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).

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.

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

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

Рис. 5

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.

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.

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.

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.

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).

Рис. 11

Рис. 12

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.

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.

Рис. 15

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.

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.

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

Рис. 19. Плоский центр

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.

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.

Рис. 22. Готовое зеркало

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.

 

Звёзды всегда завораживали человека. В попытке понять и объяснить окружающий мир, наши предки создали множество наук, но именно наука о звёздах заняла в сознании человека особое место. Даже сейчас астрономия зачастую воспринимается как элитарное занятие, предназначенное для тех немногих, кто готов посвятить ей всю жизнь. Возможностей для карьеры в этой области немного, для получения должности начального уровня требуются годы обучения и подготовки. Даже докторская степень не является гарантией успеха – не все выпускники астрономических факультетов попадают в обсерватории и становятся исследователями.

Если вам интересен космос, но астрономическое образование получить не удалось, не расстраивайтесь. Астрономия имеет традицию любительской практики, доступной каждому!
У желающих есть возможность не только наслаждаться красотой космоса, но и совершать открытия. Каждый год в астрономический реестр вносятся новые кометы, туманности, сверхновые и экзопланеты, обнаруженные любителями. Вот несколько ярких примеров:
– первая межзвездная комета 2I/Borisov, обнаруженная Геннадием Борисовым в 2019 году с помощью телескопа собственной разработки;
– 42 экзопланеты, обнаруженные сообществом Planet Hunters («Охотники за планетами») за один лишь 2012 год;
– фотография сверхновой, сделанная Виктором Бусо в 2016 году.

Комета Борисова

Сверхновая Бусо. Запечатлеть такое явление – большая удача для учёного

В этой статье мы кратко расскажем об основных направлениях любительской астрономии и проектах, доступных для реализации абсолютно всем.

Оптические телескопы

В 1609 году Галилео Галилей использовал зрительную трубу голландского изобретателя Иоанна Липперсгея для астрономических целей. С тех пор изготовление телескопов стало развивающейся дисциплиной. Многие астрономы после Галилея мастерили свои собственные инструменты из необходимости, но появление любителей в этой области, кажется, стало заметным лишь в XX веке.

До появления современных телескопов массового производства цена даже скромного инструмента часто была не по карману начинающему астроному-любителю. Строительство собственного телескопа было единственным экономичным способом получить подходящий для наблюдений инструмент. Многие опубликованные работы пробудили интерес к телескопостроению, например, книга 1920 года "Телескоп любителя" ирландского изобретателя У. Ф. А. Эллисона.
В США 1920-х годов статьи в научно-популярных журналах астрономической тематики способствовали росту интереса к этому хобби. С 1933 по 1990 год в журнале Sky & Telescope регулярно выходила колонка «Gleanings for ATMs» («Находки для изготовителей телескопов»). Развитие оптики, появление искусственных спутников и «космическая гонка» также значительно повлияли на распространение телескопостроения.

16-дюймовый телескоп-рефлектор

Сейчас купить готовый инструмент в магазине стало куда доступнее, чем раньше. Но традиция «сделай сам» прочно закрепилась в сердцах энтузиастов. Ведь лучше астрономического открытия может быть лишь открытие, сделанное самодельным телескопом!

Выделяют всего три типа конструкции телескопов.
1) Рефракторы, принцип работы которых заключается в преломлении света системой линз.
2) Рефлекторы, использующие зеркало в качестве светособирающего элемента.
3) Зеркально-линзовые (катадиоптрические), использующие в своей конструкции как отражающие, так и преломляющие элементы.

Наиболее популярным вариантом для астрономов-любителей является рефлектор, прозванный еще в прошлом веке «телескопом бедняка». Его преимуществом является простая конструкция и возможность получать максимальный размер изображения при минимальных затратах.
Телескоп-рефлектор с апертурой (диаметром) 15 или 20 см является стандартным стартовым проектом, который можно построить самостоятельно по инструкциям и чертежам, найденным в Интернете.

Конечно, больше всего размер и конструкция телескопа зависят от целей астронома. Наблюдать можно за разными объектами: планеты, Солнце, Луна, кометы и астероиды, туманности и объекты дальнего космоса. Кому-то достаточно наблюдений за Луной, а кого-то интересует свет других галактик. Чем дальше хотите видеть, тем больше должен быть диаметр вашего телескопа.
Выбор всегда за вами.

