06 tammikuuta 2015

Goldwing huollot, sytytyspuolat

Yli 30 vuotta voi olla jo aika pitkä aika sytyspuolille, kuten myös sytytysjohtimille että tulpanhatuillekin. Niinpä ajattelin uusia kaikki ko. osat varuilta. GL1100 -83 Goldwingin oikeat sytytyspuolat ovat varaosanumeroltaan 30505-MB9-003. Saatavuus alkaa olla jossain määrin hankalaa, ehkä jo. Koko sytytyshän koostuu koneen takaa kampiakselin jatkeelta löytyvistä kahdesta pick-up käämistä/mekaanisesta alipaineennakkosäätimestä, kahdesta "igniteristä" sekä kahdesta 0.4 ohm:in puolasta. Wingikin käyttää ns. "wasted spark" systeemiä. Eli tässä tapauksessa oikeanpuoleinen puola on sylintereille 1 ja 2 ja vasen sylintereille 3 ja 4. Molemmat puolat tuottavat kipinän yhtäaikaa kahdelle sylinterille, vaikka toisessa on työtahti ja toisessa huuhtelutahti menossa. Järjestely yksinkertaistaa ja halventaa systeemiä. Perusennakko on vuosimallista 1982 eteenpäin 10 astetta kierrosluvulla 950 kier/min:ssa. Ennakko alkaa säätymään 950 kier/min ja on maksimissaan 38,5 astetta 3000 kier/min:ssa. 

Sytytysjärjestelmähän on ns. TI eli transistor ignition. Igniterejä tai sytytysyksiköitä on kaksi kappaletta ja sisältävät tarvittavat transistorit puolien primääri virtojen kytkemiseksi päälle ja pois. En lähde arvelemaan, kuinka dwell aika on hanskattu. Onko se 180 astetta, eli pick-uppien välinen astekulma, vai onko ignitereissä asia hoidettu. Pick-up käämi antaa impulssin igniterille. Igniter päästää virran kulkemaan puolan primääri puolen läpi maihin, ja tietyn millisekunnin kuluttua virta katkaistaan, jolloin indusoituu sekundääri puolelle tarvittava korkeajännite sytytystulpalle. Wingissä on käytetty ennen puolia ns. ballast vastusta, mikä tässä tapauksessa on 1.5 ohm/40 W. Tuleva virta ohjataan vastuksen läpi ennen puolaa. Molemmille puolille on yksi yhteinen vastus, koska aina vuorotellen jompi kumpi puola on jännitteellinen. Näin kokonaisresitanssi on primääripuolella 1.9 ohm kummallakin puolalla.



Äkkipäätä laskettuna tuo 40 watin vastus voisi olla esim. 50W tai jopa 100W. No, hyvinhän tuo on sen 30 vuotta selvinnyt. Antaa olla entinen toistaiseksi. Yläpuolen kuvassa uudet puolat jo paikoillaan telineissään.

Puolat itse sijaitsevat melko hankalassa paikassa veikki-tankin alla runkoputkien välissä. Jouduin iroittamaan paisuntasäiliön sivuun, jotta telineiden kaksi ruuvi pääsi irroittamaan. Tietysti tulpanhatut täytyi myös irroittaa, ennenkuin puolat telineineen sai pyörän oikealta sivulta ulos.


Kuten kuvasta näkyy vanhat puolat ovat merkinnältään BW82-TR1. Kuvssa puolapaketti jo tulollaan ulos.

Puolat puhdistettuani totesin niiden olevan päällisin puolin ehjän näköiset. Ulkonäkö ei aina kerro koko totuutta. Viime syksynä ne "tuntuivat" toimivan ihan ok, mutta nyt on uudet kuitenkin. Samalla pääsin uusimaan uudet tulpanjohdot ja viime syksynä jo ostamani uudet hatut. Jätän entiset puolat varaosiksi..
Maailmalla käyttävät uusina puolina esim. auton puolapaketteja. Miksipäs ei, jos vaan nuo ohmit täsmää riittävän lähelle. Itse pidän tärkeänä vaihtaa puolat 30 vuoden jälkeen, vaikka ne tuntuisvat toimivan edelleen. Paljon on myös tapauksia, että alkuperäiset ovat halkeileet aiheuttaen käyntihäiriöitä.


Pääsin myös hyödyntämään jälleen kerran pientä ultaäänipesuriani vanhojen johtojen liitimien puhdistukseen. Näin tällä kertaa..

15 lokakuuta 2014

Goldwingin huollot, nokkahihnat ja jarruremontit

Vähän aikaa vierähti, ennenkuin pääsin taas huoltamaan wingiä. Ajattelin aloittaa nokkahihnoista, koska ei voi tietää varmaksi, missä kunnossa hammashihnat ovat. Niinpä tuumasta toimeen ja purkamaan. Jäähdytyskenno tulee alareunasta ulospäin ainakin raottaa ja hyvä on ottaa kaatumaraudat pois ja venttiilikopat. Ko. kennoa en alkanut kokonaan irroittamaan. Ensin tietysti jäähdytysnesteet ulos.


