Vyrobte si rádioteleskop s Raspberry Pi: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Získať optický ďalekohľad je skutočne jednoduché. Môžete si ho kúpiť od výrobcu takýchto teleskopov. To isté sa však nedá povedať o rádioteleskopoch. Spravidla si ich musíte vyrobiť sami. V tomto návode vám ukážem, ako zostrojiť rádioteleskop, ktorý sníma oblohu vo frekvenciách 10,2 GHz a 12,75 GHz.

Krok 1: Získanie dielov

Na výrobu tohto rádioteleskopu budete najskôr potrebovať súčiastky.

• Satelitná parabola iba s jedným držiakom LNB (dá sa získať online, takto alebo kdekoľvek inde)
• Nylonové alebo teflónové podložky
• LNB
• Breadboard
• Analógový satelitný vyhľadávač
• Hlavný konektor DC a príslušný adaptér AC-DC (15 voltov pre tento vyhľadávač)
• Raspberry Pi so štandardnými perifériami a kartou SD najmenej 16 GB
• Prepojovacie vodiče
• 16-bitový analógovo-digitálny prevodník ADS1115
• 100 µH mikrofenry RF tlmivka
• Pripojovací drôt (použil som 22-Guage)
• Koaxiálny kábel typu F najmenej 6 stôp
• Štandardné spájkovacie materiály

Na používanie rádioteleskopu budete potrebovať aj príslušný softvér. Musíte mať stiahnutý súbor Raspberry Pi Raspbian, ktorý by mal obsahovať Python 3, a knižnicu Python pre ADS1115.

Vo vašom smartfóne budete chcieť používať aplikáciu na sledovanie satelitov, aby ste rozlišovali medzi satelitmi a hviezdnymi objektmi, a aplikáciu na sledovanie hviezd, aby ste vedeli, kde sa na oblohe nachádzajú nebeské objekty.

Krok 2: Hardvér

Postupujte podľa schémy a obrázkov uvedených pri výrobe elektroniky pre rádioteleskop.

Vodiče vedúce k ciferníku nálezcu by mali byť odpojené od číselníka. Uzemnenie ADS1115 sa pripája k uzemňovaciemu kolíku, ktorý vedie k číselníku, a analógový vstup by mal byť pripojený k druhému vodiču.

Na samotnú misku by mala byť medzi maticu a záložnú podperu umiestnená nylonová podložka.

Krok 3: Softvér

Aby bolo možné čítať a ukladať údaje, vstupujú do hry Raspberry Pi a ADS1115. Každý Raspberry Pi s najnovšou verziou Raspbian to zvládne. Pokyny pre softvérovú knižnicu sú v PDF na webovej stránke Adafruit. Pred sťahovaním musíte nastaviť Python 3 ako predvolený Python. Ak to chcete skontrolovať, zadajte do terminálu

python -verzia

Ak dostanete odpoveď, ktorá znie Python 3.x.x, predvolená verzia Pythonu je Python 3 a predvolenú verziu Pythonu nemusíte meniť. Ak je však vašou predvolenou verziou verzia 2, budete ju musieť zmeniť v termináli a zadaním hesla

sudo update-alternatives --config python

Potom stlačením 0 vyberte Python 3 ako predvolenú verziu. Keď si stiahnete knižnicu Python, môžete si stiahnuť kód na používanie rádioteleskopu. Na Raspberry Pi vytvorte priečinok /home /pi s názvom radio_telescope_files. Pre Raspberry Pi by ste samozrejme mali mať štandardné periférie, ako napríklad klávesnicu, myš a monitor. Ak máte Raspberry Pi Zero bez GPIO pinov, budete ich musieť spájkovať sami. Budete tiež musieť spájkovať kolíky na oddeľovacej doske ADS1115.