Радиоастрономия

Исследования космоса в радиоволнах не так популярны среди астрономов-любителей, как описанные выше оптические наблюдения. В телескоп хочется смотреть глазом, а не греть уши монотонным шипением радиоприёмника.
Но радиоастрономия в настоящее время занимает лидирующие позиции в изучении космоса. Дело в том, что все объекты Вселенной излучают электромагнитные волны широкого спектра. Оптические телескопы способны уловить лишь малую часть этого излучения, как и наши глаза. Не случайно только с появлением радиотелескопов человеку стали доступны для изучения квазары, пульсары, нейтронные звёзды и черные дыры – очень мощные источники энергий, зафиксировать которые оптическим телескопом просто невозможно.

Шкала электромагнитных волн

На шкале выше хорошо видно, насколько мала область видимого света по сравнению с информацией, поступающей на Землю в диапазоне радиоволн.

Еще одним преимуществом FM-астрономии является то, что длина волны в радиодиапазоне значительно больше, чем в диапазоне видимого света. Это значит, что радиоизлучение может спокойно проходить сквозь космическую пыль и атмосферу Земли, позволяя астрономам проводить исследования в любое время суток и почти при любых погодных условиях (только не в грозу).

Спутниковые антенны

Войти в мир радиоастрономии можно, собрав свой собственный радиотелескоп (купить всё равно не получится). Инструкций по его сборке в интернете достаточно, хотя практика и не такая популярная. Во многом потому, что антенны ранее были нужны исключительно для телевещания и стоили дорого, никому бы и в голову не пришло препарировать такой аппарат, чтобы послушать звёзды. Сейчас, с появлением интернета и уходом ТВ на задний план, можно позволить себе воспользоваться старой спутниковой тарелкой в научных целях.

Работа за компьютером

Фотографии галактик из каталога звёздного неба

В последние годы астрономия стала игрой больших данных, как никакая другая наука. Обсерватории ежедневно генерируют огромные массивы данных, фиксируя ночное небо во всех спектральных диапазонах. Анализ полученной информации – очень трудоёмкий процесс. Поэтому в помощь всему астрономическому сообществу были созданы проекты «гражданской науки», позволяющие любому человеку с доступом в интернет внести свой вклад в астрономию.

Galaxy Zoo – один из самых известных проектов такого рода. Добровольцев просят классифицировать изображения галактик в соответствии с их формой и другими отличительными особенностями. Многие из этих галактик никогда раньше не были видны человеческому глазу, поскольку все они были сняты и обработаны машинами автоматически.
Уже классифицировано более миллиона галактик, и проект привел к нескольким открытиям, сделанным любителями, включая галактику Hanny's Voorwerp, обнаруженную голландским школьным учителем, и Green Pea Galaxies – новый тип галактик, зафиксированный многими добровольцами.
Принять участие в проекте очень просто. Достаточно зайти на сайт, зарегистрироваться и начать классифицировать галактики. Проект включает в себя дискуссионный форум, где можно пообщаться с единомышленниками и поделиться изображениями наиболее интересных объектов.

Второй подобный проект  – Zooniverse. Это сайт, на котором размещено множество программ из различных областей науки, в том числе из астрономии. Одни проекты фокусируются на обнаружении сверхновых, другие анализируют фотографии Марса в поисках признаков древних рек и морей, третьи ищут свидетельства существования девятой планеты на краю Солнечной системы.
И это далеко не всё!
Алгоритм здесь тот же. Зайти на сайт, зарегистрироваться и приступить к исследованиям.

Фотография Марса

Пожалуй, самый интересный проект астрономии «на удалёнке» – DIY Planet Search.
Это проект Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского университетов, который даёт участникам возможность управлять телескопами в сети роботизированного оборудования и искать экзопланеты транзитным методом. Кратко метод можно описать так: когда планета проходит перед звездой-хозяином, она блокирует небольшое количество света звезды; обнаружение этих изменений света (транзитов) и есть суть метода.
Телескопы проекта, расположенные в обсерватории Аризоны, разработаны таким образом, что ими можно управлять дистанционно через простой интерфейс веб-браузера из любой точки мира.
Участники проекта регистрируются на сайте, учатся управлять телескопами, а затем используют их для того, чтобы делать снимки и измерять транзиты экзопланет.
На сайте имеется простое в использовании программное обеспечение для обработки изображений, чтобы наблюдатели могли улучшать, анализировать и раскрашивать свои снимки так же, как это делают в настоящих обсерваториях.

