ระบบ IOT บนเว็บสำหรับการควบคุมกล้องโทรทรรศน์: 10 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

เราได้ออกแบบและสร้างระบบ IOT บนเว็บเพื่อควบคุมกล้องโทรทรรศน์ทุกประเภทผ่านอินเทอร์เน็ตและรับมุมมองจากกล้องโทรทรรศน์ด้วยต้นทุนขั้นต่ำ

แรงจูงใจเบื้องหลังโครงการนี้คือ เรามีกล้องโทรทรรศน์สามตัวในชมรมดาราศาสตร์ของวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ และเราต้องการให้มันควบคุมได้ทุกที่จากวิทยาเขตของเรา เราต้องการให้มีต้นทุนต่ำสุดเท่าที่จะเป็นไปได้และควรทำงานร่วมกับกล้องโทรทรรศน์ใดก็ได้

ดังนั้นระบบ IOT นี้จึงสามารถควบคุมกล้องโทรทรรศน์ทุกประเภทจากเว็บไซต์บนอุปกรณ์ประเภทใดก็ได้ นอกจากนี้เรายังสามารถดูกล้องโทรทรรศน์สดได้จากเว็บไซต์นั้น สำหรับสิ่งนี้มันใช้ stellarium (ซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์ส) ซึ่งทำงานบน raspberry pi 3 (ทำหน้าที่เป็นเซิร์ฟเวอร์) ซึ่งเชื่อมต่อกับ Arduino mega ในการเชื่อมต่อมาสเตอร์ทาสและบอร์ด RAMPS 1.4 เชื่อมต่อเป็นเกราะป้องกัน Arduino mega ซึ่งควบคุมสเต็ปเปอร์มอเตอร์ ผ่านตัวขับมอเตอร์

เสบียง

ราสเบอร์รี่ pi 3

Arduino MEGA 2560 R3

RAMPS 1.4 Shield

2 สเต็ปเปอร์มอเตอร์ (400 สเต็ป)

นักดำน้ำมอเตอร์ (ไดรเวอร์ A4988)

พาวเวอร์ซัพพลาย ATX

เว็บแคมที่ดี

การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตที่ดี

ขั้นตอนที่ 1: การเชื่อมต่อและการเข้ารหัส Arduino

เราจำเป็นต้องโหลดการเชื่อมต่อและโค้ดโหลดก่อนที่เราจะเชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมดเข้าด้วยกัน ดังนั้นให้ดาวน์โหลดและติดตั้งซอฟต์แวร์ Arduino IDE บนคอมพิวเตอร์ของคุณ เชื่อมต่อ Arduino MEGA R3 กับคอมพิวเตอร์ผ่านสาย USB

ที่นี่เราใช้ซอฟต์แวร์ควบคุมกล้องโทรทรรศน์แบบ onstep ซึ่งเราทำการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง คุณสามารถดาวน์โหลดเวอร์ชันของเราได้ที่ลิงค์ต่อไปนี้

drive.google.com/open?id=1n2VnSgii_qt1YZ1Q…

แต่เครดิตไปที่ผู้สร้าง onstep เราเพิ่งยืมรหัสของพวกเขาเพื่อทำการเปลี่ยนแปลงบางอย่างตามความต้องการของเรา ต่อไปนี้เป็นลิงค์สำหรับผู้สร้าง onstep ดั้งเดิม

www.stellarjourney.com/index.php?r=site/equ…

groups.io/g/onstep/wiki/home

หลังจากดาวน์โหลด onstep ที่แก้ไขแล้วให้เปิดไฟล์ onstep.ino ใน arduino ide เชื่อมต่อ mega กับคอมพิวเตอร์และโหลดไฟล์ onstep ใน arduino mega

ขั้นตอนที่ 2: RAMPS 1.4 และการเชื่อมต่อไดรเวอร์มอเตอร์และการตั้งค่า

บอร์ด Ramps 1.4 ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อควบคุมมอเตอร์เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ดังนั้นจึงแม่นยำมาก ดังนั้นเราจึงสามารถใช้ควบคุมกล้องโทรทรรศน์ได้อย่างแม่นยำ

ดังนั้นคุณต้องเลือกไดรเวอร์มอเตอร์ที่เหมาะสมตามสเต็ปเปอร์มอเตอร์และเวิร์มและเกียร์ของคุณบนเมาท์กล้องโทรทรรศน์สำหรับสิ่งที่เราได้ทำแผ่น excel ซึ่งสามารถให้ค่าความต้านทานและอัตราการฆ่าที่ต้องการซึ่งต้องปรับในรหัส Arduino และ ลิงค์ดังนี้

จากการวิจัยของเรา ไดรเวอร์มอเตอร์ DRV 8825 และ A4988 สามารถใช้ได้กับกล้องโทรทรรศน์ส่วนใหญ่และอุปกรณ์ยึดส่วนใหญ่

