Zrób radioteleskop z Raspberry Pi: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Naprawdę łatwo jest zdobyć teleskop optyczny. Możesz po prostu kupić jeden od producenta takich teleskopów. Jednak tego samego nie można powiedzieć o radioteleskopach. Zazwyczaj trzeba je wykonać samemu. W tej instrukcji pokażę, jak zbudować radioteleskop, który skanuje niebo w zakresie częstotliwości 10,2 GHz i 12,75 GHz.

Krok 1: Zdobycie części

Aby wykonać ten radioteleskop, najpierw musisz zdobyć do niego części.

• Antena satelitarna z tylko jednym mocowaniem LNB (można ją uzyskać online, w ten sposób lub gdzie indziej)
• Podkładki nylonowe lub teflonowe
• LNB
• Deska do krojenia chleba
• Analogowa wyszukiwarka satelitów
• Gniazdo DC Barrel Jack i pasujący zasilacz AC-DC (15 V dla tego szukacza)
• Raspberry Pi ze standardowymi urządzeniami peryferyjnymi i kartą SD o pojemności co najmniej 16 GB
• Przewody połączeniowe
• 16-bitowy konwerter analogowo-cyfrowy ADS1115
• 100 µH mikrohenry RF dławik
• Przewód przyłączeniowy (użyłem 22-Guage)
• Kabel koncentryczny typu F o długości co najmniej 6 stóp
• Standardowe materiały lutownicze

Do korzystania z radioteleskopu potrzebne będzie również odpowiednie oprogramowanie. Musisz pobrać na Raspberry Pi Raspbian, który powinien zawierać Python 3 i bibliotekę Python dla ADS1115.

Na smartfonie będziesz chciał użyć aplikacji do śledzenia satelitów, aby odróżnić satelity od obiektów gwiezdnych, oraz aplikacji do śledzenia gwiazd, aby wiedzieć, gdzie znajdują się obiekty niebieskie na niebie.

Krok 2: Sprzęt

Postępuj zgodnie ze schematem i zdjęciami pokazanymi przy tworzeniu elektroniki do radioteleskopu.

Przewody idące do tarczy szukacza należy odłączyć od tarczy. Połączenie uziemienia ADS1115 łączy się z pinem uziemienia prowadzącym do tarczy, a wejście analogowe należy podłączyć do drugiego przewodu.

Na samym talerzu należy umieścić podkładkę nylonową między nakrętką a wspornikiem zapasowym.

Krok 3: Oprogramowanie

Aby odczytać i zapisać dane, do gry wchodzą Raspberry Pi i ADS1115. Każdy Raspberry Pi z najnowszą wersją Raspbian może to zrobić. Instrukcje dotyczące biblioteki oprogramowania znajdują się w pliku PDF na stronie Adafruit. Przed pobraniem musisz ustawić Python 3 jako domyślny Python. Aby to sprawdzić, wpisz w terminal

python --wersja

Jeśli otrzymasz odpowiedź, która brzmi Python 3.x.x, domyślną wersją Pythona jest Python 3 i nie musisz zmieniać domyślnej wersji Pythona. Jeśli jednak twoją domyślną wersją jest wersja 2, będziesz musiał ją zmienić, przechodząc do terminala i wpisując

sudo update-alternatives --config python

Następnie naciśnij 0, aby wybrać Python 3 jako wersję domyślną. Po pobraniu biblioteki Python możesz pobrać kod do korzystania z radioteleskopu. Na Raspberry Pi utwórz folder w /home/pi o nazwie radio_telescope_files. Powinieneś oczywiście mieć standardowe urządzenia peryferyjne dla Raspberry Pi, takie jak klawiatura, mysz i monitor. Jeśli posiadasz Raspberry Pi Zero bez pinów GPIO, będziesz musiał je samemu przylutować. Będziesz także musiał przylutować piny na płytce zaciskowej ADS1115.

