Ηλιακό Παρατηρητήριο: 11 Βήματα (με Εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Ποια είναι η κλίση του άξονα της Γης; Σε τι γεωγραφικό πλάτος βρίσκομαι;

Αν θέλετε γρήγορα την απάντηση, απευθυνθείτε είτε στο Google είτε σε μια εφαρμογή GPS στο smartphone σας. Αλλά αν έχετε Raspberry Pi, μονάδα κάμερας και περίπου ένα χρόνο για να κάνετε κάποιες παρατηρήσεις, μπορείτε να καθορίσετε μόνοι σας τις απαντήσεις σε αυτές τις ερωτήσεις. Ρυθμίζοντας μια κάμερα με ηλιακό φίλτρο σε μια σταθερή τοποθεσία και χρησιμοποιώντας το Pi για να τραβάτε φωτογραφίες την ίδια ώρα κάθε μέρα, μπορείτε να συλλέξετε πολλά δεδομένα σχετικά με την πορεία του ήλιου στον ουρανό και, κατ 'επέκταση, το μονοπάτι της Γης γύρω Ο ήλιος. Σε αυτό το Instructable, σας δείχνω πώς έφτιαξα το δικό μου ηλιακό παρατηρητήριο για κάτω από $ 100.

Πριν προχωρήσουμε πολύ, όμως, πρέπει να επισημάνω ότι είμαι μόλις δύο μήνες στο πείραμά μου που διαρκεί ένα χρόνο, οπότε δεν θα μπορώ να συμπεριλάβω τα τελικά αποτελέσματα. Ωστόσο, μπορώ να μοιραστώ την εμπειρία μου χτίζοντας αυτό το έργο και ελπίζω να σας δώσω μια ιδέα για το πώς να φτιάξετε το δικό σας.

Αν και καθόλου δύσκολο, αυτό το έργο παρέχει την ευκαιρία να ασκήσετε διάφορες διαφορετικές δεξιότητες. Τουλάχιστον, πρέπει να είστε σε θέση να συνδέσετε ένα Raspberry Pi σε μια κάμερα και σερβο και θα πρέπει να είστε σε θέση να κάνετε κάποιο επίπεδο ανάπτυξης λογισμικού για να εξαγάγετε δεδομένα από τις φωτογραφίες που τραβάτε. Χρησιμοποίησα επίσης βασικά εργαλεία επεξεργασίας ξύλου και έναν 3D εκτυπωτή, αλλά αυτά δεν είναι καθοριστικά για αυτό το έργο.

Θα περιγράψω επίσης τη μακροπρόθεσμη προσπάθεια συλλογής δεδομένων που έχω αναλάβει και πώς θα χρησιμοποιήσω το OpenCV για να μετατρέψω εκατοντάδες εικόνες σε αριθμητικά δεδομένα που μπορούν να αναλυθούν χρησιμοποιώντας ένα υπολογιστικό φύλλο ή τη γλώσσα προγραμματισμού της επιλογής σας. Ως μπόνους, θα αξιοποιήσουμε επίσης την καλλιτεχνική μας πλευρά και θα δούμε μερικές ενδιαφέρουσες οπτικές εικόνες.

Βήμα 1: Tldr; Σύντομες οδηγίες

Αυτό το Instructable είναι λίγο μακρύ, οπότε για να ξεκινήσετε, εδώ είναι τα γυμνά κόκαλα, χωρίς επιπλέον λεπτομέρειες που παρέχονται οδηγίες.

1. Αποκτήστε ένα Raspberry Pi, κάμερα, σερβο, ρελέ, ηλιακή μεμβράνη, κονδυλώματα τοίχου και διάφορα είδη υλικού
2. Συνδέστε όλο αυτό το υλικό
3. Διαμορφώστε το Pi και γράψτε μερικά απλά σενάρια για λήψη φωτογραφιών και αποθήκευση των αποτελεσμάτων
4. Δημιουργήστε ένα πλαίσιο έργου και τοποθετήστε όλο αυτό το υλικό σε αυτό
5. Βρείτε ένα μέρος για να τοποθετήσετε το έργο όπου μπορεί να δει τον ήλιο και δεν θα χτυπήσει ή θα ανακατευτεί
6. Βάλε το εκεί
7. Ξεκινήστε να τραβάτε φωτογραφίες
8. Κάθε λίγες ημέρες, μεταφέρετε τις εικόνες σε άλλο υπολογιστή, ώστε να μην γεμίζετε την κάρτα SD
9. Ξεκινήστε να μαθαίνετε το OpenCV, ώστε να μπορείτε να εξαγάγετε δεδομένα από τις εικόνες σας
10. Περίμενε ένα χρόνο

Αυτό είναι το έργο με λίγα λόγια. Συνεχίστε να διαβάζετε για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με αυτά τα βήματα.