Сравнение размеров Земли и других экзопланет

Как видите, способов почувствовать себя астрономом достаточно. А некоторые из них вы можете опробовать сразу же после прочтения этой статьи.
Доводилось ли вам уже заниматься астрономическими исследованиями? Какие направления DIY астрономии вам ближе? Поделитесь своим мнением с нами. И успехов вам в будущих исследованиях!

Начните год с создания чего-то необычного и, в долгосрочной перспективе, полезного. Мы подготовили инструкцию по сборке домашнего лазерного станка для гравировки. Сфера применения такого станка широкая: начиная с изготовления оригинальных эмблем, логотипов и деревянных гравюр и заканчивая дизайном мебели, предметов интерьера и чехлов для смартфонов. Собрать лазерный гравер высокого разрешения довольно сложно, но процесс обещает быть интересным. Благодаря Сураджиту Маджумдару, изобретателю из Индии, который собственноручно собрал этот гравер, мы теперь знаем, как сделать свой домашний станок.

Для реализации проекта нам понадобятся следующие компоненты:
– аппаратная платформа Arduino Nano;
– фокусируемый лазерный модуль (выходная мощность – 250 мВт, длина волны – 650 нм);
– два драйвера шагового двигателя A4988;
– транзистор IRFZ44N N-канальный;
– линейный стабилизатор напряжения LM7805;
– радиатор для лазера;
– радиатор IC;
– конденсатор (ёмкость – 1000uF);
– два резистора (10 кОм и 47 Ом);
– однорядные штыревые разъемы для Arduino;
– клеммник винтовой;
– разъем JST 2.0 с кабелем;
– колпачок перемычки 2,5 мм;
– термоусадочная трубка;
– два DVD привода;
– индивидуальная печатная плата;
– акриловый лист 5 мм.
Инструменты:
– паяльник;
– сверлильный станок;
– лобзик или мини-пила;
– наждачная бумага;
– кусачки;
– суперклей.

Шаг 1: корпус
Первым делом мы сделаем корпус для будущего станка. Акриловый лист отлично подходит для любого DIY-проекта. Его легко резать, гнуть, шлифовать, и при этом он достаточно прочный, чтобы служить основой для всей сборки.
Здесь есть готовые шаблоны (первый и второй), которые необходимо скачать, распечатать, а затем вырезать и наклеить на акриловый лист.

Рис.1

Затем нужно разрезать заготовку в соответствии с формой шаблона, используя лобзик или мини-пилу, чтобы получились детали как на рисунке 1. Пластиковое покрытие с акрила можно снять и все части корпуса отшлифовать наждачной бумагой, чтобы получить гладкую матовую поверхность.

Рис. 2

Рис. 3

Осталось только соединить все части вместе с помощью суперклея, как на рисунках 2 и 3. Корпус готов.

Шаг 2: трансформация приводов
DVD диски давно ушли со сцены, и приводы в большинстве своем похоронены в старых нерабочих системных блоках. Но творческий предприимчивый ум всегда найдет применение хорошим вещам уходящей эпохи!
Для настоящего проекта нам понадобится два пишущих привода. Один для оси X (вертикаль) и другой для оси Y (горизонталь).
С помощью отвертки нужно удалить все винты и отсоединить все разъемы и кабели, как показано на рисунках.

Рис. 4

Рис. 5

Затем нужно открыть держатель диска, открутить и отсоединить выдвижной механизм – в нём как раз располагается шаговый двигатель.

Рис. 6

Гибкую печатную плату двигателя нужно разрезать и припаять к ней кабель JST, как на рисунке 7. А другой конец кабеля нужно припаять к штыревому разъему и закрепить с помощью термоусадочной трубки, как на рисунках 8 и 9 (для этого трубку нужно нагреть, это можно сделать как зажигалкой, так и паяльником).

Рис. 7

Рис. 8

Рис. 9

Шаг 3: сборка механизма
Сначала нам нужно сделать отверстия для крепления раздвижного механизма, используя сверло 3 мм.

