Φτιάξτε ένα ραδιοτηλεσκόπιο με Raspberry Pi: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Είναι πραγματικά εύκολο να αποκτήσετε ένα οπτικό τηλεσκόπιο. Μπορείτε απλώς να αγοράσετε ένα από έναν κατασκευαστή τέτοιων τηλεσκοπίων. Ωστόσο, το ίδιο δεν μπορεί να ειπωθεί για τα ραδιοτηλεσκόπια. Συνήθως, πρέπει να τα φτιάξετε μόνοι σας. Σε αυτό το Instructable, θα δείξω πώς να φτιάξετε ένα ραδιοτηλεσκόπιο που σαρώνει τον ουρανό στις συχνότητες των 10,2 GHz και 12,75 GHz.

Βήμα 1: Λήψη των ανταλλακτικών

Για να φτιάξετε αυτό το ραδιοτηλεσκόπιο, θα πρέπει πρώτα να προμηθευτείτε τα μέρη του.

• Δορυφορικό πιάτο με μόνο μία βάση LNB (μπορείτε να το βρείτε online, όπως αυτό, ή αλλού)
• Πλυντήρια νάιλον ή τεφλόν
• LNB
• Breadboard
• Αναλογικό Δορυφορικό Finder
• DC Barrel Jack και προσαρμογέας AC-DC (15 βολτ για αυτό το ανιχνευτή)
• Raspberry Pi με τυπικά περιφερειακά και κάρτα SD τουλάχιστον 16 GB
• Καλώδια βραχυκυκλωτήρων
• Μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό ADS1115 16-bit
• Τσοκ RF microhenry 100 μΗ
• Σύρμα σύνδεσης (χρησιμοποίησα το 22-Guage)
• Ομοαξονικό καλώδιο τύπου F τουλάχιστον 6 πόδια
• Τυπικά υλικά συγκόλλησης

Θα χρειαστείτε επίσης το κατάλληλο λογισμικό για να χρησιμοποιήσετε το ραδιοτηλεσκόπιο. Πρέπει να έχετε κατεβάσει το Raspberry Pi Raspbian, το οποίο θα πρέπει να περιλαμβάνει το Python 3 και τη βιβλιοθήκη Python για το ADS1115.

Για το smartphone σας, θα θέλετε να χρησιμοποιήσετε μια εφαρμογή παρακολούθησης δορυφόρων για να διακρίνετε μεταξύ δορυφόρων και αστρικών αντικειμένων και μια εφαρμογή παρακολούθησης αστεριών για να γνωρίζετε πού βρίσκονται ουράνια αντικείμενα στον ουρανό.

Βήμα 2: Υλικό

Ακολουθήστε το διάγραμμα και τις εικόνες που εμφανίζονται στην κατασκευή των ηλεκτρονικών για το ραδιοτηλεσκόπιο.

Τα καλώδια που πηγαίνουν στο καντράν του εύρεση πρέπει να αποσυνδεθούν από τον επιλογέα. Η σύνδεση γείωσης του ADS1115 συνδέεται με τον πείρο γείωσης που οδηγεί στον επιλογέα και η αναλογική είσοδος πρέπει να συνδεθεί με το άλλο καλώδιο.

Στο ίδιο το πιάτο, ένα νάιλον πλυντήριο πρέπει να τοποθετηθεί ανάμεσα στο παξιμάδι και το εφεδρικό στήριγμα.

Βήμα 3: Λογισμικό

Για να διαβάσετε και να αποθηκεύσετε τα δεδομένα, παίζουν το Raspberry Pi και το ADS1115. Οποιοδήποτε Raspberry Pi με την τελευταία έκδοση του Raspbian μπορεί να κάνει. Οι οδηγίες για τη βιβλιοθήκη λογισμικού βρίσκονται σε PDF στον ιστότοπο του Adafruit. Πριν από τη λήψη, πρέπει να ορίσετε την Python 3 ως την προεπιλεγμένη Python. Για έλεγχο, πληκτρολογήστε στο τερματικό

python -ανατροπή

Εάν λάβετε μια απάντηση που διαβάζει Python 3.x.x, η προεπιλεγμένη έκδοση Python είναι Python 3 και δεν χρειάζεται να αλλάξετε την προεπιλεγμένη έκδοση Python. Ωστόσο, εάν η προεπιλεγμένη έκδοση είναι η έκδοση 2, θα πρέπει να την αλλάξετε μεταβαίνοντας στο τερματικό και πληκτρολογώντας

sudo update-alternatives --config python

Στη συνέχεια, πατήστε 0 για να επιλέξετε την Python 3 ως προεπιλεγμένη έκδοση. Αφού κατεβάσετε τη βιβλιοθήκη Python, μπορείτε να κατεβάσετε τον κώδικα για τη χρήση του ραδιοτηλεσκοπίου. Στο Raspberry Pi, δημιουργήστε ένα φάκελο στο /home /pi που ονομάζεται radio_telescope_files. Θα πρέπει φυσικά να έχετε τυπικά περιφερειακά για ένα Raspberry Pi, όπως πληκτρολόγιο, ποντίκι και οθόνη. Εάν έχετε το Raspberry Pi Zero χωρίς καρφίτσες GPIO, θα πρέπει να τις κολλήσετε μόνοι σας. Θα πρέπει επίσης να κολλήσετε τις καρφίτσες στον πίνακα διαρροής ADS1115.

