FM7V819L17V87YD

Перед вами впечатляющий ансамбль цвета, оптики и геометрии, способный загипнотизировать любого. Это оптическая иллюзия, обусловленная множеством зеркал и воплощённая в причудливой форме додекаэдра (двенадцатигранник). Несмотря на фантастический вид, она достаточно проста для самостоятельной сборки. Поэтому сегодня мы делимся с вами инструкцией этого сногсшибательного проекта на Arduino и светодиодах.

Необходимые материалы:

– Пластик для 3D-принтера (1 кг PETG, 1 кг PLA);

– Светодиодная лента 5 м, 144 светодиода/м, WS2812B;

– Блок питания 5В 30А 150 Вт;

– Одножильные провода 20WAG, красный и чёрный (2 м);

– Многожильный медный провод 0,5мм (2 м);

– Одножильный медный провод 0,6 мм;

– Зеркальный акриловый лист 2 мм;

– Arduino Mega или Arduino Uno;

– Винты под шестигранник M3x8 (100 шт.);

– Термоусадочные трубки;

– Супер-клей;

– 3-контактный разъём;

– Оплётка для проводов 5 мм.

Шаг 1: 3D-печать

FOQOCGEL16FPH0L

Рис. 1 Элементы додекаэдра

Первым делом нужно изготовить элементы опорной конструкции, и 3D-печать – лучший способ достижения цели. Особенно при том, что все детали уже смоделированы и доступны для скачивания на нашем сайте (файлы в формате STL).   

Но не распечатывайте всё сразу. Сначала убедитесь, что модели совместимы с остальными элементами сборки. Если вы хотите использовать нестандартные светодиоды, то размеры рамки придётся изменить. Следите за тем, чтобы ширина светодиодной ленты была меньше, чем ширина стоек, а угол между двумя соседними гранями равнялся 116°.

В дальнейшем потребуется припаять ленты к раме, поэтому при печати используйте высокотемпературный пластик, такой как PETG. Его повышенная прочность послужит дополнительным бонусом, поскольку зеркала тяжёлые и нуждаются в хорошей опоре.

Цвет выбирайте на своё усмотрение, рама будет видна только внутри сборки. Для достижения визуального эффекта бесконечной глубины рекомендуется использовать чёрный.

Настройки каждого принтера индивидуальны и непредсказуемы, но общие рекомендации для печати есть:

– Высота слоя 0,2 мм;

– Периметры 3;

– Заполнение 15%;

– Без поддержек.

Для каркаса нужно напечатать 30 отдельных стоек (файл Strut). Три из них должны немного отличаться от остальных для создания входного угла (файл Strut Input).

Прочие детали, не являющиеся частью рамы, можно напечатать пластиком PLA, используя аналогичные настройки.

Шаг 2: Каркас

Для сборки вам потребуется сделать много маленьких штифтов из нити для 3D-принтера, длиной около 10 мм.

Сборку начните с тех самых трёх стоек входного угла. Вклейте по одному штифту в левое отверстие на одном конце каждой стойки (рис. 2).

FYFHRU0L16FPH2M min

Рис. 2 Штифты

При склеивании старайтесь сразу зафиксировать все три стойки в один угол, как на рисунке 3, иначе потом будет сложно закрепить остальные части.

FSC9Z6YL16FPH2G

Рис. 3 Углы между трёх граней

Соберите раму, добавляя к каждому образованному концу по две новых стойки до тех пор, пока конструкция не сложится в один большой додекаэдр. Не забывайте использовать штифты на склейках, это увеличивает прочность.

F2WFMMJL16FPH2V

Рис. 4 Полусобранный додекаэдр

Шаг 3: Светодиоды и провода

На этом сложном этапе главное сохранять спокойствие и не торопиться. Если что-то не получается, лучше отойти в сторону, подышать и вернуться к работе позже, чем рисковать, взрывая светодиоды. Полосы могут выйти из строя одним мощным хлопком при неосторожном обращении с проводкой. Сохраняйте разум холодным и следуйте рекомендациям.

Для удобства изготовьте картонный макет, на котором можно нарисовать схему подключения и разводки проводов. Это поможет не запутаться в процессе. Для тех, кто не знаком с процессом пайки, у нас есть обучающее видео

Вот основные правила успешной коммутации:

1) Каждая положительная клемма подключена к двум другим положительным клеммам в общем узле

2) Каждая отрицательная клемма соединена с каждой отрицательной клеммой.

3) Линия данных представляет собой одну единственную змейку, которая проходит по определенной схеме по всему додекаэдру. Нужно следовать направлению светодиодных лент (у большинства есть направляющие стрелки).

