“为了看星星，我自己做了一个行星观测器”
本帖最后由 RRoy 于 2020-8-3 11:42 编辑星空，永远是大家神往的地方。
这次给大家带来的项目，是外国小哥用树莓派和天文望远镜制作的一台智能行星观测器。
观测器从 NASA 获取已知行星的坐标数据，然后可以自动调整角度，聚焦这颗行星，让我们很方便地观测它们。
相信它能很好地带我们好好感受一下外太空世界。
### 材料清单
- 树莓派 3B ×1
- 16×2 LCD 屏幕 ×1
- 带驱动器的步进电机 （28-BYJ48） ×2
- 按钮 ×3
- 法兰联轴器 5mm ×2
- 按钮指南针 ×1
- M3 螺栓/螺母 ×8
- 3D 打印外壳 ×1
- 3D 打印望远镜 ×1
### 行星坐标数据
这里介绍两种定位行星的方法。
- 使用水平坐标系。它可以从北方（方位角）向上方倾斜一个角度和从地平线（高度）向上方倾斜一个角度，具体以我们的位置而定，角度会有所不同。这个方法以北方作为参考目标。
参考资料：
`https://en.wikipedia.org/wiki/Horizontal\_coordinate\_system`
- 将树莓派连上 WiFi 后，直接连接到 NASA 获得数据。
### 访问行星数据
从 NASA 喷气推进实验室（JPL）获取数据：
`https://ssd.jpl.nasa.gov/\?horizons`
访问数据前需要安装 AstroQuery 库，这个库是用于查询行星网络表单和数据库的工具。下载地址：
`https://astroquery.readthedocs.io/en/latest/jplhorizons/jplhorizons.html`
如果这是你的第一个树莓派项目，可以先参考下面的设置指南：
`https://projects.raspberrypi.org/en/projects/raspberry-pi-getting-started`
确保安装最新版本的 Raspbian（我使用的是3.7.3版）。打开终端运行命令：
```
sudo apt install python3-pip
```
然后使用 pip 安装 astroquery 的升级版本。
```
pip3 install --pre --upgrade astroquery
```
在继续完成项目前，可以使用简单的 Python 脚本访问该数据，确保所有依赖正确安装。
```
from astroquery.jplhorizons import Horizons
mars = Horizons(id=499, location='000', epochs=None, id_type='majorbody')
eph = mars.ephemerides()
print(eph)
```
不出意外，这串代码会显示火星的详细位置。我们可以查看火星定位是否正确：
`https://theskylive.com/planetarium`
为了方便查询，我会做简化处理。其中 `id` 表示是 `JPL `数据中与火星的数据，`epochs `表示获取数据的时间，`id_type `表示询问太阳系主体。“000”在格林威治天文台的位置代码中表示英国的位置。其他位置可点击查看：
`https://minorplanetcenter.net//iau/lists/ObsCodesF.html`
#### 故障排除：
如果出现报错：`No module named ‘keyring.util.escape’ `
可以在终端中输入以下命令：
```
pip3 install --upgrade keyrings.alt
```
### 编程
为了找到精确的坐标数据，在`getPlanetInfo`修改位置信息（使用上一步中天文台的列表修改这里的`location`）
```
def getPlanetInfo(planet):
obj = Horizons(id=planet, location='000', epochs=None, id_type='majorbody')
eph = obj.ephemerides()
return eph
```
完整的 python 脚本下载方式，在文末告知。
### 连接硬件
在该步骤中，要连接面包板、跳线、两个步进电机、LCD 屏幕和三个按钮。在树莓派上找到引脚，在终端上输入
```
pinout
```
上图显示了 GPIO 编号和板子编号。
连接方式如下：
- 第一个进电机 – 7、11、13、15
- 第二个进电机 – 40、38、36、32
- 按钮 1 – 33
- 按钮 2 – 37
- 按钮 3 – 35
- 显示屏 – 26、24、22、18、16、12
当全部连接后，运行 python 脚本
```
python3 planetFinder.py
```
在屏幕上会显示设置文本信息，并且按钮可以启动步进电机。
###3D打印外壳
所有打印 STL 文件，文末提供打包下载链接。
### 测试3D打印件
部件都打印完成之后，在涂胶水之前，先确保它们都能紧密贴合。
将按钮安装到位，固定显示屏和步进电机，打磨一下外壳，确保所有组件都能正常使用。然后我们再进行下一步的操作。
### 安装步进电机
步进电机将控制位于外壳上方的望远镜的仰角，所以需要延长电线方便旋转。安装方法可以参照上图。
接线完成后，可以运行一下 python 脚本，检查是否一切正常。
然后将电线放回管内，直到步进电机就位，再将步进电机固定在外壳上，把外壳粘合。
### 安装按钮和 LCD 屏幕
如图所示安装按钮，在焊接前使用螺母把它固定好。
使用M3螺栓和螺母固定LCD显示器。请将LCD其中一个引脚焊接到电位计上。
在将所有的组件粘合之前，再次测试代码，确保所有能够正常工作，因为该阶段更容易修复。
### 添加法兰联轴器
将3D打印的底座连接到步进电机。
我们把5mm的法兰联轴器安装在步进电机的顶部，并用螺钉固定到位。
将望远镜安装到旋转塔顶上的电机很简单，因为有足够的空间可以将小螺钉固定到位。
一个法兰器粘连在旋转塔架的底座上，另一个安装在望远镜上。再次测试，确保裸露的电线彼此不接触，用电工胶带缠住并修补可能引起问题的任何地方。
### 启动
因为想把它独立运行，而不是每次手动代码寻找行星，因此把观测器设置为在树莓派开启时运行代码。在终端中输入。
```
crontab -e
```
在打开的文件中，在文件末尾，另起一行输入。
```
@reboot python3 /home/pi/PlanetFinder/planetFinder.py &
```
代码保存在 `PlanetFinder` 文件夹中，因此文件位置为：`/home/pi/PlanetFinder/planetFinder.py`。如果你保存在其他地方，请在此处更改。
说明：代码末尾的`&`是允许代码在后台运行，因此它在启动时不会阻止其他进程。
### **完成组装**
将小指南针添加到旋转底座的中间，最后，将所有的组件安装到位！
### 使用方法
1、当望远镜开始启动时，调整垂直轴。按下`向上`和`向下`按钮可以移动望远镜，调整好后按下 `OK` 按钮即可（位于底部）。
2、调整旋转角度，使用`按钮`旋转望远镜，直到小指南针将望远镜指向北方，然后按下 `OK` 按钮即可。
现在，我们可以使用向上、向下按钮选择行星，确定好后按下`OK`按钮即可。它将显示选定行星的高度和方位角，指向它几秒后再转向北。
到现在，项目就算全部完成了。
赶紧去找找你心中的那颗行星吧！
##### 项目作者：snowbiscuit
##### 项目来源：https://www.instructables.com/id/Raspberry-Pi-Planet-Finder/
酷炫又拉风！献上我的膝盖Orz 效果怎么样 接个单反，拍出来 还能这样玩，膜拜！Orz Orz Orz
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