Stasiun Meteor Raspberry Pi: 17 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Tujuan dari tutorial ini adalah agar Anda membuat kamera video pendeteksi meteor yang berfungsi penuh yang nantinya dapat Anda gunakan untuk deteksi dan pengamatan meteor. Bahan yang digunakan akan relatif murah, dan dapat dengan mudah dibeli di toko teknologi lokal Anda. Semua perangkat lunak yang digunakan dalam proyek ini adalah open source, dan proyek itu sendiri adalah open source.

Anda dapat menemukan info lebih lanjut tentang proyek di Hackaday dan di Github Jaringan Meteor Kroasia.

Langkah 1: Persyaratan dan Bahan

Bahan yang digunakan adalah:

• Komputer Raspberry Pi 3
• Kartu micro SD kelas 10, penyimpanan 32 GB atau lebih tinggi
• adaptor kartu micro SD
• Catu daya 5V untuk RPi dengan arus maksimum minimal 2A
• Kasing RPi dengan kipas
• Heatsink
• Modul RTC (Real Time Clock) - modul RTC DS3231
• EasyCap (chipset UTV007) video digitizer (yang lain memiliki masalah pada RPi)
• Kamera CCTV Sony Effio 673 dan lensa widefield (4mm atau 6mm)
• Catu daya kamera 12V
• Perumahan kamera keamanan
• Pengkabelan dan kabel
• OPSIONAL: Adaptor HDMI ke VGA

Langkah 2: Menyiapkan RPi - Bahan

Pertama-tama kita akan memulai dengan menyiapkan RPi itu sendiri. Untuk melakukan itu, kita membutuhkan bahan-bahan berikut:

• Raspberry Pi 3
• 3 unit pendingin
• Kotak plastik RPi dengan kipas angin
• modul RTC
• kartu SD

Langkah 3: Menginstal Raspbian

Sekarang Anda harus menginstal Raspbian, OS RPi pada kartu micro SD Anda. Anda bisa mendapatkan Raspbian Jessie (gambar OS yang berfungsi dengan pengaturan kamera saat ini) di tautan ini: Mengunduh Raspbian

Juga, Anda harus memiliki adaptor kartu micro SD untuk menginstal OS pada kartu.

Jika kartu SD Anda tidak baru, Anda harus memformat kartu sebelum menginstal Raspbian. Anda dapat menemukan panduan untuk menginstal Raspbian dan memformat kartu SD di tautan ini: Menginstal Raspbian

Langkah 4: Heatsink & Kartu SD

Kami mulai dengan menempelkan unit pendingin ke CPU dan GPU papan, serta bagian belakang GPU. Pertama, Anda harus melepas penutup biru di mana ada permukaan lengket yang menempel pada unit yang disebutkan di atas. Bagian yang terkelupas bisa sedikit rumit, tetapi Anda dapat menggunakan benda tajam apa pun untuk melepas penutup dengan relatif mudah.

Setelah itu Anda harus meletakkan kartu SD tempat Anda menginstal Raspbian di port kartu SD di RPi Anda (untuk lokasi port kartu SD, lihat Langkah 6.)

Langkah 5: Merakit Kotak dan Kipas Angin

Setelah itu Anda dapat melanjutkan untuk merakit kotak RPi Anda. Kotak itu terbuat dari plastik, dan sekali lagi ditutupi dengan foil yang mudah lepas. Kami menyarankan Anda untuk mulai merakit kotak dari sisi papan RPi Anda, karena Anda dapat dengan mudah mengidentifikasi sisi mana dan bagaimana tepatnya kotak itu harus disatukan dengan mengenali slot port di sisi-sisinya. Kemudian Anda akan melampirkan bagian bawah kotak. Pastikan lubang di sisi bawah sejajar dengan GPU.

