Kabel sind schon am Tag nervig, aber im dunklen können sie einem den letzten Nerv rauben! Um dem zu entgehen, hängt bei meiner LXD600 ein kleiner Raspberry Pi 4 unten am DEC-Gehäuse, ganz unauffällig unter der Gegengewichtsstange. An diesen ist der Autostar, ein GPS-Empfänger und die Kameras (momentan nur eine ASI 120MM-S) angeschlossen. Zuerst nahm diesen Platz ein Raspberry Pi 3 ein, doch hat dieser keine USB 3.0-Anschlüsse und die ASI-Kameras laufen mit einem USB 2.0-Port nicht stabil (fallen zurück auf 8bit-Modus, haben Streifen im Bild usw.).

Raspberry Pi 4 4GB RAM
Der Raspberry Pi 4 mit 4GB RAM.

Der Raspberry Pi stellt einen WLAN-Hotspot zur Verfügung, an diesem meldet sich mein Laptop an, und es gibt kein Kabel zwischen Montierung und Laptop!

Durch was wird das alles möglich? Das Zauberwort in meinem Fall heißt: Astroberry (https://www.astroberry.io/)!

Astroberry ist ein komplettes Image, welches lediglich auf eine Flash-Karte (mind. 16GB) aufgespielt werden muss, dann steht sofort ein Hotspot zur Verfügung, über einen Browser kann man sich dann direkt verbinden und mit dem Desktop (via VNC) arbeiten! Einfacher geht es kaum. Der Astroberry stellt einen INDI-Server (https://indilib.org/) zur Verfügung. Der INDI-Server wird mit den zum Telekop/Kamera/usw. passenden Treibern konfiguriert, und ein INDI-Client (wie z.B. KStars (https://edu.kde.org/kstars/)) kann sich an dem Teleskopsetup anmelden und mit diesem arbeiten! Neben dem INDI-Server sind auch viele relevante Programme direkt auf dem Astroberry ausführbar, ohne über den INDI-Server gehen zu müssen. Weiterführende Informationen hierzu natürlich auf der Seite des Astroberrys https://www.astroberry.io/! Hier beschränke ich mich natürlich auf meine Anwendugsfälle.

Mein Setup mit Astroberry

Astroberry installieren

Das aktuelle Astroberry-Image herunterladen (ca. 3,6 GB). Da es sich um ein ZIP-Archiv handelt, muß dieses entpackt werden, bevor es auf die Flashkart kann.

Ich spiele das Image unter Linux (Ubuntu) auf die Flash-Karte. Hierfür die Flash-Karte mit dem Rechner verbinden (Kartenleser). Mit „dmesg“ kann in einem Konsolenfenster direkt nach dem einstecken überprüft werden, als welches Gerät die Karte sich meldet. Da mein Rechner nur eine Platte hat, ist die Flash-Karte bei mir /dev/sdb. Achtung, wird das falsche Device gewählt, kann dies eine Neuinstallation des Rechners nach sich ziehen! Über die Installation gibt es auf der Astroberry-Seite natürlich wesentlich ausführlichere Informationen, auch wie das Image unter Windows auf die Karte gespielt werden kann.

Wichtig: Wenn die Flash-Karte automatisch gemountet wird, muss diese vorher aus dem System entfernt werden, bei mir ist das:

sudo umount /dev/sdb1
sudo umount /dev/sdb2

Unter Linux:

unzip astroberry-server_2.0.2.img.zip
sudo dd if=astroberry-server_2.0.2.img of=/dev/sdX bs=8M status=progress 

Wenn die Karte fertig beschrieben ist, kann diese in den Pi eingelegt und das Gerät gestartet werden. Im WLAN erscheint ein neues Netzwerk, „astroberry“. Einen Rechner mit diesem Netzwerk verbinden (Kennwort: astroberry).

Den Browser auf http://10.42.0.1 setzen. Das Passwort um sich mit dem Desktop zu verbinden ist ebenfalls „astroberry“.

