Foucault-Tester fertig

  • Hallo allerseits,
    mein Foucault Tester ist fertig, nur die Spiegelhalterung und die Messuhr fehlen noch, dann kann ich anfangen den Spiegel zu schleifen (8" f/4.5). Die beiden Rohlinge muss ich allerdings noch bestellen.
    Zunächst wollte ich ihn (zusammen mit einem Freund) nach diesem Vorbild bauen:
    http://stellafane.org/tm/atm/test/tester-main.html


    Dazu ging ich in ein ansässige Bauhaus-Filliale und besorgte mir eine M6 Gewindestange aus Messing (ich fragte den Verkäufer nach der M6 Gewindestange, und er antwortete, dass sie leider nur metrische Gewindestangen hätten, soviel zu der Ahnung eines Verkäufers), Holzverschnitt, einige Muttern M6 und runde Teflon-Pads (Super Glide heißen die). Anschließend ging es noch in den Conrad, wo ich einen Batteriehalter für 2 D-Cell Batterien, zwei super helle, grüne LED's (60mA), und drei 13 Ohm Widerstände als Vorwiederstand für die LED.
    Am nächsten Tag fingen Christoph und ich an zu Bauen.
    Zur besseren Übersichtlichkeit teile ich das ganze Projekt in 4 Abschnitte.
    Der erste Abschnitt behandelt den Kreuzschlitten (bei mir eher Minusschlitten, da man ihn momentan nur in einer Achse feinfülig mit einem Gewinde bewegen kann), der zweite Abschnitt behandelt den eigentlichen Foucaulttester, der dritte Abschnitt behandelt die "Elektronik" (soweit man es Elektronik nennen kann) und der letzte Abschnitt beschreibt den Spiegelhalter.


    1. Kreuzschlitten (bei mir Minusschlitten)
    Zunächst sollte der Kreuzschlitten exakt so wie auf der besagten Seite gebaut werden, allerdings entschied ich einige Spezialteile, sowie das Kupferrohr bei einem bestimmten Eisenwarenladen zu kaufen, der allerdings bereits geschlossen hatte, so dass ich mir in der Nacht auf Donnerstag, einen Ausweichplan überlegte:

    Eine M6 Gewindestange greift in zwei Holzblöcke ein in welchen sich in einer durchgehenden Bohrung eine Mutter befindet. Die M6 Gewindestange ist links und rechts auf einer Trägerplatte in einem Lagerblock befestigt. Durch drehen der Gewindestange bewegen sich die beiden Holzblöcke vorwärts, oder Rückwärts. Auf den Holzblöcken (Trägerplatten) befindet sich eine breite Holzplatte (Die eigentliche Platte, auf die man dann den Foucault-Tester stellt) Diese Platte wird auf die beiden Trägerplatten aufgeschraubt. Auf der Grundplatte ist außerdem ein Mettalstreifen, welcher als Untergrund für die sich mitbewegende Justierschraube dient, welche dazu dient den Kreuzschlitten in der Phi-Achse zu kontrollieren.


    Soviel zur Theorie, aber bekanntlich sind Theorie und Praxis einerlei. Zunächst versuchten wir die Muttern in Holzquader hineinzuhämmern. Doch wenn eine Mutter mal ausnahmsweise Gerade indem Holzblock drinnen steckte, fiel sie sofort wieder heraus. Selbst ein Superkleber hielt die Muttern nicht an ihrem Platz (der Kleber mochte die Kombination Holz-Metall wahrscheinlich nicht).
    Deshalb mussten wir uns eine andere Lösung einfallen lassen:

    Nach einiger Herumexperimentiererei kamen wir auf diese Idee. Zwei auf eine Grundplatte aufgeschraubte, geglätte, 4-eckige (zugeschnittene) Holzleisten dienen Alz führungsschienen. Auf ihnen läuft eine Platte mit zwei äußeren Holzleisten als Schlitten. Die Platte ist mit einem Durchbohrten Holzklotz mit der Gewindestange verbunden, wobei zwei Muttern die Gewindestange an den Holzklotz klemmen. An der gewindestange ist eine Rädchenbefestigt, welches wie eine Breite, platte Mutter aufgebaut ist. Dieses Rädchen wird durch einen mit einer Diamantschleifscheibe bearbeiteten Holzklotz in Position gehalten, so dass bei einer Umdrehung dieses Rädchens, sich nicht das Rädchen, sondern der Schlitten bewegt. Das Ende der gewindestange hinter dem Rädchen führt durch einen Durchbohrten Holzklotz zur Erhöhung der Stabilität. Nun fehlt nur noch die messuhr, die über ih-bääh(i) noch ersteigert werden muss.



    Der Kreuzschliten von oben



    Das Rädchen zum bewegen des Schlittens mit der Gewindestange



    Noch einmal das Rädchen en Detail



    Die Teflonpads, auf denen der Schlitten über die Schiene gleitet


    2. Der eigentliche Foucault-Tester


    Hier halte ich mich ziemlich an die oben beschriebene Anleitung. Ein Multiplex-Brett wird an ein zweites Multiplexbtrett im Rechten Winkel geschraubt. Zwei Winkel halten dieses zweite Multiplexbrett in Position.
    Nun wird in das vertikale Multiplexbrett mit der Stichsege ein viereckiges Loch hineingesegt. Die Schiene für die Rasierklinge besteht oben aus einer kleinen angeleimten Holzleiste, welche mit dem Schleifgerät so angeschliffen wurde, das es sich hin zum Holz verjüngt, und zur Rasierklinge hin verbreitert. Die untere Schiene ist eine Holzleiste, in welche mit einer Laubsäge eine Vertiefung eingesegt wird. Die Rasierklinge kann man nun ganz bequem zwischen diese beiden Schienen stellen.


    3. Die "Elektronik"
    Eine 60mA von Conrad wird auf dem Schleifapperat bis kurz über den Leuchtendenpart abgeschliffen, so dass der Diffusor nicht mehr existiert. Nun wird mit einem 5mm Bohrer ein Loch in ein kleines Holzbrettchen gebohrt, ich welche die LED hineingesteckt wird, und mit Klebeband befestigt wird. Der Block wird nun mit Klebeband ander Vertikalen Multiplexwand befestigt, so dass die LED, genau durch das Loch scheint, so dass man sie mit der Rasierklinge leicht zur Hälfte abblenden Kann. Anschließend wurde die LED an einen 10 Ohm Widerstand und an einen Batteriehalter gelötet, und Fertig war der Foucault-Tester.



    Der Tester von Vorne



    die Rasierklinge vor der (noch ausgeschalteten) LED



    Die "Elektronik" aber wohl eher Elektrik



    Es werde Licht



    Der Fertige Tester auf dem kreuzschlitten. Nur die Messuhr muss noch ersteigert werden.



    Der Spiegelhalter wird gebaut, wenn die Rohlinge bestellt, und gut angekommen sind.


    Sooo, wie gefällt er euch?


    CS und Liebe Grüße,


    Daniel

  • hey !


    du hast dieselbe bettwäsche wie ich !


    da ich auch einen tester bauen muss werde ich dir ein bisschen was abkupfern.
    der bisher "unkomplizierteste tester den ich gesehen hab. gut.
    wie machst du die y achse, sprich wie kippst du das teil in den strahlengang hinein ?


    bis dann,
    christian

  • Hallo Christian,


    jaja, die Welt ist klein, ich glaub die Bettwäsche gabs mal beim Lidl/Aldi :D
    Danke fürs Lob!


    Du meinst, wie ich die Rasierklinge in den Strahlengang bekommen? Mit dem Finger, und wenn das nicht Funktioniert befestige ich an der Seite von der Schiene ein Stückchen Gewindestange, die ich so hineinschraubenkann, dass sie die Klinge in den Strahlengang schiebt.


