Cercatore laser
Progettiamo e costruiamo insieme un cercatore laser, un accessorio molto utile per I nostri telescopi.
Di solito il cercatore è un piccolo cannocchiale con un mirino che permette di puntare il telescopio sulle stelle di interesse.
Questo piccolo cannocchiale ha un campo visivo ampio ma non sempre è comodo da usare.
Comodità del cercatore laser
Il cercatore nei telescopi newtoniani si trova su un lato del corpo principale vicino al focheggiatore.
Se il telescopio punta una stella vicina all’orizzonte con l’oculare rivolto verso il basso guardare nel cercatore diventa un’impresa difficile.
Montiamo perciò con un supporto magnetico (sul corpo principale del telescopio) un laser che punterà gli oggetti di interesse.
Non servirà praticare nessun foro sul telescopio ne usare alcun foro preesistente perché la calamità collegherà saldamente il supporto al tubo principale.
Progettazione*
Usiamo il programma gratuito Fusion360 per disegnare la struttura del sostegno magnetico.
Il laser utilizzato ha una potenza di 500 mW ed è dotato di batteria al litio ricaricabile, chiavi di sicurezza, fuoco regolabile e caricabatteria.
Ha un corpo in alluminio anodizzato nero che permette di dissipare il calore prodotto dal laser.
Il supporto magnetico avrà una base lunga e stretta che andrà appoggiata alla cornice quadrata del focheggiatore. Questo permette un allineamento grossolano con il telescopio.
All’interno del supporto a 1.5 mm dalla base, si trova una cavità per la calamita. Consigliamo di usare una calamita al neodimio, nonostante le piccole dimensioni hanno una “grande “forza”.
Potete trovare le calamite al neodimio all’interno degli Hard Disk del computer.
Il supporto ha tre fori equidistanti nella parte posteriore del cilindro per le viti di regolazione della direzione del laser. Durante l’allineamento potranno essere ruotate per spostare il raggio luminoso.
Nella parte anteriore del cilindro c’è un’incisione interna per on o-ring di bloccaggio del laser, bisogna inserire l’o-ring attorno al laser e incastrare quest’ultimo all’interno del cilindro raggiungendo la scanalatura.
Se non avete un o-ring (che si trova in ferramenta) potete provare con un elastico della grandezza giusta.
La base del sostegno non è piatta ma ha una curvatura dello stesso raggio del corpo principale del telescopio.
Costruzione
Finito il disegno su Fusion360 si esporta il disegno in formato .stl sullo slicer Cura. Il riempimento è 100% e tramite la funzione Support Blocker si rimuovono i supporti dalla cavità interna per la calamita.
Bisognerà fermare la stampa nell’ultimo layer superiore della cavità della calamita, ed inserire quest’ultima all’interno del supporto. Fatto ciò si continua con la stampa.
Per questa stampa si possono usare solo ugelli di ottone per evitare che la calamita si attacchi all’ugello.
Il laser monta anche un piccolo anello elastico per bloccare il pulsante di accensione.
Con questo accessorio vi basterà accendere il laser (opportunamente allineato con il telescopio) e puntare l’oggetto di interesse ad occhio nudo.
Il laser sembrerà toccare con il proprio raggio l’oggetto puntato, una volta raggiunto si potrà spegnere e godersi lo spettacolo dall’oculare del telescopio.
Per altri articoli di astronomia date un’occhiata QUI
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*Makers ITIS Forlì non si assumono alcuna responsabilità per danni a cose, persone o animali derivanti dall’utilizzo delle informazioni contenute in questa pagina. Tutto il materiale contenuto in questa pagina ha fini esclusivamente informativi.
Sintesi dell’alcol polivinilico
La sintesi dell’alcol polivinilico (PVA) può essere facilmente riprodotta* con materiali di semplice reperimento a costi molto ridotti.
Il PVA è un polimero sintetico biodegradabile che si ottiene dalla reazione di idrolisi del polivinilacetato (PVAc).
Solitamente i polimeri sintetici si producono da reazioni di polimerizzazione cioè dove i monomeri si uniscono formando una macromolecola, perciò la sintesi del PVA è un’eccezione.
I due chimici tedeschi Herrmann e Haehnel fecero la prima sintesi del PVA per idrolisi nel 1924.
