Retro "Rayotron" noćno svjetlo (1. dio): 16 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:31

Uvod

U prosincu 1956. godine Atomski laboratoriji reklamirali su Rayotron kao "prvi jeftini elektrostatički generator i akcelerator čestica" za nastavnike znanosti i hobiste [1]. Rayotron je bio super, van de Graaffov (VdG) generator s gumenim pojasom. sposoban izbaciti iskre od 500 000 volti sa svog metalnog priključka. VdG-ovi su elektromehanički primjeri miješanja cipela s gumenim potplatima po tepihu, a zatim dodirivanja uzemljenog metalnog predmeta. Iako bi spektakularni prikaz munje koji je proizvela ova impresivna mašina mogao šokirati nesuđenog osoba s nogu, pražnjenje mikroampera nije predstavljalo rizik za zdravu osobu prema proizvođaču.

Negativno nabijeni terminal Rayotrona odbija negativne elektrone duž duljine zapečaćene staklene cijevi pod tvrdim vakuumom do mete koja se nalazi u podnožju. Sudar ovog snopa čestica pod naponom s metom omogućio je korisnicima provođenje različitih fizičkih pokusa (a također je izložio i nezaštićene osobe u neposrednoj blizini opasnih tuševa rendgenskih zraka [1]). Na kraju su Atomski laboratoriji prekinuli proizvodnju zbog sigurnosnih pitanja.

Dizajnirao sam ovo noćno svjetlo kao počast zaboravljenom djelu obrazovne tehnologije iz sredine stoljeća. Za razliku od izvorne jedinice, ovaj polurazmjerni model ne emitira opasno zračenje i neće vam pokvariti dan ostavljajući vas sa sablasno zelenim naknadnim sjajem:>). Rayotronov snop čestica modela modeliran je minijaturnom hladnom katodnom svjetlošću (CCL).

Korak 1: Pregled projekta

I. Osnovna operacija

Zamijenio sam bučni remen i motorizirani valjkasti mehanizam koji se koristi u izvornoj jedinici tihim, generatorom negativnih iona koji se prodaje za kućnu uporabu. Napajanje daje niskonaponski istosmjerni napon za ionizator; koji pokreće CCL. Svjetiljka je aksijalno ugrađena u plastični cilindar koji je podupirao ispusnu kuglu. CCL i struktura podrške pričvršćeni su na gornju ploču konzole.

II. Sklop ploče s instrumentima

Instrumentna ploča konzole bila je jedna od rijetkih komponenti koje su se promijenile u izgledu tijekom proizvodnje Rayotrona. Slike i opisi iz različitih izvora koji dokumentiraju ove izmjene vodeni dizajn ploče; fotografije prikazuju rane i kasnije modele Rayotrona. Koristio sam mjerač srednjih stoljeća od 50 mikroampera za prikaz izlaza ionizatora, kao i vintage upravljačku tipku i prekidače u kombinaciji sa svjetlosnim pokazivačima. Mjerač i upravljačka tipka spašeni su iz odbačene potrošačke elektronike.

(Zabavna činjenica: Sigurnosna naljepnica proizvoda na podnožju jedinice upozoravala je na emisiju rendgenskih zraka tijekom rada. Kao dodatna mjera opreza, proizvođač je predložio da se Rayotron zatvori u bunker izrađen od betonske cijevi radi zaštite operatera i promatrača od otrovanja zračenjem [2] !)

III. Sklop kartonske konzole

Konzola je MacGyvered preuređenom kartonom uzetom iz hrpe veziva s 3 prstena kupljenih na lokalnoj rasprodaji. Ploča s instrumentima i plastični potporni stup na vrhu terminala postavljeni su na konzolu. U ranijoj verziji korištena je obloga od umjetnog metala na ploči radi prskanja boje, zbog čega je projekt izgledao previše suvremeno IMHO; pa se odlučila za retro, otrcani chic izgled kako bi ostavila dojam starosti.