Yksi pultti auki vaan vesipumpun alapuolelta ja kennon korkkia varovasti auki, koska aika vauhdilla nesteet tulee ulos, kun systeemi saa korvausilmaa. Sinne lorahti n. 3 litraa sinistä nestettä. Kennon alapultit pois ja yläpultit löysälle, niin kennoa pääsi alareunasta raottamaan sen verran, että hihnakoteloiden sisimpiin kiinnitysruuveihin pienellä räikällä yletti. Tietenkin se alavesiletku tulee irrottaa esim. pumpun puolelta. Aika tiukaan oli liimautunt letku, mutta hiukan crc:tä väliin ja pinellä ruuvimeisselillä raottamaan. Sieltä sekin muljahti ulos.


Sitten olikin vain enään hihnakoteloiden avaaminen jäljellä. Aika kirurgin kädet kyllä tulee olla, että saa sisemmät ruuvit pois. No, onnistuihan tuo lopulta. Ei muuta, kuin ihmettelemään mitä wingi on syönyt. Entinen omistaja valisti, että pari, kolme vuotta sitten 70 tkm:ssä on hihnat ja kiristinrullat vaihdettu, ja niinhän tuo oli laita! Yes. Kunnon kaveri!


Kyllä hihnat ja rullat on siinä kunnossa, että päätin olla nyt vaihtamatta uusia hihnoja. Hihnojen selkäpuolella, mihin rullat painavat on Honda teksti ja numerosarjat näkyvissä lähes yhtä hyvin, kuin uusissa hihnoissa. Jos hihnoilla ajetaan pitkän aikaa, teksit tuppaavat kulumaan pois. Hihnoissa ei myöskään ilmennyt minkäänlaisia pykimiä tai halkeamia. Kiristysrullat uuden veroiset. Nokka-akseleiden ja kiertokangen stefat eivät vuotaneet öljyä. Aikani imeteltyäni ja tarkistettuani molempien hihnojen kireydet, päätin kasata kaiken takaisin. Nyt laitoin kuitenkin ostamani käytetyt, mutta parempi kuntoiset hihnakotelot paikoilleen. Samalla tuli alavesiletkun alapään kiristykseen ruostumaton klemmari. Samalla asensin uudet lepuutustapit kaatumarautoihin pitkiä matkoja varten. Ja tietenkin uudet, puhtaat perus glykoli-vesiseokset jäähdystysjärjestelmään!
Eli tällä kertaa en päässyt vaihtamaan hihnoja, mutta palaan asiaan parin kesän ajelujen jälkeen.


Hyvä yksi murehtimisen aihe taklattu.  Seuraavaksi jarrujen kimppuun...

Jarruja lähestyin jo aikaisemmin tilaamalla uudet jarrupalat ja teräspunosletkut. Ajattelin alkaa etujarrusta ensin, koska sehän vaikuttaa vasemmanpuoleiseen levyyn. Jarrusatulan kaksi pulttia irti, niin se oli nostettavissa pois paikoiltaan. Hyvä on ottaa nopeusmittarin vaijeri alapää irti tieltä pois. Jarrupalojen pidätintapit olivat aika tiukassa, mutta pienen herkistelyn jälkeen lähtivät pois. Jarrrupalat voi sen jälkeen nostaa pois. Sopiva lattaraudan pätkä, paksuus muutama milli väliin ja kevysti kahvasta painaen männät lattaan kiini. Latta pois ja kevyesti puristaen jompi kumpi männistä putoaa pois. Sopivaa astiaa alle ottamaan jarrunesteet vastaan. Toinen irtoaa ketkuttamalla pois lopulta.
Sen jälkeen vaan jarruletki irti satulasta ja mäntien ja satulan puhdistus.


Tässäkin ilokseni huomasin, että männät ovat puhdistuksen jälkeen uuden veroiset. Ei syöpymiä tai pahoja naarmuja. Satulan puhdistukseen käytin pientä ultraäänipesuri avuksi. Ei mahdu pinnan alle kokonaan, mutta kääntelemällä puolin ja toisin sain sen puhtaaksi.


Tiivisteet pois ja urat puhtaaksi. Tiivisteet olivat suhteelisen ehjät, joten kaikki vaan takaisin tällä kertaa. Uusi jarruletku kiinni, uudet jarrupalat, liukutappien voitelu ja järjestelmän täyttö. Vähän aikaa sai pumppailla ilmaa pois, mutta kahvan tuntuma on nyt eri jämäkkä, kun paine ei mene vanhojen kumiletkujen pullistamiseen.
Näin tällä kertaa. Seuraavaksi takajarrujärjestelmän kimppuun..





16 elokuuta 2014

GoldWindin huollot, Kaasuttimien Synkronointi

Kaasuttimien synkkaus, synkronointi keskenään. Eli säädetään alipaineet jokaiselle kaasuttimelle samansuuruisiksi. Wingissä kaasutin numero 3. on vakio, eikä sitä ei voi säätää, vaan kaikki muut säädetään siihen verrattuna. Kaksi-pyttyiset moottorit, kuten esim. cx, on helpompi ja nopeampi säätää. Wingissä sylinteri nro 1. on etuoikealla, 2. etuvasemmalla, 3. takaoikealla ja 4. takavasemalla. Jos käytössä on vain kaksi letkuinen synkkausväline, niin ensin säädetään pari 1/3 ja sitten 2/4 ja lopuksi parit keskenään. Kuulostaa yksinkertaiselta, ja todellakin niin se on!


