De meest aantrekkelijke manier om zelf met het videowaarnemen van meteoren te starten, is het bouwen van een Raspberry Pi Meteor System (RMS) om je eigen Global Meteor Network en/of CAMS camerastation te creëren. Het RMS systeem is een populair en betaalbaar open-source/open-hardwareproject dat ontwikkeld is voor zowel de liefhebbers als professionele wetenschappers.
In dit achtergrondartikel nemen we je mee in de bouw van een RMS camerasysteem. Deze camera’s zijn erg aantrekkelijk om te bouwen, gezien de kosten en wetenschap die je ermee kunt bedrijven. Het Global Meteor Network (GMN) is een wereldwijd netwerk met daarin honderden van deze camera’s. Het CAMS (Cameras for Allsky Meteor Surveillance) netwerk is ook een wereldwijd netwerk met daarin vele camera’s en telt binnen Nederland momenteel meer camera’s dan het GMN. Binnen Nederland is zowel het CAMS als het GMN netwerk actief. Het leuke is dat ze elkaars resultaten kunnen gebruiken. Met één camera kun je deelnemen aan beide netwerken. Gebruik onderstaande menu om door dit artikel te navigeren.
Hoe ziet het camerasysteem eruit?
Werkgroep moedigt GMN deelname aan
Keuzeopties
Inkopen van de onderdelen
Camera bouwen & Raspberry Pi installeren
Aanmelden van de camera bij CAMS
Hoe ziet het camerasysteem eruit?
De opstelling bestaat uit een IP camera, plus een computer die afhankelijk van de aanwezige rekenkracht typisch tussen de 1 en 4 camera’s kan bedienen. De opstelling als geheel noemen we vanaf nu de “GMN camera“, omdat het grootste deel van de opstelling uit dat project voortkomt. Zodra het donker wordt gaat de camera automatisch opnames maken, waarbij per opname wordt bekeken of er meteoren in het plaatje aanwezig zijn. Aan het einde van de nacht wordt er een overzicht geproduceerd van alle detecties, wat statistieken en een kort filmpje over de gehele nacht. De resultaten worden automatisch verzonden naar een centrale GMN server in Canada en naar de opslagserver van het CAMS-Benelux netwerk. Kijk hier bijvoorbeeld voor de dagelijkse rapport van een van de camera’s
Binnen Nederland zijn er op dit moment 16 camera’s actief en in België 28. Voor wat betreft onderhoud is de GMN camera een eenvoudig systeem. Mits goed opgezet behoeft het nauwelijks aandacht en draait het volledig automatisch. Het opzetten van een camerastation is niet heel makkelijk, maar ook weer niet heel moeilijk. Een perfect project voor het gemiddelde werkgroep lid. Het bouwen van een station vereist handvaardigheid om zelf een camera op te bouwen uit onderdelen en wat technische vaardigheid bij het configureren van de computer en uiteindelijk wat handigheid met astrometrische software voor het kalibreren van de camera en eventueel het handmatig narekenen van de trajecten.
Werkgroep moedigt deelname GMN aan
Het bestuur van de werkgroep heeft de GMN aanpak omarmt als de beste optie om een meteorencamera te bouwen. Daarom stimuleert het de bouw van deze camera’s. Binnen de werkgroep zijn er al een aantal leden met een GMN camera, dus als je ergens klem komt te zitten dan is er altijd wel iemand die je kan helpen. Voordat je aan een camera begint heb je een paar beslissingen te maken over de hardware die je gaat gebruiken. Deze keuzes zullen ook bepalen wat de kosten voor een station zullen zijn.