Krok 4: Krótkie testy

Po uzyskaniu odpowiedniego oprogramowania na Pi i przylutowaniu wszystkich pinów, możesz podłączyć płytkę zaciskową do Raspberry Pi. W tym celu włóż szpilki płytki do płytki stykowej. Pin VDD powinien być podłączony do pinu 3,3 V lub 5 V na Raspberry Pi, GND do dowolnego pinu uziemienia na Pi, SCL do pinu 5 na Pi, czyli SCL, a SDA do pinu 3 lub SDA, na Pi. Po podłączeniu ADS1115 do Pi, możesz teraz podłączyć zielony przewód zmodyfikowanego Findera do A0 na ADS1115, a czarny przewód do GND na płycie. Jeśli lepiej ci to odpowiada, możesz podłączyć odpowiednie przewody, dołączając przewód krokodylkowy do przewodu i przewód połączeniowy do drugiego końca, łącząc się z odpowiednim złączem płytki. Następnie podłącz LNB do wejścia Findera kablem koncentrycznym. Podłącz kabel zasilający do gniazda w lufie, aby włączyć szukacz.

Aby przetestować Radioteleskop, skieruj czaszę na np. Słońce, najsilniejszy emiter fal radiowych z naszej perspektywy na Ziemi. W tym celu skieruj czaszę w stronę słońca tak, aby górna część cienia LNB trafiła w miejsce, w którym ramię LNB styka się z czaszą. Teraz włącz Raspberry Pi i uruchom toScreen.py, skrypt Pythona do odczytywania wyników z ADS1115 i drukowania ich na ekranie. Możesz to uruchomić w Pythonie 3 IDLE lub terminalu. Tak czy inaczej, powinieneś otrzymać monit z pytaniem o wzmocnienie, a następnie częstotliwość próbkowania i jak długo chcesz, aby Pi odczytywał dane wyjściowe ADS1115. Z anteną skierowaną na słońce uruchom skrypt na około 10 sekund. Jeśli początkowo pojawiają się bardzo niskie liczby, przekręć pokrętło wzmocnienia w Finderze bardzo powoli. Liczby powinny wzrosnąć, aż osiągną około 30700. Do tego czasu możesz przestać kręcić pokrętłem.

Krok 5: Zapisywanie wyników

toScreen.py to dobry sposób na przetestowanie radioteleskopu, ale nie przechowuje danych. writeToFile.py może przechowywać dane i możesz uruchomić to w ten sam sposób w IDLE i terminalu. Ten skrypt przechowuje dane w pliku tekstowym, który powinien znajdować się w folderze o nazwie „Data . Jeśli go uruchomisz, zapyta o wzmocnienie, częstotliwość próbkowania, czas, przez jaki Pi ma czytać ADC, oraz nazwę pliku, w którym przechowujesz te dane. Radioteleskop odbierze siłę sygnału radiowego w punktach w czasie, gdy radioteleskop skanuje niebo, będzie przechowywany w Raspberry Pi.

Po zebraniu danych można je wykreślić w programie do obsługi arkuszy kalkulacyjnych, najpierw pobierając znaczniki czasu danych, umieszczając je w kolumnie A, a następnie pobierając dane i umieszczając je w kolumnie B. Można to osiągnąć za pomocą kolumny. skrypt py. Aby uzyskać sygnatury czasowe, uruchom skrypt, a następnie wprowadź czas dla wiadomości z pytaniem, którą czytać, sygnatury czasowe lub wartości danych. Czytając wykres, ważne jest, aby wiedzieć, że punkt znajdujący się najbardziej na lewo reprezentuje najbardziej wysunięty na zachód punkt nieba, który został zeskanowany.

Krok 6: Dalsze użytkowanie

Radioteleskop może być używany do obserwacji na częstotliwościach od 10,2 GHz do 12,75 GHz. Można obserwować nie tylko słońce, ale także inne obiekty niebieskie, takie jak gwiazdy, przy użyciu tej samej metody, jaką stosuje się w przypadku Słońca. Jeśli masz jakieś pytania, uwagi lub wątpliwości, daj mi znać w komentarzach.