Itse ostin noin vuosi sitten Englannista kuvanmukaisen letkuhässäkän. Eli noin 2,5 metrinen letku on keskeltä laitettu kahdelle silmukalle, joiden halkaisija on n. 15 cm:ä. Letkun sisällä on teräskuula halkaisija n. 2 mm:iä. Sisin silmukka onkin erillinen yhden kierroksen päätön silmukka, jonka sisässä on myös samankokoinen teräskuula. Sisin silmukka ei ole kytketty kaasuttimien imukurkkuihin millään lailla, vaan kuula näyttää pelkästään alapisteen gravitaation avulla. Nyt kun uloimman letkun avoimet päät liitetään muovisilla M5:en letkukaroilla kahden kaasuttimen imukurkkuihin, päästään itse mittaukseen.


Kone käyntiin ja käyntilämpöiseksi. Huolto-manuaalit kertoo, paljonko tyhjäkäyntikierrokset tulee olla, missä testataan ja säädetään synkkaus. Wingissähän se pitää olla 950 rpm. Minulla oli noin 1100 rpm, mutta kokeilin myös tuolla 950 rpm. Ei ollut merkittävää eroa. Kun kone käy ja letkut on kiinni, niin alempi kuula tekee edes-takaisin liikettä, ehkä noin 10 mm:ä. Ylempi kuula siis näyttää vertailukohdan, alapisteen tai gavitaatiopisteen. Jos nostaa kierrokset esim. 3000 rpm alempi kuula alkaa pysymään paikoillaan. Mutta tyhjäkäynnillä on helppo todeta, onko alemman kuulan liikeradan keskipiste ylemmän kuulan kohdalla! Se on siinä. Itselläni kävi niin, että oikea pari 1/3 oli melkein kohdallaan, enkä alkanut säätötuuvista säätämään. Vasen pari 2/4 heittikin jo selvästi. Säätöruuvin mutteri (avainväli 8 mm) löysälle ja kokeilemaan kumpaan suuntaan pitää kääntää. Mutterin kiristys saa yleensä aikaan, että synkkaus menee "yli", mutta muutaman iteraatiokerran jälkeen löytyy se oikea kohta. Lopuksi wingissä synkataan vasen ja oikea pari keskenään. Ei tarvinnut säätää lainkaan. Se oli siinä. Yllä olevassa kuvassa salamalla otettu kuva on vanginnut alemman kuulan heiluriliikkeen vasenmman puoleisen ääripisteen.

Ohessa vielä lyhyt video Wingin käynnistä synkkauksen jälkeen. Onko se sitten tasaisempi, kuin aikaisemmin? Ei paljon eroa, jotain kuitenkin.. Saa nähdä sitten onko eroa liikkeellelähdössä ja ajossa.



Videolla on jo originaali satula paikoillaan. Ostin sen Ebayn kautta jenkeistä. Ihan kohtuu kuntoinen on ja ajan henkeen sopivampi.



15 elokuuta 2014

GoldWingin Huollot, Etuiskunvaimennin öljyjen vaihto ja venttiilien passaus

Etuiskunvaimentimien stefat eivät vuotaneet, joten päätin ensihätään vaihtaa kuitenkin uudet öljyt putkiin. Öjythän olisi hyvä vaihtaa kahden vuoden välein. Ei ollut yllätys, että entiset, ilmeisesti ATF öljyt, olivat aika tummanpuhuvaa.


Tässä wingissä iskunvaimentimiin laitetaan 1-1,5 bar'in paine vielä lisäämään vaimennusta, joten eikun ilmat pois ja ilmaletkut irti, jolloin välttyy avaamasta putkien yläpään tulpat. Wingissä jousissa on esijännitys, joten en alkanut ylätulppia nyt tällä kertaa avaamaan. No, entiset öljyt tuli vikkelään pois ja pohjatulppa takaisin, mutta entäs sitten. Miten ruutataan pienistä M6:n kierrereistä, jotka ovat vielä hattujen sivuissa? Kokeilin injektioruiskulla, mutta kovin vähän meni kerrallaan ja pitäisi saada kaikkiaan 270 ml:aa. Turhauduin ja kävin ostamassa manuaalisen ali-/ylipaine pumpun säiliöllä.


Ylätulppaa kun kiersi sen 90 astetta, että sai reiän ulospäin pyörästä osoittamaan, niin kohtuu helppo oli ruutata 100 ml:aa kerralla putkeen. Toki rauhallisesti pitää pumpata. Pakeneva ilma pitää välillä päästää pois. No, sinne meni ölpät ja ihan oikea määrä. Oikean puoleinen oli helpompi, kun otti ilmaventtiilin pois ja sen kautta suoritti saman operaation. 
No, öljyjen vaihdon jälkeen oli aikomus passata venttiilien välykset, mutta ajonälkä ja kokeilun halu voitti! :) Eikun ajamaan ja kokeilemaan, tuliko parempi. Kyllä vaan oikeat keulaöljyt 10W teki tehtävänsä ja keula toimii huomaamattomasti nyt, eikä etunen lyö käsille. Eli itse ainakin vaihdan joka toinen vuosi vähintään keulaöljyt.
Tuolla pumpulla saisi myös alakautta, poisto tulpan reiästä imettyä uudet öljyt sisään. Astiaan oikea öljymäärä, josta letku reikään (tiukasti) ja yläpäästä pumpulla alipaine keulaputkeen. Pumpun toiminta on helppo kääntää ali- tai ylipaineelle. -83 Wingissä antidive osat alapäässä sijoittavat poistotulpan aika huonoon paikkaan, joten en alkanut noin kokeilemaan.