Sintesi dell’alcol polivinilico
Per sintetizzare il PVA dobbiamo recuperare i reagenti da prodotti di uso comune.
Il primo reagente è la colla vinilica… si avete capito bene proprio quella che usa Giovanni Muciaccia di Art Attack! La colla vinilica è una emulsione di acetato di vinile in acqua al 53%.
Per avere una resa migliore dobbiamo separare il polivinilacetato in una polvere solida, useremo il solfato di sodio come agente coagulante per rompere l’emulsione e ottenere il PVAc.
Il solvente per la reazione è l’etanolo o alcol etilico. Può essere usato sia quello per uso alimentare del supermercato oppure l’alcol decolorato che sappiamo preparare in lab.
L’etanolo è una sostanza infiammabile perciò non vanno utilizzate fiamme libere durante la reazione.
Il catalizzatore per la reazione di idrolisi è l’idrossido di sodio NaOH o soda caustica che si trova in scaglie dal ferramenta. È una base forte, corrosiva che produce calore se solubilizzata perciò va maneggiata con molta cura.
È estremamente importante usare i DPI (guanti, occhiali, camice) e condurre la reazione in un luogo arieggiato, privo di fiamme libere, lontano da materiale infiammabile.
Separazione PVAc dalla colla
In un pallone da 500mL mettiamo 100g di solfato di sodio, 250mL di acqua e 25 mL di etanolo. Quando il sale sarà sciolto mettiamo goccia goccia nel pallone 1g di H2SO4 concentrato sotto agitazione.
Quando la soluzione coagulante è pronta aggiungiamo poco alla volta 100g di colla vinilica portando l’agitatore magnetico alla velocità massima.
Dopo 30 minuti a 40°C lasciamo raffreddare la soluzione e spegniamo l’agitazione magnetica.
La soluzione si separerà in tre fasi: sul fondo la polvere di PVAc, in mezzo la fase acquosa contenente il sale ed in cima una schiuma contenente l’emulsionante.
Filtriamo la soluzione coagulante (che può essere riutilizzata per coagulare altra colla) e sciacquiamo a parte con acqua distillata la polvere di PVAc ottenuta.
Il PVAc risciacquato con acqua formerà una dispersione difficile da filtrare (quasi impossibile), munirsi di molta pazienza e molto tempo per l’asciugatura (magari con un forno a 40°C).
Idrolisi del PVAc in PVA
Solubilizziamo 0.5g di NaOH con il minor quantitativo di alcol possibile (non oltre 20 mL).
In un pallone da 500 mL poniamo 180 mL di etanolo e 5 g di PVAc. Portiamo a 70°C sotto vigorosa agitazione magnetica. Solubilizzato tutto il PVAc (circa 24h) versiamo la soluzione di NaOH preparata precedentemente.
Se il PVAc fatica a solubilizzarsi aggiungere 100mL di acetone nel pallone.
Teniamo a riflusso per almeno 45 minuti. Con il procedere della reazione si forma una dispersione di piccoli fiocchi di PVA poco solubili in alcol perciò la soluzione comincerà ad intorbidirsi.
Conclusa la reazione si filtra con imbuto e carta da filtro, recuperando il precipitato (polvere solida rimasta nel filtro).
La polvere di PVA ottenuta va fatta asciugare in forno a 60°C per una notte e conservata in contenitori ermetici e privi di umidità.
Dopo la sintesi dell’alcol polivinilico possiamo eseguire qualche analisi per verificare la corretta riuscita della sintesi. Se volete sapere come cliccate QUI.
Applicazioni
Il PVA è solubile in acqua perciò è utilizzato in molti ambiti in cui altri polimeri sintetici non possono essere utilizzati.
La proprietà fisiche del polimero prodotto dipendono dal grado di idrolisi ottenuto durante la reazione. Per esempio la solubilità in acqua aumenta drasticamente per gradi di idrolisi superiori al 90%.
L’alcol polivinilico viene aggiunto agli adesivi come agente addensante inoltre si usa nella produzione della carta patinata ed inkjet.
Il PVA è anche utilizzato come agente distaccante per manufatti in vetroresina, stampaggio ad iniezione e antiadesivo per materiali epossidici.
