Pencari Planet Raspberry Pi: 14 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Di luar Pusat Sains di kota saya ada struktur logam besar yang bisa berputar dan menunjuk ke tempat planet-planet berada di langit. Saya tidak pernah melihatnya bekerja, tetapi saya selalu berpikir akan ajaib untuk mengetahui di mana dunia lain yang tidak terjangkau ini sebenarnya dalam kaitannya dengan diri saya yang kecil.

Ketika saya berjalan melewati pameran yang sudah lama mati ini baru-baru ini saya berpikir "Saya yakin saya bisa membuatnya" dan saya melakukannya!

Ini adalah panduan tentang cara membuat Planet Finder (menampilkan Bulan) sehingga Anda juga dapat mengetahui ke mana harus mencari ketika Anda merasa terpesona oleh ruang angkasa.

Langkah 1: Yang Anda Butuhkan

1 x Raspberry Pi (versi 3 atau lebih tinggi untuk wifi onboard)

1 x layar LCD (16 x 2) (seperti ini)

2 x Motor stepper dengan driver (28-BYJ48) (seperti ini)

3 x Tombol Tekan (seperti ini)

2 x Flange Coupler (seperti ini)

1 x Tombol kompas (seperti ini)

8 x M3 baut dan mur

Bagian cetak 3D untuk kasing dan teleskop

Langkah 2: Koordinat Planet

Ada beberapa cara berbeda untuk menggambarkan di mana objek astronomi berada di langit.

Bagi kami, yang paling masuk akal untuk digunakan adalah Sistem Koordinat Horizontal seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Gambar ini dari halaman Wikipedia yang ditautkan di sini:

en.wikipedia.org/wiki/Horizontal_coordinat…

Sistem Koordinat Horizontal memberi Anda sudut dari Utara (Azimuth) dan ke atas dari cakrawala (Ketinggian), sehingga berbeda tergantung dari mana Anda melihat di dunia. Jadi pencari planet kita perlu memperhitungkan lokasi dan memiliki beberapa cara untuk menemukan Utara sebagai referensi.

Daripada mencoba menghitung Ketinggian dan Azimuth yang berubah dengan waktu dan lokasi, kami akan menggunakan koneksi wifi di papan Raspberry Pi untuk mencari data ini dari NASA. Mereka melacak hal semacam ini sehingga kita tidak perlu;)

Langkah 3: Mengakses Data Planet

Kami mendapatkan data kami dari NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) -

Untuk mengakses data ini, kami menggunakan perpustakaan yang disebut AstroQuery yang merupakan seperangkat alat untuk menanyakan formulir web dan database astronomi. Dokumentasi untuk perpustakaan ini dapat ditemukan di sini:

Jika ini adalah proyek Raspberry Pi pertama Anda, mulailah dengan mengikuti panduan pengaturan ini:

Jika Anda menggunakan Raspbian di Raspberry Pi Anda (Anda akan melakukannya jika Anda mengikuti panduan di atas), maka Anda sudah menginstal python3, pastikan Anda menginstal versi terbaru (saya menggunakan versi 3.7.3). Kita perlu menggunakan ini untuk mendapatkan pip. Buka terminal dan ketik berikut ini:

sudo apt install python3-pip

Kami kemudian dapat menggunakan pip untuk menginstal versi astroquery yang ditingkatkan.

pip3 install --pre --upgrade astroquery

Sebelum melanjutkan dengan sisa proyek ini, coba akses data ini dengan skrip Python sederhana untuk memastikan semua dependensi yang tepat telah diinstal dengan benar.

dari astroquery.jplhorizons import Horizons

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

Ini akan menunjukkan kepada Anda detail lokasi Mars!