Setelah itu Anda bisa menempelkan sisi atas kotak. 'Kaki' yang lebih kecil yang keluar di kedua sisi sisi atas harus disejajarkan dengan lubang kecil di setiap sisi kotak. Pada titik ini Anda benar-benar harus memastikan bahwa bagian atas kotak berada di atas larik pin GPIO. Selanjutnya, Anda sekarang dapat memasang modul RTC. Itu dapat dilampirkan ke empat pin GPIO pertama yang menghadap ke tengah papan, seperti yang terlihat pada gambar. Sekarang selesaikan pekerjaan menyiapkan perangkat keras RPi Anda hanya dengan memasang kipas ke sisi atas papan. Peran kipas, sama seperti heat sink, adalah untuk memungkinkan pendinginan dan kinerja optimal RPi Anda saat berada di bawah beban komputasi yang berat. Pertama-tama Anda akan memasang kipas pada tempatnya dengan menggunakan sekrup kecil, dengan sekrup dan logo kipas mengarah ke bagian dalam kotak. Kemudian kabel kipas harus terhubung ke GPIO pin 2 dan 3, melihat ke arah luar kotak. Jika beberapa sekrup tampaknya mengganggu papan itu sendiri dan/atau tidak memungkinkan kotak tertutup sepenuhnya, Anda tentu saja dapat memasang beberapa sekrup sehingga mengarah ke luar kotak. Jika kipas tampaknya tidak berfungsi, coba sambungkan kembali kabel kipas ke pin atau bahkan solder kabel yang longgar ke kipas.

Langkah 6: Menghubungkan Periferal

Di bagian proses ini, Anda akan mengubah papan RPi Anda menjadi komputer yang dapat digunakan.

Untuk ini, Anda akan membutuhkan:

• OPSIONAL: kabel HDMI ke VGA
• mouse
• papan ketik
• Memantau
• Monitor dan kabel daya RPi

Anda akan mulai dengan menghubungkan monitor ke RPi Anda. Port video yang digunakan RPi adalah HDMI jadi jika Anda tidak memiliki kabel atau monitor HDMI (misalnya jika Anda memiliki kabel VGA), Anda harus membeli adaptor HDMI TO VGA. Port HDMI terletak di salah satu sisi komputer papan tunggal RPi. Setelah itu Anda dapat menghubungkan keyboard dan mouse ke RPi melalui port USB. Setelah menyiapkan perangkat input dan output dasar, Anda dapat menyambungkan RPi ke sumber daya dengan menggunakan adaptor dan kabel yang disertakan dengan board Anda. Penting untuk dicatat bahwa daya listrik yang digunakan untuk menjalankan RPi harus minimal 2,5 A.

Langkah 7: Pengaturan Perangkat Keras Kamera

Pada langkah ini Anda akan membuat pengaturan perangkat keras kamera Anda dan menghubungkannya ke RPI.

Untuk ini, Anda memerlukan yang berikut:

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

Pengaturan dan konfigurasi kabel umumnya terserah Anda. Pada dasarnya, Anda perlu menghubungkan kamera ke catu daya dengan semacam kabel daya dan output sinyal kamera ke kamera. Anda dapat melihat konfigurasi kami pada gambar di atas. Anda perlu menyambungkan kabel sinyal kamera ke kabel betina kuning pada ADC EasyCap. Kabel lain dari EasyCap tidak akan diperlukan. Sekarang Anda dapat menghubungkan EasyCap Anda ke RPi Anda. Karena Anda mungkin tidak akan memiliki cukup ruang di sekitar area slot USB Pi, kami sarankan Anda menghubungkan ADC dengan kabel ekstensi USB.

PERINGATAN: EasyCap ADC dengan chipset STK1160, Empia atau Arcmicro tidak akan berfungsi. Satu-satunya chipset yang didukung adalah UTV007.

Langkah 8: Menguji Kamera

Untuk menguji konfigurasi Anda, Anda harus memeriksa sinyal yang dikirimkan ke RPi Anda.

Mulai sekarang, Anda akan menginstal semua perangkat lunak menggunakan terminal, yang merupakan antarmuka pengguna baris perintah. Karena Anda akan sering menggunakannya, penting untuk dicatat bahwa itu dapat dibuka melalui pintasan keyboard: Crtl+Alt+T.

Pertama instal mplayer melalui terminal menggunakan perintah ini:

sudo apt-get install mplayer

Ini adalah program untuk melihat video dari kamera.

Selanjutnya, Anda harus menjalankan mplayer. Jika Anda memiliki kamera NTSC (standar Amerika Utara), jalankan ini di terminal:

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

Jika Anda memiliki kamera PAL (Eropa), masukkan berikut ini:

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

Jika Anda mengetik perintah secara manual di Terminal, pastikan karakter yang benar di bagian "driver=v4l2" dari perintah sebelumnya bukan satu ('1'), tetapi huruf kecil L ('l'). Namun, kami sangat menyarankan untuk menyalin dan menempelkan perintah menggunakan Ctrl+Shift+C untuk menyalin dan Ctrl+Shift+V untuk menempelkan perintah di dalam Terminal. Hal ini membuat proses setup lebih mudah dan lebih cepat.

