Tạo kính viễn vọng vô tuyến với Raspberry Pi: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Nó thực sự dễ dàng để có được một kính thiên văn quang học. Bạn chỉ có thể mua một chiếc từ một nhà sản xuất kính thiên văn như vậy. Tuy nhiên, điều tương tự không thể thực sự được nói đến với kính thiên văn vô tuyến. Thông thường, bạn phải tự làm chúng. Trong phần Có thể hướng dẫn này, tôi sẽ trình bày cách xây dựng một kính viễn vọng vô tuyến quét bầu trời trong các tần số 10,2 GHz và 12,75 GHz.

Bước 1: Lấy các bộ phận

Để chế tạo kính thiên văn vô tuyến này, trước tiên, bạn cần phải có các bộ phận của nó.

• Satellite Dish chỉ với một ngàm LNB (có thể lấy trực tuyến, như thế này hoặc nơi khác)
• Vòng đệm nylon hoặc teflon
• LNB
• Breadboard
• Công cụ tìm kiếm vệ tinh tương tự
• Giắc cắm thùng DC và bộ chuyển đổi AC-DC phù hợp (15 volt cho công cụ tìm kiếm này)
• Raspberry Pi với các thiết bị ngoại vi tiêu chuẩn và thẻ SD tối thiểu 16GB
• Dây nhảy
• Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang kỹ thuật số ADS1115 16 bit
• 100 µH microhenry RF cuộn cảm
• Dây móc (tôi đã sử dụng 22-Guage)
• Cáp đồng trục loại F dài ít nhất 6 feet
• Vật liệu hàn tiêu chuẩn

Bạn cũng sẽ cần phần mềm thích hợp để sử dụng kính thiên văn vô tuyến. Bạn cần tải xuống Raspberry Pi Raspbian, bao gồm Python 3 và thư viện Python cho ADS1115.

Đối với điện thoại thông minh của mình, bạn sẽ muốn sử dụng ứng dụng theo dõi vệ tinh để phân biệt giữa vệ tinh và vật thể sao và ứng dụng theo dõi sao để biết các thiên thể đang ở đâu trên bầu trời.

Bước 2: Phần cứng

Thực hiện theo sơ đồ và hình ảnh minh họa trong việc chế tạo thiết bị điện tử cho kính thiên văn vô tuyến.

Các dây dẫn đến mặt số của công cụ tìm phải được ngắt kết nối khỏi mặt số. Kết nối đất của ADS1115 kết nối với chân nối đất dẫn đến mặt số và đầu vào tương tự phải được kết nối với dây khác.

Trên đĩa, một vòng đệm nylon nên được đặt giữa đai ốc và giá đỡ dự phòng.

Bước 3: Phần mềm

Để đọc và lưu trữ dữ liệu, Raspberry Pi và ADS1115 có tác dụng. Bất kỳ Raspberry Pi nào có phiên bản Raspbian mới nhất đều có thể làm được. Hướng dẫn cho thư viện phần mềm có trong PDF trên trang web Adafruit. Trước khi tải xuống, bạn phải đặt Python 3 làm Python mặc định. Để kiểm tra, hãy nhập vào thiết bị đầu cuối

python --version

Nếu bạn nhận được phản hồi đọc Python 3.x.x, phiên bản Python mặc định là Python 3 và bạn không cần thay đổi phiên bản Python mặc định. Tuy nhiên, nếu phiên bản mặc định của bạn là phiên bản 2, bạn sẽ phải thay đổi nó bằng cách vào terminal và nhập

sudo update-Alternatives --config python

Sau đó, nhấn 0 để chọn Python 3 làm phiên bản mặc định. Khi bạn đã tải xuống thư viện Python, bạn có thể tải xuống mã để sử dụng kính thiên văn vô tuyến. Trên Raspberry Pi, tạo một thư mục trong / home / pi có tên radio_telescope_files. Tất nhiên, bạn nên có các thiết bị ngoại vi tiêu chuẩn cho Raspberry Pi, chẳng hạn như bàn phím, chuột và màn hình. Nếu bạn có Raspberry Pi Zero không có chân GPIO, bạn sẽ phải tự hàn chúng. Bạn cũng sẽ phải hàn các chân trên bảng đột phá ADS1115.