Da ich für Konfiguration, Update usw. den Astroberry gerne in meinem normalen WLAN habe, stecke ich zuerst ein USB-WLAN-Adapter an und konfiguriere diesen für mein WLAN. Wenn ich jetzt den Astroberry mit dem USB-WLAN-Adapter einschalte, meldet er sich in meinem normalen WLAN, wenn kein USB-WLAN-Adapter angesteckt ist, ist er nur über den HotSpot erreichbar, das ist die Konfiguration beim Beobachten. Nur mit dem USB-WLAN-Adapter hat der Astroberry Internetzugriff und nur so können Updates gemacht werden.

Die Raspberry-Pi-Konfiguration wird beim ersten Start ausgeführt, hier vor allem das Passwort ändern (es handelt sich um das Passwort für Linux). Wichtig ist dann noch die Sprache, Zeitzone usw. zu konfigurieren.

Weiterhin sollte auch das Passwort für den VNC-Zugriff von „astroberry“ auf ein anderes umgestellt werden. Hierfür das VNC-Symbol in der Menüleiste oben rechts anklicken (linksklick) und unter „Authentifizierung“ „Kennwort ändern“ klicken. Für den Hotspot kann das Passwort ebenfalls geändert werden, hier auf die „WLAN-Balken“ oben rechts einen Rechtsklick ausführen und in dem Menü „Verbindungen bearbeiten“ auswählen, den Astroberry HotSpot selektieren und das kleine Zahnrad unten drücken. Unter „Sicherheit des Funknetzwerkes“ kann dann das Passwort geändert werden. Es gibt also drei Passwörter im Astroberry:

Linux-Kennwortwird in Raspberry-Pi-Konfiguration geändert, oder einfach mit passwd in einem Terminal.
VNC-KennwortWird in der VNC-Konfiguration (oben rechts) geändert.
HotSpot-KennwortWird in der HotSpot-Konfiguration (oben rechts) geändert.

Es ist immer eine gute Idee, nach der Installation die Software zu aktualisieren, dies sollte in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden, um das System aktuell zu halten:

sudo apt update && sudo apt upgrade && sudo apt dist-upgrade 

Das virtuelle GPS sollte abgeschaltet werden, wenn ein echter GPS-Empfänger angeschlossen ist:

sudo systemctl stop virtualgps
sudo systemctl disable virtualgps

Ist das virtuelle GPS und ein echter GPS-Empfänger angeschlossen, springen die Koordinaten immer hin- und her und die Montierung könnte mit dem falschen Standort arbeiten.

Damit sollte der Raspberry Pi funktionieren.

Wichtig: Die zum Telekopsetup passenden Treiber auf dem Astroberry aktivieren (Ausklappmenü links, das kleine Telekop drücken, der Rest sollte selbsterklärend sein).

Entgegen den Beteuerungen im Internet, dass ein Gehäuse aus Aluminium den WLAN-Empfang bzw. Aussendung kaum beeinträchtigt, habe ich die Erfahrung gemacht, dass schon einen Meter neben dem Raspberry Pi in einem Alugehäuse kein sicherer Empfange mehr möglich war, das WLAN-Netz war zwar noch sichtbar, brach aber immer wieder zusammen. Dieses Verhalten habe ich allerding nicht beim Testen in der Wohnung feststellen können, dort lief alles recht gut, aber im Freien, Nachts, war kein vernünftiges Arbeiten mit dem Astroberry möglich. Meine Lösung war ein 3D-gedrucktes Gehäuse. Dies ist ausgesprochen Luftig gestaltet, der Pi läuft jetzt sehr stabil, das Netz bricht nicht zusammen und besonders heiß wird er auch nicht. Das Gehäuse ist in Thingiverse zu finden:

Raspberry Pi 4 Case – PiMesh4, by flyattack January 20, 2020,

https://www.thingiverse.com/thing:4116746

Der Pi muß 12V vertragen!

Meine Montierung hat einen eingebauten Spannugsversorgungs-Hub, über den vier weitere Geräte mit 12V versorgt werden können. Der Pi hat aber leider nur einen USB-C-Anschluß mit 5V zur Spannugsversorgung. Nun will ich bei der Verkabelung keine Kabel mit Konvertern oder ähnlich haben, die dann an der Montierung herumhängen, sondern einfach mit einem 12V-Kabel Montierung und Pi verbinden. Also muß eine passende Buchse in den Pi eingebaut werden, die dann intern über einen Step-Down-Regler die 12V zu 5V wandelt. Diese Regler gibt es schon für ein paar Euro bei eBay, sind nur wenige Zentimeter groß und können bis zu 5A liefern. Der hier verwendete Regler hat zwei Mehrgangpotentiometer, welche zur Einstellung der Ausgangsspannung und der Strombegrenzung dienen.

