رازبيري باي بلانيت فايندر: 14 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

يوجد خارج مركز العلوم في مدينتي هيكل معدني كبير يمكن أن يستدير ويشير إلى مكان وجود الكواكب في السماء. لم أرها تعمل أبدًا ، لكنني اعتقدت دائمًا أنه سيكون من السحري معرفة مكان وجود هذه العوالم الأخرى التي لا يمكن الوصول إليها فيما يتعلق بنفسي الصغيرة.

عندما مررت مؤخرًا عبر هذا المعرض الذي مات منذ فترة طويلة ، فكرت "أراهن أنني أستطيع أن أفعل ذلك" وهكذا فعلت!

هذا دليل حول كيفية إنشاء Planet Finder (يعرض القمر) حتى تتمكن أيضًا من معرفة المكان الذي تبحث فيه عندما تشعر بالرهبة من الفضاء.

الخطوة 1: ما تحتاجه

1 x Raspberry Pi (الإصدار 3 أو أعلى للواي فاي المدمج)

1 × شاشة LCD (16 × 2) (مثل هذا)

2 × محركات متدرجة مع برامج تشغيل (28-BYJ48) (مثل هذه)

3 × أزرار دفع (مثل هذه)

2 × مقرنات شفة (مثل هذه)

1 × بوصلة زر (مثل هذا)

8 × مسامير وصواميل M3

أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد للعلبة والتلسكوب

الخطوة 2: إحداثيات الكواكب

هناك عدة طرق مختلفة لوصف مكان وجود الأجسام الفلكية في السماء.

بالنسبة لنا ، النظام الأكثر منطقية للاستخدام هو نظام الإحداثيات الأفقية كما هو موضح في الصورة أعلاه. هذه الصورة مأخوذة من صفحة Wikipedia المرتبطة هنا:

en.wikipedia.org/wiki/Horizontal_coordinat…

يمنحك نظام الإحداثيات الأفقية زاوية من الشمال (السمت) وأعلى من الأفق (الارتفاع) ، لذا فهي تختلف حسب المكان الذي تنظر منه في العالم. لذلك يحتاج مكتشف الكواكب لدينا إلى أخذ الموقع في الاعتبار ولديه طريقة ما للعثور على الشمال ليكون مرجعًا.

بدلاً من محاولة حساب الارتفاع والسمت اللذين يتغيران بمرور الوقت والموقع ، سنستخدم اتصال wifi على متن Raspberry Pi للبحث عن هذه البيانات من وكالة ناسا. إنهم يتتبعون هذا النوع من الأشياء حتى لا نضطر إلى ؛)

الخطوة 3: الوصول إلى بيانات الكوكب

نحصل على بياناتنا من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) -

للوصول إلى هذه البيانات ، نستخدم مكتبة تسمى AstroQuery وهي عبارة عن مجموعة من الأدوات للاستعلام عن نماذج الويب وقواعد البيانات الفلكية. توجد وثائق هذه المكتبة هنا:

إذا كان هذا هو أول مشروع Raspberry Pi لك ، فابدأ باتباع دليل الإعداد هذا:

إذا كنت تستخدم Raspbian على Raspberry Pi الخاص بك (ستكون كذلك إذا اتبعت الدليل أعلاه) ، فأنت لديك بالفعل python3 مثبتًا ، تأكد من تثبيت أحدث إصدار (أنا أستخدم الإصدار 3.7.3). نحتاج إلى استخدام هذا للحصول على النقطة. افتح Terminal واكتب ما يلي:

sudo apt install python3-pip

يمكننا بعد ذلك استخدام النقطة لتثبيت الإصدار المحدث من الاستفسار الفلكي.

تثبيت pip3 - استعلام سابق للترقية

قبل المتابعة مع بقية هذا المشروع ، حاول الوصول إلى هذه البيانات باستخدام نص برمجي بسيط من Python للتأكد من تثبيت جميع التبعيات الصحيحة بشكل صحيح.

من astroquery.jplhorizons استيراد آفاق

mars = Horizons (id = 499، location = '000'، epochs = None، id_type = 'majorbody') eph = mars.ephemerides () print (eph)

يجب أن يظهر لك هذا تفاصيل موقع المريخ!