Bước 4: Kiểm tra ngắn

Sau khi bạn có phần mềm thích hợp trên Pi và tất cả các chân được hàn vào, bạn có thể kết nối bảng đột phá với Raspberry Pi. Để làm như vậy, hãy đặt các ghim của bảng vào một breadboard. Chân VDD phải được kết nối với chân 3,3 volt hoặc 5 volt trên Raspberry Pi, GND với bất kỳ chân nối đất nào trên Pi, SCL với chân 5 trên Pi, là SCL và SDA với chân 3, hoặc SDA, trên Pi. Sau khi ADS1115 được kết nối với Pi, bây giờ bạn có thể kết nối dây màu xanh lá cây của Finder đã sửa đổi với A0 trên ADS1115 và dây màu đen với GND trên bảng. Nếu nó phù hợp với bạn hơn, bạn có thể kết nối các dây tương ứng bằng cách gắn một dây kẹp cá sấu vào dây và một dây jumper vào đầu kia, kết nối với kết nối bảng tương ứng. Sau đó, kết nối LNB với đầu vào trên Finder bằng cáp đồng trục. Cắm cáp nguồn vào giắc cắm thùng để bật công cụ tìm.

Để kiểm tra kính viễn vọng Vô tuyến, hãy hướng đĩa vào chẳng hạn như mặt trời, nơi phát ra sóng vô tuyến mạnh nhất từ góc nhìn của chúng ta trên Trái đất. Để làm như vậy, hãy hướng đĩa về phía mặt trời sao cho đỉnh của bóng LNB chạm vào nơi mà cánh tay LNB tiếp xúc với đĩa. Bây giờ, bật Raspberry Pi của bạn và chạy toScreen.py, tập lệnh Python để đọc kết quả từ ADS1115 và in chúng trên màn hình. Bạn có thể chạy điều này trong Python 3 IDLE hoặc thiết bị đầu cuối. Dù bằng cách nào, bạn sẽ nhận được lời nhắc yêu cầu mức tăng, tiếp theo là tốc độ mẫu và bạn muốn Pi đọc đầu ra của ADS1115 trong bao lâu. Khi món ăn của bạn hướng về phía mặt trời, hãy chạy script trong khoảng 10 giây. Nếu ban đầu các số rất thấp hiển thị, hãy xoay núm tăng ích trên Finder lên, rất chậm. Các con số sẽ tăng lên cho đến khi đạt khoảng 30700. Khi đó, bạn có thể ngừng xoay núm.

Bước 5: Lưu kết quả

toScreen.py là một cách tốt để kiểm tra kính viễn vọng vô tuyến, nhưng nó không lưu trữ dữ liệu. writeToFile.py có thể lưu trữ dữ liệu và bạn có thể chạy điều này theo cách tương tự trong IDLE và terminal. Tập lệnh này lưu trữ dữ liệu trong một tệp văn bản, tệp này sẽ được tìm thấy trong thư mục có tên 'Dữ liệu.' Nếu bạn chạy tệp này, nó sẽ hỏi mức tăng, tốc độ mẫu, khoảng thời gian bạn muốn Pi đọc ADC, và tên của tệp mà bạn lưu trữ dữ liệu này. Kính viễn vọng vô tuyến sẽ thu cường độ tín hiệu vô tuyến tại các điểm trong suốt thời gian kính viễn vọng vô tuyến quét bầu trời sẽ được lưu trữ trong Raspberry Pi.

Sau khi thu thập dữ liệu, nó có thể được vẽ biểu đồ trong một chương trình bảng tính, bằng cách đầu tiên lấy dấu thời gian của dữ liệu, đưa chúng vào cột A, sau đó lấy dữ liệu và đưa chúng vào cột B. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng cột. tập lệnh py. Để lấy dấu thời gian, hãy chạy tập lệnh, sau đó nhập thời gian cho thông báo yêu cầu đọc, dấu thời gian hoặc giá trị dữ liệu. Khi đọc biểu đồ, điều quan trọng là phải biết rằng điểm ngoài cùng bên trái trên biểu đồ đại diện cho điểm cực Tây trên bầu trời đã được quét.

Bước 6: Sử dụng thêm

Kính thiên văn vô tuyến có thể được sử dụng để quan sát ở tần số từ 10,2 GHz đến 12,75 GHz. Không chỉ có thể quan sát được mặt trời mà còn có thể quan sát được các thiên thể khác bên trong chẳng hạn như các ngôi sao, sử dụng phương pháp tương tự như đối với mặt trời. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi, nhận xét hoặc quan tâm nào, hãy cho tôi biết trong phần bình luận.