Jika kamera terhubung dengan benar, Anda akan melihat umpan video dari kamera. Jika tidak, periksa kembali langkah-langkah sebelumnya dan pastikan Anda mengikutinya dengan benar.

Langkah 9: Menginstal Semua Perangkat Lunak yang Diperlukan

Selanjutnya Anda harus menginstal semua perangkat lunak yang diperlukan. Pertama, jalankan ini:

sudo apt-get update

Dan tingkatkan semua paket:

sudo apt-get upgrade

Anda dapat menginstal semua pustaka sistem dengan menggunakan perintah 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 libssl -dev

Karena kode yang digunakan untuk mendeteksi meteor ditulis dengan Python, Anda juga harus menginstal beberapa 'modul' Python yang digunakan dalam kode. Pertama, mulailah dengan menginstal pip (Pip Installs Packages) dari terminal:

sudo pip install -U pip setuptools

Anda juga harus menginstal dan memperbarui paket Numpy terlebih dahulu:

sudo pip install numpy

sudo pip --upgrade numpy

Anda sudah memiliki pip dan Python di RPi Anda, tetapi Anda harus meningkatkan ke versi terbaru. Instal semua pustaka Python dengan perintah berikut:

sudo pip install gitpython Bantal scipy cython astropy pyephem menenun paramiko

Ini mungkin akan memakan waktu.

Langkah 10: Menyiapkan Zona Waktu dan Modul RTC

Karena waktu yang akurat memainkan peran penting dalam pengamatan dan pendeteksian meteor, Anda harus memastikan RPi Anda menyimpan waktu yang tepat. Pertama, atur zona waktu Anda ke UTC (zona waktu standar di antara para astronom) menggunakan perintah berikut:

sudo dpkg-konfigurasi ulang tzdata

Ini akan membuka GUI yang akan memandu Anda melalui proses. Pilih 'Tidak satu pun di atas' lalu 'UTC' dan keluar.

Selanjutnya, Anda harus mengatur modul RTC Anda untuk menjaga waktu bahkan komputer Anda dimatikan dan offline. Untuk menyiapkan modul, Anda akan sering diminta untuk mengedit file. Lakukan dengan:

sudo nano

di mana Anda akan mengganti dengan alamat file yang sebenarnya. Setelah selesai, tekan Crtl+O dan Crtl+X.

Juga, ketika Anda diminta untuk 'mengomentari' baris kode, lakukan dengan menempatkan tanda # di awal baris yang dimaksud.

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

dtparam=i2c_arm=on

dtoverlay=i2c-rtc, ds3231

Kemudian reboot RPi Anda:

sudo reboot

Setelah itu hapus modul fake-hwclock karena Anda tidak membutuhkannya lagi:

sudo apt-get hapus hwclock palsu

sudo update-rc.d hwclock.sh aktifkan sudo update-rc.d fake-hwclock remove

Selanjutnya, beri komentar pada baris dengan -systz dalam file /lib/udev/hwclock-set.

Sekarang Anda harus mengatur waktu saat ini dengan menulis waktu sistem saat ini ke RTC, dan menyingkirkan daemon NTP yang berlebihan:

sudo hwclock -w

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

Lebih banyak pengeditan! Edit file /etc/rc.local dan tambahkan perintah hwclock di atas baris yang mengatakan exit 0:

tidur 1

hwclock -s ntpdate-debian

Cegah pengaturan otomatis jam ke nilai yang berbeda dengan mengedit file /etc/default/hwclock dan mengubah parameter H WCLOCKACCESS:

HWCLOCKACCESS=tidak

Sekarang Anda harus menonaktifkan pembaruan sistem RTC dari jam sistem, karena kami telah melakukannya, dengan mengomentari baris berikut di file /lib/systemd/system/hwclock-save.service file:

ConditionFileIsExecutable=!/usr/sbin/ntpd

Aktifkan jam RTC dengan menjalankan:

sudo systemctl aktifkan hwclock-save.service

Untuk waktu RTC diperbarui setiap 15 menit, Anda menjalankan ini:

crontab -e

dan pilih editor teks favorit Anda.

Dan di akhir file tambahkan baris berikut:

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

Ini akan memperbarui waktu jam RTC setiap 15 menit melalui Internet.