Рис. 10

Для придания устойчивости нашему сооружению, обязательно используем 6-миллиметровые подставки. Их нужно прикрепить с помощью клея к угловым отверстиям механизма (рисунок 11). Эти маленькие детали помогут снизить вибрацию и получить более высокую точность гравировки.

Рис. 11

Чтобы установить раздвижной механизм в основной корпус, используем винты M3x12 и закрепляем гайками с обратной стороны для более надежной фиксации.

Рис. 12

Теперь нам нужно вырезать два квадратика из акрила, размер первого – 3х3 см, второго – 9х9. Сначала с помощью клея устанавливаем первый квадратик (он будет выполнять роль нижней гравировальной платформы), а поверх него уже ставим второй. Для основной платформы лучше использовать металл, но акриловый лист тоже подойдёт.

Рис. 13

Рис. 14

По завершении сборки, можно отложить механизмы в сторону. Так как пришло время поработать с Arduino.

Шаг 4: электроника
В этом проекте используется специально разработанная печатная плата, которую можно заказать на JLCPCB или изготовить самостоятельно методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология). Схема платы (локальная копия) и файл формата gerber (локальная копия) – это всё, что нужно для её разработки и изготовления.

Рис. 15

Получив плату, мы можем приступать к пайке. Процесс этот кропотливый, наконечник паяльника должен быть тонким и чистым, а рука – твердой.

Рис. 16

Рис. 17

Рис. 18

Рис. 19

Можно начать с пайки штыревых разъёмов, а затем перейти к остальным компонентам схемы, для удобства (смотрите рисунки 16, 17, 18 и 19). Когда транзистор, стабилизатор, конденсатор, клеммник и резисторы на месте, переходим к установке драйверов.

Рис. 20

Рис. 21

Рис. 22

В управлении шаговыми двигателями без специальных драйверов не обойтись. Популярный А4988 работает от напряжения 8-35 В и может обеспечить ток до 1 А на фазу без радиатора (и до 2 A с радиатором). Одним из основных параметров шаговых двигателей является количество шагов на один оборот 360°. Например, для двигателя DVD привода это 200 шагов на оборот, то есть 1 шаг равен 1.8°. Драйвер A4988 позволяет увеличить это значение за счёт возможности управления промежуточными шагами, он имеет пять режимов микрошага: 1(полный), 1/2, 1/4, 1/8 и 1/16.
В GRBL (библиотека данных для прошивки контроллера, мы с ней ещё разберемся) цифровые и аналоговые пины Arduino зарезервированы. Контакты STEP (шаг) для осей X и Y подключены к цифровым контактам 2 и 3 соответственно, а контакты DIR (направление) к 5 и 6 контактам.

Контакты VDD, отвечающие за питание драйверов, подключены к 5 V на Arduino. Сама же Arduino получает питание через USB-кабель.

Пины MS1, MS2 и MS3 предназначены для настройки микрошага.
Low Low Low – полный шаг
High Low Low – 1/2
Low High Low – 1/4
High High Low – 1/8
High High High – 1/16

Шаг 5: финальный монтаж
Теперь пришло время прикрепить лазерный модуль и плату к корпусу гравера. Для длительной работы лазера нам необходим радиатор (можно достать из старой материнской платы). 

Рис. 23

С помощью суперклея крепим радиатор с лазером к ползунку оси X, а плату устанавливаем на задней части корпуса с помощью винтов M3, как на рисунках 24 и 25. После этого подключаем кабели JST к разъемам на драйверах шаговых двигателей.

Рис. 24

Рис. 25

Шаг 6: прошивка GRBL и программное обеспечение LaserGRBL
GRBL - это прошивка для плат Arduino, которая управляет шаговыми двигателями и, по сути, выполняет функцию контроллера. GRBL использует Gcode (язык программирования устройств с ЧПУ) в качестве входных и выходных сигналов через контакты Arduino.
Сначала прошивку необходимо скачать (локальная копия).
Открываем Arduino IDE (локальная копия) и следуем таким путём:
Sketch»Include Library» Add.Zip Library» файл grbl-master.zip.
Библиотека установлена. Теперь нам нужно загрузить скетч grbl (скетч - это единица кода, которая загружается в плату и выполняется на ней).
Ищем скетч из меню File»Examples»grbl» grblUpload
Далее выбираем нужную плату и порт, нажимаем на кнопку загрузки и идём дальше знакомиться с программным обеспечением.
LaserGRBL - это один из лучших стримеров GCode для DIY лазерного гравера. 