F449AC0L19APTHK

Рис. 5 Пример схемы подключения

В силу физических и математических законов, додекаэдры являются «неевклидовыми»: в их гранях нет ни одного пути, который не пересекался бы с другим. Учитывая это, нужно «возвращаться» несколько раз в цикле данных, чтобы охватить все грани фигуры. Рама имеет небольшие встроенные туннели, которые можно использовать для прокладки «обратной» линии данных под светодиодной лентой (рис. 6). Вы можете распознать эти переходы на рисунке схемы.

FD3MRYUL16FPIOA

Рис. 6

Используйте одножильный провод 20AWG для подачи питания. Разделите один его конец на три части и припаяйте к ним отрезки медной проволоки, закрыв термоусадочной трубкой. Полученные провода проденьте через входной угол конструкции, как на рисунке 7.

FFROICLL16FPH4N

Рис. 7

Каждая грань додекаэдра состоит из 30 полосок по 17 светодиодов.

Для начала приклейте первые 6 полосок, начиная от входного угла, по пятиугольнику и дальше, не забывая о направлении потока данных. 

Пользуясь правилами, упомянутыми выше, начните паять. Периодически тестируйте работоспособность соединения, подключая силовой кабель к Arduino (после каждых 3-4 полосок).

Вот еще несколько советов:

– Не держите паяльник слишком близко к светодиодам, так как это может им навредить;

– Старайтесь не перегревать припой, это может привести к повреждению ленты или 3D-печатных деталей;

– Если припой не прилипает, поцарапайте поверхность меди ножом.

Шаг 4: Питание и микроконтроллер

FGO6MAUL16FPI15

Рис. 8 Коробка с блоком питания и Arduino Mega

Пришло время позаботиться о питании и управлении системы. Для удобства лучше сделать коробку и компактно разместить в ней блок питания, Arduino и несколько кнопок управления светом. Вы можете легко сделать это, используя предоставленные ранее STL-файлы для 3D-печати. 

Прикрутите блок питания к основанию коробки с помощью винтов и шестигранного ключа. Перед подключением проводов убедитесь, что у них есть специальная входная заглушка. 

Добавьте 3-контактный разъем и проденьте провода сквозь отверстие в боковой стенке коробки. Подключите одножильные провода (фаза, земля и нейтраль) к соответствующим клеммам на блоке питания. 

Если ваши светодиоды работают от напряжения 5 В, то можете подключить Arduino непосредственно к источнику питания; если же вы используете ленту на 12 В, вам понадобится преобразователь, чтобы получить желаемое напряжение 5 В.

Добавьте в сборку дополнительные элементы управления, чтобы творить цветомузыку было удобно. Например, на рисунке 9 изображены кнопки, переключающие режимы узора и цвета, и потенциометры, регулирующие яркость, насыщенность и скорость. Широту интерфейса определяйте на своё усмотрение.

F9R8LR7L1DKY3EK

Рис. 9 Кнопки и потенциометры

Шаг 5: Программирование

Здесь всё просто: для программирования светодиодов скачивайте исходный код (Файл INO) и отправляйтесь прямиком в среду разработки Arduino IDE. 

Установите библиотеку FastLED и вперёд – экспериментировать!

F9AO9ZOL16FPJG6

Рис. 10 Так выглядит додекаэдр без зеркал

Шаг 6: Зеркала

Сборка уже радует глаз, но для эффекта оптической иллюзии ей не хватает зеркал. Приложим ещё немного усилий и добавим отражающие элементы.

Сначала нужно вырезать необходимые формы из акрилового стекла. Очень важно на этом этапе не снимать защитную пленку: акрил легко царапается, велика вероятность испортить поверхность. 

Распечатайте трафарет (там же, в STL-файлах), маркером нарисуйте 12 пятиугольников и вырежьте их с помощью лобзика. (рис. 11, 12 и 13).

FEJKICML16FPJFY

Рис. 11 3D-печатный трафарет

F3UTUI7L16FPJFZ

Рис. 12 Процесс резки акрила

FKVFIRRL16FPJG3

Рис. 13 Зеркала-пятиугольники

Наконец, установите зеркала в раму додекаэдра, тщательно протерев их перед этим. Следите, чтобы в помещении не было пыли.

Начинайте установку с вершины, где вход питания, потом переходите к трём соседним граням и дальше, пока не заполните все поверхности додекаэдра зеркалами. Обратите внимание, что отражающие стороны акрила должны быть обращены внутрь. 

В завершении поставьте додекаэдр на подставку и включите питание. Всё готово! Мерцающая бесконечность перед вами, смотрите и расслабляйтесь. 

FMVJ90FL17V881I

Может, вам уже доводилось мастерить что-то со светодиодами и оптическими фокусами? Делитесь своими проектами с нами, всегда рады наблюдать за творчеством единомышленников.

Вдохновения и успехов!

