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天文版献礼教程:反射式天文望远镜制作
花心大萝卜2012/08/19极客DIY IP:陕西

        你是否很羡慕那些专业级天文爱好者,羡慕他们拥有齐全的装备?你是否觉得DIY精密仪器是不可能的任务?你是否向往着更加仔细地看看你时常仰望的星空?穷人也不是只有裸眼观星一条出路,让我们手把手教你做一个天文望远镜。

01.png

制作时间:半个月
制作难度:★★★★☆(较复杂)
DIY指数:★★★★★(复杂,光轴调整较为繁琐一般人受不了)
       天文望远镜其实镜片不贵——一个 6 吋的 F/5 镜片(带有一个 1.5 吋的副镜片)不到1000元(包括镀膜),淘宝上有很多卖的。我想做一个传统式样的望远镜,只要把镜片装在合适尺寸的纸管材里,其余部分基本上都是用 1/2 吋的波罗地海桦木夹板制成的。

      

教程目录:

1   高度轴承
2   镜片焦距
3   镜筒
4   安装主镜片
5   钻调焦孔
6   调焦座
7   简易副镜片底座
8   副镜片支架和十字叉
9   各镜筒组装的初始测试
10   八边形全封闭望远镜盒
11   安装

正文:

1   高度轴承

02.png

       用曲槽刨出了轴承,材料用的是 3/4 吋红橡木。弧度比半圆大一些。
       一般来说,轴承都是圆形的,不过,如果用半圆轴承(或者弧度再稍稍大一些)的话,那么花同样的钱,用同样大小的木板,做成半圆轴承半径就能更大,稳定性也会更好。
       用孔锯挖几个孔,以减轻重量,同时强度也不会有太大变化。

2   镜片焦距

      粗略测量了一下,镜片的焦距大约是 800。方法是用一盏红色 LED 灯,在离镜片表面一段距离(d1)的位置照射它,让光线调焦到一张蜡纸上,然后测量蜡纸距离镜片表面的距离(d2),公式为 1/d1+1/d2=1/f 计算,其中 f 是焦距。测量两次,取平均值。

3   镜筒

03.png

       用一根直径约8 吋的纸管子管,不过壁厚只有大约2.5毫米,又轻又薄,易坏。
       从夹板中用曲槽刨切出四个环,用于加固外壁。
需要一个 800毫米长的管子(也就是焦距的长度)。再制作三个环塞进大管子里,用于加固。
       木胶水和水以 1:1 混合,将硬纸板的两面都涂满后,我把环插入管子里。在涂抹内侧的时候,我把一部分水换成了黑丙烯酸粘合剂,给内侧先上一层暗色,到最后会把它涂得更黑。
       最后我们就完成了一根非常结实的管子,不过目前我只装上了一个夹板环。

4   安装主镜片


       镜片本身配有塑料外壳但要将它安装在 8 吋内径的管子里,需要塞些东西填隙,于是我就要制作一个镜片框。
       先绘制矢量草图。我的测量技巧并不是很好,所以,为了尽可能地精确,我把切割模板打印了出来,贴在木料上,按照模板切割和钻孔,或是就用铅笔画下记号,直接穿过模板钻孔。
       计划用废料制作镜片框。外壳本身会做成一个切角的三角形,材料是两层 1/2 吋厚的波罗地海桦木夹板。
04.png


定位螺栓
通风孔
       我用线锯切割外壳,然后用孔锯挖出了通风孔。接着,我在两个三角形的其中一个上面钻几个埋头孔,用于定位螺钉的安装。上好螺钉后,将另一块夹板粘合在这块上面然后用力压紧。最后,螺钉的端部就被锁在这块基本牢固的夹板中(两块夹板粘合起来,就成了一块基本牢固的厚夹板了!)

05.png

小通风孔
大通风孔
定位螺栓孔
       用剩余的红橡木料制作一个矩形的基板(下面的示意图中的“后档板”)。底板的安装位置在接近管子底部位置。用曲槽刨将余料切成圆形,直径与管子基本相吻合。
       这些孔做成了埋头孔,使套在螺钉上的定位弹簧沉入孔中,组装时更紧凑。
       用孔锯在底盘上挖了3个通风孔。要强调一下,这种布置完全是从功能上考虑的。在保证定位螺钉孔周围强度的条件下,尽量让内孔开得够大。4颗木螺钉足以将底盘和管子固定住。
       镜片用3滴 3/4 吋的硅酮密封剂粘在外壳中,将其调整到最佳位置。我用一些可拆卸的 1/4 吋硬纸板垫圈,确保密封剂不会在凝固时不会漏出来。镜片应该和密封剂之间没有挤压,当温度变化时,木头和玻璃的不同膨胀率不会对它造成任何应力。