Lisäänpä tähän osioon myös venttiilien säädöt. Eli -83 Wingissä välykset on: Imu 0,10 mm ja pako 0,13 mm.
Kun pääsin tarkistamaan välyksiä, niin tuli huomattua, että kaikki oli aika tiukalla. Milloin lie viimeeksi säädetty, ei voi tietää. No, venttilien lautaset uppoavat kansien seetteihin pikku hiljaa pitkällä aikavälillä, välys pienenee.
Kun venttiilikoppienkin tivisteet olivat vielä tiiviit, ei muuta, kuin osat paikoilleen ja ajamaan! :)


Näin tällä kertaa. Jaksaisko sitä vielä kaasuttimien synkronoinnin tehdä.. Katsotaan..



14 elokuuta 2014

HONDA GL1100 GoldWing Standard 1983

ENSITUNTUMAT JA PERUSHUOLLOT

Kyllähän siinä niin vaan pääsi käymään, että tuli hankittua cx:lle kaveriksi otsikon mukainen pyörä. No miksipäs ei, kun GoldWing oli 80-luvun alun aikansa lippulaiva. Hienoa tekniikkaa ja sopivan kokoisella rungolla ja vahvalla moottorilla varustettuna. Pitkälle matkalle sopivan leppoisa ajettava peli. Itse aina pitänyt naku-pyöristä simppelin ulkonäön vuoksi, ja onha tekniikkakin heti käden ulottuvilla. No, pitkällä matkalla varmaan jonkin moinen visiiri olisi hyvä. Mutta ohessa pyöräni kuva muutaman päivän kuluttua pestyäni sen.





Vuosimalliin -83 kuuluu mukavia parannuksia aikaisempiin malleihin verattuna. esim. pidennetty välitys, AntiDive keula ja vilkun palautusautomatiikka. Pyörä on varustettu ameriikkalaisella Saddleman tarvikeistuimella, joka henkilökohtaisesti ei aiheuta jippii-huutoja! :) Soffa mikä soffa. Pitäneen yritää hankkia jostain alkuperäinen, kunhan ehtii. Pyörässä on myös Hondaline kovat sivulaukut eli attaseat. No, minulle käy. Ihan hyvin sopii tavaraa ja lukkoonkin ne saa.
Pesun ja alustavan puunauksen/vahauksen jälkeen pyörästä kuoriutui ihan kohtuullinen kuntoon laitettava peli. Mittarilukema oli ostohetkellä 90.700 km. Alkavaa ruostetta löytyy sieltä täältä, joten fiksausta on jatkettava. Tekniikka tuntuu pelaavan ihan hyvin, joten aloitin kunnostukset perushuolloilla, eli moottoriöljyt, peräöljyt ja polttoaineletku/suodatin.


Kuvassa yläpuolella olen jo polttoainesuodattimen ja vasemman puoleisen polttoainepumpulle tulevan letkun vaihtanut Gates'in letkuun. Ruostumattomat klemmarit tietenkin. Oikean puoleinen pumpulta kaasuttimille lähtevä on vielä vanha kuvassa. Samaan syssyyn vaihdoin uudet tulpat, mitkä tässä vuosimallissa tulee olla DPR8EA-9. Entiset olivat kauniin kahvin ruskeat DR8ES-L:t. Siis tulppamerkinnät NGK tulppien mukaan.

Seuraavaksi perushuoltolistallani on:

- etuiskunvaimentimien öljyjen vaihto, stefat eivät vuoda
- venttilien säätö ja kaasuttimien synkronointi
- kardaanin hammaskehien puhdistus ja rasvaus 60%:lla molybdeenirasvalla
- Ebayn kautta on jo tulossa mustat ruostumattomat teräspunosletkut
- sekä uusi ilmansuodatin

Starttimoottorihan on hyvä näissä wingeissä puhdistaa, jos startti pyörittää huonosti, vaikka akku olisi kunnossa. Omani tuntuu pörittävän vallan mainiosti toistaiseksi. Hyvä. Nokka-akseleiden hammashihnat on vaihdettava tietyn aika- ja/tai km-välein. Entinen omistaja kertoi tähän vaihdetun 70 tkm:ssä. Talvella täytyy jäähdytysnesteet vaihtaa, joten samalla täytynee kurkata kansien alle, miltä siellä hihnat näyttää.
Nämä huollot tehtyäni alkaisi enään olla jäljellä takaiskunvaimentimien kunnon, ohjausakselin ja swingin laakerointien tarkastus ja voitelu. Loppuaika tule menemään pyörän ehostukseen jne.. Saa nähdä ensi keväänä, miltä pyörä näyttää ja toimii..

1983 GoldWingin tekniset tiedot netistä pomittuna. Omani VIN-koodia tutkin ja on valmistettu Ohion tehtaalla USA:ssa. Pyörä on aikanaan tuotu Kanadasta. Varustettu km-mittaristolla.