 

Опубликовано в Технологии
Воскресенье, 10 апреля 2022 23:00

Vespera: новый способ изучения звёзд

Vaonis Vespera.4 Situation

Вселенная полна чудес и головокружительных пейзажей. Но их нелегко увидеть и тем более запечатлеть без специального оборудования и некоторых знаний. Астрофотография – один из наиболее сложных элементов любительской астрономии. Здесь мало выбрать правильный телескоп и камеру, необходимо также представлять карту звездного неба, находить объекты, фокусироваться, фотографировать и обрабатывать полученные изображения. Энтузиасты по всему миру объединяются, делятся друг с другом опытом, создают учебные пособия, организуют курсы – всячески стремятся сделать астрофотографию доступнее и проще. А есть и те, кто берётся за разработку нового оборудования и запускает продвинутые астрофотографические девайсы в широкие массы. Стартап Vespera от компании Vaonis – ярчайший пример проекта подобного рода. Он был запущен и успешно реализован на краудфандинговой платформе Kickstarter осенью 2020 года и сразу же получил награду за инновации на Международной выставке потребительских технологий (CES 2021). На данный момент это самая компактная и мощная исследовательская станция, доступная любителям.

sddefault

Vespera сочетает в себе функции телескопа, камеры и специального компьютера, контролирующего процесс съемки и обработки изображений.

В качестве оптической системы здесь был выбран апохроматический телескоп-рефрактор с четырьмя линзами. Такая конструкция позволяет существенно снизить хроматические и сферические аберрации (искажения) и добиться максимальной резкости изображения. При этом рефрактор не нуждается в дополнительной настройке и специальном уходе за линзами, а путешествие в багажнике машины не может ему навредить.

Апертура (диаметр) 50 мм и фокусное расстояние (длина) 200 мм делают возможными наблюдения не только Солнечной системы, но и объектов дальнего космоса: звёздных скоплений, галактик и туманностей.

Базируется телескоп на альт-азимутальной монтировке (опорно-поворотная часть конструкции). Это позволяет учитывать вращение Земли, что особенно важно для астрофотографии, и направлять телескоп в нужную область неба, используя как вертикальную, так и горизонтальную ось вращения. 

Vue éclatée black bg

За качество фотографий в Vespera отвечает высокочувствительный CMOS-сенсор Sony, разработанный для экстремально низкой освещённости. Световые загрязнения городов, от которых так сложно спрятаться в нашем веке, с этим сенсором совершенно не страшны. 

Алгоритм обработки изображений создан на базе знаменитого микрокомпьютера Raspberry Pi. Он выполняет несколько миллионов задач между моментом, когда объектив фотографирует звёздный свет, и моментом, когда готовое изображение появляется на мобильном устройстве. Микрокомпьютер сам делает необходимое количество снимков, а затем сравнивает и совмещает их для получения максимально яркого и чёткого изображения. На выходе получаются профессиональные астрофотографии разрешением 1920x1080 Пикс и возможностью сохранения в форматах JPG, TIFF или Fits. Вот несколько примеров фотографий, сделанных с Vespera:

5.2 Moon

Луна в деталях

5.1 M42 Orion nebula

Туманность Ореона

M27 Stellina

Планетарная туманность М27

Проект Vaonis очень прост в использовании: нужно установить специальное приложение Singularity на телефон, поставить штатив-трипод и нажать кнопку включения на корпусе. Устройство оживет и самостоятельно подготовится к работе: синхронизируется с мобильным приложением и проведёт автоматическую калибровку, используя GPS телефона и встроенную технологию распознавания звездного поля. 

Затем, с помощью Singularity можно выбрать объект для наблюдения (в каталоге приложения их доступно более двухсот). Vespera автоматически отследит цель, компенсируя вращение Земли, и произведёт автофокусировку. Настройки будут постоянно обновляться и корректироваться с учётом времени и температуры воздуха. 

Ещё приложение может давать персональные рекомендации по наблюдениям в соответствии с местоположением и астрономическим календарем.

Специально для странников команда Vaonis постаралась сделать очень лёгкое и компактное устройство. Vespera весит всего 5 кг и прекрасно помещается в рюкзак. Такую станцию можно брать с собой повсюду и иметь возможность приступить к исследованиям в любой момент.

87ab6abc428b8431250761c06ce92393 original

Аккумулятор здесь достаточно ёмкий, в среднем заряд держится четыре часа. Но при наличии розетки или внешнего аккумулятора Vespera может работать вечно. 

Перед нами интеллектуальный телескоп с практичным дизайном и расширенными функциями, впечатляющее сочетание стиля и инноваций.

В марте 2022 года Vespera вышел на большой рынок. Его можно приобрести за 1499€ на сайте компании. Стоит отметить, что это уже второй проект Vaonis, начиналось всё с разработки телескопа Stellina, выпущенного в 2018 году. Это были те же революционные идеи, совмещение функций телескопа, камеры и виртуальной станции в одном устройстве. Но сборка оказалась очень дорогой, а габариты слишком большими для транспортировки. Создатели хотели развить идею простоты и лёгкости, удешевить сборку, чтобы астрономия стала доступна ещё большему числу людей. Так и появилась Vespera. Кто знает, какие еще девайсы можно будет собрать в будущем? Хочется верить, что исследования космоса станут еще дешевле и проще.