Hanya itu saja! Anda siap! Ini mudah, bukan? Yang harus Anda lakukan selanjutnya adalah me-reboot komputer:

sudo reboot

Langkah 11: Mengaktifkan Layanan Watchdog

RPi terkadang hang dan membeku secara tidak dapat dijelaskan. Layanan pengawas pada dasarnya me-restart RPi secara otomatis ketika pengatur waktunya mencatat bahwa komputer tidak melakukan apa pun dalam waktu yang berubah-ubah.

Untuk mengaktifkan layanan pengawas sepenuhnya, pertama-tama instal paket pengawas dengan menjalankan ini di terminal:

sudo apt-get install watchdog

Kemudian muat modul layanan secara manual:

sudo modprobe bcm2835_wdt

Tambahkan file.config untuk memuat modul secara otomatis dan membukanya dengan editor nano:

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

Kemudian tambahkan baris ini ke file:

bcm2835_wdt

lalu simpan file tersebut dengan mengetik Ctrl+O lalu Ctrl+X.

Anda juga harus mengedit file lain di /lib/systemd/system/watchdog.service dengan menjalankan ini di terminal:

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

Sekarang tambahkan baris ke bagian [Instal]:

[Install]

WantedBy=multi-pengguna.target

Juga, satu hal yang harus dilakukan adalah mengkonfigurasi layanan pengawas itu sendiri. Pertama buka file.conf di terminal:

sudo nano /etc/watchdog.conf

dan kemudian batalkan komentar [yaitu, hapus tanda hashtag di depannya] baris yang dimulai dengan #watchdog-device. Juga batalkan komentar pada baris yang mengatakan #max-load-1 = 24.

Yang tersisa hanyalah mengaktifkan dan memulai layanan:

sudo systemctl aktifkan watchdog.service

Lalu:

sudo systemctl start watchdog.service

Langkah 12: Mendapatkan Kode

Kode harus diunduh ke /home/pi. Untuk mengunduh kode di sana, masukkan yang berikut di terminal:

CD

Anda dapat memperoleh kode dengan membuka terminal dan menjalankan:

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

Sekarang, untuk mengkompilasi kode yang diunduh dan menginstal semua pustaka Python, buka terminal dan navigasikan ke folder tempat kode dikloning:

cd ~/RMS

Dan kemudian jalankan:

sudo python setup.py install

Langkah 13: Menyiapkan File Konfigurasi

Salah satu langkah terpenting adalah menyiapkan file konfigurasi. Anda harus membuka file konfigurasi dan mengeditnya:

sudo nano /home/pi/RMS/.config

Proses setting-up pada dasarnya terdiri dari beberapa bagian:

Pertama, Anda harus mengatur ID stasiun Anda, yang ditemukan di bawah judul [Sistem]. Itu harus berupa angka 3 digit. Jika RPi Anda termasuk dalam organisasi astronomi, ID stasiun akan diberikan kepada Anda dari organisasi tersebut. Jika tidak, Anda dapat mengatur ID sendiri. Selanjutnya, Anda harus mengatur koordinat tempat kamera Anda berada, termasuk ketinggian tempat pengamatan. Informasi mengenai koordinat tempat mana pun dapat diperoleh dengan mudah melalui aplikasi 'GPS Coordinates' di Android atau aplikasi 'GPS Data – Coordinates, Elevation, Speed & Compass' di iOS.

Selanjutnya, Anda harus mengatur bagian [Capture] dari file konfigurasi. Anda hanya perlu mengubah pengaturan resolusi untuk kamera Anda dan nomor FPS (Frames Per Second).

Jika Anda memiliki kamera NTSC (Amerika Utara), Anda akan memiliki resolusi layar 720 x 480, dan FPS Anda akan menjadi 29,97.

Jika Anda memiliki kamera sistem PAL (Eropa), Anda akan memiliki resolusi layar 720 x 576, dan FPS Anda akan menjadi 25. Anda harus mengisi data di file.config sesuai dengan parameter ini.

Setelah Anda selesai dengan pengaturan file konfigurasi, tekan Ctrl + O untuk menyimpan perubahan ke file dan Crtl + X untuk keluar.

Langkah 14: Menyiapkan Kamera

Untuk awal pengaturan kamera, Anda harus meluncurkan mplayer sekali lagi yang memungkinkan komunikasi ke kamera di terminal.

Jika Anda memiliki kamera NTSC, ketik ini di terminal:

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

Jika Anda tinggal di Eropa, jalankan ini:

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

Kemudian jendela mplayer akan diluncurkan dan Anda akan melihat dengan tepat apa yang ditangkap kamera Anda. Sekarang Anda harus melakukan pengaturan manual kamera. Pertama Anda harus menekan tombol 'SET' tengah di bagian belakang kamera, yang akan membuka menu. Anda dapat menavigasinya dengan tombol di sekitar tombol SET.