Fizičke dimenzije nisu kritične, pa prema potrebi povećajte projekt. Do kraja ovog uputstva imat ćete jeftin izvor visokonaponskog istosmjernog napona (HVDC) za jednostavne, elektrostatičke demonstracije, kao i noćno svjetlo bez problema, bez problema sa smrtonosnim trovanjem zračenjem koji vam uništavaju dan (loša dosjetka, ali nisam mogao ne opiri se:>). Na kraju, upotrijebite zdrav razum s ionizatorom. Izbjegnite iznenađenja - prije rada na visokonaponskom ožičenju isključite napajanje.

Korak 2: Dijelovi i alati

Smanjio sam troškove izgradnje recikliranjem rabljenih ili odbačenih predmeta kad god je to moguće. Neke se komponente mogu improvizirati. Na primjer, limenka bezalkoholnog pića od 8 oz čini jeftin terminal za pražnjenje.

(Zabavna činjenica: Model iz sredine stoljeća imao je sferni terminal za pražnjenje. Zloslutniji terminal nalik na rastući oblak gljiva pojavio se u ažuriranom modelu iz 1960-ih [1, 2].

Potrebne elektroničke komponente identificiraju se u svakom koraku. Razni predmeti potrebni za izgradnju su: kartonski listovi s 3-prstenastih veziva; ploče; prozirna i plava traka; priključni/ montažni hardver; ljepilo cijano-akrilat (CA); izolirana projektna žica; olovka; štipaljke za stezanje; kutomjer; vladar; šmirgl papir; škare (ili komercijalni rezač papira); boje u spreju; i Elmerovo školsko ljepilo X-treme, kao i razni ručni alati; električna bušilica s raznim bitovima i olovkom za lemljenje.

Korak 3: Elektronika: Ionizator i napajanje (Mod ili kupite jedan)

Našao sam vintage sobni ionizator Radio Shack Micronta na rasprodaji za 1,50 dolara. Ionizatoru je nedostajalo izvorno napajanje, pa sam hakirao izvor istosmjerne struje s prijenosnog crno -bijelog televizora (sjećate se ih se?).

Otvorio sam kućište i zamijenio izvorni transformator od 12 VDC @ 1 amper drugim transformatorom zbog hrđe. Oprez: ako to učinite, provjerite jesu li komponente ocijenjene za novi transformator ili ćete skuhati krug ispravljača! Montirao sam novi transformator i originalni ispravljač na pločicu i lemio komponente zajedno. Ostavio sam ovaj sklop po strani za kasnije ubacivanje kad je izgradnja konzole bila dovršena.

Bez brige ako ne želite napraviti dugotrajnu obnovu. Mnogo bolje rješenje je korištenje komercijalnog izvora napajanja. Našao sam adapter od 12 VDC, 4 ampera na prodaji u garaži koja je pripadala prijenosnom računalu i bez problema ga koristio s ionizatorom (vidi korak 14).

Korak 4: Sklop konzole: Raspored, izrezivanje i prilagodba ploče s instrumentima

Većina truda za ovaj projekt uložena je u projektiranje, izradu i doradu kartonske konzole. Preskočite sljedeće korake kako biste uštedjeli vrijeme i samo upotrijebite običnu kutiju za cipele. Za prave DIY ratnike vani: zaposlite se u izgradnji!

Odlijepite plastičnu oblogu s veziva kako biste dobili karton za ploče s instrumentima i druge konzole. Mjerilo rasporeda, upravljački gumb, dva prekidača i dva signalna svjetla na kartonskoj traci odgovarajuće duljine, širine i dvostruke debljine. Postavio sam prekidače i svjetla u pravokutni raspored. Izrežite ili izbušite rupe odgovarajuće veličine za montažu svake komponente. Naneo sam tanki sloj ljepila oko i unutar svake rupe, a zatim sam brusio finim papirom, što je pomoglo u održavanju oblika bočne stijenke kad se ljepilo stvrdne.

Rana verzija projekta uključivala je reklamnu brošuru za Discover Platinum Card kako bi panelu dala završnu obradu od umjetnog metala. Obrezao sam brošuru, a zatim izbušio/izrezao rupe za montažu. Ostavio sam okvir od otprilike 5 mm kako bih stvorio kontrastni efekt kada je ploča prskana u svijetloj boji. Dodana je brojčana ploča koja prekriva veći dio logotipa. (Na kraju sam poprskao cijelu ploču s instrumentima i odbacio brošuru jer se lako zaprljala.) Ostavite ploču i komponente sa strane do kasnije.