885b8dc015653a40ee23afd463398009112096e9

Подробнее о любительской астрономии и способах познания Вселенной вы можете прочесть на нашем сайте. Для отважных мейкеров мы даже подготовили руководство по сборке телескопа-рефлектора. Его, конечно, с собой на прогулку не возьмёшь и в багажник машины не положишь, но для личной обсерватории прекрасно подходит.

Доводилось ли вам уже заниматься астрофотографией? Вдохновила ли вас Vespera с её оригинальными идеями? Пишите нам, будем рады вашему мнению.

Всем чистого вам неба и успешных наблюдений!

Опубликовано в Технологии
Суббота, 12 февраля 2022 21:30

DIY телескоп. Часть 2

F3F3EFJIDMXJCB2

Мы продолжаем строить телескоп-рефлектор и делиться с вами руководством по его сборке. В прошлый раз мы уделили внимание оптике инструмента и описали процесс изготовления параболического зеркала. Если оно у вас в руках, значит вы на полпути к победе. Сегодня мы расскажем, как завершить начатое и получить высококачественный инструмент для исследований Вселенной.

Шаг 1: выбор монтировки.

Телескопы хороши тем, что их конструкция почти полностью зависит от вас и ваших предпочтений. Есть только несколько правил, о которых следует помнить, приступая к строительству.

Во-первых, кривизна основного зеркала диктует нам фокусное расстояние (длину трубы). В случае, если вы изготовили оптику самостоятельно, вы можете определить фокусное расстояние по формуле f = D x  R/2, где D – это диаметр телескопа, а R – радиус кривизны, который можно узнать с помощью специального измерительного инструмента (индикатора часового типа). В случае покупки готового зеркала, обращайте внимание на его описание, производители должны указывать диаметр и фокусное расстояние.

У нашего зеркала f = 950 мм – именно таким должно быть расстояние до точки, в которой отражённые лучи соберутся и сформируют чёткое изображение.

FRGUEJFIDMXHLJB

Рис. 1 

Однако мы не можем поймать картинку своими глазами. Если мы встанем напротив зеркала, мы просто заблокируем свет, исходящий от звёзд. Следовательно, нам нужен посредник – вторичное зеркало, также называемое эллиптическим. Мы должны установить его под углом 45 градусов, чтобы оно принимало свет от основного зеркала и направляло в нашу сторону. 

Отсюда следует второе правило: расстояние между вторичным зеркалом и нашим глазом зависит от размера фокусировочного узла (специальное устройство для управления резкостью изображения). Соотношение прямо пропорционально: чем больше фокусер, тем больше расстояние от него до зеркала и размер самого зеркала.

Если все эти нюансы кажутся вам сложными и запутанными, не спешите опускать руки. К счастью, существует удобный сайт Newt for the Web, позволяющий поиграть со всеми характеристиками и оптимизировать дизайн вашего телескопа. Пример файла с параметрами смотрите во вложениях.

Последнее, что нужно решить – для каких целей используется телескоп. Для визуальных наблюдений достаточно монтировки Добсона (альт-азимутальной) и небольшого эллиптического зеркала. Но если вы решили заняться астрофотографией, то вам понадобится экваториальная монтировка, (компенсирует погрешности, вызываемые вращением Земли) с двухдюймовым фокусером и большим вторичным зеркалом (предотвращают виньетирование изображений).

Астрофотография в кругу астрономов-любителей менее популярна, чем простые наблюдения, поэтому данная статью мы посвятили сборке рефлектора с монтировкой Добсона, спроектированной с помощью ресурса Stellafane

 

Шаг 2: Материалы и инструменты

1) Основное зеркало (параболическое).

2) Вторичное зеркало (эллиптическое). 

3) Фокусировочный узел с посадочным диаметром 1,25" (эта характеристика обычно измеряется в дюймах).

4) Окуляр диаметра 1,25" (должна быть полная совместимость с фокусером). Широкоугольный окуляр, как правило, тяжелее и дороже, но он даст вам ощущение, что вы «парите в космосе», а простой окуляр покажет небо так, будто вы смотрите в подзорную трубу.

5) Деревянные доски. Они должны быть на несколько дюймов длиннее, чем фокусное расстояние основного зеркала. Обратитесь к размерам, приведенным в Newt for the web.

6) Фанера. 

7) Настольная пила.

8) Фрезерный станок.

9) Ручной рубанок.

10) Шлифовальная бумага различной зернистости.

11) Ленточная пила / лобзик.