Рис. 26

LaserGRBL может загружать и передавать GCode-путь на Аrduino, гравировать изображения, картинки и логотипы с помощью встроенного инструмента преобразования. Его нужно просто скачать (локальная копия) и установить на компьютер.
После успешной установки открываем LaserGRBL, выбираем правильный COM-порт и скорость передачи данных для соединения.
Теперь мы, наконец, можем загрузить изображение, которое хотим выгравировать. LaserGRBL поддерживает любой формат изображения, нужно только не ошибиться с размером (40x40 мм).
И настало время гравировки!

Мы желаем успехов каждому, кто возьмётся за воплощение этого проекта в реальность. Творите, экспериментируйте, добавляйте в сборку что-то своё. Полученным результатом вы всегда можете поделиться с нами.

И пусть ваш гравер прослужит вам долго!

Всем будущим DIY гениям на заметку! Не так давно рассказывали об интерактивной электронной плате Arduino, которая легко оживит любым функционалом ваш проект. Сегодня поговорим о прокачанном последователе знаменитой разработки, который стал вторым столпом всех самодельных проектов «с мозгами» — портативном мини-компьютере Raspberry Pi. 

ЧТО ЭТО

Название на английском переводится как «малиновый пирог», и действительно, сладкой булочкой станет любая идея, в которую вы решите внедрить технологию. Raspberry Pi — это одноплатный компьютер родом из Великобритании, размером всего с кредитную карту, который оснащен выводами GPIO и USB-портами, но главное, имеет потенциал к расширению функционала, словно безграничные таланты наших читателей ;)

Микрокомпьютер предназначен для поощрения преподавания вычислительной техники в школах, но за последние несколько лет приобрел широчайшую популярность у инженеров-энтузиастов и стремительно захватывает любознательные умы изобретателей. На данный момент по всему миру продано более 30 миллионов экземпляров.

История создания 

Идея проекта родилась в 2006 году благодаря Эбену Аптону, Робу Маллинсу, Джеку Лангу и Алану Майкрофту. Он был задуман как бюджетная система для наглядного обучения информатике. После удачной разработки нескольких прототипов, ученые основали фонд Raspberry Pi Foundation, откуда и пошла история триумфа микроэлектроники и домашнего программирования. 

Продажи начались в 2012 году со стартовой ценой от 35$. К сегодняшнему моменту микрокомпьютер имеет целую линейку моделей и стоит от 5$. Он оснащен не только выводами GPIO и USB-портами, но и 64-битный процессором, Wi-Fi и Bluetooth модулями, а также 100/10Мбит/с Ethernet, при размере устройства на 20% меньше исходной модели. 

линейка моделей по годам выпуска 

Последний прототип Raspberry Pi 4B  получил новый четырёхъядерный процессор с ARM Cortex-A72 1,5 ГГц, имеет полноскоростной 1 Гбит/с Ethernet, Bluetooth 5.0. 

Из 4 портов USB два теперь имеют формат USB 3.0. Для подключения мониторов доступно 2 порта micro HDMI (2 по 4К 30 fps либо 1 на 4k 60 fps). 

Со стороны графики используется VideoCore VI (OpenGL ES 3.x) и добавлен аппаратный декодер 4K для HEVC-видео.

Если отойти от вереницы пугающих новичка характеристик в сторону простых понятий, то 4 ядра по 1200 МГц, 1 ГБ оперативной памяти и полноценная операционная система решит для вас уйму нетривиальных задач, требовательных к вычислительным ресурсам.

робот на колесах

Начало работы

Необязательно быть хакером в седьмом поколении, чтобы опробовать эту технологию и даже испытания храбрости, чтобы войти в сообщество не предусмотрено. Вам понадобится: 

• Желание ворваться в основы электроники и сделать проект «с мозгами». Любые тонкости можно найти в супер открытом комьюнити энтузиастов, которые всегда рады подсказать. 
• SD карта от 8 до 32Гб, чтобы загрузить с неё операционную систему. Raspberry Pi работает в основном на Linux-ядре. Также возможна установка Windows 10 IOT и даже покупка устройства с предустановленной лицензионной системой  Windows 10 которая обойдется вам примерно в 50$. 