Selanjutnya, Anda harus membuka file RMS/Guides/icx673_settings.txt baik melalui terminal, atau di Github, dan cukup salin pengaturan yang diberikan dalam file ke kamera Anda dengan menavigasi menu dan mengubah pengaturan kamera seperti yang dijelaskan di di sini:

LENSA - MANUAL

SHUTTER/AGC - MODE MANUAL (ENTER) - SHT+AGC SHUTTER - AGC - 18 WHITE BALLANCE - ANTI CR BACKLIGHT - OFF PICT ADJUSTMENT (ENTER) CERMIN - OFF BRIGHTNESS - 0 KONTRAS - 255 SHARPNESS - 0 HUE - 128 GAIN - 128 DEFOGG - OFF ATR - OFF DETEKSI GERAK - OFF ……… Tekan NEXT ……… PRIVASI - OFF DAY/NIGHT - B/W (OFF, OFF, -, -) NR (ENTER) NR MODE - OFF Y LEVEL - - C LEVEL - - CAM ID - OFF SYNC - INT LANG - IND ……… SIMPAN SEMUA KELUAR

Pengaturan ini akan membuat kamera optimal untuk pendeteksian meteor di malam hari.

Jika gambar tampak terlalu gelap (tidak ada bintang yang terlihat), Anda dapat mengatur parameter AGC ke 24.

Jika tampilan mplayer berubah menjadi hijau, tekan Crtl+C di jendela Terminalnya. Buka jendela Terminal lain dan ketik perintah berikut dua kali:

sudo killall mplayer

Langkah 15: Akhirnya! Menjalankan Perangkat Lunak

Pertama, uji penyiapan Anda dengan menjalankan StartCapture selama 0,1 jam (6 menit):

python -m RMS. StartCapture -d 0.1

Jika semuanya OK dengan setup, jendela benar-benar putih akan muncul. Di suatu tempat di bagian atas jendela akan ada garis yang mengatakan 'Maxpixel'. Jika jendela tidak terbuka, atau proses pengambilan tidak dimulai sama sekali, lanjutkan ke 'Langkah 16: Pemecahan Masalah'.

Anda sekarang siap untuk mulai menangkap data dan mendeteksi meteor. Yang harus Anda lakukan sekarang adalah menjalankan kode di terminal:

python -m RMS. StartCapture

Ini akan mulai memotret setelah matahari terbenam, dan akan berhenti memotret saat fajar.

Data akan disimpan di /home/pi/RMS_data/CapturedFiles, dan file dengan deteksi meteor akan disimpan /home/pi/RMS_data/ArchivedFiles.

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

Langkah 16: Pemecahan Masalah

masalah GTK

Terkadang dan pada beberapa perangkat, tampaknya tidak ada jendela 'Maxpixel' yang harus ditampilkan sebelum pengambilan dan bahwa ada peringatan di log RMS. StartCapture:

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

Anda harus menginstal paket menggunakan apt-get:

sudo apt-get install pyqt4-dev-tools

Untuk memperbaiki kesalahan dan mulai menangkap, jalankan:

ular piton

Lalu:

>> impor matplotlib

>> matplotlib.matplotlib_fname()

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

Edit file dengan menggunakan editor nano:

sudo nano

Dan ketika di file, ganti baris yang mengatakan:

backend: gtk3agg

dengan baris ini:

backend: Qt4Agg

Anda juga harus menghapus komentar pada baris:

#backend.qt4: PyQt4

Simpan file dan selesai!

Instalasi Astropy telah gagal

Jika modul astropy python gagal dipasang dan pesan kesalahan yang ditampilkan mengatakan:

ImportError: Tidak ada modul bernama _build_utils.apple_accelerate

Maka Anda mungkin memerlukan versi numpy yang lebih baru. Jadi lanjutkan dan tingkatkan numpy untuk menyelesaikan masalah:

sudo pip --upgrade numpy

Setelah melakukan itu, Anda juga perlu melakukan penginstalan ulang lengkap modul python dan paket lainnya, seperti yang dijelaskan pada Langkah 9.

Langkah 17: Hasil

Berikut adalah beberapa gambar meteor yang kami dapatkan dari menangkap meteor dan menjalankan perangkat lunak yang diinstal sebelumnya.