    Liebe Grüße,


    Daniel

  • Hi,
    der Tester ist dann gut gewesen, wenn der getestete Spiegel schön abbildet. Alles andere ist "overkill". Also, solange Dein "Kreuzschlitten" die geforderte Messgenauigkeit liefert, solange ist alles in Butter.


    Konstruktiv ist eine runde Führungachse (x-Achse entlang der opt. Achse) deswegen günstiger, weil die Positionierung in der y-Achse (quer zur opt. Achse und waagrecht) dann einfach durch Verkippen des Schlittens gelöst werden kann. Die Schlitten dreht sich auf der runden Führungsachse dann einfach und die Klinge bewegt sich in y-Richtung.
    Christian, genau das, ist bei eckigen Führungen leider nicht mehr möglich. Du kannst dafür den ganzen Tester natürlich verkippen (Allerdings aufpassen, dass die Kippachse immer schön parallel zur opt. Achse ausgerichtet ist). Warum gleich zwei parallele Führungsschienen verbaut sind, ist mir ein Rätsel, eine "Einschienenbahn" tut es doch auch.


    PS: Mein noch existierender Tester arbeitet auch mit einer Rund-Schiene.
    Aber ich bin am Überlegen, ob ein einfacher Drehmechanismus (der Schlitten mit der Klinge wird quasi einfach zum Spiegel hin und weg gedreht) es nicht auch tut. Es geht um einen Stell-/Messweg von schätzungsweise 20mm. Je nach Abstand von Klingenkante zur Drehachse und "Anfasspunkt", lassen sich beliebige Untersetzungen im Hebel realisieren und ablesen. Anschließend muss man dann allerdings den Kreisbogen mit einer Excelformel in Schnittweiten umrechnen oder eine passende Skala unter den "Drehschlitten" legen. Bei Habelverhältnissen um die 1:10 geht's sicher auf 0,02 mm genau, wenn man sich eine Noniusskala zum Ablesen des Drehwinkels mit ausdruckt. (Mir schwebt quasi eine "Sextant"-Lösung als Schlitten vor.)


    Gruß

  • Hallo Kalle,


    warum zwei verbaut sind?
    Das liegt daran, dass wir den Schlitten bereits für Modell Eins gebaut haben, und deshalb für eine gute Führung zwei Schienen benötigt haben.


    Aber ich hab leider noch immer nicht verstanden, warum das nicht mögliche Verkippen ein Nachteil ist. Ein Reinschieben der Klinge in den Strahlengang tut es doch auch, oder?


    CS,


    Daniel

  • Hallo Daniel,
    für den Foucaulttest brauchst Du einen XY-Stelltisch, das ist bekannt, oder?*
    Die X-Achse (opt. Achse) muss zudem für die Schnittweiten gemessen werden können. (Nicht der absolute Abstand zum Spiegel, nur die relativen Abstände der Schnittweiten.) Abhängig von Größe und Öffnungsverhältnis des Spiegels beträgt die geforderte Messgenauigkeit i.d.R. 0,1 mm bis 0,01 mm (in X-Richtung). In Y-Richtung (Klinge in den Lichtweg quer hineinschieben) muss man nichts messen. Aber auch hier braucht man eine Empfindlichkeit des Stellweges, welche der Empfindlichkeit der X-Achse entspricht, sonst ist der Spiegel knall hell oder knall dunkel und man sieht nicht die berühmten Foucaultbilder. Diese Y-Achse ist quasi eine "Belichtungssteuerung".