เชื่อมต่อไดรเวอร์มอเตอร์ในตำแหน่งที่กำหนดตามที่แสดงในภาพบนบอร์ด 1.4 ทางลาดและใช้เป็นเกราะป้องกันสำหรับ Arduino mega ทางลาดขับเคลื่อนด้วยแหล่งจ่ายไฟ 12V ATX แยกต่างหาก

ขั้นตอนที่ 3: การเชื่อมต่อและการตั้งค่า Raspberry Pi

Raspberry pi 3 ของเราเต็มไปด้วย rasbian os ล่าสุด และเราติดตั้ง Linux stellarium จากลิงก์ต่อไปนี้

stellarium.org/

แล้วต่อ Arudino mega กับ raspberry pi ผ่านสาย USB

ยังโหลดซอฟต์แวร์ arduino ide ลงบนราสเบอร์รี่ pi

aslo webcam เชื่อมต่อกับ raspberry pi ผ่านสาย usb และติดตั้งซอฟต์แวร์ webcam-streamer-master บน raspberry pi สามารถพบได้ง่ายบน github

Raspberry pi ขับเคลื่อนแยกต่างหากจากส่วนประกอบอื่นๆ

ขั้นตอนที่ 4: การตั้งค่าซอฟต์แวร์ Stellarium

Stellarium เป็นซอฟต์แวร์ที่ให้ตำแหน่งที่แน่นอนและตำแหน่งของวัตถุท้องฟ้ายามค่ำคืนทั้งหมดจากตำแหน่งของคุณ และยังให้ค่า Ra/Dec ของวัตถุท้องฟ้ายามค่ำคืนทุกอัน

หลังจากดาวน์โหลด stellarium แล้ว ให้ป้อนตำแหน่งที่แน่นอนของคุณในซอฟต์แวร์นั้น

จากนั้นเปิดใช้งานการควบคุมกล้องโทรทรรศน์และปลั๊กอินการควบคุมระยะไกลในซอฟต์แวร์โดยไปที่เมนูปลั๊กอินและเลือกปลั๊กอินทั้งสองนี้และเลือกโหลดที่ตัวเลือกเริ่มต้น

หลังจากเปิดใช้งานปลั๊กอินควบคุม Telescope ให้ไปที่กำหนดค่าตัวเลือกกล้องโทรทรรศน์แล้วเลือก ADD เพื่อเชื่อมต่อกล้องโทรทรรศน์ใหม่ จากนั้นเลือกกล้องโทรทรรศน์ที่ควบคุมโดยตรงผ่านพอร์ตอนุกรม จากนั้นเลือกพอร์ตอนุกรมของคุณซึ่งเป็นหมายเลขพอร์ต USB ที่เชื่อมต่อ Arduino จากนั้นเลือกรุ่นกล้องโทรทรรศน์ของคุณ หากรุ่นของคุณไม่มีอยู่ คุณสามารถเลือกตัวเลือก LX200 ได้โดยตรง เลือกตกลงแล้วกดเริ่ม จากนั้นคุณสามารถดูกล้องโทรทรรศน์ฆ่าเป็นตัวเลือก

ที่คุณสามารถดูค่าภาคยานุวัติและการปฏิเสธ (Ra/Dec) ของวัตถุปัจจุบันที่กล้องโทรทรรศน์กำลังชี้อยู่ได้

กล้องโทรทรรศน์บางตัวไม่สามารถเชื่อมต่อกับ Stellarium ได้ ก่อนอื่นคุณต้องดาวน์โหลดซอฟต์แวร์ StellariumScope แล้วเชื่อมต่อกับ stellarium

การควบคุมระยะไกลคือปลั๊กอินที่ควบคุมการทำงานทั้งหมดของ Stellarium ผ่านอินเทอร์เฟซเว็บ หลังจากเปิดใช้งานปลั๊กอินแล้ว ให้ไปที่ตัวเลือกการกำหนดค่าและเลือกหมายเลขพอร์ตและที่อยู่ IP ของโฮสต์ท้องถิ่น

ตอนนี้คุณสามารถเข้าถึงเว็บอินเตอร์เฟสผ่าน localhost IP และพอร์ตที่เลือกจากคอมพิวเตอร์หรือสมาร์ทโฟนเครื่องใดก็ได้ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายเดียวกันกับ raspberry pi

ในอินเทอร์เฟซเว็บ คุณสามารถเลือกวัตถุท้องฟ้ายามค่ำคืนที่คุณต้องการย้ายกล้องโทรทรรศน์จากเมนูการเลือก

จากนั้นไปที่ตัวเลือกการควบคุมกล้องโทรทรรศน์ ตัวเลือกที่เลือกจะย้ายกล้องโทรทรรศน์ที่เลือกไปยังวัตถุที่เลือก

คุณยังสามารถดูมุมมองปัจจุบันจากกล้องโทรทรรศน์ผ่าน webcam-streamer-master

ขั้นตอนที่ 5: การเลือกสเต็ปเปอร์มอเตอร์และการเชื่อมต่อ

การเลือกสเต็ปเปอร์มอเตอร์ขึ้นอยู่กับประเภทเมาท์ที่กล้องโทรทรรศน์ของคุณใช้

เช่น.