ENGINE
- Engine type: Liquid-cooled four cylinder horizontally opposed OHC
- Displacement: 1085 cc
- Bore & stroke: 75 x 61.4 mm
- Compression ratio: 9.2:1
- Valves: 2 valves/cylinder
- Fuel Delivery: four 30 mm, CV type
- Horsepower: 81 hp (60.4 kW) @ 7000 rpm
- Maximum Torque: 88 Nm (64.9 ft. lbs) @ 5500 rpm
- Exhaust system: Four-into-two with balance tube
- Ignition system: Transistorized pointless
- Starting system: electric
- Fuel type: regular gasoline

DRIVETRAIN
- Clutch: wet multi-plate
- Transmission: Five-speed, constant-mesh
- Wheels: Honda cast wheels

CHASSIS / SUSPENSION / BRAKES
- Brakes type: interconnected braking system internally ventilated double piston.
- Front Brakes: dual 232 mm discs with 2-piston calipers
- Rear Brakes: single 250 mm disc with 1-piston calipers
- Front Suspension: air-assisted telescopic with TRAC™ anti-dive
- Rear Suspension: air-assisted shocks
- Front tire: 120/90H18
- Rear tire: 140/90H16

DIMENSION
- Wheelbase: 1605 mm (63.2")
- Dry weight: 272 kg (598 lb.)
- Dry weight: (without fluids): 266 kg (586.4 pounds)
- Overall length: 2340 mm
- Overall width 920 mm (36.2")
- Seat height 790 mm (31.1")
- Fuel capacity 20 litres (4.4 imp gal.) (5.3 US gal)

OTHER
- In 1983 Honda continued with the basic GL1100

Colors:
- Black NH1
- Candy Regal Brown
- The emblems were gold, but the pinstripes were orange and gold
=> Canada model: Pinstripes were charcoal gray and white
- The wheels were cast with eleven spokes
- The speedometer now has a 150 mph (240 kph) limit
- The turn signal featured a self-cancelling system
- The saddle was dual and more pronounced like in the previous year.
- Brakes: Unified braking system with TRACTM anti-dive control front wheel had dual slotted discs with dual piston calipers
- Wheels: Cast alloy wheels with deep tread tubeless tires
- Seat: Adjustable
- Instruments: Full instrumentation
- The frame serial number began with 1HFSC020XDA300101 and the engine serial number began SC02E-2300012

Kun kaikki huollot on tehty täytyy tutustua pyörän sytysjärjestelmään, lempiaiheeseeni! :)

18 helmikuuta 2014

FBG47 Rev. 1.2 - AC-CDI Unit for Honda CX500

Okay, finally I got time to concentrate to my replacement ac-cdi unit aka FinnBoxG47 (shortly FBG47) which I made for my old Honda CX500. I thought could I make it better and started to re-designing the electric board. There are a few points which can be made better, I think. Last summer everything worked just fine but you need to do something on these long winter nights here in Finland. And sure, if I can improve even a little bit the present unit, why not?

It's not a secret that the analog cdi unit of CX500 is not in principle very complicated. There is just a few points in the schematic which need to be understood correctly. At the wiki-pages of cx500 forum is shown a few schematics which are almost correct.
All begins from the used thyristors. At 25C and 100C thyristors gates have a little bit different the lowest trigger voltage which is enough to open the current flow from anode to cathode. In BT151-800R case, for example, the normalized voltages are about 1V (25C) and 0.7V (100C). The difference is not much but in the present circuit enough to change the ignition advance curve at different temperatures. To design the back effect for that phenomenon requires usage of NTC thermistors at pull down resistances of the gates. Also the advance lines resistances need to be matched with the pull downs. In analog cdi unit the pick-ups and advance pulsers produce analog signals, ie. the signals heights are dependent on the speed of the engine. More revs, higher the signal heights. In CX500 case the idling is at 1100 rpm and the advance start to change at about 2000 rpm. The max. advance is at 5500...6000 rpm. The slope of advance curve can be easily changed by changing the resistor values of the advance lines. But the original Honda kind of slope is good to maintain. To summarize all this is as follows:

* Calculate the needed pull down resistances based on the used thyristors' trigger voltages at 25C/100C.
* Match the resistance by using suitable thermistors (B?) in parallel and in series (R9 and R10) with 1% resistors.
* Calculate/test the suitable resistors for the advance lines (R2, R3, R4, R7, R7 and R8, left and right lines are not the same!).
* Match the negative pulse resistors (R1 and R5)


Well, it's easy to say afterwards.. Anyway, lately I added a signal diode and a capacitor to both of the advance lines simply to smooth and balance even more. I also changed the thermistors to more accurate ones (AVX). Have to test ride my cx when possible to see is there any difference. Hardly much but now I think FBG47 is in the final form..





19 heinäkuuta 2013

Making and Motorizing of Telescope

Well, I just ended my many years well served ADSL-connection and I moved ahead and have now 4G connection with integrated wlan. I like it. On the other hand, in the end of the year my telescope hobby pages Making and Motorizing of Telescope will be gone! Well, I'm trying to put the same content here in my blog..