Βήμα 2: Ιστορικό

Οι άνθρωποι παρακολουθούν τον ήλιο, το φεγγάρι και τα αστέρια για όσο καιρό ήμασταν εκεί και αυτό το έργο δεν καταφέρνει τίποτα που δεν έκαναν οι πρόγονοί μας πριν από χιλιάδες χρόνια. Αντί όμως να τοποθετήσουμε ένα ραβδί στο έδαφος και να χρησιμοποιήσουμε βράχια για να σημειώσουμε τις θέσεις των σκιών σε βασικές ώρες, θα χρησιμοποιήσουμε ένα Raspberry Pi και μια κάμερα και θα τα κάνουμε όλα μέσα από την άνεση των σπιτιών μας. Το έργο σας δεν θα είναι τουριστικός τόπος σε χίλια χρόνια από τώρα, αλλά το θετικό είναι ότι δεν θα χρειαστεί να δυσκολευτείτε να βγάλετε γιγάντιους ογκόλιθους στη θέση τους.

Η γενική ιδέα σε αυτό το έργο είναι να στρέψετε μια κάμερα σε μια σταθερή τοποθεσία στον ουρανό και να τραβήξετε φωτογραφίες την ίδια ώρα κάθε μέρα. Εάν έχετε ένα κατάλληλο φίλτρο στη φωτογραφική σας μηχανή και τη σωστή ταχύτητα κλείστρου, θα έχετε ευκρινείς, καλά καθορισμένες εικόνες του δίσκου του ήλιου. Χρησιμοποιώντας αυτές τις εικόνες, μπορείτε να βάλετε ένα εικονικό ραβδί στο έδαφος και να μάθετε αρκετά ενδιαφέροντα πράγματα.

Για να διατηρήσω το μέγεθος αυτού του Instructable διαχειρίσιμο, το μόνο που θα καλύψω είναι πώς να προσδιορίσω την κλίση του άξονα της Γης και το γεωγραφικό πλάτος όπου λαμβάνονται οι εικόνες. Εάν η ενότητα σχολίων δείχνει αρκετό ενδιαφέρον, μπορώ να μιλήσω για μερικά από τα άλλα πράγματα που μπορείτε να μάθετε από το ηλιακό σας παρατηρητήριο σε ένα επόμενο άρθρο.

Αξονική κλίσηΗ γωνία μεταξύ του ήλιου την ημέρα που είναι βορειότερα και της ημέρας που βρίσκεται νοτιότερα είναι ίδια με την κλίση του άξονα της Γης. Μπορεί να έχετε μάθει στο σχολείο ότι αυτό είναι 23,5 μοίρες αλλά τώρα θα το γνωρίζετε από τις δικές σας παρατηρήσεις και όχι απλώς από ένα σχολικό βιβλίο.

Τώρα που γνωρίζουμε την κλίση του άξονα της Γης, αφαιρέστε το από την ανύψωση του μονοπατιού του ήλιου τη μεγαλύτερη μέρα του έτους για να μάθετε το γεωγραφικό πλάτος της τρέχουσας τοποθεσίας σας.

Γιατί να ενοχλείτε; Προφανώς θα μπορούσατε να βρείτε αυτές τις τιμές πολύ ακριβέστερα και γρήγορα, αλλά αν είστε ο τύπος του ατόμου που διαβάζει το Instructables, ξέρετε ότι υπάρχει μεγάλη ικανοποίηση που το κάνετε μόνοι σας. Η εκμάθηση γεγονότων για τον κόσμο γύρω σας χρησιμοποιώντας κάτι περισσότερο από απλές, άμεσες παρατηρήσεις και ευθεία μαθηματικά είναι το όλο θέμα αυτού του έργου.