I solventi organici non attaccano il PVA ed è anche impermeabile ai gas perciò ha ottime proprietà barriera.
L’alcol polivinilico è impiegato insieme ad altri polimeri negli imballaggi, nei guanti e nelle bottiglie come strato barriera.
I supporti di stampa in PVA per i manufatti 3D possono essere sciolti in acqua a fine processo semplificando il lavoro dei Makers.
Il PVA compone alcuni film idrosolubili che usiamo tutti i giorni come la capsule per detergenti (lavastoviglie e lavatrici), sacchetti per additivi per cementi, sacchetti per lavanderia e molto altro.
L’alcol polivinilico ha applicazioni in campo farmacologico come mezzo di rilascio per principi attivi.
Il processo di elettrofilatura o electrospinning impiega soluzioni acquose di PVA per la produzione di nanofibre che compongono membrane di interesse biomedico.
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Scatto remoto per cellulari
Innanzitutto cos’è uno scatto remoto per cellulari, a cosa serve?
Uno scatto remoto è un telecomando che serve per scattare foto e registrare video senza toccare il cellulare.
È uno strumento molto utile sia in fotografia che in astrofotografia che permette di catturare immagini e video senza il rischio di far vibrare l’intera apparecchiatura.
Tecnologie, pro e contro
Esistono diverse tecnologie usate per gli scatti remoti per cellulari : mediante filo collegabile al jack delle cuffiette, mediante Bluetooth, ecc… Ognuno di questi ha dei pregi e dei difetti che vanno valutati a seconda dell’utilizzo che se ne vuole fare.
Uno scatto remoto per cellulari Bluetooth ha la comodità di non avere nessun filo di intralcio, inoltre ha delle distanze di funzionamento generose. L’inconveniente è la stabilità del segnale wireless (tra il telecomando ed il cellulare) che potrebbe venir meno, impedendo lo scatto delle foto e la ripresa video.
Lo scatto remoto con filo non ha problemi di affidabilità, ogni volta che si preme il pulsante il cellulare riprende l’immagine. L’unico inconveniente è la lunghezza del filo che può limitare la distanza da cui si esegue lo scatto e limitare i movimenti del fotografo.
Costruiamo uno scatto remoto per cellulari*
Di seguito costruiamo uno scatto remoto basandoci su un cellulare Samsung con attacco jack per le cuffiette (TRRS) .
La prima cosa da fare è di attivare sulle impostazioni del cellulare lo scatto con i tasti del volume
Successivamente possiamo procedere in due modi: attacchiamo le cuffiette al cellulare e scattiamo le foto premendo i tasti del volume sulle cuffiette (fine del divertimento), oppure costruiamo un nostro scatto remoto personalizzabile con un filo di lunghezza a piacere.
Se hai optato per la scelta DIY avrai bisogno di:
2 resistenze da 33 OHM (1/4W)
1 resistenza da 470 OHM (1/4W)
1 pulsante (push button switch Normalmente Aperto)
1 cavo con connettore TRRS (jack 3.5mm) lungo a piacere
nastro isolante o guaine termo-restringenti (per isolare i collegamenti)
saldatore e stagno
La strategia alla base di questo scatto remoto è di imitare il tasto volume delle cuffiette. Per fare questo bisogna collegare le resistenze e il pulsante come riportato nello schema seguente.
Il filo audio collegato al jack TRRS da 3.5mm sarà formato da 4 fili molto sottili con gli stessi colori indicati nello schema, per poterli saldare alle resistenze occorrerà bruciare con un accendino lo smalto isolante colorato presente sull’estremità.
Durante questo passaggio bisogna fare attenzione a non applicare troppo calore per non bruciare l’intero filo.
Tutti i collegamenti sono saldati con il saldatore a stagno ed isolati opportunamente con guaine termo-restringenti. Prima di collegare lo scatto remoto al cellulare assicurati di aver collegato correttamente tutti i componenti aiutandoti con un tester in funzione “continuità”.
Terminati i collegamenti riponi tutto dentro un piccolo contenitore (noi abbiamo riciclato il guscio dei tasti di un paio di cuffiette rotte) e assicura il tutto con colla e fascette.