Keuzeopties voor jouw GMN camera
Keuze 1: hardware opties
| Optie | Camera | Computer | Kosten | Moeilijkheid | Zekerheid |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Pre built | Pre built met flash kaart als opslag | €520 | laag | midden |
| 2 | zelfbouw | Bestaande/oude computer | €115 | moeilijkst | ? |
| 3 | zelfbouw | Raspberry Pi 4 met flashkaart | €230 | midden | midden |
| 4 | zelfbouw | Raspberry Pi 5 met flashkaart | €230 | midden | midden |
| 5 | zelfbouw | Raspberry Pi 5 met SSD (NVMe) | €265 | Moeilijkst | hoog |
Keuze 2: plaatsen van de camera
Uiteindelijk wil je de camera op een mooi stukje hemel richten en op een donkere plaats huisvesten. De camera kun je het beste niet al te hoog plaatsen. Er willen nog wel eens spinnenwebben op komen en ook voor het oplossen van problemen is het handig als je makkelijk bij de camera kunt.
De computer kan het beste binnen geplaatst worden, maar er zijn ook oplossingen met waterdichte kasten denkbaar. Je installatie wordt dan natuurlijk wel duurder. De computer in een onverwarmde garage plaatsen kan. Zo lang je de computer aan houdt zal de computer zelf geen last hebben van vocht. Stof is de garage is wel een probleem. Onverwarmde connectoren zullen op termijn gaan oxideren. Een goede oplossing voor de plaatsing van apparatuur in de garage is bijvoorbeeld deze kast. Wanneer er rondom de computer voldoende ruimte is, zal de warmte in de zomer geen problemen opleveren en zal in de winter de luchtvochtigheid onder controle blijven en blijft stof buiten.
Een ander iets om rekening mee te houden is de aanwezigheid van netwerk op de plaats van de camera. Idealiter heb je daar twee bedrade aansluitingen beschikbaar (netwerkkabels die direct op je internet router of switch aangesloten zijn). Als je de luxe hebt van een PoE switch, dat is een netwerkapparaat dat ook stroom kan leveren over het netwerk, dan is dat helemaal mooi. Dan mag je ook direct €17 van de kosten van de camera afhalen.
Naast de plek van de camera moet je de camera ook ergens op richten. Liefst kies je een richting en hoogte, zodat je een overlap hebt met andere camera’s. Op de GMN weblog is te zien welke andere camera’s er op een goede afstand (min. 30km) staan en wat hun kijkrichtingen zijn. Als je eenmaal weet waar de camera te plaatsen en in welke richting deze gaat kijken, kun je de brandpuntafstand van de cameralens bepalen. Standaard wordt gekozen voor een 4mm lens. Zit je in een omgeving met veel lichtvervuiling dan kan een 6mm lens, met een kleiner blikveld, een beter resultaat geven. In de praktijk maakt het voor het totaal aantal gedetecteerde meteoren niet zoveel uit welke keuze je maakt.
Een lens met een actief infraroodfilter is ook een optie. Daar wordt op dit moment nog niets mee gedaan, maar er zijn ook plannen om de camera’s overdag waar te laten nemen. Koop je zo’n lens, let er dan op dat je de scherpstelling doet zonder het filter in het optische pad.
Inkopen van de onderdelen
Cameraonderdelen
De cameraonderdelen kun je het beste inkopen via Ali-Express. Dat houdt de prijs enigzins onder controle. Je kan de onderdelen en een link naar het artikel vinden in de tabel. De opgegeven onderdelen zijn bij deze leveranciers ook door vele anderen aangeschaft. Alleen de POE injector die de camera van stroom moet gaan voorzien kun je beter bij een andere leverancier bestellen. Een slechte kwaliteit injector kan tot onverwachte storingen leiden. Het kiezen van een andere camera wordt afgeraden. Het gedrag van de IMX291 is zeer goed bekend en alle parameters zijn instelbaar.