Βήμα 3: Απαιτούμενα εξαρτήματα

Ενώ θα μπορούσατε να κάνετε ολόκληρο αυτό το έργο με μια κατάλληλα ακριβή και φανταχτερή κάμερα, δεν έχω καμία από αυτές. Ένας στόχος για αυτό το έργο ήταν να αξιοποιήσω αυτό που είχα ήδη στο χέρι από προηγούμενα έργα. Αυτό περιελάμβανε ένα Raspberry Pi, μονάδα κάμερας και τα περισσότερα από τα άλλα στοιχεία που αναφέρονται παρακάτω, αν και έπρεπε να πάω στο Amazon για μερικά από αυτά. Συνολικό κόστος εάν πρέπει να αγοράσετε όλα θα είναι περίπου 100 USD.

• Raspberry Pi (οποιοδήποτε μοντέλο θα κάνει)
• Ενότητα κάμερας Raspberry Pi
• Μακρύτερο καλώδιο κορδέλας για κάμερα (προαιρετικό)
• Ασύρματο dongle
• Τυπικό σερβο
• Ρελέ 5V
• Τροφοδοτημένος διανομέας USB
• Ταινία τροφοδοσίας και καλώδιο επέκτασης
• Φύλλο ηλιακής μεμβράνης
• Απορρίμματα ξυλείας, πλαστικού, HDPE κλπ
• Κυματοειδής πίνακας έργου

Χρησιμοποίησα επίσης τον τρισδιάστατο εκτυπωτή Monoprice, αλλά αυτό ήταν μια ευκολία και όχι μια ανάγκη. Λίγη δημιουργικότητα από την πλευρά σας θα σας επιτρέψει να βρείτε έναν κατάλληλο τρόπο για να περάσετε χωρίς αυτό.

Βήμα 4: Διαμόρφωση του Raspberry Pi

Ρύθμιση

Δεν πρόκειται να αναφερθώ σε πολλές λεπτομέρειες εδώ και θα υποθέσω ότι σας βολεύει να εγκαταστήσετε ένα λειτουργικό σύστημα στο Pi και να το διαμορφώσετε. Εάν όχι, υπάρχουν πολλοί πόροι στον ιστό που θα σας βοηθήσουν να ξεκινήσετε.

Εδώ είναι τα πιο σημαντικά πράγματα που πρέπει να προσέξετε κατά τη ρύθμιση.

• Βεβαιωθείτε ότι η σύνδεση WiFi ξεκινά αυτόματα κατά την επανεκκίνηση του Pi
• Ενεργοποιήστε το sshΤο έργο πιθανότατα θα εγκατασταθεί σε ένα απροβλημάτιστο μέρος, ώστε να μην το συνδέσετε σε οθόνη και πληκτρολόγιο. Θα χρησιμοποιήσετε το ssh & scp αρκετά για να το διαμορφώσετε και να αντιγράψετε εικόνες σε άλλο υπολογιστή.
• Βεβαιωθείτε ότι έχετε ενεργοποιήσει την αυτόματη σύνδεση μέσω ssh, ώστε να μην χρειάζεται να εισάγετε μη αυτόματα τον κωδικό πρόσβασής σας κάθε φορά
• Ενεργοποιήστε τη μονάδα κάμερας Πολλοί άνθρωποι συνδέουν την κάμερα, αλλά ξεχνούν να την ενεργοποιήσουν
• Απενεργοποιήστε τη λειτουργία GUI
• Εγκαταστήστε το πακέτο gpio χρησιμοποιώντας το apt-get ή παρόμοιο
• Ρυθμίστε τη ζώνη ώρας σε UTC Θέλετε τις φωτογραφίες σας την ίδια ώρα κάθε μέρα και δεν θέλετε να αφαιρούνται από τη θερινή ώρα. Το πιο εύκολο να χρησιμοποιήσετε το UTC.

Τώρα θα ήταν μια καλή στιγμή για να πειραματιστείτε με τη μονάδα κάμερας. Χρησιμοποιήστε το πρόγραμμα 'raspistill' για να τραβήξετε μερικές φωτογραφίες. Θα πρέπει επίσης να πειραματιστείτε με τις επιλογές της γραμμής εντολών για να δείτε πώς ελέγχεται η ταχύτητα κλείστρου.

Διασυνδέσεις υλικού

Η μονάδα κάμερας έχει τη δική της αποκλειστική διεπαφή καλωδίου κορδέλας, αλλά χρησιμοποιούμε τις ακίδες GPIO για τον έλεγχο του ρελέ και του σερβο. Σημειώστε ότι υπάρχουν δύο διαφορετικά σχήματα αρίθμησης σε κοινή χρήση και είναι εύκολο να μπερδευτείτε. Προτιμώ να χρησιμοποιώ την επιλογή '-g' στην εντολή gpio, ώστε να μπορώ να χρησιμοποιήσω τους επίσημους αριθμούς pin.