يمكنك التحقق لمعرفة ما إذا كانت هذه البيانات صحيحة باستخدام هذا الموقع للبحث عن مواقع الكواكب الحية:

لكسر هذا الاستعلام قليلاً ، المعرف هو الرقم المرتبط بالمريخ في بيانات مختبر الدفع النفاث ، والعهود هي الوقت الذي نريد البيانات منه (لا شيء يعني الآن) و id_type يسأل عن الأجسام الرئيسية للنظام الشمسي. تم تعيين الموقع حاليًا على المملكة المتحدة على أنه "000" هو رمز الموقع للمرصد في غرينتش. يمكن العثور على مواقع أخرى هنا:

استكشاف الأخطاء وإصلاحها:

إذا تلقيت الخطأ: لا توجد وحدة باسم "keyring.util.escape"

جرب الأمر التالي في المحطة:

تثبيت pip3 - ترقية keyrings.alt

الخطوة 4: الكود

مرفق بهذه الخطوة نص Python الكامل المستخدم في هذا المشروع.

للعثور على البيانات الصحيحة لموقعك ، انتقل إلى وظيفة getPlanetInfo وقم بتغيير الموقع باستخدام قائمة المراصد في الخطوة السابقة.

def getPlanetInfo (كوكب):

obj = Horizons (id = planet، location = '000'، epochs = لا شيء، id_type = 'majorbody') eph = obj.ephemerides () return eph

الخطوة 5: توصيل الأجهزة

باستخدام الألواح وأسلاك التوصيل ، قم بتوصيل محركي السائر وشاشة LCD وثلاثة أزرار كما هو موضح في مخطط الدائرة أعلاه.

لمعرفة رقم المسامير الموجودة على Raspberry Pi ، انتقل إلى الجهاز واكتب

pinout

يجب أن يظهر لك هذا الصورة أعلاه كاملة مع أرقام GPIO وأرقام اللوحة. نحن نستخدم أرقام اللوحة لتحديد المسامير المستخدمة في الكود ، لذلك سأشير إلى الأرقام الموجودة بين قوسين.

كمساعدة في مخطط الدائرة ، إليك المسامير المتصلة بكل جزء:

محرك السائر الأول - 7 ، 11 ، 13 ، 15

محرك السائر الثاني - 40 ، 38 ، 36 ، 32

زر 1 - 33

زر 2 - 37

زر 3 - 35

شاشة LCD - 26 ، 24 ، 22 ، 18 ، 16 ، 12

عندما يتم توصيل كل هذا ، قم بتشغيل نص بايثون

python3 planetFinder.py

ويجب أن تشاهد نص إعداد عرض الشاشة ويجب أن تحرك الأزرار محركات السائر.

الخطوة السادسة: تصميم الهيكل

تم تصميم العلبة ليتم طباعتها ثلاثية الأبعاد بسهولة. ينقسم إلى أجزاء منفصلة ثم يتم لصقها معًا بمجرد تثبيت الإلكترونيات في مكانها.

الثقوب بحجم الأزرار التي استخدمتها ومسامير M3.

لقد قمت بطباعة التلسكوب على أجزاء ولصقها معًا لاحقًا لتجنب الكثير من هيكل الدعم.

ملفات STL مرفقة بهذه الخطوة.

الخطوة 7: اختبار المطبوعات

بمجرد طباعة كل شيء ، تأكد من أن كل شيء يناسب بشكل مريح قبل الانتهاء من أي لصق.

قم بتثبيت الأزرار في مكانها وتأمين الشاشة ومحركات السائر بمسامير M3 وإعطاء كل شيء تذبذبًا جيدًا. قم بلف أي حواف خشنة لتفكيك كل شيء مرة أخرى قبل الخطوة التالية.

الخطوة 8: تمديد محرك السائر

سيجلس محرك السائر الذي يتحكم في زاوية ارتفاع التلسكوب فوق العلبة الرئيسية ويحتاج إلى بعض الركود في الأسلاك من أجل الدوران. يجب تمديد الأسلاك عن طريق قطعها بين السائر ولوحة القيادة الخاصة به ولحام سلك بطول جديد بينهما.

لقد أدخلت السلك الجديد في البرج الداعم باستخدام قطعة من الخيط للمساعدة في إقناعه حيث أن السلك الذي أستخدمه شديد الصلابة واستمر في التعثر. بمجرد الانتهاء من ذلك ، يمكن لحامه بالمحرك السائر ، مع التأكد من تتبع اللون المتصل من أجل إعادة توصيل الألوان الصحيحة في الطرف الآخر. لا تنسى إضافة تقليص الحرارة للأسلاك!

بمجرد اللحام ، قم بتشغيل البرنامج النصي بيثون للتحقق من أن كل شيء لا يزال يعمل ، ثم ادفع الأسلاك لأسفل الأنبوب مرة أخرى حتى يصبح محرك السائر في موضعه. يمكن بعد ذلك توصيله بغطاء محرك السائر بمسامير وصواميل M3 قبل لصق الجزء الخلفي من السكن في مكانه.