I started my web-pages like this:

"My Amateur Telescope Making hobby started already at the beginning of 80's. As a young man I was very eager to try out everything and a trial of making a mirror by own hands did not end to the perfect paraboloidal mirror. Instead of that my 5" mirror had bad turned down edges and the polish of the surface was far from adequate! Still the telescope served many years and afterwards thinking the manual own hands made mirror left thoughts and feelings that you can if you try hard enough! And what would be the most valuable than own and share with your family and friends something which you have done by yourself!
In the beginning of the new century after 20 years of my first ATM experience I happened to find Mel Bartels' great instructions to motorize a telescope. Since then I have felt the ATM things are very interesting and sharing instructions belongs to the hobby. Many times I have found out the best instructions and solutions from the net. Let's keep it that way!
I try to show shortly on these pages how I constructed my "Motorized 5" Telescope" and the latest "Lurie-Houghton Newtonian Telescope". Making telescope optics has always been the most interesting part of ATMaking. By building grinding/polishing machine I have got the required boost to the hobby. Manual mirror grinding does not feel good anymore and it would take a lot more time too. Using of machines has also brought own kind of ATM hobby part because to learn to use machines is not always simple and straight forward. There seem to be own tricks and lessons learned things too."

There is pretty much all shortly said. I still feel that way even if I haven't done the hobby for long time. To make telescopes is very interesting but time consuming hobby. Anyway, Lurie-Houghton telescope has always been my favorite just because there is two telescopes in the same package: A refractor and reflector. At least, in principle. As soon as I figured out all the aspects of that telescope type I was inspired. I felt need to try out one! :) Well, afterwards I found myself deep in the ATM hobby but I did not want stop until I have finished it. Period. And I did! The best part was that the telescope really performed and performs still as I have read many times. It has very large field of view and almost coma free optics. Very suitable for many amateur astronomic use. It's good for taking photos of sky wonders or just looking stars, galaxies with naked eye. When I got it ready I was so happy and proud of my achievement. In the end administrator of ATM Letters, a web magazine, contacted and asked me to write an article in 2006! Wow! Oh boy, I was happy. Never happened to me earlier. Well, now that my web-pages will soon go down I add here a few texts of my old stories while making LHN telescope. Actually the correct name is Lurie- Houghton Newtonian Telescope. Here we go..

"Optics of Houghton-Newtonian
(H)oughton-(N)ewtonian telescope typically consists of a full size corrector located on the upper end of the tube, a spherical primary and a flat secondary mirror. The corrector usually is designed to have two lenses: A bi-convex(positive) front and a bi-concave(negative) rear lens. The lenses have a small air gap between each other. Also the lens glass material can be the same, ie. a good choice is, for example, Schott's BK7 or Pilkington's BCS grown glass. Actually the correct name for this kind of telescope should be "Houghton-Newtonian". I have read that people are interested in to make corrector lenses of normal plate glass. My opinion is that why to risk and spend enormously time for unsure glass material if there are am. good materials available? Of coarse a good one always costs more. That's the life. To design and calculate a LHN telescope setup a good tool is OSLO EDU. It can be free downloaded from the net. Also very useful web-pages are Vladimir Sacek's "Amateur Telescope Optics".

A very good, informative web-page of designing and making a LHN telescope is Rick Scott's "Lurie-Houghton Telescope Project". What are then the advantages and disadvantages of the LHN telescope? And is there any common sense to make one? A good normal Newtonian telescope performs just perfectly and is more than enough for most of us. I think now we are starting to talk about a topic which is not black and white thing. But if you try to find out pure physical facts, some of them can be listed:

Advantages:
- rather fast telescope F/4...F/5 (typically)
- large field of view
- curvature of field is almost flat
- coma free
- there is astigmatism but not a big issue
- corrector seals the tube end reducing tube turbulence
- no secondary spider vanes
- tube is "dust sealed"
- optics is easier to make, all surfaces are spherical

Disadvantages:
- telescope is heavier because of the corrector
- obstruction is easily 30..33% depending on the requested FOV
- light loss because of two corrector lenses
- there is for sure a lot of work with the optics (5 surfaces)

These are the first things which come to my mind. My reasons to choose making LHN telescope was that it really is a good telescope type and I liked to practice and learn my ATM skills with lenses too. I had already made a couple of paraboloidal mirrors, so trying out lens making was evident. Optics of the LHN telescope is quite forgiving. I made at first the primary mirror trying to match the radius of curvature as close as possible to the calculated one. It doesn't matter if you do not reach the RoC exactly. The new RoC value can always be fed to OSLO file and correct the lenses' values, no problem. Maybe the final F/ratio will only change a little bit. During playing with my LHN setup in OSLO I noticed that R1 (front lens's first surface), R3 (rear lens's first surface) and R5 (primary) are the most critical ones. Ie. RoC of R1 and R3 should not only be within +/- "something" millimeters tolerance, they should also have exactly the same but opposite RoC value (R1 is convex, R3 is concave). But the good thing is that R1/R3 together can vary about +/- 5..7 mm of the calculated values. If the R1 (convex) is interference tested against polished surface of R3 the overall 3 fringe difference is about the maximum acceptable value. The primary mirror's acceptable value is app. +/- 3...4 mm if the corrector lenses are made first. So, I would say that it's better to make first the primary, adjust the values of the corrector in OSLO and then make the corrector lenses within that +/- 5...7 mm tolerance.