Η επιλογή των ακίδων μπορεί να διαφέρει εάν έχετε διαφορετικό μοντέλο Pi από αυτό που χρησιμοποιώ. Συμβουλευτείτε τα διαγράμματα pinout για το συγκεκριμένο μοντέλο για αναφορά.

• Pin 23 - outηφιακή έξοδος στο ρελέ Αυτό το σήμα ενεργοποιεί το ρελέ, το οποίο παρέχει ισχύ στο σερβο
• Καρφίτσα 18 - PWM στο σερβο Η θέση σερβο ελέγχεται από ένα σήμα διαμόρφωσης παλμού πλάτους
• Γείωση - Κάθε πείρος γείωσης αρκεί

Δείτε τα συνημμένα σενάρια κελύφους για τον έλεγχο αυτών των ακίδων.

Σημείωση: Το παράθυρο διαλόγου μεταφόρτωσης σε αυτόν τον ιστότοπο αντιτάχθηκε στις προσπάθειές μου να ανεβάσω αρχεία που κατέληξαν σε ".sh". Έτσι τα μετονόμασα με επέκταση '.notsh' και η μεταφόρτωση λειτούργησε μια χαρά. Πιθανότατα θα θέλετε να τα μετονομάσετε σε ".sh" πριν από τη χρήση.

crontab

Δεδομένου ότι θέλω να τραβάω φωτογραφίες κάθε πέντε λεπτά σε διάστημα περίπου 2,5 ωρών, χρησιμοποίησα το crontab, το οποίο είναι ένα βοηθητικό σύστημα για την εκτέλεση προγραμματισμένων εντολών ακόμη και όταν δεν είστε συνδεδεμένοι. Η σύνταξη για αυτό είναι λίγο ασαφής, οπότε χρησιμοποιήστε το μηχανή αναζήτησης της επιλογής σας για περισσότερες λεπτομέρειες. Επισυνάπτονται οι σχετικές γραμμές από το crontab μου.

Αυτό που κάνουν αυτές οι καταχωρήσεις είναι α) να φωτογραφίζετε κάθε πέντε λεπτά με το ηλιακό φίλτρο στη θέση του και β) να περιμένετε μερικές ώρες και να τραβήξετε μερικές φωτογραφίες χωρίς φίλτρο στη θέση του.

Βήμα 5: Project Box

Θα τσιμπήσω πραγματικά τις οδηγίες σε αυτήν την ενότητα και θα σας αφήσω στη δική σας φαντασία. Ο λόγος είναι ότι κάθε εγκατάσταση θα είναι διαφορετική και θα εξαρτάται από το πού εγκαθιστάτε το έργο και τους τύπους υλικού με το οποίο εργάζεστε.

Η πιο σημαντική πτυχή του κουτιού έργου είναι ότι τοποθετείται με τρόπο που δεν θα κινείται εύκολα. Η κάμερα δεν πρέπει να κινείται μόλις αρχίσετε να τραβάτε φωτογραφίες. Διαφορετικά, θα πρέπει να γράψετε λογισμικό για να πραγματοποιήσετε καταχώριση εικόνας και να τοποθετήσετε ψηφιακά όλες τις εικόνες. Καλύτερα να έχετε μια σταθερή πλατφόρμα, ώστε να μην χρειάζεται να αντιμετωπίσετε αυτό το πρόβλημα.

Για το κουτί του έργου μου, χρησιμοποίησα MDF 1/2 ", ένα μικρό κομμάτι κόντρα πλακέ 1/4", ένα πλαίσιο με 3D εκτύπωση για να κρατήσω την κάμερα στην επιθυμητή γωνία και λίγο λευκό κυματοειδές χαρτόνι. Αυτό το τελευταίο κομμάτι τοποθετείται μπροστά από το τρισδιάστατο τυπωμένο πλαίσιο για να το προστατεύσει από το άμεσο ηλιακό φως και να αποφύγει πιθανά προβλήματα με τη στρέβλωση.

Άφησα το πίσω μέρος και το πάνω μέρος του κουτιού ανοιχτά σε περίπτωση που χρειαστεί να φτάσω στα ηλεκτρονικά αλλά αυτό δεν έχει συμβεί ακόμα. Λειτουργεί εδώ και επτά εβδομάδες χωρίς να χρειάζομαι επιδιορθώσεις ή τροποποιήσεις από την πλευρά μου.