5   钻调焦孔

       在硬纸板管子上钻孔。
       涂满胶水的硬纸板能承受孔锯。结果较成功,只是内侧有一点缺口,可用胶水补上。

6   调焦座

06.png

       H 形零件与钢杆接触的一侧(在调焦管的旋钮之间)
       调节指旋螺钉
       滑板轴承
       顶部望远镜加固环
       制作这台望远镜的时候,我采用的是更普通的 Crayford 式调焦座的做法。目镜套筒是铝质的,外径 1.5 吋,内径 1.25 吋。
       实际上,拿到套筒的时候,发现接目镜和激光瞄准器和它不匹配,于是我不得不将套筒的内径磨大些。方法是用螺丝起子,在柄上裹上砂纸和泡沫塑料,用胶带缠住一头,然后插在电钻上使用。

07.png

       松紧调节螺钉
       滑板轴承
       H 形零件所在的柱子
       调焦座的主要部分是一块硬纸板,两边有两根 5/16 吋的销钉,让它与管子的曲线相匹配,以及三根柱子。它们都是粘在板上的,并用螺钉固定。右边的两根柱子装有滚珠轴承,左边的那根当中挖了一个孔,这是调焦轴的支架。在支架上有两个螺丝,用于调节松紧度。

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       H 形零件将钢杆顶在调焦管上
       1/4 吋不锈钢棒
橡胶零件提供了一定的弹性,置于 H 形零件和柱子之间非固定的部分包括一个小的 H 形白杨木零件,安装在左边支架的槽中。它当中切出了几个 V 形的孔,充入了聚四氟乙烯。
       在 H 形零件和柱子之间,放橡胶零件增加弹性。调焦轴是一根 1/4 吋的不锈钢棒。旋钮是用松木板制成的。
       在制作旋钮的时候,我先用 1.25 吋的桨形钻头往松木板里钻大概 1/3 吋深。再用大型的孔锯将它们切下来,得到带有嵌入孔的圆柱体。穿入螺栓,用电钻打磨。然后,就可以将轴装入了。我在轴上安装了一些聚四氟乙烯塑料环,还把轴的一端锉粗糙,然后将旋钮安装到位。调焦座底部的销钉则是个例外,为了让调焦座与管子紧密连接,          我用了强力胶。
       它们之间的运动很平滑。

09.png

       1.将销钉粘住,贴紧管子的曲线
       在照片中,调焦筒还没有完全修整好。到最后,我会将它修整到正确的长度(在确定了焦平面的位置以后——让它位于焦平面下 0.25 英寸的位置),并且添加一个固定螺钉。

7   简易副镜片底座

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       我用曲槽刨和手锯从一个 1 吋的方形白杨木杆上切下了粗略的副镜片底座。

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+25  科创币    pavaroti    2012/08/19 高质量发帖
+200  科创币    天易    2012/08/20 大萝卜辛苦。爱好天文的有福了。
来自:综合交流区 / 极客DIY严肃内容:教程/课程
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~~空空如也
花心大萝卜 作者
12年6个月前 IP:未同步
441374
8   副镜片支架和十字叉


11.png

       1.用牙签做垫片,以后会拿掉。
       我把一根钢条夹在两根之间,在靠近末端的部分弯折过来,用锤子将它敲平,再用可调扳手锁紧,用手弯折,微调。


12.png

       这提供了定位的第二个自由度
       这提供了定位的第一个自由度
       调焦筒
13.png



1.多余的部分要切除
14.png

15.png

16.png

       1:副镜的支杆连接在这根马车螺栓上
       在副镜支架上要安装十字叉的位置钻一个 1/4 吋的孔。
       用普通的办法,把副镜片粘在支架,用硅酮密封剂和几根牙签保证留出足够间隙,晾了几个小时之后,把牙签撤去。这样就做出了一个4厘米副镜。
       装上主镜片。然后试着装上副镜片。
       我们量出管径一半长度的木板,以将钢条固定在中央。我们还切了一小块硬木板,作为直角规,让钢条能和调焦管成直角。为了确保垂直方向上的精度,我将激光瞄准器放在调焦管里,画了一个对中目标,剪下来,贴在副镜片前面。
       不用试图让它百分之百地对准,在精度已经足够的情况下,安装镜片。
       副镜片的支架用马车螺栓安装在管子上。马车螺栓的一头旋上一个塑料的带翼螺母,另一头插入管子外面的夹板盘内。有些长螺钉要修整尺寸。


