上一篇談到了自製門板追星儀 Barn Door Tracker 的一些理論計算. (對原理不清楚的, 請按此連結回上一篇)
這一篇, 我們要來把這些計算, 實際轉化成設計圖, 然後把這個很簡單的追星儀給製作出來囉.
上升螺絲規格的確定:
整個追星儀的核心就是這個上升螺絲的螺距了. 這個數字要很精確才可以, 因爲這個上升螺絲放置的位置是跟這個螺距的距離搭配的, 這樣才能完全符合當上升螺絲一分鐘轉一圈的時候, 追星儀的上木板轉動的速度恰巧是天球的速度.
上一篇, 筆者先用土方法將 HomeBox 所購買的預計來當作上升螺絲的螺絲轉10圈, 量測一下螺距. 當時量測的數據是 1mm. 所以根據近似公式, 上升螺絲的位置是 r = d / 0.00437527 = 1mm / 0.00437527 = 229mm
當時是用這個 229mm 的規格去預估跟再跑去 HomeBox 買適當的木板跟其他的材料.
現在, 真的要製作了. 為了保險起見, 筆者再次更精密的測量了一次手上的這個上升螺絲. 免得真的做下去了, 最後因為規格不對而失敗告終.
上次的測量是以兩個螺帽距離轉10圈來看一圈的平均螺距. 這次為了準確些, 以兩個螺帽距離轉40圈然後來看螺帽間的距離取平均螺距. 40圈, 相當於 40分鐘的追星距離. (這遠超出我們的設計啦, 這種追星儀, 能夠追星 10分鐘就該偷笑了!) 這麼長的距離, 透過實際量測出它的真實移動的距離再來求平均螺距, 這應該是最精確也萬無一失的做法!
重新量測後 40圈的距離是 42mm
厚! 果然不是 1mm, 更精確的數字是 1.05mm
原來的計算 螺距 1mm, 上升螺絲距離 229mm
現在要修正成 1.05mm, 上升螺絲距離 1.05mm / 0.00437527 = 240mm (夭壽! 差一點就差這麼多喲! 昨舌!)
重新再以這個 1.05mm 的新規格, 以上一篇的精確公式重新精算吧!
根據這些資料, 因為我們的上升螺絲不會剛好從 0mm 的高度開始, 合理的數字應該是從第 10圈 左右開始上升的吧. 透過精確公式的試算, 可以發現將上升螺絲的位置稍微減少 1mm, 從240mm 至 239mm, 有助於降低第10圈以上的誤差.
所以最後定稿, 這個最重要的上升螺絲距離為 239mm
門板追星儀最終設計圖:
啦啦啦, 開始快樂的邊畫設計圖, 邊開始製作我們窮苦人家的追星儀囉!
從 HomeBox 所購買 60 x 20 x 1.8 cm 的木板,
這個木板是 60cm x 20 cm 的. 所以很顯然的, 我們可以把 20cm 除以一半, 變成 10cm 寬度上下兩塊木板. 所以這個追星儀的木板寬度就訂為 10cm 吧! 這樣只要從中間鋸開, 就是追星儀的上木板跟下木板囉.
因為上升螺絲的位置是 23.9 cm, 先在這個位置標一條線吧!
60cm的木板切ㄧ半 30cm 應該就很夠用了(所以30cm處, 再畫一條線). 但實際拿手錶來比對手錶需要置放的位置, 發現要留些空間給上升螺絲的把手轉動, 所以需要再加 5cm 來放手錶這樣空間才會比較充裕些.
所以最後決定這個門板追星儀的長度是 35cm.
上升螺絲的位置處, 來依據手錶表面的刻度, 畫出12等分的圓, 並將時刻標上去. 方便實際追星的時候轉動把手跟手錶秒針同步用吧.
上面那塊是下木板, 下木板是和相機三角架結合的地方. 要放一個 1/4" 的螺絲帽來讓三角架可以鎖上去. 因為重心的關係, 所以這個螺帽的位置應該放在木板的中央囉. 所以就是 35cm / 2 = 17.5cm 處.
下面那塊是上木板, 除了上升螺絲外, 還需要放一個 1/4" 的螺絲, 來鎖上自由雲台用的, 然後自由雲台再接上約 2Kg 左右負重的相機. 因為要乘載重量, 根據力矩的原理, 應該盡量靠近木板左邊囉. 這邊的選擇是由左邊算過來 8cm處.
另外上木板的右邊, 這邊是要掛手錶的. 所以設計兩個凹槽讓手錶可以套進去.
總結所有的位置
60x20cm 的木板 從中切成 10cm x 2 的上下兩塊寬10cm木板. 上面那塊取 長35cm 當追星儀的下木板, 下面那塊一樣取 長35cm 當追星儀的上木板.
下面那塊的上木板:
1. 左邊算過來 23.9 cm 處為上升螺絲的位置. 順便畫上時鐘的刻度, 方便跟手錶同步用.
2. 左邊算過來 8 cm 處為1/4"螺帽的位置, 用來跟相機三角架結合.
3. 最右變設計個兩個可以讓錶帶穿過套上的凹槽.
上面那塊下木板:
4. 左邊算過來 17.5 cm 處為1/4"螺絲的位置, 用來跟自由雲台結合.
最終的設計圖
門板的裁剪:
開始裁切鋸木板囉! 預計根據設計圖, 鋸兩塊木板. 一片上木板, 一片下木板.