Κινητό φίλτρο

Το μόνο μέρος του κουτιού του έργου που αξίζει κάποια εξήγηση είναι το σερβο με τον κινητό βραχίονα.

Η τυπική μονάδα κάμερας Raspberry Pi δεν λειτουργεί τόσο καλά αν το δείξετε στον ήλιο και τραβήξετε μια φωτογραφία. Πιστέψτε με σε αυτό … προσπάθησα.

Για να έχετε μια χρήσιμη εικόνα του ήλιου, πρέπει να τοποθετήσετε ένα ηλιακό φίλτρο μπροστά από το φακό. Υπάρχουν πιθανώς ακριβά προκατασκευασμένα φίλτρα που μπορείτε να αγοράσετε για αυτό, αλλά έφτιαξα τα δικά μου χρησιμοποιώντας ένα μικρό κομμάτι ηλιακής μεμβράνης και ένα κομμάτι HDPE 1/4 με μια κυκλική τρύπα κομμένη σε αυτό. Η ηλιακή μεμβράνη μπορεί να αγοραστεί από Amazon για περίπου $ 12. Εκ των υστέρων, θα μπορούσα να παραγγείλω ένα πολύ μικρότερο κομμάτι και να εξοικονομήσω λίγα χρήματα. Εάν έχετε μερικά παλιά γυαλιά έκλειψης ηλίου τοποθετημένα αχρησιμοποίητα, ίσως μπορείτε να κόψετε έναν από τους φακούς και να φτιάξετε ένα κατάλληλο φίλτρο.

Μετακίνηση του φίλτρου

Ενώ οι περισσότερες από τις φωτογραφίες που τραβάτε θα είναι με το φίλτρο στη θέση τους, θέλετε επίσης να λαμβάνετε φωτογραφίες σε άλλες ώρες της ημέρας όταν ο ήλιος είναι εκτός πλαισίου. Αυτά θα χρησιμοποιήσετε ως εικόνες φόντου για επικάλυψη των φιλτραρισμένων εικόνων του ήλιου. Θα μπορούσατε να το φτιάξετε έτσι ώστε να μετακινήσετε χειροκίνητα το φίλτρο και να τραβήξετε αυτές τις εικόνες φόντου, αλλά είχα ένα επιπλέον σερβο που τοποθετήθηκε και ήθελα να αυτοματοποιήσω αυτό το βήμα.

Σε τι χρησιμεύει το ρελέ;

Μεταξύ του τρόπου με τον οποίο το Pi παράγει σήματα PWM και του χαμηλού επιπέδου σερβο που χρησιμοποίησα, υπήρξαν στιγμές που ενεργοποιούσα τα πάντα και το σερβίς καθόταν εκεί και "φλυαρούσε". Δηλαδή, θα πήγαινε μπρος -πίσω σε πολύ μικρά βήματα καθώς προσπαθούσε να βρει την ακριβή θέση που έδινε ο Pi. Αυτό έκανε το σερβο να ζεσταθεί πολύ και έκανε έναν ενοχλητικό θόρυβο. Έτσι αποφάσισα να χρησιμοποιήσω ένα ρελέ για να δώσω ρεύμα στο σερβο μόνο κατά τις δύο φορές την ημέρα που θέλω να τραβάω μη φιλτραρισμένες φωτογραφίες. Αυτό απαιτούσε τη χρήση ενός άλλου ψηφιακού πείρου εξόδου στο Pi για την παροχή σήματος ελέγχου στο ρελέ.

Βήμα 6: Παροχή ισχύος

Υπάρχουν τέσσερα στοιχεία που χρειάζονται ενέργεια σε αυτό το έργο:

1. Raspberry Pi
2. Wi-Fi dongle (Εάν χρησιμοποιείτε μεταγενέστερο μοντέλο Pi με ενσωματωμένο wi-fi, αυτό δεν θα είναι απαραίτητο)
3. Ρελέ 5V
4. Servo

Σημαντικό: Μην προσπαθήσετε να τροφοδοτήσετε το σερβο απευθείας από τον ακροδέκτη 5V στο Raspberry Pi. Το σερβο τροφοδοτεί περισσότερο ρεύμα από ό, τι μπορεί να προσφέρει το Pi και θα κάνετε ανεπανόρθωτο κακό στον πίνακα. Αντ 'αυτού, χρησιμοποιήστε μια ξεχωριστή πηγή ενέργειας για να τροφοδοτήσετε το σερβο και το ρελέ.