Die Spannung ist auf 5,1V und der Strom auf die maximalen 5A eingestellt (hier noch im alten Raspberry Pi 3 Gehäuse).

Eingebaut in ein kleines luftiges Gehäuse versorgt diese Schaltung den Pi zuverlässig aus einer 12V-Quelle. Leider scheint in jeder Platine irgendwo irgendeine LED verbaut zu sein, schlimm wird es, wenn extrem helle (da unglaublich cool!) blaue LED’s eingebaut werden. Es kann durchaus nötig sein, die LED’s auszulöten oder mit schwarzer Farbe unwirksam zu machen.

Die Zeit und der Raspberry Pi

Der Raspberry Pi besitzt keine gepufferte Echtzeituhr, er kennt also die Zeit nach dem Starten nicht. Normalerweise ist der Pi mit dem Internet verbunden und synchronisiert sich gleich über Zeitdienste im Internet. Das kann aber nicht funktionieren, wenn der Pi unter Astroberry einen Hotspot aufspannt. Da gibt es kein Internet. Dann ist die Uhr falsch und die Bilder von der Kamera habe im FITS-Header die falsche Zeit und das falsche Datum.

Es muss also eine Möglichkeit geschaffen werden, dass der Pi sich offline synchronisieren kann. Eine Möglichkeit wäre ein GPS-Empfänger, doch mit diesem habe ich schlechte Erfahrung gemacht, ich habe bei einem kompletten Setup mit C9 etc. kein Fix bekommen. Ich habe relativ preisgünstige USP-GPS-Empfänger benutzt, möglicherweise sind teure Empfänger wesentlich empfindlicher.

Eine weiter Lösung ist, den Pi über das Notebook zu synchronisieren. Das Notebook ist immer wieder im Internet, synchronisiert also seine eigene Uhr regelmäßig. Da die Uhr nicht so schlecht ist, als dass sie einige Tage ohne Synchronisation laufen kann, habe ich einfach das Notebook als NTP-Server eingerichtet, welcher seine eigene Uhr als niederrangige Synchronisationsquelle zur Verfügung stellt, wenn kein weiterer Server im Internet verfügbar ist (also wenn das Notebook offline ist).

Das Notebook läuft unter Ubuntu mit KStars. Hier einen NTP-Server einrichten ist sehr einfach:

sudo apt install ntp

Die Konfigurationsdatei /etc/ntp.conf öffnen und folgendes am Ende der Datei hinzufügen:

server 127.127.1.0
fudge 127.127.1.0 stratum 10

Speichern, Server neu starten

sudo systemctl restart ntp

Nun muss der Astroberry noch davon überzeugt werden, das Notebook als NTP-Server zu akzeptieren. Normalerweise benutzt der Astroberry den timesyncd zur Synchronisation, doch habe ich diesen nicht davon überzeugen können, meinen NTP-Server als Synchronisationsquelle zu benutzen. Daher habe ich den Astroberry als NTP-Client eingerichtet (mein Notebook bekommt vom Astroberry immer die IP 10.42.0.247):

sudo apt install ntp
sudo apt install ntpdate

In der Konfiguration /etc/ntp.conf alle Zeilen mit „pool“ löschen und folgende neu eintragen:

pool 10.42.0.247 iburst

Mit folgendem Befehl kann überprüft werden, ob der eigene NTP-Server erreichbar ist:

ntpdate -q 10.42.0.247

Wenn der Server erreichbar ist, sollte die Synchronisation funktionieren. Astroberry ausschalten, einige Minuten warten und wieder einschalten. Normalerweise beginnt die Uhr des Pi’s bei der Zeit, zu der er ausgeschaltet wurde (dank timesyncd), nach einigen Minuten sollte die Uhr dann synchron mit der des Notebooks laufen.

Der Status von NTP kann sowohl auf dem Server als auch auf dem Client mit:

ntpq -np

abgefragt werden.

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