2024年8月1日 星期四

目標:在昆陽停車場使用 Raspberry Pi 4 以 Kstar/ECOS 完成一次完整的拍攝流程

前言

在前篇:Luke 的休閒筆記: 到底要升級那款 NAS呢? 終於把 NAS 搞定,經歷了更換硬碟,暫時沒有出現什麼問題。

現在可以來重啟丟下許久的天文攝影了……

由於 Raspberry Pi 4 還沒上山過,因此這次鎖定以 Raspberry Pi 4 使用 Kstar/ECOS 完成一次完整的拍攝流程。如果還是像之前使用 Lenovo 11 吋小筆電 windows + N.I.N.A. 的拍攝方式,根本不要再搞東搞西,只要確認各項器材沒有問題,就能立刻開拍。但這次想要挑戰使用 Raspberry Pi 4 完成整個拍攝過程(預定上昆陽停車場,若有電源插座,有市電的話就能拍攝一整晚。沒有的話,只用行動電源,大概就只能拍個一、兩小時)。

拍攝時間:

等所有測試在社區頂樓完成後再來決定上山拍攝的時間。

拍攝器材:

  • 相機:ZWO ASI533MC-Pro
  • 望遠鏡: Sharpstar 61EDPH II
  • 平場鏡或減焦鏡:0.82X 減焦鏡
  • 赤道儀:iOptron Cem25P
  • 對焦:ZWO EAF
  • 濾鏡:無
  • 導星鏡:120mm F4 200mm F4
  • 導星 CCD :QHY5L-II-M
  • 腳架:艾頓原廠 1.5吋鋼管三腳架
  • 電子極軸鏡:PoleMaster 電子極軸鏡
  • 電源:市電或飛樂 Discover 15000 mAh 行動電源、小米 10000 mAh 行動電源、ASUS 10500 mAh 行動電源
  • 控制電腦: Raspberry Pi 4 + Astroberry Server
遙控電腦:Lenovo 11吋、 iPad Pro 12.9 吋、手機(iPhone 15 Plus
註:
Lenovo 11吋也可以不帶,但透過 VNC 遙控 Raspberry Pi 4 是最順手的,而在 windows 下做極軸校正也很容易操作。至於拍攝平場時會一定會用到的 iPad Pro 12.9 吋第一代雖然也可以 VNC 連上,但操作上不是很順,也能透過 VNC 遙控 Raspberry Pi 4 做極軸校正(已安裝了 PoleMaster For Linux,需要在終端機裡執行,如下圖 ),再加上這次的目標是要使用 Kstar/ECOS 的排程來自動完成一次完整的拍攝,沒有特別需要操作的地方,若不是有平場拍攝的需求,甚至只要帶一支手機就可以了!也就是因為有平場拍攝的需求,所以至少 iPad Pro 及手機一定要帶,當把 iPad Pro 當成 Light Panel 時,需要手機裡的 VNC 連上 Raspberry Pi 4 執行平場的拍攝。


拍攝地點:昆陽停車場

組裝及測試

  • 大概是太久沒有拍攝了,組裝完後在做平衡時,整個鏡組從鳩尾座滑了下來掉到地上,把冷凍相機 ZWO ASI533MC-Pro 專用的線弄斷了(還不曉得相機是否摔壞?):

  • 應該是 USB 3.0 Cable ,去附近的燦坤不曉得能否買得到?騎機車去燦坤的半路上,突然想到家裡有個硬碟外接盒,那個連接線好像一樣,折回家找出來,確實一樣,就是短了點。
  • ZWO ASI533MC-Pro 有兩個 USB 座,之前都是一個接 EAF ,一個接 Guide Camera(QHY),Guide Camera 沒問題, EAF 有時抓得到, EAF 有時又抓不得到,線換來換去,座也換來換去,都快抓狂了,難道是 ZWO ASI533MC-Pro 的 Hub 摔出了問題?但是 EAF 直接接筆電,又完全沒問題(甚至還以為 EAF 摔壞了),而這條硬碟外接盒的連接線,接電腦傳資料也沒問題啊!
  • 組裝與測試只好先暫停,上 PCHome 買條 USB 3.0 兩米長的線,隔天到貨,連接測試後,問題都沒有了,真是滿頭霧水,只能說神奇。
  • 還沒完呢!試跑 NINA,說赤道儀的時間不對(一直在出廠時間),把赤道儀與筆電同步時間,過一段時間,又說時間不對,查了一下,赤道儀的時間同步後就不動了。
  • 換了赤道儀手柄的電池(CR 1220, 算是較稀少的,之前換過,有多買),經過一段時間的觀察,確實是電池沒電了。東西久沒用,一堆問題,這還沒上頂樓練習,要上山恐怕還有段漫長的時間。

耗電模擬


模擬的設定:

  • ZWO ASI533MC-Pro 在室溫 28℃ 下設定降溫到 5℃,沒辦法知道功率多少,估計在 70-80%
  • ZWO EAF 0~6000 Step 來回三次
  • QHY 導星 CCD 曝光 2 秒,開著 Loop ,模擬一直在導星狀態

電源配置:

  • 飛樂 Discover 15000 mAh 行動電源:供應ZWO ASI533MC-Pro(12V)、EAF (12V)、QHY 導星(由ASI533MC-Pro 的 HUB 供電)、赤道儀(12V)。滿電五格,一個半小時的模擬結束後剩不到一格。
  • 小米 10000 mAh 行動電源:供應 Raspberry Pi 4 (5V3A):滿電四格,一個半小時的模擬結束後大概只用了半格。
  • ASUS 10500 mAh 行動電源:只供除霧帶用(5V,有可變電阻開關,開在最小電阻),接在 2A 座。 滿電四格,一個半小時的模擬結束後剩三格。

結果:約可支撐一個半小時

檢討:

由於飛樂行動電源要供應不少配件,能夠拍攝多長,決定在它的供電,所以這次模擬後,除了 12V 的設備一定得由它供電,QHY 導星 CCD 可以改接入 Raspberry Pi 4 ,由小米 10000 mAh 行動電源來供電,減輕飛樂行動電源的負擔,或許能夠讓拍攝時長拉到兩個小時(後續測試,確實可以延長,未來上山的連接方式就依此方式)。

寫到這裡,接收了一台 Dell vostro 14-5480 記憶體: 4GB 儲存裝置: 256GB SSD ,電池膨脹要換,CMOS 電池也需要換。想說 Lenovo 11吋 小筆電也用好久了,順便升級一下,就岔開來去搞筆電(升級筆電沒有想像地那麼簡單,這可以再寫一篇來記錄過程),只好先中斷這篇文章。


搞好筆電的升級,繼續再把這篇文章寫完……

仔細從 Google 街景裡檢視昆陽停車場,應該不可能有市電插座可以使用,所以只有行動電源的方案可行,加上升級的筆電,接下來就是設定好如何遙控 Astroberry Server 以 Kstar/ECOS 完成約一個多小時的拍攝。

首先就碰到了一個疑問,原先用 32G Micro SD 卡以 ChatGPT 教的指令:「sudo dd if=/dev/rdiskX of=~/Desktop/sdcard_image.img bs=1m」製作的 Image 檔,在 Mac 下使用 Balena Etcher 還原到 64G Micro SD卡,沒有問題,但雖然用了 64G 卡,可系統卻只認得 32G,於再詢問 ChatGPT 如何能在不重新安裝的情形下,讓 64G卡的容量全部都能用上? ChatGPT 提供了兩種方法,第一種就成功:



擴展成功後的容量:

本來還想說如果有市電,就可以拍攝整晚,把機器放著拍攝,再回民宿睡覺,等拍攝完畢再回到現場拍個亮、暗平場,這就需要了解 KStars/Eko 的 Scheduler 要怎麼設定及使用,花了不少時間研究及室內模擬:


但了解只能使用行動電源後, Scheduler 就用不上了。

再來就要考慮山上沒有網路的情形下如何遙控 Astroberry Server 拍攝及使用 PoleMaster 電子極軸鏡校正極軸,還有最後的亮、暗平場拍攝。

在沒有網路的情形下 Astroberry Server 提供了 Wi-Fi 的 HotSpot 方式,偶然看到這支影片:Astrophotography with KStars/Ekos, Astroberry, and why not to buy an ASI Air! - YouTube 提到可以網路線直連(Raspberry Pi 4 直接連線筆電),更快更穩定 。考慮到在昆陽停車場時若使用 Wi-Fi 不能太遠(不能在車內遙控),而家裡有條閒置的 20 公尺 Cat5e 網路線就可以派上用場,拿出測試,結果連不上,只好再度詢問 ChatGPT :

問:在野外,沒有 Wi-Fi ,可以用網路線直接連上 Astroberry Server 另一端連上 PC,這樣可以連線嗎?需要做那些設置?

ChatGPT :

是的,您可以在沒有 Wi-Fi 的情況下,使用網路線將 PC 直接連接到 Astroberry Server(通常是 Raspberry Pi)。這樣的直接連接需要一些設置,但整體過程並不複雜。以下是具體步驟:

1. 設置 Astroberry Server(Raspberry Pi)的網絡配置

  1. 編輯 DHCP 客戶端配置文件

    • 在 Raspberry Pi 上打開終端並編輯 /etc/dhcpcd.conf 文件:
      sudo nano /etc/dhcpcd.conf
      
  2. 為有線網絡接口設置靜態 IP 地址

    • 添加以下內容到文件末尾:
      interface eth0
      static ip_address=192.168.2.1/24
      nohook wpa_supplicant
      