• Телевизор или монитор с разъемами HDMI, DVI (иногда RCA, но только для моделей линейки A и B) соответствующий кабель с HDMI на другом конце для подключения к Raspberry.
• USB-клавиатура и такая же мышь.
• Аккумулятор микро-USB или кабель питания.

Настройка Raspberry Pi достаточно проста, но отличается от подключения стандартного ПК. И это совершенно не похоже на использование ноутбука или смартфона.

планшетный компьютер

Для начала вам необходимо убедиться, что клавиатура, мышь и дисплей подключены. Также потребуется перенести копию Raspbian на карту microSD с помощью настольного ПК. Без этого компьютер Raspberry Pi не запустится.

Следующий шаг: подключить Raspberry Pi и наблюдать, как перед вами открывается совершенно новый мир вычислений. Войдите в систему с учетными данными по умолчанию — имя пользователя pi и пароль raspberry — затем измените их.

полноэкранный ПК

Вы найдете набор приложений и инструментов (даже пользовательскую копию Minecraft), которые помогут вам начать работу, включая LibreOffice, браузер Chromium и различные утилиты программирования. Также стоит изучить инструмент настройки Raspberry Pi, raspi-config.

метеостанция

Особенности 

• Главный плюс этой технологии — традиционный DIY подход сообщества к обмену информацией — в интернете есть сотни тысяч уроков, мануалов и форумов, которые просто не дадут вам сесть в лужу с любой задумкой. 

• Raspberry Pi — это мечта любителя и лучший ход, чтобы заинтересовать программированием в любом возрасте. Он сложнее и функциональнее своего старшего брата Arduino, что дает возможность выбрать из обширной линейки модификаций и цен без убытка для проекта.

робокот

• Для взаимодействия с Raspberry Pi необходим дисплей, а также мышь и клавиатура. Но они необязательно должны быть связаны. Вместо этого вы можете просто подключить Raspberry Pi к маршрутизатору и подключиться удаленно.

• Raspberry Pi — отличное устройство для детей, есть даже версия, ориентированная на юных любознаек, под названием Kano. Она сочетает в себе Raspberry Pi с некоторыми принципами в стиле Lego: легко удерживаемые компоненты, защелкивающийся корпус и четкие, яркие инструкции. Если у вас есть малыши, которых вы хотите приобщить к миру вычислительной техники, это хорошее начало.

детский набор

Интересные проекты

Микрокомпьютер широко используется для создания стационарных ПК, в качестве медиацентра или в качестве ретро-игрового устройства. 

домашний медиацентр

Также можно выделить компьютерное зрение, обработку звука в реальном времени, создание веб-сервера или голосового помощника. В промышленности одноплатные компьютеры используются в станках ЧПУ и для контроля различных процессов. Существует так много способов использования Raspberry Pi, что это ошеломляет.

полетный контроллер дрона

Raspberry Pi делает практически все - от помощи в мониторинге вашей сети до работы в качестве сервера печати для старых принтеров. Он даже побывал в космосе: Raspberry Pi был взят на борт Международной космической станции британским астронавтом майором Тимом Пиком в 2016 году.

FM трансмиттер

Подобная свобода применения действительно вдохновляет. Устройство размером всего с кредитную карту может превратить каждого из нас в настоящего изобретателя при минимальных вложениях и базе знаний неуверенного новичка. Получается, чтобы изменить мир (пусть и в пределах своей повседневной жизни) можно без долгих лет тягостного учения или личного карманного ученого-инженера.  

система безопасности дома

А вы пробовали подобные проекты или уже побежали заказывать заветную «малину»? Показывайте свои достижения и Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., мы всегда рады пообщаться и поддержать товарищей по энтузиазму.

 

 

Термин DIY в русском инфо поле ассоциируется в лучшем случае с потомками «Очумелых ручек»: эксцентричными домохозяйками с их приспособлениями для кухни из пластиковых бутылок или ноу-хау для сада и огорода из подручных сомнительных средств. Тем, кто далёк от темы самоделок, это слово и вовсе может напомнить что-то про смерть или мрачную тяжелую музыку. Сегодня разберемся: кто такие диайвайщики и в чем концепция движения творцов.