R2/R4 tolerances behave the same way as R1/R3. You should get both RoCs as close to the same value as possible but together they can vary and this time much more than R1/R3. For example in my setup a good value for R2/R4 is 3000 mm (R2=convex, R4=concave). OSLO Lt clearly shows that the value for RoCs could vary easily +/- 100 mm even more without noticeable destroying the final spot diagrams! If you have a spherometer at least 50% of lens diameter it should not be very difficult to achive much more accurate results than that. Actually if you grind lens pairs together checking concave's RoC is easy. Then there is that little air gap between lenses. At least what I tried to figure out with OSLO it seems that it's enough to keep it small. If between lenses is placed three pieces thin tapes or post stamp papers is enough. Then the gap on lenses edges are about 0,05...0,1 mm. Lenses thickness is once again a glad thing in LHN corrector case. Even if refractors' lenses thickness has to be quite accurate for LHN corrector lenses 1...2 mm difference (from designed) is nothing. Thiner is better but as we know a good starting point for lens disks is 1:10. Finally there is in LHN telescope setup the corrector's place compared to the other optical elements. This may start to sound monotonic but also the corrector's place on the optical axis is not so accurate. Meaning that you need not to design any specific high accurate secondary supporting system to locate the corrector exactly in the pre-calculated place! It's good to remember that I am writing these things from an ATM optics maker's point of view not from pure optics designer's view. Optics designers would try to make a perfect telescope which has a perfect spot diagrams. Yes, by giving independent values for each RoC of lenses is possible to make a little bit better LHN telescope especially Houghton-Cassegrain case. But a very good design starting point is in "Telescope Optics: Evaluation and Design" - book (page 126). The shown setup for LHN is the-all- spherical design (with R1/R3 and R2/R4 RoC pairs) and the results are more than adequate.

Making the lenses in the first picture I am rough grinding R3 on R1. It's a nice thing in LHN corrector lenses that you can design the setup so that R1/R3 and R2/R4 surface pairs have exactly the same radius. Then you can rough grind those surface pairs on each other saving time a lot. Of coarse you can fine grind them in the same way or use a grinding machine and independent tools for each surface, as I did. In this point I have to mension "a pitch tile tool", ie. a grinding tool covered with tiles which are clued by using normal pitch. I made those tools after reading Mr. Roger Ceragioli's article "Refractor Construction Page" My opinion is that those tools work much better than normal epoxy tools. All the time the fine grinding action was good and the tools stayed in really good contact. That is a method which can be recommended honestly at least for lens making.

I had a little bit experience of trepaning mirrors, so making the lenses center holes for connecting the secondary went quite nicely. As I had read about crowns and flints that they are much more breakable than Pyrex or Duran50 glass, it seemed to be true. I was able to use a drill press which had a centering base. Then you can center a biscuit cutter exactly to the center of a lens. If you do not touch to the settings you can drill 3..4 mm from one side and turn over the lens and drill now until you reach the first side's pre-drilling. That way you can quite safely drill through a lens without a fear that you will break pieces off the edge of the center hole. A crown glass really is easily breakable!

I think that it's better to trepan lenses after you have ended the 220 carbo stage or so. That's the same no matter are you making a lens or a mirror. The reason is that after 220 carbo you have already grinded off the material which is needed to reach the RoC (especially in concave case). If you now make the center holes the required bevels in the edge of the hole and the core will last to the end of the fine grinding. Without a fear of taking the core off, re-beveling and plastering the core back...Oh boy what a mess and work! Okay, this is a quite small thing but still...please believe me. :)

My lenses are Pilkington's BSC crown glass which is equivalent to well-known BK7. I got the glass as a 15 mm thick molded glass slab (400x240 mm). Because of my work I got two 150 mm round glass disks water jet cutted. The cutted edge surfaces were quite smooth and both disks were in the same size enough to start grinding. I thought a lot how to edge lenses with my home tools. Then I figured out that the only way is to connect them to my grinding machine's shaft through the lens holes with a bolt after the lenses were trepaned. So, just after 220 carbo stage both lenses got their exact diameters. I bolted both lenses together to the shaft with a bolt and a large steel and rubber plate. I adjusted the lenses until they rotated centerly as possible. Then I used a diamond wet stone with a stand and grinded the lens edges to the same diameter. It took about 10 minutes. Finally I used a piece of steel plate and 20 um al-oxide to fine grind the edges.

After treppaning and edging the cores have to be clued back with Plaster of Paris. I think that stuff is well-known all over the world. Here is one method which I have used: Take a piece of plastic contact sheet and clue it to the backside of the lens or mirror. Now lay down the core from other side of the lens and quide it through the hole with three pieces of wood or plastic sticks. The tichness of the sticks should be the same as the gap between the core and center hole. The core should stick to the backside plastic tape rather well. Now you can pour thin, watery Plaster of Paris around the core. Normally I have layed down the lens on it's pair lens, only the plastic contact sheet between them. If you now make the plastering you can be quite sure that the core is almost in the same height as the lens itself. Finally after the plaster is dryed you have to take out a little bit of the plaster from both sides of the lens. Let's say app. 3 mm. The gaps can be filled carefully with candle vax or equal. If you don't do that there is a big risk that the core get loose. Candle vax is maybe not the best possible material. I tried also sanitate silicone. It was good stuff but making the seal was quite difficult. Anyway, the purpose is to make the plaster waterproof.