12) Лазерный резак.

13) Набор фрез «птичий клюв».

14) Токарный станок.

15) Винты с потайной головкой, нейлоновые винты, пружины и тефлоновые прокладки.

16) Силиконовый клей.

FZ75DAAIDM05RB5

Рис. 2. 

FG3C0OUIDM05QFA

Рис. 3

 

Шаг 3: Предварительная сборка

Для начала берём лазерный резак и вырезаем трафареты из фанеры (смотрите во вложениях формы «перегородки» и «зеркальная камера»).

FCF701WIDMXHLIK

Рис.4

Затем нужно вырезать 16 досок равного размера, чтобы собрать из них трубу. В нашем случае ширина досок равна 5 см, но вы обязательно сверяйтесь с вашим собственным дизайном, который рассчитали в первом пункте. 

Используя фрезерный станок со сверлом «птичий клюв», обработайте одну сторону каждой доски. Так получатся специальные отверстия для соединения досок друг с другом.

Чтобы собрать трубу, используйте две полосы малярного скотча для фиксации всех досок вместе. Вы можете использовать по одной перегородке на концах трубы, так как это предварительная сборка.

FDVPRKHIDK8E4ML

Рис. 5

 

Шаг 4: Перегородки и доски

Теперь, когда вы убедились, что все доски подходят друг к другу и имеют правильные размеры, вы можете разобрать конструкцию и начать приклеивать перегородки к одной из досок. 

FWB1EUBIDK8E4OL

Рис. 6

Приклейте доски на каждую вторую сторону перегородок, как на рисунке 6. Это обеспечит минимальную устойчивость конструкции. А затем, используя рубанок и наждачную бумагу, установите остальные доски так, чтобы они идеально прилегали друг к другу.

FBZ8FHOIDK8E5HJ

Рис. 7

Шаг 5: установка фокусера

Чтобы установить фокусер, первым делом нужно рассчитать его положение. С помощью программы Newt for the Web найдите расстояние между оптической осью фокусера и концом трубы. Как только вы его найдёте, используйте пилу, чтобы просверлить отверстие. Оно должно быть чуть большего размера, чем диаметр вашего окуляра. 

FBOM88HIDK8E5KX

Рис. 8

Используйте винты, чтобы прикрепить фокусировочный узел к корпусу телескопа, как на рисунке 9.

FA7UBNEIDK8E5KR

Рис. 9

Шаг 6: Зеркальная камера

Теперь нужно построить зеркальную камеру, в которой будет располагаться основное зеркало. Она будет состоять из 3 опорных точек, этого вполне достаточно для веса нашего зеркала. Если вы используете толстую фанеру, то хватит и одного слоя. Но, если фанера тонкая, то лучше сделать несколько трафаретов и склеить их между собой. 

FJE97H4IDK8E5L0

Рис. 10

FFL5VP6IDK8E7TL

Рис. 11

FQILVY0IDK8E5LB

Рис. 12

Камеру нужно покрасить в черный цвет, чтобы избежать нежелательных отражений внутри трубы.

FRI0E60IDK8E7Y6

Рис. 13

Шаг 7: Опоры для вторичного зеркала

Хорошей опорой для эллиптического зеркала послужит кусок дерева. Он должен быть чуть меньше, чем короткая ось зеркала. Можно взять брусок и изготовить на токарном станке необходимый штифт, после чего просверлить центр и закрутить резьбовую шпильку.

FY4ETJ1IDK8E5M3

Рис. 14 

FTO9HGZIDK8E5MR

Рис. 15

FYCG57WIDK8E5NV

Рис. 16

Теперь срежьте часть штифта под углом 45 градусов и приклейте на нее зеркало с помощью силиконового клея. Обязательно оставьте зазор между деревом и стеклом, чтобы избежать напряжения, и позвольте клею высохнуть в течение как минимум одних суток. 

FDRMWKVIDK8E7SJ

Рис. 17

F89CI4SIDK8E7X2

Рис. 18

Шаг 9: «Паук» и установка вторичного зеркала

«Пауком» в телескопостроении называют держатель для вторичного зеркала. Чаще всего это конструкция с четырьмя или тремя лопастями, в центр которой крепится отражатель. Но в телескопах с небольшим диаметром (до 300 мм) можно использовать более простой вариант – изогнутую лопасть. 

Для этого создаём еще одну опору, которая будет регулируемой (на рисунке 17 слева). Далее нужно взять 30-сантиметровую линейку из нержавеющей стали и просто согнуть. В центр получившейся дуги мы крепим зеркало с помощью опоры и винтов, а концы линейки прикручиваем к корпусу телескопа (смотрите рисунок 19).

Diagram1

Рис. 19

Покрасьте опоры и все части «паука» черной сатиновой краской, чтобы предотвратить нежелательные отражения.

Шаг 8: Проверка оптической системы.