  3. 保存並退出

    • 按 Ctrl+X,然後按 Y 保存並退出。
  4. 重新啟動 DHCP 服務

    sudo service dhcpcd restart
    

2. 配置 PC 的網絡設置

  1. 設定靜態 IP 地址

    • 在 Windows 上:

      • 打開“控制面板” > “網絡和共享中心” > “更改適配器設置”。
      • 右鍵單擊有線網卡,選擇“屬性”。
      • 選擇“Internet 協議版本 4 (TCP/IPv4)”並點擊“屬性”。
      • 選擇“使用以下 IP 地址”,設置如下:
        • IP 地址: 192.168.2.2
        • 子網掩碼: 255.255.255.0
        • 默認網關: 留空或設為 192.168.2.1
      • 點擊“確定”保存設置。
    • 在 macOS 上:

      • 打開“系統偏好設置” > “網絡”。
      • 選擇有線網卡並點擊“進階”。
      • 選擇“TCP/IP”標籤,設置如下:
        • 配置 IPv4: “手動”
        • IP 地址: 192.168.2.2
        • 子網掩碼: 255.255.255.0
        • 路由器: 留空或設為 192.168.2.1
      • 點擊“好”並“應用”保存設置。
  2. 連接網線

    • 使用網線將 PC 直接連接到 Raspberry Pi。

3. 連接 VNC Viewer

  1. 在 PC 上打開 VNC Viewer
  2. 輸入 Raspberry Pi 的 IP 地址192.168.2.1
  3. 連接並輸入 VNC 密碼
  4. 成功連接後,您應該能夠看到並控制 Astroberry Server 的桌面界面

驗證連接

  • 確保網線連接良好。
  • 使用 ping 測試連接:
    • 在 PC 上打開命令提示符或終端,輸入:
      ping 192.168.2.1
      
    • 應該能夠收到響應。

總結

通過網線將 PC 直接連接到 Astroberry Server,並設置靜態 IP 地址,是一種在無 Wi-Fi 環境下進行連接的有效方法。這樣,您可以使用 VNC Viewer 在野外環境中控制您的 Astroberry Server。如果還有其他問題或需要更多幫助,請隨時告訴我。

照著做後,確認沒有問題。遙控解決後,接下來可以整理在山上的拍攝器材及流程:

拍攝器材:

  • 相機:ZWO ASI533MC-Pro
  • 望遠鏡: Sharpstar 61EDPH II
  • 平場鏡或減焦鏡:0.82X 減焦鏡
  • 赤道儀:iOptron Cem25P
  • 對焦:ZWO EAF
  • 濾鏡:無
  • 導星鏡:120mm F4 200mm F4
  • 導星 CCD :QHY5L-II-M
  • 腳架:艾頓原廠 1.5吋鋼管三腳架
  • 電子極軸鏡:PoleMaster 電子極軸鏡
  • 電源:飛樂 Discover 15000 mAh 行動電源、小米 10000 mAh 行動電源、ASUS 10500 mAh 行動電源
  • 控制電腦: Raspberry Pi 4 + Astroberry Server
  • 遙控電腦: Dell vostro 14-5480 筆電 + 20公尺網路線
  • 拍攝平場用的 Light Panel :7”X5” MedalLight 幻燈片看片機(6顆 3 號電池
  1. 天黑前抵達昆陽停車場並架好器材
  2. 天一黑,可以看見北極星時就可以開始極軸校正(電子極軸鏡的 USB 線插上筆電在 Windows 下校正或 USB 線插在 Raspberry Pi 4 校正也可以),這個步驟需要在赤道儀旁操作,直連筆電應該較方便。
  3. 極軸校正完後,插上網路線(或連上 HotSpot) ,開啟 VNC 連上 Astroberry Server:



  1. 連上 INDI Server(確認各項器連接無誤

  2. 在 Kstars 找顆亮星,例如織女星,將赤道儀指向這顆亮星:

  3. 對焦:

  4. 假設拍攝目標為 M8, 在 Kstars 找到後 Slew 過去,然後進行 Plate Solve 定位:

  5. 開始導星:

  6. 等導星曲線平穩後就可以開始拍攝:

  7. 拍攝完畢後(要確認飛樂 Discover 15000 mAh 行動電源留些電力)就可以拍攝亮、暗平場:

    1. 手動調整望遠鏡與重錘成水平,並將鏡指向天頂
    2. 設定曝光時間為 1 秒(Ecos 會偵測 Light Panel 的亮度來調整正確的曝光時間),型態 選 「Flat」,再選”+” 來加入亮平場拍攝佇列。
    3. 把 Light Panel 放到望遠鏡上,再按綠圈內的三角形開始拍攝
    4. 拍完亮平場,型態改選「Dark」,選中間黃圈內的魔術棒來加入 Dark Flat 拍攝佇列(這會自動把曝光時間設定與偵測到亮平場的一樣),拿掉 Light Panel 蓋上鏡頭蓋,再按綠圈內的三角形開始拍攝暗平場。
  8. 收器材,回民宿睡覺。

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