטה ולבחור אחד שתרצה למצוא באמצעות כפתור האישור. הוא יציג את הגובה והאזימוט של כוכב הלכת ואז ילך ויצביע עליו כמה שניות לפני שיחזור לכיוון צפון.

שלב 14: סיים

הכל בוצע!

תהנה לדעת היכן כל כוכבי הלכת נמצאים:)

פרס ראשון באתגר החלל