Αυτό που έκανα ήταν η χρήση ενός κονδυλώματος τοίχου 5V για την τροφοδοσία του Pi και άλλου για την τροφοδοσία ενός παλιού διανομέα USB. Ο διανομέας χρησιμοποιείται για τη σύνδεση του dongle Wi-Fi και για την παροχή ενέργειας σε ρελέ και σερβο. Το σερβο και το ρελέ δεν έχουν υποδοχές USB, έτσι πήρα ένα παλιό καλώδιο USB και έκοψα το βύσμα από το άκρο της συσκευής. Στη συνέχεια, έβγαλα τα καλώδια 5V και γείωσης και τα συνέδεσα με το ρελέ και το σερβο. Αυτό παρείχε πηγή ενέργειας σε αυτές τις συσκευές χωρίς να υπάρχει κίνδυνος ζημιάς στο Pi.

Σημείωση: Το Pi και τα εξωτερικά στοιχεία δεν είναι εντελώς ανεξάρτητα. Επειδή έχετε σήματα ελέγχου που προέρχονται από το Pi στο ρελέ και το σερβο, πρέπει επίσης να έχετε μια γραμμή εδάφους που επιστρέφει από αυτά τα στοιχεία στο Pi. Υπάρχει επίσης σύνδεση USB μεταξύ του διανομέα και του Pi, ώστε να μπορεί να λειτουργήσει το wi-fi. Ένας ηλεκτρολόγος μηχανικός πιθανότατα θα ανατριχιάζει με τις δυνατότητες για βρόχους γείωσης και άλλες ηλεκτρικές αταξίες, αλλά όλα λειτουργούν, οπότε δεν πρόκειται να ανησυχώ για την έλλειψη μηχανικής αριστείας.:)

Βήμα 7: Το βάζουμε όλα μαζί

Μόλις συνδέσετε όλα τα μέρη, το επόμενο βήμα είναι να τοποθετήσετε το σερβο, το βραχίονα κλείστρου και την κάμερα στην πλάκα στερέωσης.

Σε μια παραπάνω εικόνα, μπορείτε να δείτε το βραχίονα κλείστρου στη θέση του (πλην του ηλιακού φιλμ, το οποίο δεν είχα κολλήσει ακόμα). Ο βραχίονας κλείστρου είναι κατασκευασμένος από HDPE 1/4 και συνδέεται χρησιμοποιώντας έναν από τους τυπικούς διανομέες που συνοδεύει το σερβο.

Στην άλλη εικόνα, μπορείτε να δείτε το πίσω μέρος της πλάκας τοποθέτησης και πώς συνδέονται το σερβο και η κάμερα. Μετά τη λήψη αυτής της εικόνας, επανασχεδίασα το λευκό κομμάτι που βλέπετε για να πλησιάσετε τον φακό της κάμερας στο βραχίονα κλείστρου και στη συνέχεια το επανεκτύπωσα με πράσινο χρώμα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο σε άλλες εικόνες το λευκό μέρος δεν υπάρχει.

Λόγος Προσοχής

Η μονάδα της κάμερας έχει ένα πολύ μικρό καλώδιο κορδέλας στον πίνακα που συνδέει την πραγματική κάμερα με τα υπόλοιπα ηλεκτρονικά. Αυτός ο μικρός σύνδεσμος έχει μια ενοχλητική τάση να βγαίνει συχνά από την πρίζα του. Όταν εμφανιστεί, το raspistill αναφέρει ότι η κάμερα δεν είναι συνδεδεμένη. Πέρασα πολύ χρόνο χωρίς αποτέλεσμα να ξανακαταστήσω και τα δύο άκρα του μεγαλύτερου καλωδίου κορδέλας πριν συνειδητοποιήσω πού βρίσκεται το πραγματικό πρόβλημα.

Αφού συνειδητοποίησα ότι το πρόβλημα ήταν το μικρό καλώδιο στον πίνακα, προσπάθησα να το κρατήσω κάτω με ταινία Kapton, αλλά αυτό δεν λειτούργησε και τελικά κατέφυγα σε ένα κομμάτι ζεστής κόλλας. Μέχρι στιγμής, η κόλλα το έχει κρατήσει στη θέση του.