Anda dapat memeriksa apakah data ini benar menggunakan situs ini untuk mencari posisi planet langsung:

Untuk memecah kueri ini sedikit, id adalah nomor yang terkait dengan Mars dalam data JPL, zaman adalah waktu yang kita inginkan dari data (Tidak ada artinya sekarang) dan id_type menanyakan benda-benda utama tata surya. Lokasi saat ini diatur ke Inggris karena '000' adalah kode lokasi untuk observatorium di Greenwich. Lokasi lain dapat ditemukan di sini:

Penyelesaian masalah:

Jika Anda mendapatkan kesalahan: Tidak ada modul bernama 'keyring.util.escape'

coba perintah berikut di terminal:

pip3 install --upgrade keyrings.alt

Langkah 4: Kode

Terlampir pada langkah ini adalah skrip python lengkap yang digunakan dalam proyek ini.

Untuk menemukan data yang benar untuk lokasi Anda, buka fungsi getPlanetInfo dan ubah lokasi menggunakan daftar observatorium pada langkah sebelumnya.

def getPlanetInfo(planet):

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

Langkah 5: Menghubungkan Perangkat Keras

Dengan menggunakan papan tempat memotong roti dan kabel jumper, sambungkan dua motor stepper, layar LCD, dan tiga tombol seperti yang ditunjukkan pada diagram rangkaian di atas.

Untuk mengetahui nomor apa pin pada Raspberry Pi Anda, buka terminal dan ketik

pinout

Ini akan menunjukkan gambar di atas lengkap dengan nomor GPIO dan nomor papan. Kami menggunakan nomor papan untuk menentukan pin mana yang digunakan dalam kode, jadi saya akan merujuk nomor dalam tanda kurung.

Sebagai bantuan untuk diagram sirkuit, berikut adalah pin yang terhubung ke setiap bagian:

Motor Stepper 1 - 7, 11, 13, 15

Motor Stepper ke-2 - 40, 38, 36, 32

Tombol1 - 33

Tombol2 - 37

Tombol3 - 35

Layar LCD - 26, 24, 22, 18, 16, 12

Ketika ini semua terhubung, jalankan skrip python

python3 planetFinder.py

dan Anda akan melihat layar menunjukkan teks pengaturan dan tombol harus menggerakkan motor stepper.

Langkah 6: Merancang Kasing

Kasing ini dirancang untuk dicetak 3D dengan mudah. Ini rusak menjadi bagian-bagian terpisah yang kemudian direkatkan setelah elektronik diamankan di tempatnya.

Lubang berukuran untuk tombol yang saya gunakan dan baut M3.

Saya mencetak teleskop di beberapa bagian dan merekatkannya kemudian untuk menghindari terlalu banyak struktur pendukung.

File STL dilampirkan ke langkah ini.

Langkah 7: Menguji Cetakan

Setelah semuanya dicetak, pastikan semuanya pas sebelum merekatkan.

Pasang tombol di tempatnya dan kencangkan layar dan motor stepper dengan baut M3 dan goyangkan semuanya dengan baik. Rekatkan tepi kasar apa pun, pisahkan semuanya lagi sebelum langkah berikutnya.

Langkah 8: Memperpanjang Motor Stepper

Motor stepper yang akan mengontrol sudut elevasi teleskop akan berada di atas kasing utama dan memerlukan sedikit kelonggaran pada kabel agar dapat berputar. Kabel perlu diperpanjang dengan memotongnya di antara stepper dan papan drivernya dan menyolder panjang kabel baru di antaranya.

Saya memasukkan kabel baru ke menara pendukung menggunakan seutas benang untuk membantu membujuknya karena kabel yang saya gunakan cukup kaku dan terus macet. Setelah melalui itu dapat disolder ke motor stepper, pastikan untuk melacak warna mana yang terhubung untuk memasang kembali yang benar di ujung yang lain. Jangan lupa untuk menambahkan heat shrink ke kabel!

Setelah disolder, jalankan skrip python untuk memeriksa semuanya masih berfungsi, lalu dorong kabel kembali ke bawah tabung sampai motor stepper berada pada posisinya. Kemudian dapat dipasang ke rumah motor stepper dengan baut dan mur M3 sebelum bagian belakang rumah direkatkan pada tempatnya.