Настало время проверить оптическую систему телескопа на ее пригодность. Если вы следовали рассчётам, сделанным в первом пункте, то у вас не должно быть никаких неприятных сюрпризов. 

FV077MCIDK8E828

Рис. 20

Начните с ориентации эллиптического зеркала на фокусер. Убедитесь, что оно отцентрировано, то есть располагается прямо на оптической оси фокусера. Если оно расположено слишком высоко/низко, перемещайте его, пока не увидите изображение основного зеркала прямо по центру, как на рисунке 21.

FHD3GFTIDK8E80K

Рис. 21

Теперь нужно разобраться с фокусом. У закрытой трубы есть недостаток: крайне сложно и неразумно менять её длину после того, как она уже собрана. А мы помним, что длина напрямую связана с фокусным расстоянием телескопа. Следовательно, исправить какие-то проблемы можно лишь посредством передвижения зеркальной камеры вдоль трубы, тем самым увеличивая или уменьшая фокусное расстояние. Поэтому вплоть до этого момента мы не прикручивали камеру к корпусу. 

Если у вас не получается сфокусироваться на звезде с помощью окуляра, скорее всего придётся передвинуть камеру с основным зеркалом чуть ближе или чуть дальше. После того как вы найдёте нужное фокусное расстояние, закрепите камеру винтами, как на рисунке 22.

FDGXZPCIDK8E83C

Рис. 22


Шаг 9: Держатель трубы (качалка)

Теперь нужно сделать систему, которая будет фиксировать телескоп, но при этом допускать движения. Таким образом, можно будет смещать центр тяжести трубы.

F0CZO0IIDK8E871

Рис. 23

Для этого вырезаем из дерева или толстой фанеры необходимые детали (смотрите «держатель трубы» во вложениях). Используйте клей и дюбели, чтобы собрать всё вместе. 

FTOXJRMIDK8E88S

Рис. 24

F5VASKBIDK8E8AX

Рис. 25

Шаг 10: Коробка для качалки

Коробку можно разработать также с использованием рекомендаций Stellafane

Сделать её можно из дерева. Для плавности движений используйте тефлоновые прокладки. 

F0TKH40IDK8E8FH

Рис. 26

Боковые стороны установите на круглое основание из фанеры толщиной 2-3 см, как на рисунке 27. На каждой стороне можно вырезать ручки для удобства транспортировки.

FFFDPYQIDK8E8MC

Рис. 27

Чтобы иметь возможность вращать прибор слева направо, необходимо добавить вертикальную ось. Это называется азимутальным подшипником.

Основание сделайте из фанеры и установите на три хоккейные шайбы (это уменьшит вибрацию). Потом сделайте центральный стержень и три тефлоновые прокладки над ножками (рисунок 28).

FSHO724IDK8E8HW

Рис. 28



Шаг 11: Готовый телескоп

Можно считать, что телескоп готов, осталось только всё соединить. Чтобы правильно разместить трубу в держателе, необходимо определить центр её тяжести. Для этого просто положите трубу с качалкой на стол и аккуратно попытайтесь сместить к краю до тех пор, пока она не начнёт падать.

Затем установите корпус телескопа на коробку и полюбуйтесь проделанной работой.

FWPE2ZZIDMXJCE0

Рис. 29

FK4SXCOIDMXJCCT

Рис. 30

Здесь завершается наш DIY проект и начинаются космические приключения.

Желаем вам успехов в этом нелёгком, но чертовски интересном деле. Задавайте вопросы и делитесь своими проектами с нами.

И пусть небо будет чистым!

Вложения:

Перегородки

Зеркальная камера

Держатель трубы

Параметры

 

Опубликовано в Технологии
Воскресенье, 06 февраля 2022 08:00

DIY телескоп. Часть 1

F64043SIDA2JWG3

Недавно мы рассказывали об основных направлениях любительской астрономии. Сегодня хотелось бы уделить больше внимания оптическим приборам и рассказать о самом востребованном проекте среди новичков – рефлекторном телескопе.

Можно выделить две задачи, стоящие перед создателем такого телескопа:

– изготовление основного зеркала;

– изготовление трубы и монтаж всей конструкции.

Данная статья посвящена решению первой задачи. Работа с оптикой – это самая трудоёмкая, и в то же время самая интересная часть телескопостроения.

Хорошее зеркало позволит разглядеть кольца Сатурна, атмосферу Марса, структуры галактик и многое другое, в то время как зеркало низкого качества даст лишь размытые очертания космических объектов.

Зеркало телескопа требует исключительной точности. Опыт показывает, что сделанная вручную оптика при соблюдении рекомендаций, как правило, имеет более высокое качество поверхности, чем зеркала, отполированные на промышленных станках. Это одна из причин, по которой лучше изготовить зеркало самостоятельно, нежели купить. А другая причина: в бесценных знаниях и навыках, которые вы приобретаете, создавая свой оптический инструмент.