| Item | Toelichting | Kosten |
|---|---|---|
| Sony IMX291 | Selecteer de optie zonder lens, met de 48v PoE kabel | €30 |
| Lens | 4 mm F0.9; dit is de normale optie | €15 |
| 6 mm F0.9 voor lichtvervuilde gebieden | — | |
| Camerahuis | Met “plate & bracket” optie | €35 |
| M2 12 mm schroeven | 4 per camera nodig | €2 |
| M2 6mm schroeven | 2 per camera nodig | €2 |
| M3 .50 inch schroeven | 1 per camera nodig | €3 |
| POE injector 48v | €18 | |
| Siliconenkit | p.m. | |
| stukje schuimrubber | p.m. | |
| (Klein) stukje aluminiumfolie | p.m. | |
| Isolatietape | p.m. | |
| Totaal | €105 |
De computer
Iedere computer die Podman kan draaien voldoet als computer, mits krachtiger dan een Raspberry Pi 4. Liefst draait die computer op een recente Linux variant, maar Windows of MacOS kan ook. Een Raspberry Pi 4 of 5 is het voorkeursplatform. De versie 5 is nieuwer, ze kosten ongeveer hetzelfde. De Raspberry Pi kan draaien zonder monitor, muis en toetsenbord. Die zijn wel nodig bij de installatie. Let wel dat om de Raspberry Pi 5 op een monitor aan te sluiten een Micro HDMI kabel nodig is.
Er zijn twee opties bij een Rapsberry Pi. Een optie waarbij gebruik wordt gemaakt van een Flashkaartje. Dit is een goedkope optie, maar geeft beperkte prestaties en een beperkte levensduur. De beste optie is om een Raspberry 4 met USB SSD te gebruiken of een Raspberry Pi 5 met een NVME shield en SSD. Voor de activering van de NVME shield is eenmalig een flashkaart nodig.
Optie met Flashkaart
Een Raspberry Pi 4 kost ongeveer hetzelfde. Vergeet geen goede koeler te kopen, anders raakt de raspberry gegarandeerd oververhit. Bijvoorbeeld een ICE-tower koeler doet het heel goed.
| Item | Toelichting | Kosten |
|---|---|---|
| Raspberry Pi 5 4GB | Mag ook met meer geheugen | €68 |
| Koeler | €6 | |
| Voeding | 27W USB-C voeding | €15 |
| MicroSD kaart 128GB | €27 | |
| Totaal | €116 |
Optie met NVME drive
| Item | Toelichting | Kosten |
|---|---|---|
| Raspberry Pi 5 4GB | Mag ook met meer geheugen | €68 |
| Koeler | €6 | |
| Voeding | 27W USB-C voeding | €15 |
| NVME Shield | €15 | |
| 256GB SSD | €28 | |
| Totaal | €132 |
Camera bouwen & Raspberry Pi installeren
De camera bouwen
Voor het bouwen van de camera kun je deze handleiding aanhouden. Let op dat het bevestigen van de lensvatting (onderste deel dat je van de lens af kunt draaien) aan de IMX291 best lastig kan gaan. Verwarm de lensvatting eerst en tap schroefdraad in de gaatjes voordat je deze op de camerasensor probeert te bevestigen.
Als de PoE kabel kan prima in het camerahuis geplaatst worden, mits je de leds goed afdekt met aluminiumfolie en vervolgens goed intaped met zwarte isolatietape. De warmte van de voeding zal ook condensvorming in de camera voorkomen. De siliconenkit gebruik je om de randen van het cameravenster af te kitten als extra bescherming. Doordat de camera omhoog kijkt blijft er water op de rand van het venster staan. Als de camera eenmaal in elkaar zit kun je hem scherpstellen en instellen. Daarvoor kun je deze handleiding gebruiken.
Op deze pagina staat een Youtube filmpje voor het instellen van de camera. Het programma dat ze in de film gebruiken kun je ook gebruiken voor het scherpstellen van de camera.
LET OP: Om de camera aan te sluiten moet de netwerkkabel eerst in de PoE injector die gekocht is en moet de PoE injector van stroom worden voorzien. De camera kan dan weer op de PoE injector aangesloten worden. Zorg dat je de juiste kabel op de juiste aansluiting aansluit, anders ontstaat er kortsluiting. Let ook op dat het beeld met de goede kant boven staat!