Conclusioni
Ora che hai costruito il tuo scatto remoto puoi usarlo in mille modi diversi, noi Makers lo useremo per fare astrofotografia e montato su una stampante 3D per fare degli scatti per i timelapse. Aggiungi ai commenti i tuoi possibili utilizzi per questo fantastico accessorio.
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Maschera di Bahtinov con stampa 3D
Quando puntiamo un corpo celeste come una stella vogliamo essere sicuri di aver messo correttamente a fuoco e cogliere l’immagine senza problemi. Per questa esigenza ci viene in contro un oggetto tanto semplice quanto geniale: la maschera di Bahtinov. Questa maschera è un dispositivo che aiuta a mettere a fuoco con facilità e precisione gli oggetti osservati con un telescopio.
Le maschere per la messa a fuoco sono dei cartoncini opachi con dei fori o delle fenditure che si mettono davanti all’apertura del telescopio e che creano delle figure particolari nell’immagine in uscita dall’oculare.
Storia e funzionamento
L’inventore è un astrofotografo di nome Pavel Bahtinov che perfezionò maschere già esistenti( maschera di Hartmann ) ispirandosi ai fenomeni di diffrazione. Quando le maschere hanno fori poligonali (es. buchi triangolari) l’immagine che si ottiene produce dei raggi o spike radiali all’oggetto. Se gli spike sono sottili e simmetrici allora l’oggetto è perfettamente a fuoco.
Il principale problema con le maschere esistenti era la scarsa intensità dei raggi e la conseguente difficoltà a mettere a fuoco i corpi celesti. Il problema viene risolto da Bahtinov con una maschera divisa in tre settori. Ogni settore presenta una serie di fenditure rettangolari regolari: il primo settore occupa metà maschera, gli altri due sono inclinati di ± 40° e occupano rispettivamente un quarto della maschera.
L’immagine di una stella vista con il telescopio che monta la maschera di Bahtinov consiste in tre raggi che si intersecano: il primo raggio (principale) e due raggi a forma di X (secondari). I tre raggi devono intersecarsi nello stesso punto ed essere sottili. Il punto di intersezione rappresenta il corpo celeste di interesse messo perfettamente a fuoco.
Progettazione 3D della maschera di Bahtinov
*Per ottenere questo utile strumento per la messa a fuoco non occorre una spesa esorbitante o degli attrezzi stravaganti, basta semplicemente: un cartoncino nero da disegno, una matita, un righello e un paio di forbici.
Si disegna la maschera (GENERATORE MASCHERE GRATIS Emout.Shop) sul cartoncino e si ritagliano tutte le fenditure e i contorni con le forbici stando attenti ad ottenere tagli netti e puliti. Questo lavoro però richiede una pazienza non indifferente perciò vi proponiamo un modo alternativo, stampare la maschera in 3D .
Innanzitutto si immettono i parametri nel generatore di maschere (GENERATORE MASCHERE GRATIS Emout.Shop) e si genera l’immagine desiderata che viene esporta in formato SVG sul computer con l’apposito tasto. Si apre il software di modellazione grafica 3D(es. Fusion 360 ) e si importa su uno schizzo l’immagine SVG precedentemente scaricata.
Si estrude lo schizzo di uno spessore di almeno 1 mm e si esporta l’intero progetto come mesh STL da inviare allo slicer per la stampa 3D (es. CURA). Si stampa l’oggetto in PLA nero e una volta pronto si pone all’entrata del telescopio.
Intervista a Pavel Bahtinov
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STAMPA IN 3D IL TUO PI GRECO
HAPPY PI DAY!!
Stampa con i makers il tuo Pi greco in 3D!
Infatti oggi, 14 marzo è il Pi day, la giornata internazionale dedicata alla nota costante Pi greco. La prima giornata in suo onore venne istituita nel 1988, frutto di un’idea del fisico statunitense Larry Shaw, curatore dell’Exploratorium.
Vediamo insieme di cosa si tratta!
Il Pi greco è definito come il rapporto tra la lunghezza di una circonferenza e il suo diametro, o anche come valore dell’area di un cerchio di raggio unitario.
La data in cui si festeggia tale costante fa riferimento all’approssimazione alle prime due cifre decimali che la definiscono: 3,14.