• อัลทาซิมุท อัลทาซิมุท
• ภูเขาดอบโซเนียน
• เส้นศูนย์สูตร
• ส้อมเมา
• ภูเขาเส้นศูนย์สูตรของเยอรมัน

โดยทั่วไปสเต็ปเปอร์มอเตอร์ 400 สเต็ป ใช้ได้กับกล้องโทรทรรศน์ทุกประเภท

คุณต้องเชื่อมต่อสเต็ปเปอร์มอเตอร์กับมอเตอร์ไดเวอร์ซึ่งเชื่อมต่อกับ RAMPS 1.4 สามารถรับกำลังมอเตอร์ได้โดยตรงจาก RAMPS 1.4

ขั้นตอนที่ 6: เว็บแคมและมันคือการเชื่อมต่อ

เว็บแคมเชื่อมต่อกับกล้องโทรทรรศน์ที่มุมมองตาของกล้องโทรทรรศน์และเชื่อมต่อกับ Raspberry pi ผ่านการเชื่อมต่อ USB และควรติดตั้ง webcam-streamer-master บน raspberry pi เพื่อให้คุณสามารถดูมุมมองปัจจุบันจากกล้องโทรทรรศน์ผ่านเว็บอินเตอร์เฟส

ขั้นตอนที่ 7: พาวเวอร์ซัพพลาย

Arduino MEGA ขับเคลื่อนโดยการเชื่อมต่อ USB จาก raspberry pi โดยตรง ดังนั้นจึงไม่ต้องการแหล่งจ่ายไฟแยกต่างหาก

บอร์ด RAMPS 1.4 ใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟ ATX ควรเชื่อมต่อด้วยแหล่งจ่ายไฟ 12v ตัวขับมอเตอร์และสเต็ปเปอร์มอเตอร์นั้นขับเคลื่อนโดยแหล่งจ่ายไฟ ATX นี้

Raspberry pi ใช้พลังงานจากแบตเตอรีแบตโดยตรงโดยการเชื่อมต่อพลังงานของ raspberry pi

เว็บแคมเชื่อมต่อกับ raspberry pi ผ่านการเชื่อมต่อ USB ดังนั้นเว็บแคมจึงใช้พลังงานจากการเชื่อมต่อ USB

ขั้นตอนที่ 8: การประกอบแบบเต็ม

1. เชื่อมต่อสเต็ปเปอร์มอเตอร์กับเฟืองแกนระดับความสูงและตัวหนอนแกนราบโดยการเจาะและเชื่อมเข้ากับเฟืองและตัวหนอน
2. ต่อสายสเต็ปเปอร์มอเตอร์เข้ากับตัวขับมอเตอร์ผ่านการบัดกรี
3. เชื่อมต่อไดรเวอร์มอเตอร์เข้ากับบอร์ด Ramps 1.4 โดยการติดตั้ง
4. เชื่อมต่อ Ramps 1.4 กับ Arduino เป็น Shield
5. เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ ATX กับทางลาดผ่านการเชื่อมต่อไฟ 12v
6. เชื่อมต่อ Arduino กับ Raspberry pi ผ่านการเชื่อมต่อ USB
7. เว็บแคมเชื่อมต่อกับ Raspberry pi ผ่านการเชื่อมต่อ USB
8. Raspberry pi ควรเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตอีเธอร์เน็ตที่เหมาะสม

ขั้นตอนที่ 9: การทดสอบ

หลังจากประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเชื่อมต่อกับกล้องโทรทรรศน์เรียบร้อยแล้ว

เลือกวัตถุท้องฟ้ายามค่ำคืนจากเว็บอินเตอร์เฟส จากนั้นคุณสามารถผ่านมุมมองเว็บแคมได้หากกล้องโทรทรรศน์ชี้ไปที่วัตถุที่ถูกต้องหรือไม่

เราทดสอบระบบ IOT ของเราด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่พิมพ์ 3 มิติซึ่งเรียกว่า autoscope

ขั้นตอนที่ 10: ผลลัพธ์และต้นทุน

ด้านบนเป็นภาพบางส่วนที่ถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์ผ่านเว็บอินเตอร์เฟสและค่าใช้จ่ายของโครงการทั้งหมด