De Raspberry Pi installeren
Voor het installeren van de Raspberry Pi zit er wat verschil in hoe dat te doen. Gebruik je een Raspberry Pi 5 met NVMe hat, voer dan deze handleiding eerst uit. Gebruik je een Raspberry Pi met Flashkaart, dan kun je het standaard image gebruiken. Heb je een NVME drive, dan kun je:
- De initiële SD kaart klonen naar je NVME drive: https://github.com/geerlingguy/rpi-clone. (Relatief eenvoudig)
- Het image installeren op je NVME drive, als je de middelen hebt om de NVME drive als externe disk aan je computer te hangen. (Relatief eenvoudig)
- Volgens de handleiding van de NVME shield een kale installatie doen van het Raspberry Bookworm OS en dan zelf de software er op installeren. (Relatief lastig). Als je het image niet gebruikt en je hebt de netwerkkabel van de camera op de computer aangesloten, dan dien je eerst het hoofdstuk “Configuring the Network” van deze handleiding. In deze handleiding kun je ook de rest voor optie 3 vinden.
Kalibratie
Wanneer de computer en camera werken, kun je ze op hun bestemming plaatsen en de eerste nacht laten draaien. Je hebt namelijk de eerste heldere nacht nodig om de camera te kalibreren door gebruik te maken van SkyFit2. Voor je eerste kalibratie wil Denis je nog wel eens helpen door het voor je te doen. Het is wel zo dat dit eigenlijk een klusje is dat je ieder jaar moet uitvoeren, dus het zelf proberen heeft zijn voordelen.
Aanmelden van de camera bij CAMS
Bij de eerste start van je station wordt je vanzelf meegenomen door het registratieproces. Je krijgt dan een camera-id en een SSH sleutel die gebruikt wordt om de data te uploaden. Als dat werkt, kun je je camera ook aanmelden op het CAMS netwerk. Je camera aanmelden bij CAMS kan via Carl Johannink. Voor de aanmelding heb je het camera-id van het Global Meteor Network nodig, het aantal mm van de lens, de coördinaten en de plaatsnaam. Je krijgt dan van Carl een CAMS nummer dat je vervolgens in de configuratie van de camera kunt invoeren.
Ook het uploaden naar CAMS kun je automatiseren. Je mag in de config namelijk opgeven of er een script gedraaid moet worden na de waarneemnacht. Daarvoor kun je dit script gebruiken. Hier moet je alles wat tussen [] staat vervangen (inc. de []):
#!/bin/sh
STATION=”[KRIJG JE VAN CARL; VERGEET DE LEIDENDE 00 NIET]”
FTPBASE=”Data/RMSData”
FTPUSER=”[KRIJG JE VAN CARL]”
FTPPASS=”[KRIJG JE VAN CARL]”
FTPSVR=”[KRIJG JE VAN CARL]”
HOMEDIR=”/home/[USERNAME]
LASTDIR=`ls -dt $HOMEDIR/RMS_data/CapturedFiles/* | head -n 1`
LASTDATE=`echo $LASTDIR | cut -f 3 -d ‘_’`
LASTTIME=`echo $LASTDIR | cut -f 4 -d ‘_’`
OBSYEAR=`echo $LASTDATE | cut -c 1-4`
OBSMONTH=`echo $LASTDATE | cut -c 5-6`
FTPDIR=”${FTPBASE}”
#Create ZIP file
cd ${LASTDIR}
zip ${LASTDATE}_${STATION}_${LASTTIME}_01.zip FTPdetectinfo_${STATION}* CAL_${STATION}* >cams.log 2>&1
ftp -inv ${FTPSVR} <<EOF >>cams.log 2>&1
user ${FTPUSER} ${FTPPASS}
cd ${FTPDIR}
put ${LASTDATE}_${STATION}_${LASTTIME}_01.zip
bye
EOF