الخطوة 9: أزرار التثبيت وشاشة LCD

أدخل الأزرار وشد الصواميل لتثبيتها في مكانها قبل اللحام. أحب استخدام سلك أرضي مشترك يمتد بينهما من أجل الدقة.

قم بتأمين شاشة LCD بمسامير وصواميل M3. تريد شاشة LCD مقياس جهد على أحد المسامير التي قمت بلحامها أيضًا في هذه المرحلة.

اختبر الكود مرة أخرى! تأكد من أن كل شيء لا يزال يعمل قبل أن نلصق كل شيء معًا لأنه من الأسهل إصلاحه في هذه المرحلة.

الخطوة العاشرة: إضافة الشفاه

لتوصيل الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد بمحركات السائر ، نستخدم أداة اقتران شفة مقاس 5 مم تتناسب مع نهاية محرك السائر ويتم تثبيتها في مكانها بواسطة براغي صغيرة.

يتم لصق شفة واحدة بقاعدة البرج الدوار والأخرى بالتلسكوب.

يعد توصيل التلسكوب بالمحرك الموجود أعلى البرج الدوار أمرًا بسيطًا نظرًا لوجود مساحة كبيرة للوصول إلى المسامير اللولبية الصغيرة التي تثبته في مكانه. يصعب تأمين الحافة الأخرى ، ولكن هناك فجوة كافية بين العلبة الرئيسية وقاعدة البرج الدوار لتلائم مفتاح ألين صغير وتشديد المسمار.

اختبر مرة أخرى!

الآن يجب أن يعمل كل شيء كما سيكون في حالته النهائية. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فقد حان الوقت لإصلاح الأخطاء والتأكد من أن جميع الاتصالات آمنة. تأكد من أن الأسلاك المكشوفة لا تلامس بعضها البعض ، وقم بالدوران بشريط كهربائي وقم بإصلاح أي أماكن قد تسبب مشكلة.

الخطوة 11: تشغيل عند بدء التشغيل

بدلاً من تشغيل الكود يدويًا في كل مرة نريد العثور على كوكب ، نريد تشغيل هذا كمعرض مستقل ، لذلك سنقوم بإعداده لتشغيل الكود الخاص بنا عندما يتم تشغيل Raspberry Pi.

في المحطة ، اكتب

كرونتاب -e

في الملف الذي يفتح ، أضف ما يلي إلى نهاية الملف ، متبوعًا بسطر جديد.

reboot python3 /home/pi/PlanetFinder/planetFinder.py &

لقد تم حفظ الكود الخاص بي في مجلد يسمى PlanetFinder ، لذا فإن /home/pi/PlanetFinder/planetFinder.py هو موقع ملفي. إذا تم حفظ ملفك في مكان آخر ، فتأكد من تغييره هنا.

يعد & في النهاية أمرًا مهمًا لأنه يتيح تشغيل الكود في الخلفية ، لذلك لا يعيق العمليات الأخرى التي تحدث أيضًا في التمهيد.

الخطوة 12: الصقها جميعًا معًا

يجب الآن إصلاح كل شيء لم يتم لصقه في مكانه بالفعل.

أخيرًا ، أضف البوصلة الصغيرة إلى منتصف القاعدة الدوارة.

الخطوة 13: الاستخدام

عند تشغيل Planet Finder ، سيطلب من المستخدم ضبط المحور الرأسي. سيؤدي الضغط على الزرين لأعلى ولأسفل إلى تحريك التلسكوب ، ومحاولة جعله مستويًا ، مشيرًا إلى اليمين ، ثم الضغط على زر موافق (في الأسفل).

سيُطلب من المستخدم بعد ذلك ضبط الدوران ، واستخدام الأزرار لتدوير التلسكوب حتى يشير إلى الشمال وفقًا للبوصلة الصغيرة ، ثم اضغط على موافق.

يمكنك الآن التنقل بين الكواكب باستخدام الأزرار لأعلى / لأسفل واختيار واحد ترغب في العثور عليه باستخدام الزر "موافق". سيعرض الارتفاع والسمت للكوكب ثم يذهب ويشير إليه لبضع ثوان قبل أن يعود إلى مواجهة الشمال.

الخطوة 14: انتهى

كله تمام!

استمتع بمعرفة مكان كل الكواكب:)

الجائزة الأولى في تحدي الفضاء