Велосипед-амфибия начала 20 века

Название возникло от аббревиатуры на английском «Do It Yourself» — сделай это сам. Этот лозунг ознаменовал своими идеями обширный культурный слой прошлого столетия, затронул струны музыкальных движений того времени и обосновался как имя сообщества любителей утилитарных милых хобби. 

Такой момент общественной самоорганизации XX века случился благодаря революции промышленного производства: товары повседневной необходимости стали массово поступать в доступ. Теперь можно было меньше думать о болезнях, тяготах быта и выживании. Как следствие, у людей освободилось больше свободного времени, которое они по своей природной тяге к творчеству вложили в создание вещей не только ради пользы, но и просто для удовольствия. Так появились мэйкеры (от англ. make - делать).

Средство для информационного детокса начала 20 века

В XX столетии по всему миру стихийно начали возникать мастерские и оборудованные самодельными станками подвалы. Независимые музыкальные лейблы, подпольный самиздат, художественные коллаборации и целая вселенная необычных проектов и кустарных произведений искусства подарила миру современности сокровищницу изобретений. Даже всем известный Стив Джобс когда-то был чудаком-энтузиастом, ковыряющим железо в своем гараже.

Молодой Стив Джобс в своем гараже-мастерской

Несмотря на относительно молодо оформленную субкультуру, DIY как концепция существовала во все времена. Творчество, или процесс преобразования реальности и реорганизации привычных структур — неотъемлемая часть природы человека. Об этом единогласно говорят и древние философы и современные психологи.

Официально возникновение движения датируют 1950-1960 годами, но летопись человеческого увлечения свободной практикой насчитывает как минимум сотни лет. И если о креативной воле авторов древнейших наскальных рисунков остается догадываться антропологам, то о более современных событиях свидетельствуют исторические документы.

Пещеры Альтамира впервые украшены живописью примерно 35 тысяч лет назад

ИСТОРИЧЕСКИЙ ЭКСКУРС 

В 1683-1685 годах английских ученый, типограф и создатель первого руководства для принтеров (!) Джозеф Моксон напечатал книгу "Упражнения механика", которая считается прародителем всех DIY руководств. Издание подробно описывало как быть кузнецом, отливать металл, рисовать, делать столярные изделия, гравировать, печатать книги, составлять карты и математические инструменты.

В своих личных записях автор писал: «Многие джентльмены достойного ранга в этой стране хорошо разбираются в полезных делах. Насколько приятным и здоровым является это их развлечение, решат их умы и тела».

Позже, эпоха просвещения подарила миру бестселлер в девяти томах по домоводству и прикладным умениям — «Флоринова экономия» — книга за авторством немецкого экономиста и писателя Флоринуса Франциска Филиппа, которая была переведена на русский язык и стала очень популярной на Руси в XVIII веке.

Изобретение для курения в дождливую погоду, конец 19 века

Это одно из первых наиболее полных научно-популярных изданий для энтузиастов на русском языке: книга дает инструкции по наилучшему ведению хозяйства, о способах строительства, об устройстве садов и прудов, о варении пива, уходе за лошадьми, о лекарствах и прочем животрепещущем того времени. 

Прототип GPS навигатора: карта вращается со скоростью езды автомобиля, конец 19 века

 Уже в XIX увлечение ручным трудом было популярно и доступно не только для джентльменов. В 1842 году Мэри Гаскойн опубликовала «Руководство по токарной обработке», в котором раскрыла все секреты преображения дерева с помощью токарного станка. Автор прокомментировала: «Почему бы нашим прекрасным деревенским женщинам не поучаствовать в этом развлечении? Неужели они боятся, что это слишком мужественно и трудоемко для женской руки? Если это так, то беспокойство легко снимается…».

Общество того времени существовало в парадигме развития всесторонних умений каждого. В 1859 году самой популярной книгой Европы было издание Сэмюэля Смайлза "Самопомощь с иллюстрациями характера и поведения". В нём говорилось о том, что обучение является одним из величайших человеческих удовольствий. А долг человека - обучать себя вместо образования, предоставляемого другими.