Βήμα 4: Σύντομες δοκιμές

Μόλις έχετε το κατάλληλο λογισμικό στο Pi και όλες τις καρφίτσες που έχουν κολληθεί, μπορείτε να συνδέσετε την πλακέτα breakout στο Raspberry Pi. Για να το κάνετε αυτό, βάλτε τις καρφίτσες της σανίδας σε μια σανίδα ψωμιού. Ο πείρος VDD πρέπει να είναι συνδεδεμένος σε ακίδα 3,3 ή 5 βολτ στο Raspberry Pi, GND σε οποιαδήποτε ακίδα γείωσης στο Pi, SCL στο pin 5 στο Pi, που είναι SCL και SDA στο pin 3 ή SDA, στο Πι. Μόλις συνδεθεί το ADS1115 με το Pi, μπορείτε τώρα να συνδέσετε το πράσινο καλώδιο του τροποποιημένου Finder στο A0 του ADS1115 και το μαύρο καλώδιο στο GND στον πίνακα. Εάν σας ταιριάζει καλύτερα, μπορείτε να συνδέσετε τα αντίστοιχα καλώδια συνδέοντας ένα σύρμα αλιγάτορα στο καλώδιο και ένα καλώδιο βραχυκυκλωτήρα στο άλλο άκρο, συνδέοντας την αντίστοιχη σύνδεση της πλακέτας. Στη συνέχεια, συνδέστε το LNB στην είσοδο του Finder μέσω ομοαξονικού καλωδίου. Συνδέστε το καλώδιο τροφοδοσίας στην υποδοχή της κάννης για να ενεργοποιήσετε το Finder.

Για να δοκιμάσετε το ραδιοτηλεσκόπιο, στρέψτε το πιάτο προς τον ήλιο, τον ισχυρότερο εκπομπό ραδιοκυμάτων από την οπτική μας στη Γη. Για να το κάνετε αυτό, στρέψτε το πιάτο προς τον ήλιο έτσι ώστε η κορυφή της σκιάς του LNB να χτυπά εκεί που ο βραχίονας LNB συναντά το πιάτο. Τώρα, ενεργοποιήστε το Raspberry Pi και εκτελέστε το toScreen.py, το σενάριο Python για ανάγνωση αποτελεσμάτων από το ADS1115 και εκτύπωσή τους στην οθόνη. Μπορείτε να το εκτελέσετε είτε στο Python 3 IDLE είτε στο τερματικό. Είτε έτσι είτε αλλιώς, θα πρέπει να λάβετε μια ερώτηση για το κέρδος, ακολουθούμενη από το ποσοστό δείγματος και πόσο καιρό θέλετε το Pi να διαβάζει την έξοδο του ADS1115. Με το πιάτο σας στραμμένο προς τον ήλιο, εκτελέστε το σενάριο για περίπου 10 δευτερόλεπτα. Εάν εμφανίζονται αρχικά πολύ χαμηλοί αριθμοί, γυρίστε το κουμπί κέρδους στο Finder, πολύ αργά. Οι αριθμοί θα πρέπει να αυξηθούν μέχρι να φτάσει περίπου τα 30700. Μέχρι τότε, μπορείτε να σταματήσετε να γυρίζετε το κουμπί.

Βήμα 5: Αποθήκευση αποτελεσμάτων

Το toScreen.py είναι ένας καλός τρόπος για να δοκιμάσετε το ραδιοτηλεσκόπιο, αλλά δεν αποθηκεύει δεδομένα. Το writeToFile.py μπορεί να αποθηκεύσει τα δεδομένα και μπορείτε να το εκτελέσετε με τον ίδιο τρόπο στο IDLE και στο τερματικό. Αυτό το σενάριο αποθηκεύει δεδομένα σε ένα αρχείο κειμένου, το οποίο πρέπει να βρεθεί στο φάκελο με όνομα "Δεδομένα". Εάν το εκτελέσετε, θα ζητήσει το κέρδος, το δείγμα, το χρονικό διάστημα που θέλετε το Pi να διαβάσει το ADC, και το όνομα του αρχείου στο οποίο αποθηκεύετε αυτά τα δεδομένα. Το ραδιοτηλεσκόπιο θα αυξήσει την ισχύ του ραδιοσήματος σε σημεία καθ 'όλη τη διάρκεια της σάρωσης του ραδιοτηλεσκοπίου, ο ουρανός θα αποθηκευτεί στο Raspberry Pi.

Μετά τη συλλογή των δεδομένων, μπορεί να αναλυθεί σε ένα πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων, παίρνοντας πρώτα τις χρονικές σφραγίδες των δεδομένων, τοποθετώντας τα στη στήλη Α, έπειτα παίρνοντας τα δεδομένα και τοποθετώντας τα στη στήλη Β. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας τη στήλη. py script. Για να λάβετε τις χρονικές σημάνσεις, εκτελέστε το σενάριο και, στη συνέχεια, εισαγάγετε την ώρα για το μήνυμα που σας ζητά να διαβάσετε, τις χρονικές σφραγίδες ή τις τιμές δεδομένων. Κατά την ανάγνωση του γραφήματος, είναι σημαντικό να γνωρίζετε ότι το πιο αριστερό σημείο σε αυτό αντιπροσωπεύει το δυτικότερο σημείο στον ουρανό που σαρώθηκε.

Βήμα 6: Περαιτέρω χρήση

Το ραδιοτηλεσκόπιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παρατήρηση σε συχνότητες μεταξύ 10,2 GHz και 12,75 GHz. Όχι μόνο ο ήλιος μπορεί να παρατηρηθεί, αλλά άλλα ουράνια αντικείμενα μέσα όπως τα αστέρια, χρησιμοποιώντας την ίδια μέθοδο που χρησιμοποιήθηκε για τον ήλιο. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, σχόλια ή ανησυχίες, ενημερώστε με στα σχόλια.