 

Список необходимых материалов и инструментов:

– стеклянная заготовка (круглый толстый диск диаметром 8 дюймов/203 мм – стандарт для телескопического зеркала);

– абразивные порошки для шлифовки и полировки. Здесь используется три вида абразивов различной зернистости: карбид кремния, оксид алюминия и оксид церия;

– смола;

– стоматологический гипс;

– керамическая плитка;

– эпоксидный клей;

– решётка Ронки (устройство, напоминающее окуляр, но вместо линзы имеет светофильтр с очень тонкими линиями).

F28FTWXIDED2PKR

Рис. 1 Абразивные порошки

Шаг 1: грубая шлифовка
Первое, что нужно сделать – придать форму будущему зеркалу, одна из его поверхностей должна стать вогнутой. Делается это методом шлифовки.
Суть заключается в том, чтобы удалить часть стекла, используя материал с более высокой твердостью. Для этой задачи лучше всего подходит порошок карбида кремния. Чтобы абразив был эффективным, его нужно тереть о стекло с большим давлением. Поэтому нам нужен специальный инструмент, примерно того же размера и веса, что и стекло.
Раньше строители телескопов просто использовали другую стеклянную заготовку, менее качественную. Сейчас с этой задачей хорошо справляется гипсовый диск, обклеенный керамической плиткой.
Чтобы сделать такой диск, накройте стекло полиэтиленовой плёнкой, оберните картонным цилиндром и залейте внутрь гипс, как на рисунках 2, 3 и 4.

FKH5JZWIDA2JWG7

Рис. 2

FM6R0RYIDA2JWGB

Рис. 3

FLQOU6EIDA2JWGC

Рис. 4

Затем возьмите плитку и аккуратно наклейте на поверхность диска с помощью эпоксидного клея. Должна получиться ровная мозаика, как на рисунке 6.

FQGSUNTIDA2JWGD

Рис. 5

F1SLWXAIDA2JWGL

Рис. 6

Настало время шлифовки. Положите на гипсовый диск мокрый порошок карбида кремния (крупной зернистости), а стекло расположите сверху так, чтобы его часть (40% диаметра) висела в воздухе. Такое расположение позволит сосредоточить воздействие шлифовки стекла в центре, а гипса – по краям. Таким образом, поверхность зеркала станет вогнутой, а поверхность гипсового инструмента – выпуклой.

chordal stroke

Рис. 7

Во время шлифовки не забывайте время от времени поворачивать стекло в руках на четверть диаметра, чтобы обработка поверхностей происходила равномерно.
После того как сферическая форма достигнута, наступает время для следующего этапа.

FXG28XTIDA2JWGX

Рис. 8. В процессе шлифовки абразив будет растекаться по кругу

Шаг 2: тонкая шлифовка
Этот этап имеет только одну цель: удалить царапины и неровности, оставшиеся после грубой шлифовки, сохранив при этом форму поверхности.
Обратите внимание, что сейчас зеркало располагается ровно над гипсовым диском.

normal stroke

Рис. 9

Для более тщательной обработки используйте абразивы различной зернистости. Большие неровности можно отметить маркером и шлифовать поверхность порошком с крупным зерном до тех пор, пока все они не исчезнут.

F6HY9GVIDA2JWHC

Рис. 10

Затем можно перейти на мелкий порошок оксида алюминия.
Когда вы заметите, что воздействие абразивов становится всё менее заметным для невооружённого глаза, смело переходите к следующему шагу.

Шаг 3: полировка
Цель полировки – удалить шероховатость, оставшуюся после тонкой шлифовки, и получить гладкую отражающую поверхность.

Мы переходим от механического шлифования (карбид кремния и оксид алюминия) к химическому (оксид церия). Движения остаются теми же, но на микроскопическом уровне есть разница. Вместо того, чтобы разрушать частички стекла, оксид церия будет действовать как «метла», устраняющая с поверхности невидимые элементы. Поэтому давление не влияет на скорость и качество полировки.

Мы меняем поверхность гипсового диска с керамической плитки на более мягкий материал – смолу. Её нужно растопить (рисунок 11) и налить поверх гипса, обернув его предварительно картонным цилиндром (рисунки 12 и 13).

FZM8F0KIDA2JWHZ

Рис. 11

FY9OE95IDA2JWHG

Рис. 12

FOAP1PVIDA2JWI0

Рис. 13

Когда круг смолы начнет застывать, придайте ему выпуклую форму с помощью ложки или лопатки. Затем нанесите мелкий порошок церия. Помимо полирующих свойств, церий предотвращает прилипание смолы к зеркалу во время шлифовки.

После затвердевания, на получившемся поле нужно прорезать канавки, как на рисунке 14. С этой задачей прекрасно справится перочинный нож, смоченный в воде.