Сэмюэл Смайлз

Но потомки эпохи Просвещения вынуждены были столько знать скорее из необходимости, чем ради шарма. XIX век ознаменовался небывалым демографическим взрывом, а значит и резким скачком нехватки буквально всех предметов обихода: от игрушек и предметов туалета до мебели и спортивных снарядов, которые дешевле было сделать самим, чем добыть. Именно тогда можно отследить устойчивое зарождение традиции мейкерства на всех уровнях общества.

Позже, трудности и войны XX века создали благодатную почву для DIY движения: голод и беда Мировых Войн поставили опору на собственные силы в центр внимания, а последовавший подъем промышленности освободил людям время для вдохновения. 

Фоторевольвер, начало 20 века

 И вот, мы вернулись к современности, когда условия жизни, доступные технологии и объем наших знаний находятся в зените совместимости. 

Мейкеры сегодня

Каждый из нас порой мастерит руками: будь то поделка ребенку в школу, вертикальный сад на даче или необычное освещение дома. Но DIY выходит далеко за рамки домашнего благоустройства. Это не столько практический навык, сколько состояние души. 

Обложка Американского журнала MAKE за 2019 год

В 2005 году американец Дейл Доэрти создал журнал «MAKE», в котором люди делились своими проектами и вдохновением. Они не преследовали жажду славы или богатства, им просто нравилось мастерить что-то руками. Уже через год это сообщество настолько разрослось и сплотилось, что в Калифорнии прошел первый фестиваль Makers Fairy, который смог «собрать вместе людей, умеющих создавать удивительные вещи, используя подручные средства и цифровые возможности».

Фестиваль Makers Fairy в Москве

Это мероприятие по сей день проводится ежегодно и даже добралось до России пять лет назад — наши соотечественники собираются в Москве на праздник творчества и креатива, чтобы предаться ностальгии по советским кружкам творчества и передать огонь любознательности следующим поколениям.

Чем примечательна субкультура диайвайщиков

• Объединение передовых технологий вроде программирования и 3D печати с традиционным декоративно-прикладным искусством.
• Отсутствие нездоровой конкуренции: любой продукт является личным высказыванием автора, а не попыткой заполнить дыру в рынке.
• Использование всех ресурсов: от международного форума по инженированию до старых запчастей из дедушкиного гаража.

Фестиваль Makers Fairy

• Создание чего-то не обязательно должно быть привязано к утилитарности, сам процесс уже есть решенная задача. 
• Открытое комьюнити: все технологии находятся в открытом доступе, чтобы каждый мог повторить  разработку при желании.
• Инновационное мышление: некоторые мейкеры получают широкий отклик и финансирование за счет краудфандинговых платформ, собирающих деньги на интересные стартапы. 
• Стремление к экологичности: самоделки производятся локально из местного сырья, что уменьшает углеродный след творения в десятки раз.

Как стать мейкером

Вам не придется сдавать специальный экзамен, ходить в особой одежде или проходить секретные испытания.  Вся красота движения DIY в полной свободе самовыражения. Если вы думаете, что:

•  гораздо приятнее иметь вещь, сделанную собственными руками и отличную от фабричной штамповки;
• культура массового потребления лишила нас счастья творческого единения с самими собой;
• люди стали относиться к миру одноразово и слишком легко относятся к идее «используй и выкинь»;

то вы уже на пути зачисления в стройные ряды диайвайщиков. Поздравляем, нам по пути! Желаем вам решимости, просторных мастерских и верных Муз. А для вдохновения, мы эксклюзивно перевели для наших читателей фильм про тот самый фестиваль Makers Fairy — кликайте и приятного просмотра!

Несколько лет назад Джо Барнард оставил карьеру оператора и музыкального продюсера, чтобы посвятить себя любительскому ракетостроению. Сейчас Джо — основатель фирмы и Youtube-канала BPS.Space, а также увлечённый энтузиаст, главная цель которого — оставить свой след на луне.

Увидев запись контрольной посадки одной из ракет SpaceX, Джо обрёл настоящее призвание, а также желание присоединиться к компании. С тех пор прошло несколько лет, и теперь крупные ракетостроители сами стучатся к нему в двери, однако Барнард по-прежнему верен DIY-начинанию. Его эксперименты по сборке, запуску и посадке ракет способны воспроизвести реальные лётные тесты, не требуя столь же мощных финансовых вложений.

Узнайте больше о BPS.space на официальном канале Youtube.