In realtà, il Pi greco è un numero irrazionale, cioè esso non può essere rappresentato sotto forma di frazione, come dimostrato da Johann Heinrich Lambert.
Fu invece Ferdinand von Lindemann a provare che Pi greco è un numero trascendente, ovvero un decimale illimitato e non periodico.
Tale costante è entrata a far parte delle nostre vite millenni fa!
Infatti, fu introdotta per la prima volta dai Babilonesi nel XX secolo a.C., che gli attribuivano il valore 25/8, seguiti da Egizi e Cinesi.
Perché Pi greco è diventato così importante?
Esso è inerente non solo alla geometria, ma anche alla fisica quantistica, all’architettura, alla statistica, all’astronomia, all’elettromagnetismo e a moltissimi altri campi del nostro quotidiano.
Infatti, il Pi greco è insito alla nostra natura, tanto da caratterizzare vari rapporti tra le misure del nostro stesso corpo!!
STAMPA IN 3D IL TUO PI GRECO!
Per omaggiare questa importantissima costante, ho progettato un Pi greco utilizzando il CAD Onshape, come si può vedere di seguito:
Lo slicing è stato effettuato mediante il software di stampa 3D Ultimaker Cura:
Dopo aver effettuato le precedenti operazioni, ho mandato in stampa* il Pi greco con la stampante Alfawise U30 Pro.
In circa 2 ore si avrà il Pi greco!!
Puoi trovare il link per scaricare il prototipo qui:
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Come modificare un vecchio ventilatore
Quante volte ti capita di essere seduto comodamente sul divano a riposarti, dopo una lunga giornata di lavoro, ma la velocità del ventilatore non è quella giusta e ti tocca alzarti !!!
Dopo questa lettura risolverai il tuo problema.
Prototipo iniziale :
Un primo prototipo del progetto è stato realizzato da Davide Di Stasio, utilizzando un ventilatore, Arduino UNO, un vecchio trasformatore e un telecomando della tv.
Occorrente:
- Vecchio ventilatore
- Telecomando televisione
- 1 Arduino UNO
- 4 Moduli Relè
- 1 sensore IR
- Alimentatore 9V
- Cavi vari e morsetti
- Scatola, progettata e stampata in 3D in PLA grigio
- Viti di fissaggio
Realizzazione circuito elettrico
Per realizzare la parte di controllo del ventilatore tramite un telecomando per esempio della televisione, ho utilizzato componenti poco costosi e di facile utilizzo. Qui di sotto riporto i collegamenti fatti tra il ventilatore e il controllore.
Per alimentare Arduino UNO ho riciclato un vecchio alimentatore da 9V e 0,5 A.
Il motore del ventilatore ha 3 fili che gestiscono le velocità e vanno collegati ai 3 Moduli relè, 2 fili vanno collegati al condensatore di spunta e l’ultimo al neutro.
Il quarto relè serve come interruttore generale del progetto ovvero accende o spegne il ventilatore.
Il sensore IR serve per la ricezione del segnale a infrarosso del telecomando. Per alimentarlo servono i 5V presi da Arduino UNO, un piedino di massa (GND) e il pin digitale 9 di Arduino UNO.
Programma per il controllo del ventilatore con telecomando
Per la realizzazione del codice di controllo del ventilatore, ho adottato una tecnica molto efficace ed affidabile: Automa a Stati. Permette di avere uno stato per ogni fase di lavoro del ventilatore, ovvero quando si clicca un pulsante si determina una velocità.
Ovviamente l’algoritmo deve essere estremamente sicuro, ovvero senza bugs, cioè quando si attiva una velocità, le altre velocità del motore devono essere spente perchè si rischia di bruciare* il tutto.
A maggior ragione, quando si vuole spegnere il ventilatore con il telecomando, bisogna poterlo fare in ogni istante del suo funzionamento.
La libreria da scaricare e installare su IDE di Arduino, serve per il controllo del sensore IR.
Dato che ogni telecomando ha una serie di codici associati ad ogni tasto, bisognerà utilizzare l’esempio IRrecord.ino contenuto nella libreria IRremote.h per codificare il proprio telecomando.