Βήμα 8: Επιλογή τοποθεσίας

Τα μεγάλα τηλεσκόπια του κόσμου βρίσκονται στις κορυφές των βουνών στο Περού, στη Χαβάη ή σε κάποια άλλη σχετικά απομακρυσμένη τοποθεσία. Για αυτό το έργο, η πλήρης λίστα με τους υποψήφιους ιστότοπους περιελάμβανε:

• Ένα περβάζι με ανατολικό προσανατολισμό στο σπίτι μου
• Ένα περβάζι που βλέπει δυτικά στο σπίτι μου
• Ένα παράθυρο με νότιο προσανατολισμό στο σπίτι μου

Αξιοσημείωτα απουσιάζουν από αυτήν τη λίστα το Περού και η Χαβάη. Δεδομένων λοιπόν αυτών των επιλογών, τι έπρεπε να κάνω;

Το παράθυρο με νότιο προσανατολισμό έχει μια ευρύχωρη έκταση χωρίς κτίρια, αλλά λόγω προβλήματος με τη σφραγίδα καιρού, δεν είναι οπτικά καθαρό. Το παράθυρο με δυτικό προσανατολισμό περιλαμβάνει υπέροχη θέα στην κορυφή Pikes και θα είχε υπέροχη θέα, αλλά βρίσκεται στο οικογενειακό δωμάτιο και η σύζυγός μου μπορεί να μην του αρέσει η επιστημονική μου εργασία να προβάλλεται τόσο έντονα για έναν ολόκληρο χρόνο. Αυτό μου άφησε την ανατολική θέα που βλέπει σε έναν μεγάλο πύργο κεραίας και το πίσω μέρος του τοπικού Safeway. Όχι πολύ όμορφο, αλλά αυτή ήταν η καλύτερη επιλογή.

Πραγματικά, το πιο σημαντικό πράγμα είναι να βρείτε ένα μέρος όπου το έργο δεν θα ανακατευτεί, δεν θα μετακινηθεί ή δεν θα διαταραχθεί. Όσο μπορείτε να βάλετε τον ήλιο στο κάδρο για μία ώρα δύο κάθε μέρα, οποιαδήποτε κατεύθυνση θα λειτουργήσει.

Βήμα 9: Λήψη φωτογραφιών

Συννεφιασμένοι Ουρανοί

Τυχαίνει να μένω κάπου όπου ηλιοφάνεια κάθε χρόνο, κάτι που είναι καλό αφού τα σύννεφα πραγματικά κάνουν όλεθρο με τις εικόνες. Αν είναι ελαφρώς θολό, ο ήλιος βγαίνει ως ανοιχτό πράσινος δίσκος και όχι ως ο καλά καθορισμένος πορτοκαλί δίσκος που παίρνω σε μια μέρα χωρίς σύννεφα. Εάν είναι αρκετά θολό, τίποτα δεν εμφανίζεται στην εικόνα.

Ξεκίνησα να γράφω κάποιο λογισμικό επεξεργασίας εικόνας για να ανακουφίσω αυτά τα προβλήματα, αλλά αυτός ο κώδικας δεν είναι ακόμα έτοιμος. Μέχρι τότε, απλώς πρέπει να δουλεύω γύρω από τις ιδιοτροπίες του καιρού.

Δημιουργήστε αντίγραφα ασφαλείας των δεδομένων σας

Με την κάμερα που χρησιμοποιώ και τον αριθμό των φωτογραφιών που βγάζω, παράγω περίπου 70MB εικόνων κάθε μέρα. Ακόμα κι αν η κάρτα micro-SD στο Pi ήταν αρκετά μεγάλη για να χωρέσει δεδομένα ενός έτους, δεν θα το εμπιστευόμουν. Κάθε λίγες ημέρες, χρησιμοποιώ το scp για να αντιγράψω τα πρόσφατα δεδομένα στην επιφάνεια εργασίας μου. Εκεί, βλέπω τις εικόνες για να βεβαιωθώ ότι είναι εντάξει και ότι δεν συνέβη τίποτα περίεργο. Στη συνέχεια, αντιγράφω όλα αυτά τα αρχεία στο NAS μου, ώστε να έχω δύο ανεξάρτητα αντίγραφα των δεδομένων. Μετά από αυτό, επιστρέφω στο Pi και διαγράφω τα αρχικά αρχεία.

Βήμα 10: Analemma (ή… ένα αστρονομικά μεγάλο σχήμα οκτώ)

Εκτός από τον καθορισμό της αξονικής κλίσης και του γεωγραφικού πλάτους, η λήψη φωτογραφιών την ίδια ώρα κάθε μέρα μπορεί επίσης να μας προσφέρει μια πολύ δροσερή εικόνα της πορείας του Sunλιου κατά τη διάρκεια ενός έτους.