嗡嗡嗡.
嗡嗡嗡.. (鋸得還真醜..)
嗡嗡嗡... (天! 這是啥! 整個鋸歪了! 倒!)
完整的兩片木板, 追星儀的上木板跟下木板.
上升螺絲跟把手的安裝:
先從左邊的上木板開始製作吧, 來先從最重要的上升螺絲開始製作起.
先秀一下上升螺絲的規格給大家參考,
鑽孔作業,
上升螺絲安裝的情況, 預計是這樣裝的,
1. 先在木板上升螺絲的位置鑽一個垂直的孔.
2. 孔的上面嵌入一個上螺帽, 下面嵌入一個下螺帽. 要確定上升螺絲可以很順暢的在這兩個螺帽間轉動跟帶動木板上升下降.
3. 最後利用白膠將上下這兩個螺帽跟木板堅固的黏合在一起.
4. 在木板的把手鑽孔
5. 在木板把手嵌入一個螺帽並用白膠將螺帽跟木板把手緊密的黏合在一起.
6. 透過這個螺帽, 將木板把手跟上升螺絲連接鎖緊. 最後, 轉動把手將帶動上升螺絲來帶動木板上升.
示意圖如下
實際安裝情況, 上升螺絲套上上下兩個螺帽, 再想辦法將上下兩個螺帽嵌入木板孔內
上螺帽, 想辦法嵌入孔內
下螺帽, 一樣, 想辦法旋進去木板的洞裡面.
最後塗上白膠, 將兩個螺帽跟木板緊緊的鎖住.
塗上白膠
然後是上升螺絲把手的安裝.
先鑽個洞, 再將螺帽嵌入孔內.
螺帽嵌入孔內後, 再塗上白膠固定!
1/4" 螺絲的安裝:
1/4" 螺絲的規格, 這個 1/4" 螺絲跟螺帽用來連結相機自由雲台跟相機三角架.
下木板連結相機三角架螺帽的安裝示意圖.
策略很簡單, 先鑽個洞再將螺帽嵌入孔內, 最後再用白膠固定.
實際安裝的情況, 注意螺絲要放進去一點, 不要凸出來. 這樣腳架鎖上追星儀的時候才能緊緊的平貼木板, 不至於造成追星儀的晃動.
上木板連結相機自由雲台螺絲安裝示意圖.
有兩種接法, 接法I. 跟 接法II
強烈建議使用比較麻煩的接法 II, 因為自由雲台接上去就是非常重的相機. 雲台會用非常強的力量來跟螺絲結合. 接法I , 當鎖上自由雲台的時候只要稍微用力些, 恐怕螺絲就整個被連根拔起了吧.
不過, 這次因為是試做啦. 所以筆者還是不怕死的選了較簡單的接法I. :P
接法I 的實際製作
先鑽個洞,
想辦法把螺絲敲進去
螺絲敲進去後再上白膠固定
門板鉸鏈的安裝:
所購買的門板鉸鏈型號
丈量做記號
丈量做記號
將螺絲鎖入固定後完成
橡皮筋固定勾的安裝:
為了不讓兩個門板脫落, 實際上需要利用橡皮筋將兩片門板拉緊. 再利用上升螺絲抵抗橡皮筋的收縮力, 透過旋轉, 緩緩的將兩片門板撐開.
接下來這裏來安裝固定橡皮筋的固定勾吧!
HomeBox 賣場買到的小掛鉤零件
實際安裝的方式很簡單的啦, 螺絲轉進去木板就可以囉.
整個追星儀幾乎快完成了, 橡皮筋鎖上去的情況.
將將將將, 整個追星儀幾乎快完成了, 自由雲台鎖上去的情況.
極軸望遠鏡的安裝:
極軸望遠鏡??? 這還不簡單, 拿個原子筆就好啦! (啥? 原子筆? 倒地不起!)
把原子筆拆掉, 取出筆心, 只留下筆圓筒.
用白膠將筆圓筒黏在追星儀兩片門板的轉軸, 也就是門板鉸鏈轉軸的方向. (這兩張圖, 當時為了方便安裝, 筆者暫時先把木板下面的鉸鍊先拆掉了)
這個筆圓筒, 就是非常簡易的極軸望遠鏡了. 用來對準天球的極軸, 只要讓北極星出現在圓筒的視野裡面就可以囉.
手錶懸掛位置的安裝:
木板寬度太大了, 需要裁切一些較小的空間, 這樣手錶才掛的上去.
簡單用線鋸把這樣的空間鋸出來吧! (天哪! 鋸的可真醜! 抱頭!)
Barn Door Tracker 門板追星儀完成照片:
完成了! Barn Door Tracker, 專門為窮苦人家所設計的門板追星儀! (轉圈, 撒花)
另外一個角度的完成圖,
再一張上視圖
我們就是這樣來追星的, 這樣才叫酷啊!
最後, 所有的零件總表跟花費:
(所有零件都是在 HomeBox 所購買的)
1. 木板 60x20x1.8 cm, NT$160
2. 螺絲 3/16*2-1/2", NT$22
3. 螺絲 1/4*1/2, NT$22
4. 門鉸鍊, NT$50
5. 小掛鉤, NT$50
6. 舊原子筆, NT$0
全部總價: NT$304.
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