    Das wird dann einsichtig, wenn man sich der Sache geometrisch nähert: Ein Lichtkegel verjüngt vom Spiegel bis an die Messerschneide auf eine "Spaltlinie" an der Klinge. Die Klinge selbst wird bei "Slittless Moving Source" kopfüber und seitenverkehrt als sog. reelles Abbild** abgebildet und bildet mit der Klinge deshalb einen Spalt GENAU auf der opt. Achse. Den kann man zu- und aufmachen, und das spielt sich in Genauigkeitsbereichen ab, die man auch beim Abstand zum Spiegel schließlich messen will. "Schnittweiten messen" bedeutet nix anderes als den o.g. Kegel in einer minimal längeren Version zu betrachten. Dafür muss dieser aber "spitz" zulaufen.***


    Gruß


    * In Deinem Fall einfach eine M3 bis M6-Schraube senkrecht in die Bodenplatte des Testers um alles "in toto" zu verkippen. Gut wenn die Schienen wirklich parallel zur Brettkante sind. Der Fehler versaut Dir sonst alle Messungen, wenn Durch Betätigen der Y-Achse auch die X-Achsen-Entfernung sich ändert.


    ** reelle Abbilder sieht man auf einer Projektionsfläche


    *** Je nachdem wie empfindlich die Helligkeit des Spiegels (und die Schattengrenze, die die Klinge dort bildet) auf Bewegungen der Y-Querachse reagiert, so weit ist man auch vom Krümmungsradius des Spiegels (bzw. einzelner Spiegelzonen) entfernt. (Dieses Wissen hilft ungemein bei der Grobjustage des Testers)

  • Hallo Kalle,


    die Theorie ist mir klar, aber wie es scheint hab ich zu wenig praktische Erfahrung, ich dachte ein "so grobe reinschieben der Messerschneide" würd ausreichen. Jedenfalls hab ich eben die Messerschneide in einen Diarahmen eingebaut, jetzt ist es schon viel Feinfüliger.
    Aber man kann doch auch eine Schraube in die Grundplatte des Foucaulttesters, zum Schlitten befestigen, dadurch müsste sich eine x-Änderung erübrigen.
    Aber ich finde es Super, dass du alles immer so anschaulich erklärst, ich kann es nämlich nicht Ausstehen wenn Leute Blind nach Formeln arbeiten, und nicht verstehen, was überhaupt vorgeht :D Wobei ich das letztens bei der Fangspiegelgröße auch gemacht hab.


    So, ich geh jetzt ins Bett, Gute Nacht byeybe

  • Hi


    Ob das mit der Messerschneide im Diarahmen feinfühlig genug ist, musst du ausprobieren. Ich kann es mir kaum vorstellen. Wenn du wirklich gute Messungen machen willst, solltest du wirklich überlegen, ob du in die Bodenplatte nicht doch noch eine Schraube machst. Dann kannst du den Tester ohne Probleme hinein- und wieder hinauskippen. Das vereinfacht die Messung wirklich ungemein.


    Christian

  • Hallo allerseits,


    ich denke es ist besser, wenn ich den Tester nocheinmal umbaue. Ich glaube ich kreuze beide Varianten: Eine Gewindestange zum präzisen abdunkeln der LED bis zur Hälfte, und eine Schraube auf der Grundplatte zum hineinkippen.
    Ich wünschte ich hätte so einen schönen Zeiss Kreuztisch ;)
    Ich hoff mal dass das für einen 8" f/4.5 ausreicht, müsste es eigentlich, bei den Abenteuerlichen Konstruktionen, von denen ich gehört hab (Der erste Tester des Autors von dem Buch "Spiegelfernrohre selbst gebaut" bestand aus einer Bierdose...)
    Aber das wird man wohl erst sehen, wenn ich beginne den Spiegel zu schleifen, was leider noch einen Monat dauert (In den Sommerferien, bzw. kurz vor den Sommerferien fang ich an, unseren Lehrern viel auf einmal ein, dass sie noch Arbeiten schreiben müssen...in den letzten 5 Wochen 8 Arbeiten)


    CS,


    Daniel


    Liebe Grüße,


    Daniel

  • Hallo Daniel!