Progettazione scatola stampata in 3D con il PLA grigio
La scatola per contenere tutta l’elettronica di controllo del ventilatore è stata progettata al CAD con Inventor e poi stampata in 3D con il PLA grigio perchè non sono richieste proprietà meccaniche.
Per scaricare i file, cliccare il pulsante qui sotto.
Assemblaggio del ventilatore
Una volta che avete capito come realizzare il Circuito Elettrico, il programma caricato su Arduino e aver stampato la scatola per i componenti, è il momento di assemblare i vari pezzi.
- Smontare il selettore delle velocità del ventilatore, ovviamente assicuratevi di staccare la spina dalla 220V !!!
- Sfruttando i fori presenti nel ventilatore, montare la scatola stampata in 3D in PLA grigio, come mostra la foto qui di seguito:
- Collegare i 4 relè con i fili delle velocità del motore e il suo condensatore di spunta, come mostra la foto qui di seguito:
- Prendere il primo coperchio, dove va alloggiato l’alimentatore e Arduino UNO, fissatelo con 4 viti.
- Collegare poi alimentatore, i pin di controllo dei relè e il sensore IR ad Arduino UNO.
Il sensore IR andrà posizionato nella parte frontale del ventilatore.
- Per finire prendere il secondo coperchio e fissarlo con due viti.
Funzionamento del ventilatore dopo la modifica:
Sviluppi futuri:
- Realizzare su un unico pcb su JLC pcb
- Implementare un modulo Bluetooth o Wi-Fi per interagire con il telefono
- Creare un app, tramite Mit App Inventor, per il controllo del ventilatore
- Aggiungere dei Leds RGB per segnalare l’ostacolo e creare atmosfera nella stanza
- Aggiungere sensore di Temperatura e Umidità per automatizzare l’accensione e spegnimento del ventilatore
- Avere la possibilità di orientare a 360° la testa del ventilatore, tramite il telecomando/telefono
- Compattare la scatola di contenimento dell’elettronica
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Riparazione di oggetti con la stampante 3D
Molti dei progetti realizzati con la stampante 3D, sono volti ad evitare eccessivo consumismo ed favorire l’economia circolare, ovvero il riciclo degli oggetti per dagli una nuova vita.
1- Pomello per centrifuga verdura manuale
Il pomello della centrifuga si era staccato, ma la meccanica era ancora in ottime condizioni, quindi per evitare di buttare via il tutto, ho ridisegnato il pezzo mancante al cad e poi stampato in 3D con il PLA.
2- Supporto per la catenella della zanzariera
Il supporto per riporre la catenella della zanzariera era rotto e anche fuori commercio, quindi ho disegnato il pezzo al cad e poi subito stampato in 3D in PLA blu.
3- Raccordo per accessori dell’aspirapolvere
Come al solito, quando s’acquista una nuova aspirapolvere gli accessori vecchi non sono più intercambiabili con quelli nuovi. Non stavolta perchè ho realizzato un adattatore per ovviare a questo problema.
4- Maniglia per la valigia da disegno tecnico
Prendo su la valigia da disegno tecnico e dopo pochi secondi mi cade, in mano mi rimane solo la maniglia rotta. Allora decido di disegnarla a mio piacimento e poi stamparla in 3D in PLA rosso.
5- Raccordo Idraulico per annaffiatoio automatico del giardino
Noto che dalla centralina di gestione dell’irrigazione del giardino esce moltissima acqua, infatti si era crepato proprio il raccordo interno. Ovviamente la sfortuna vuole che la centralina era ancora in buono stato. Alla fine ho ridisegnato e stampato il raccordo e per essere sicuro l’ho provato con una pressione di 4 bar, superiore a quella di casa, e ha supportato benissimo lo stress.
6- Supporto per lo stendino dei panni
Il dramma di ogni mamma, non potere più stendere i panni la domenica mattina. Come avete capito lo stendino si era rotto, così ho riprogettato la parte difettosa.
7- Pulsanti della bilancia
Nella bilancia da cucina non funzionano più i tasti in gomma perchè si sono induriti con il tempo, allora ne ho smontato uno, disegnato e stampato con un materiale innovativo cioè la gomma.
8- Portamatite
Anche dalle stampe fallite, si possono creare oggetti utili come un portamatite a forma di razzo.