9   各镜筒组装的初始测试


       用激光发射器校准了镜面之后,是时间进行开光测试了。换上适当的目镜,放大倍率为28倍,大约能看到 2 度的视野。那天晚上,我们清晰地看到了土星。
       现在,我们要制作一个宽大的六角形夹板环,大约有 7 吋大,套在镜筒的中间,然后把高度轴承装在上面,制作一个标准的道布森望远镜盒。


10   八边形全封闭望远镜盒


17.png

       底部加强环
       调焦筒
       六边形盒子,绑着胶带和大橡皮筋,等待胶水凝固
       顶部加强环
       我们台锯切割 1/2 吋(实际上比这个稍微小一点)波罗的海桦木。
       在望远镜镜筒的重心处要放一个六边形的盒子。这做起来在精度上会有点难。
       为了弥补尺寸过大的问题,我们把其中两边切小了一点,然后在盒子与镜筒之间的空隙处填入了一些木片。图中,我们正把六边形盒子晾干,用大橡皮筋(红色)和胶带(银色)绑住。


11   安装
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12. 垫脚


19.png

       1、2.这里有一个聚四氟乙烯塑料垫,粘在底部的盒子上,朝下压在半圆形轴承上面,让胶水能将它们紧密结合起来。


20.png

       我装上了这些木条,用聚四氟乙烯粘合,用于避免轴承从侧面滑落


聚四氟乙烯轴承表面
方位角松紧调节


21.png

       将六边形牢固连接的加固零件;上色之后更好看!
       这个轴承盒子看起来非常不错。圆形的零件都是用曲槽刨制作的。我还在轴承底部粘上了几个 1/16 吋的聚四氯乙烯塑料垫,然后利用盒子自身的重量将塑料垫压紧。
       轴承底座的制作很简单:只要一块圆形的夹板,装上 3 个圆形的撑腿(用孔锯在轴承上挖出减重孔),在靠近撑腿的位置垫上聚四氯乙烯塑料垫(用于稳固),然后插入一张老唱片,抵住聚四氯乙烯垫。像第一张照片里那样,用砖头把垫脚和撑腿都压住。
       最后,把轴承安装到镜筒上。我还添加了些木头零件,用聚四氯乙烯粘在轴承孔内侧,避免轴承落下来。
      
       这就是完成后的望远镜。
       最后给你们一个上色的小提示:记得要着重给夹板边缘的木料末端部分上漆,因为那个部位很容易受潮。另外,要把镜筒内所有的东西都上均匀的黑漆,除了镜片(在上漆时要取出来)——黑漆要尽可能地均匀,避免光线反射。
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花心大萝卜作者
12年6个月前 IP:未同步
441381
最后,凡打算尝试望远镜制作先关的朋友可以与我联系。陕西追星族天文爱好者俱乐部将提供无偿指导!


然后附上一贴广告:


折返天文望远镜套件,入手稍加加工即可。
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/49746
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丶魏宝
12年5个月前 IP:未同步
448132
动手能力很强
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愣猪
12年5个月前 IP:未同步
448224
楼主陕西的啊,
我前几年在西安鼓楼广场那里看的,有好多非常大的,白色的收费的望远镜,我就捡了个最大的,直径感觉有80厘米粗的,花了好像二十块钱,看了一会,
看的月球,效果一般我感觉,,是不是大筒子里边放了个小望远镜糊弄人的啊,还是确实那么粗,只是精子精度不行呢。
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565562351
12年3个月前 IP:未同步
465022
一个镜片1000RMB叫不贵?
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rudolf
12年3个月前 IP:未同步
465036
回 5楼(565562351) 的帖子
口径在那儿了,光学的东西,价格没有止境的
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花心大萝卜
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2009/01/13注册,2年1个月前活动

初中时组织学生反黑心教师,与不法商人包销教辅谋取暴利。受到迫害,被迫辍学。后独自上访至陕西省教育厅,在厅领导的干涉下得以复学。此事当地成为较有影响的学生事件。后受《恰同学少年》影响崇拜青年毛XX,到第一师范深造,学习公共事业管理,习社会学之道,变愤青。得益于拥有科学思维,大学期间获各类学科竞赛大奖,并以3D打印开始创业。16年作为公派交换生赴韩国留学。17年作为湖南青年学学者访学美国硅谷。18年团中央全国大学生创业英雄百强。毕业后留校任教,目前对事业单位混日子生活产生厌倦,正寻求更好的发展机会,人生迷茫中…

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