    Auf eins musst Du sehr aufpassen: Eine Gewindestange und eine Einschlagmutter allein sind zu wenig! Du musst das Gewinde mit einer Feder auf Druck (oder auf Zug) halten. Es kann vorkommen, dass Du beim Messen z.B. wieder zurückfahren musst und anschliessend wieder in die Gegenrichtung.
    In Deinem Fall ist dann das Messergebnis zum Schmeissen. Die Einschlagmutter hat Spiel.
    Und in die Y-Achse brauchst Du nicht "fahren", sondern es genügt ein feines Kippen in den Strahlengang, wie Kalle schon sagte. Du wirst sehen, dass ein sanftes, seitliches , zusätzliches Antippen an den Messtisch (!) meist schon genügt, um die richtige Klingenneigung in den Strahlengang zu erzielen.


    Zur LED: Du schreibst, die hat 60mA Stromaufnahme. Welche Batterie verwendest Du?
    Wenn Du einen 9V Block dran hast, ist ein 10 Ohm Widerstand zu klein.
    Dein Rv=(9V-2.5V)/0.06A Das macht also etwa 100 Ohm.


    Viele Grüsse


    Gerhard


    Noch etwas: Wenn Du beim Parabolisieren bist, unterbrich niemals eine Messreihe, indem Du aufstehst, um Dir zum Beispiel Kaffee zu machen. Das gibt auch Fehlergebnisse.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Der Fertige Tester auf dem kreuzschlitten. Nur die Messuhr muss noch ersteigert werden.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Es geht auch ohne. Eine Umdrehung ergibt bei einem M6-Gewinde 1mm Vorschub des Schlttens. Wenn Du Dir ein Holzrad aussägst, eine Skala draufklebst und einen Zeiger dazubastelst, geht es auch, aber, eine Messuhr ist vielleicht besser. ;)


    So, bitteschön, hier ist die einfache Ersatzmessuhr:
    http://www.otterstedt.de/atm/software.html


    Geht bestimmt auch recht genau! Eine Spannfeder für Deine M6-Gewindestange brauchst Du noch und die Rasierklinge sollte halt schön knapp an der LED liegen. Am besten, Du machst die Klinge (ich habe die von einem kleinen Stanley-Messer verwendet, in der es eine Bohrung gibt) kippbar, in die LED einschwenkbar. Zur Grobeinstellung kippst Du die Klinge vor der LED weg und zum Messen schwenkst Du die Klinge wieder in den Halben LED-Durchmesser rein. (Beim fortgeschrittenen Messen ist das auch nimmer wichtig. Da geht alles schon "vollautomatisch" )

  • Hallo Daniel,
    zur LED: Eine Strombegrenzung (genannt Konstantstromquelle) gibt es für Standard LEDs mit 20mA, 30mA etc. für 2 Euro. Dann kannst Du alles mögliche zwischen 5V und 20V als Spannungsquelle einfach anschließen. Z.B. LEDs.de oder LEDs-and-More . Kauf Dir zusätzlich eine zum Handy-Ladegerät o.ä. passende Buchse (Travos hast Du im Dutzend im Haushalt rumliegen, oder?) und Deine Stromversorgung funzt. Sonst musst Du nämlich, wie Gerhard gezeigt hat, rechnen und die Batterien kosten unterm Strich mehr. Zum Rechnen lohnt sich dann ein Blick ins Wiki: Wiki-Konstantstromquelle
    (Nebenbei: Die LED auf Deinem Foto sieht mir eher nach lichtstarker? 20mA-LED mit 5mm-Rundgehäuse aus.)


    ...und sieh zu, dass die LED nach hinten lichtdicht zugeklebt wird, sonst blendet sie.


    Zur Mechanik ist eigentlich alles mögliche gesagt. Einen spielfreien Gewindevorschub erreicht man auch, indem man so ein M-Gewinde sich seinen Weg im nackten Holz (geschätzt ab 8mm Brettstärke) selbst schneiden lässt, dass sie halt nicht durchrutscht. Ansonsten muss man M-Gewinde immer unter "Belastung" setzen, weil zwischen Schraube und Mutter nach DIN-Vorschrift immer ein paar Hundertstel Millimeter Spiel ist. (Für Präzessionsfälle im Bereich 0,001mm gilt es dann, Gangfehler (schräg geschnittene Windungen, schräg sitzende Einschlagmutter), Wärmeausdehnung etc. zu beachten [:D])


    M.E. am wichtigsten bei allen Konstruktionsvarianten: Beim Nachstellen auf der Y-Querachse darf sich der Wert der X-Achse (entlang der opt. Achse) nicht verändern, auch nicht um 0,01mm, sonst kann man keine Schnittweiten auf der X-Achse messen. Umgekehrt ist es egal, wenn die Querachse ständig nachreguliert werden muss.