F7Z3DW3IDA2JWI2

Рис. 14

Продолжаем полировать. Через пару часов зеркало начнет приобретать свои отражающие свойства, но нам понадобится еще несколько часов работы, чтобы убедиться в полном удалении шероховатости.

FJJICM3IDA2JWI4

Рис. 15

FF0MXXDIDA2JWIW

Рис. 16. При взгляде сбоку уже можно заметить отражения

Шаг 4: измерения
Этот этап, вероятно, самый трудный. Мы должны изменить нашу идеально сферическую поверхность на параболическую.

Здесь требуется немного математики: когда параллельные лучи света отражаются от сферической поверхности, они не фокусируются в одной точке (изображение в таком телескопе будет размытым). Параболоид имеет более глубокий центр и более плоские края, следовательно, лучи света фокусируются в самом его центре, формируя на выходе чёткое изображение.

e9d0da76314b83763c9a193e778b4771 i 9

Рис. 17

Разница между сфероидом и параболоидом очень мала и не может быть измерена невооруженным глазом. Чтобы контролировать форму зеркала, нам придется использовать специальные измерительные инструменты. Самый популярный – тест Ронки. Нужен только источник света, диффузор (рассеиватель света) и решётка Ронки.
Свет излучается, отражается от испытуемого зеркала и, проходя через решётку, попадает к наблюдателю. По расположению полос, можно сделать выводы о том, что именно нужно подкорректировать, чтобы добиться формы параболы.
Вот распространенные дефекты, наблюдаемые через решётку Ронки.

F43OG7KIDA2JWJ7

Рис. 18. Провал в центре (заметно по сильным искажениям линий в центре проекции)

F7IX4QCIDA2JWJA

Рис. 19. Плоский центр

FXTXIU4IDA2JWIZ

Рис. 20. Вытянутый сфероид (нужно сначала добиться идеальной сферической формы, а затем параболизировать)

Чтобы не повторять одну и ту же ошибку дважды, важно делать зарисовки фигур в блокноте. Таким образом, вы сможете связать определенный результат с желаемой коррекцией.

Стандартным шлифовальным движением является W-образный штрих. Он углубляет центр и края. Самой распространённой ошибкой является выход за пределы параболы. В этом случае получается гиперболоид, который можно исправить, лишь вернувшись к форме сферы и начав коррекцию заново.

Переход от сфероида к параболоиду может занять от нескольких часов до нескольких недель. Всё зависит от опыта и особенностей сфероида.

F067CABIDA2JWJB

Рис. 21. Вот так должен выглядеть параболоид

Шаг 5: нанесение отражающего покрытия
После нанесения специального слоя на стекло его отражающая способность увеличивается с 5% до 90-95%. Сейчас зеркала покрывают алюминием в специальной вакуумной среде.

Несмотря на то, что можно построить собственную вакуумную камеру и покрывать зеркала самостоятельно, обычно оно того не стоит (если, конечно, вы не планируете заниматься покрытием зеркал в промышленных масштабах).
Следовательно, алюминирование – это процесс, который разумнее всего доверить специалистам.

Но есть и второй способ нанесения отражающего покрытия, известный в народе как серебрение. Здесь вполне можно справиться своими силами, если углубиться в химию. Весь процесс  укладывается в несколько пунктов.
1) 1 грамм нитрата серебра и 1 грамм гидроксида натрия растворяются в воде (каждый в отдельной ёмкости), а затем смешиваются. Оксид серебра выпадает в чёрный осадок.
2) В полученный раствор добавляется аммиак в количестве, необходимом для полного растворения осадка, затем 4 грамма сахара. Всё перемешивается.
3) Стекло погружается в раствор, который в этот момент подогревается снизу. Важно не допускать закипания жидкости!
4) Если раствор окрасился в кремовый цвет, значит процесс серебрения успешно завершился.

F64043SIDA2JWG3

Рис. 22. Готовое зеркало

FHWWDAHIDA2JWG6

Рис. 23

Параболическое зеркало для телескопа готово! Осталось собрать трубу и смонтировать все компоненты вместе, чтобы получился полноценный инструмент для наблюдений за звёздами.

Но об этом мы расскажем в следующий раз.

А пока желаем вам успехов в покорении мира оптики! Уже захотелось собрать свой телескоп? Задавайте вопросы, делитесь полученными результатами с нами и ждите вторую часть инструкции на нашем сайте.

 

Опубликовано в Технологии

Тенденция максимально вкладываться в оформление бутиков или офисов компаний не нова, каждая фирма старается запомниться уже существующим и будущим клиентам. Разумеется, качество услуг и сервис в разы важнее, но выделить свою особенность среди прочих подобных компаний-конкурентов серьезные фирмы не забывают.

Опубликовано в Дизайн

Ссылки