Krok 4: Krátke testy

Akonáhle budete mať na Pi príslušný softvér a všetky piny spájkované, môžete odpojovaciu dosku pripojiť k Raspberry Pi. Za týmto účelom vložte kolíky dosky do dosky na pečenie. Pin VDD by mal byť pripojený k 3,3-voltovému alebo 5-voltovému kolíku na Raspberry Pi, GND k akémukoľvek uzemňovaciemu kolíku na Pi, SCL na pin 5 na Pi, čo je SCL, a SDA na pin 3 alebo SDA, na Pi. Akonáhle je ADS1115 pripojený k Pi, môžete teraz pripojiť zelený vodič upraveného Findera k A0 na ADS1115 a čierny vodič k GND na doske. Ak vám to vyhovuje viac, môžete príslušné vodiče pripojiť tak, že k drôtu pripevníte kábel z aligátora a na druhý koniec prepojovací kábel, ktorý pripojíte k príslušnému spojeniu dosky. Potom pomocou koaxiálneho kábla pripojte LNB k vstupu vo vyhľadávači. Zapojte napájací kábel do valcového konektora a zapnite hľadáčik.

Ak chcete otestovať rádioteleskop, namierte parabolu na slnko, ktoré je z našej perspektívy na Zemi najsilnejším žiaričom rádiových vĺn. Za týmto účelom nasmerujte parabolu na slnko tak, aby vrchol tieňa LNB zasiahol miesto, kde sa rameno LNB stretáva s parabolou. Teraz zapnite Raspberry Pi a spustite skript Python na skript Python na čítanie výsledkov z ADS1115 a ich tlač na obrazovku. Môžete to spustiť buď v Python 3 IDLE, alebo v termináli. V každom prípade by ste mali dostať výzvu so žiadosťou o zisk, za ktorou bude nasledovať vzorkovacia frekvencia a ako dlho chcete, aby Pi čítalo výstup ADS1115. S miskou nasmerovanou na slnko spustite skript asi 10 sekúnd. Ak sa spočiatku zobrazujú veľmi nízke čísla, veľmi pomaly otáčajte gombíkom zosilnenia na Finderi. Čísla by sa mali zvyšovať, kým nedosiahnu približne 30 700. Do tej doby môžete prestať otáčať gombíkom.

Krok 5: Uloženie výsledkov

toScreen.py je dobrý spôsob, ako otestovať rádioteleskop, ale neukladá údaje. writeToFile.py môže ukladať údaje a môžete to spustiť rovnakým spôsobom v IDLE a termináli. Tento skript ukladá údaje do textového súboru, ktorý by sa mal nachádzať v priečinku s názvom „Údaje.“Ak to spustíte, požiada vás o zisk, vzorkovaciu frekvenciu a o dobu, po ktorú má Pi čítať ADC, a názov súboru, do ktorého tieto údaje ukladáte. Rádioteleskop zachytí silu rádiového signálu v bodoch po celú dobu, kedy rádioteleskop skenoval, bude obloha uložená v Raspberry Pi.

Po zhromaždení údajov je možné ich graficky znázorniť v tabuľkovom programe tak, že sa najskôr získajú časové pečiatky údajov, vložia sa do stĺpca A, potom sa získajú údaje a vložia sa do stĺpca B. To sa dá dosiahnuť pomocou stĺpca. py skript. Ak chcete získať časové pečiatky, spustite skript a zadajte čas správy, ktorá sa má prečítať, časové pečiatky alebo hodnoty údajov. Pri čítaní grafu je dôležité vedieť, že bod úplne vľavo na ňom predstavuje najzápadnejší bod na oblohe, ktorý bol naskenovaný.

Krok 6: Ďalšie použitie

Rádioteleskop je možné použiť na pozorovanie pri frekvenciách od 10,2 GHz do 12,75 GHz. Nielenže je možné pozorovať slnko, ale aj iné nebeské objekty vo vnútri hviezd, napríklad rovnakou metódou, ako sa používa pre slnko. Ak máte akékoľvek otázky, pripomienky alebo obavy, dajte mi vedieť v komentároch.