    Gruß

  • Hallo Allerseits,


    also, ich habe den Vorwiderstand vorher berrechnet und kam bei 2 1,5 Volt Batterien auf einen Vorwiderstand von 14 Ohm (siehe http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1109111.htm). Ich hab dann dem im Conrad gesagt, er soll mir zwei 60mA super helle, Grüne LED's geben und 2 mal den Widerstand, der am Nächsten an 14 Ohm dran ist.
    Für die Belastung hab ich in den Schlitten an Beiden Seite eine Schraube hinein gebohrt, und auch eine Schraube in die Grundplatte geschraubt, und dazwischen (vorläufig) ein Haushaltsgummi gespannt.
    Soo, dann werd ich mich mal demnächst um die y-Achse kümmern [:D]


    CS,


    Daniel

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">M.E. am wichtigsten bei allen Konstruktionsvarianten: Beim Nachstellen auf der Y-Querachse darf sich der Wert der X-Achse (entlang der opt. Achse) nicht verändern, auch nicht um 0,01mm, sonst kann man keine Schnittweiten auf der X-Achse messen. Umgekehrt ist es egal, wenn die Querachse ständig nachreguliert werden muss.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Genau, Kalle! Insofern ist dem Reinkippen in den Strahlengang weniger zu vertrauen, als dem Reinfahren mit einem X/Y-Schlitten, da hast Du voll recht! Vor allem, bei f/4.5 geht's um die Wurst.
    Für Deine LED nimm ein Steckernetzteil. Bei 12 Völtern Gleichspannung häng einen 180 Ohm Widerstand dazwischen und für 9V nimm halt 120 Ohm. Dann passt das schon.


    Gruss


    Gerhard


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">also, ich habe den Vorwiderstand vorher berrechnet und kam bei 2 1,5 Volt Batterien auf einen Vorwiderstand von 14 Ohm<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Vergiss die Batterien! So eine Messreihe dauert und da sind die Dinger schnell mal leer. Bei Deiner angegebenen Spannung von 3V kommst Du mit 10 Ohm hin (immer von einer LED-Versorgungsspannung von 2.5V ausgehend. Deine LED-Daten weiss ich nicht.), stimmt, da täte es auch ein 8.2 Ohm Widerstand. Trotzdem: Der grosse C hat Steckernetzteile ganz billig und Du brauchst Dich nicht mit leeren Batterien herumärgern.

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Insofern ist dem Reinkippen in den Strahlengang weniger zu vertrauen, als dem Reinfahren mit einem X/Y-Schlitten, da hast Du voll recht! Vor allem, bei f/4.5 geht's um die Wurst.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Es sei denn, die X-Führungs-Achse ist rund und gerade und dient als Kipplager, dann steht sie immer senkrecht zum X-Vorschub. Die alten Stellafane-Vorschläge beachten diese "Kleinigkeit".[;)]

  • Genau! ;) Da fällt mir nochwas ein, Daniel: Wenn Du beim Parabolisieren die Coudermaske verwenden willst, das heisst, wenn Du also visuell testen willst anstatt mit der Photoauswertung (ich habe es nicht bereut), dann empfehle ich Dir, an Deinen Foucaulttester ein "Fernröhrchen" (wie Stathis sagt) dranzukluppen. Ein Sucherfernrohr hat schon zu viel Vergrösserung. Ein halbes Opernglas wäre grad recht, sonst hast Du immer die Wackelei Deines Kopfes und die Netzhautschlieren im Weg beim Messen!
    Gruss
    Gerhard

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