Αν έχετε δει ποτέ την ταινία Cast Away with Tom Hanks, ίσως θυμάστε τη σκηνή στη σπηλιά όπου χάραξε το μονοπάτι του ήλιου με την πάροδο του χρόνου και έκανε ένα σχήμα οκτώ. Όταν είδα για πρώτη φορά εκείνη τη σκηνή, ήθελα να μάθω περισσότερα για αυτό το φαινόμενο και μόλις δεκαεπτά χρόνια αργότερα, επιτέλους το κάνω αυτό ακριβώς!

Αυτό το σχήμα ονομάζεται αναιμία και είναι αποτέλεσμα της κλίσης του άξονα της Γης και του γεγονότος ότι η τροχιά της Γης είναι ελλειπτική και όχι τέλειος κύκλος. Η λήψη ενός σε ταινία είναι τόσο απλή όσο η εγκατάσταση μιας φωτογραφικής μηχανής και η λήψη μιας φωτογραφίας ταυτόχρονα κάθε μέρα. Ενώ υπάρχουν πολλές πολύ καλές εικόνες του αναιμικού στον ιστό, ένα από τα πράγματα που θα κάνουμε σε αυτό το έργο είναι να δημιουργήσουμε τη δική μας. Για πολλά περισσότερα σχετικά με το αναιμία και πώς μπορεί κανείς να είναι το επίκεντρο ενός αρκετά χρήσιμου αλμανάκ, δείτε αυτό το άρθρο.

Πριν από την έλευση της ψηφιακής φωτογραφίας, η λήψη μιας εικόνας αναιμίας απαιτούσε πραγματικές φωτογραφικές δεξιότητες, καθώς θα έπρεπε να κάνετε προσεκτικά πολλαπλές εκθέσεις στο ίδιο κομμάτι ταινίας. Προφανώς η κάμερα Raspberry Pi δεν έχει ταινία, οπότε αντί για επιδεξιότητα και υπομονή, θα συνδυάσουμε απλά πολλές ψηφιακές εικόνες για να έχουμε το ίδιο αποτέλεσμα.

Βήμα 11: Τι ακολουθεί;

Τώρα που το μικρό ρομπότ κάμερας είναι στη θέση του και τραβάει πιστά φωτογραφίες κάθε μέρα, τι θα ακολουθήσει; Όπως αποδεικνύεται, υπάρχουν ακόμα αρκετά πράγματα να κάνουμε. Σημειώστε ότι τα περισσότερα από αυτά θα περιλαμβάνουν τη συγγραφή python και τη χρήση OpenCV. Μου αρέσει η python και θέλω μια δικαιολογία για να μάθω OpenCV, οπότε αυτό είναι win-win για μένα!

1. Αυτόματη ανίχνευση συννεφιασμένων ημερών Αν είναι πολύ θολό, η ηλιακή μεμβράνη και η μικρή ταχύτητα κλείστρου δημιουργούν μια αδιαφανή εικόνα. Θέλω να εντοπίσω αυτόματα αυτήν την κατάσταση και στη συνέχεια είτε να αυξήσω την ταχύτητα κλείστρου είτε να μετακινήσω το ηλιακό φίλτρο εκτός δρόμου.
2. Χρησιμοποιήστε την επεξεργασία εικόνας για να βρείτε τον ήλιο ακόμη και σε θολό εικόνες
3. Επικαλύψτε ηλιακούς δίσκους σε καθαρή εικόνα φόντου για να σχηματίσετε ένα ίχνος της πορείας του ήλιου κατά τη διάρκεια της ημέρας
4. Δημιουργήστε ένα analemma ameδια βασική τεχνική με το τελευταίο βήμα, αλλά χρησιμοποιώντας φωτογραφίες που λαμβάνονται την ίδια ώρα κάθε μέρα
5. Μετρήστε τη γωνιακή ανάλυση της κάμερας (μοίρες/pixel) Θα το χρειαστώ για τους μεταγενέστερους υπολογισμούς μου

Υπάρχουν περισσότερα από αυτά, αλλά αυτό θα με απασχολήσει για λίγο.

Ευχαριστώ που μείνετε μαζί μου μέχρι το τέλος. Ελπίζω να σας άρεσε αυτή η περιγραφή του έργου και ότι θα σας παρακινήσει να αντιμετωπίσετε το δικό σας επόμενο έργο!