In the beginning of the carbo 220 stage at the latest you have to start to measure the wedge of the lenses. I made a wedge tester just from left- over plywood. In Texereau's "How to Make a Telescope" - book on page 200 is described well how de-wedging should be done. If you have done by manual method a mirror you learn de-wedging once you have tried it. The question is just manually grind mirror without rotating the upper disk in your hands. The thickest edge is placed towards you. Just little bit harder pressing during grinding. After 5 minutes you have to make 15 minutes normal grinding to ensure the surfaces are spherical enough before wedge testings. This way it has to be continued with both lenses until in the finest grades the wedge is about 0.025 mm. I left the both lenses to value 0.03 mm. In LHN corrector case it seems that the wedge can be much bigger than 0.025 mm. Anyway, Mr. Ceragioli gives in his article good values for wedge which can be and is realistic to achieve in different grades. So, I made de-wedging allways in the beginning of the new grinding stage and then continued until the surface marks were gone. Of coarse in the end I checked the wedge value before moving finer stage. I faced a surface quality problem with 2 surfaces, so I had to come back to coarse stages. With machine it seemed to be so that the wedge did not change even if I took 3 the finest grades again.

Polishing the lenses is quite the same thing compared to mirror polishing. I had polished a few mirrors with my machine so the concave surfaces R3/R4 were quite easy job. Only it's good to remember that thin lenses have to be supported well with, for example, a concrete base. Between the support base and the lens I used 2 mm rubber plate. A couple of turns of plastic tape around base/lens is adequate to keep them together. R1/R2 of the front lens are convex. I have used my Mirror-O-Matic style machine for some time and typical for this kind of machine is to use sub-diameter tools for grinding and polishing. 75% tool is good value and it always works well for a concave surface. Now I had a good situation to try out would a small tool work also for a convex surface. Actually I used full-sized-tool for R1 and 75% tool for R2. Both styles worked well. I achieved rather good spherical figures and app. that 3 fringes match for concave pairs. Of coarse it's good to remember that all surfaces have to be polished about half way so that you can see through a lens while making interference testing. And if a correction need is detected a half-way-polished surface is much easier to correct. I have had always little problems to get a perfectly polished optical surface without pits. Ie. many times I have had to come back a few stages and fine grind again. In these corrector lens cases I happily noticed that 2 surfaces came out at first trial very nicely. Either the crown optical glass is easier to grind or the new tile-pitch-tool worked so much better. I would say the tool was the biggest reason. At least I like to recommend it's use.

Finally after 5 months I got the whole telescope optics ready for testing. Now (08-Jan-2005) the primary is in Helsinki for aluminaizing but before sending it I tested the telescope twice. In star testing from 5 to 10 rings visible intra and extra images were very much equal. The outer most ring's texture, thickness and brightness looked good in my eyes. I am not an expert, can only compare to my normal Newtonian telescopes. Also if I came very close to focus point the donut was round indicating no astigmatism. The subjective "snap" test also worked as it should do. Ie. a star or the surface of the Moon snapped right in one point in the best focus. Actually I was a little bit suprised, so well the telescope performed! Well, as I have read the zero power corrector seems to work properly producing just opposite direction spherical aberrations for the spherical primary. No lateral colour as in a refractor, just pure nice and sharp images.
With Parks Erfle 20 mm eyepiece the telescope produces magnification 32x. I looked the full moon and estimated FOV was 3.5 full moons. The secondary size is 1.83" (46.5 mm) and the obstruction then 32.7 %. I look forward to continue my testings after the primary mirror comes back from aluminaizing.

Well, the Lurie-Houghton Newtonian telescope seems to perform as well as I have read. If consider the work amount which is huge compared to an ordinary Newtonian LHN telescope splits amateurs' thoughts I'm sure. If you are willing to spend a lot of your time and also money for optics making it's a very good choice. If observing is the main point and hobby, buying or making a good ordinary Newtonian is the right way to go. But if your hobby is making telescope optics as mine is, do not fear to try out LHN optics. In principle there is combined two telescopes with their good features in one package: a refractor and a reflector!"


One of the two lenses is attached to the shaft of grinding machine for edging



Bevels to the edge of center hole


Plugs put back to the lenses with Plaster of Paris


For sure a grinding machine ease and speed the grinding work


Checking the wedge of the mirror blank


Corrector lenses installed in the cell/tube


The Moon through my Houghton-Newtonian Telescope



Some close-ups through the telescope.


Ready-made optics of Houghton-Newtonian on a table.


Final prove of the optics performance.


Dimension drawing of the telescope.


The final OTA (Optical Tube Assemble).
Nowadays the optics is in safe place waiting for my inspiration to make a fiber tube OTA.


And finally my self-made M-o-M (Mirror-o-Matic) grinding/polishing frequency inverter controlled machine. In the photo there is a 8" Classical Cassegrain primary on the table but that's another story.
When do I have time to start that all over again! Very good and interesting hobby. It only needs your time a lot..