Langkah 9: Pasang Tombol dan Layar LCD

Masukkan tombol dan kencangkan mur untuk mengamankannya di tempatnya sebelum menyolder. Saya suka menggunakan kabel arde umum yang membentang di antara mereka untuk kerapian.

Kencangkan layar LCD dengan baut dan mur M3. LCD menginginkan potensiometer pada salah satu pinnya yang juga saya solder pada tahap ini.

Uji kode lagi! Pastikan semuanya masih berfungsi sebelum kita merekatkan semuanya karena lebih mudah untuk memperbaikinya pada tahap ini.

Langkah 10: Menambahkan Flensa

Untuk menghubungkan bagian yang dicetak 3D ke motor stepper, kami menggunakan kopling flensa 5mm yang pas di atas ujung motor stepper dan ditahan di tempatnya dengan sekrup kecil.

Satu flens direkatkan ke dasar menara yang berputar dan yang lainnya ke teleskop.

Memasang teleskop ke motor di atas menara berputar itu sederhana karena ada banyak ruang untuk mengakses sekrup kecil yang menahannya di tempatnya. Flensa lainnya lebih sulit untuk diamankan, tetapi ada celah yang cukup antara casing utama dan dasar menara yang berputar agar pas dengan kunci allen kecil dan kencangkan sekrupnya.

Tes lagi!

Sekarang semuanya harus bekerja seperti yang akan dalam keadaan akhir. Jika tidak, sekarang saatnya untuk memperbaiki bug dan memastikan semua koneksi aman. Pastikan kabel yang terbuka tidak saling bersentuhan, putar dengan pita listrik dan tambal semua tempat yang dapat menyebabkan masalah.

Langkah 11: Jalankan saat Startup

Daripada menjalankan kode secara manual setiap kali kita ingin menemukan planet, kita ingin ini berjalan sebagai pameran yang berdiri sendiri, jadi kita akan mengaturnya untuk menjalankan kode kita setiap kali Raspberry Pi menyala.

Di terminal, ketik

crontab -e

Di file yang terbuka, tambahkan berikut ini ke akhir file, diikuti dengan baris baru.

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

Saya menyimpan kode saya di folder bernama PlanetFinder, jadi /home/pi/PlanetFinder/planetFinder.py adalah lokasi file saya. Jika milik Anda disimpan di tempat lain, pastikan untuk mengubahnya di sini.

& pada akhirnya penting karena memungkinkan kode berjalan di latar belakang, sehingga tidak menahan proses lain yang juga terjadi saat boot.

Langkah 12: Rekatkan Semuanya

Segala sesuatu yang belum terpaku pada tempatnya sekarang harus diperbaiki.

Terakhir, tambahkan kompas kecil ke tengah alas yang berputar.

Langkah 13: Penggunaan

Saat Planet Finder menyala, pengguna akan diminta untuk menyesuaikan sumbu vertikal. Menekan tombol atas dan bawah akan menggerakkan teleskop, mencoba dan membuatnya menjadi rata, menunjuk ke kanan, lalu tekan tombol ok (di bagian bawah).

Pengguna kemudian akan diminta untuk mengatur putaran, gunakan tombol untuk memutar teleskop hingga mengarah ke utara sesuai kompas kecil, lalu tekan ok.

Anda sekarang dapat menggilir planet menggunakan tombol atas/bawah dan pilih salah satu yang ingin Anda temukan dengan tombol ok. Ini akan menampilkan Ketinggian dan Azimuth planet lalu pergi dan arahkan ke sana selama beberapa detik sebelum kembali menghadap Utara.

Langkah 14: Selesai

Semua selesai!

Nikmati mengetahui di mana semua planet berada:)

Hadiah Pertama dalam Tantangan Luar Angkasa