(Zabavna činjenica: izvorni operativni priručnici nalaze se u stalnoj zbirci Muzejske knjižnice Nacionalnog instituta za zdravlje u Bethesdi, MD [3].)

Korak 5: Sastavljanje konzole: Nacrtajte, izrežite, poravnajte i nacrtajte W/kutne podupirače

Odredite veličinu konzole s obzirom na dimenzije ploče s instrumentima. Ostavite dovoljno prostora za ugradnju napajanja i ionizatora. Također uzmite u obzir željenu visinu vašeg potpornog stupa i promjer ispusne kugle; odgovarajuću konzolu za mjerenje.

Nacrtao sam obris za svaku ploču na kartonu, a zatim ih izrezao. Bočne ploče imaju nagib od 23 stupnja, prema dolje od vodoravne osi, za poboljšanje vidljivosti mjerača, upravljačkog gumba i skupine signalnih svjetala. Izrezao sam malu udarnu ploču dvostruke debljine kako bih je umetnuo na prednji dio kućišta radi dodatne potpore ploče s instrumentima. (Odlučio sam se koristiti dvostruku debljinu za sve ploče osim gornje ploče radi bolje kvalitete kućišta.)

Nakon što su ploče izrezane, postavite ih na ravnu površinu; provjerite jesu li rubovi i kutovi jednaki. Zalijepite bočne, udarne, stražnje i donje ploče zajedno za dvostruku debljinu. Obujmica na mjestu. Brusite neravne rubove na ravnoj površini medom/finim papirom. Privremeno sastavite ploče pomoću stezaljki i kutnih podupirača od 2,5 cm za maketu konzole. Postavite ploču s instrumentima na konzolu. Provjerite kvadratne uglove i rubove u ravnini. Kao što je prikazano na jednoj fotografiji, koristio sam plavu traku za držanje konzole zajedno - VELIKA GREŠKA! Nemojte to činiti! Rubovi se gotovo nikada nisu ispravno poravnali, a cijela konzola uvijek se srušila kad se postavila ploča s instrumentima. Zalijepite sve ploče osim gornje i ploče s instrumentima. Učvrstite kopčama i oprugama dok se ljepilo ne osuši.

Savjet za gradnju #1: Za čiste i uredne rubove upotrijebite rezač papira komercijalne klase dostupan u FedExu ili Staplesu! (Također obojite konzolu u ovom trenutku kako biste izbjegli kasnije uklanjanje hardvera kako biste dovršili projekt.)

Korak 6: Montaža konzole: Ljepljiva ploča; Pričvrstite ploču s instrumentima

Ravni rubovi s brusnim blokom i med/finim papirom ako je potrebno. Za dodatni strukturalni integritet, izbušite rupu na sredini bočnih i stražnjih ploča kako biste smjestili vijke stroja okrugle glave #8-32 x 1/2 inča s ravnim podloškama i podupiračima koji će učvrstiti donju ploču; također, izbušite rupu u donjim uglovima svake od ovih ploča kako biste postavili podupirač. Bočne rupe premažite ljepilom umetanjem i okretanjem vrha olovke nekoliko puta prije nego što se ljepilo stvrdne; lagano izbrusite rupu dok ne postane glatka. (BTW, mislio sam da su vijci i podupirači pričvršćeni na udarnu ploču vizualna smetnja, pa sam ih uklonio i ispunio rupe prije slikanja. Ručno zategnite sav hardver jer ga morate ukloniti prije slikanja.)

Pronađite ploču s instrumentima. Šarke pričvrstite na unutarnji, donji lijevi i desni kut strojnim vijcima #8-32 x 1/2 inča i ravnim podloškama. Postavite i poravnajte ploču na konzolu. Šarke zavijte s unutarnje strane udarne ploče. Ploča s instrumentima trebala bi se ravnomjerno nasloniti na nagib svake bočne ploče. Ručni vijci šarki zakretnog momenta; rubove pješčane ploče dok ne budu u ravnini sa bočnim pločama. Oprez: ploča s instrumentima nije konstruirana za pomak više od nekoliko stupnjeva zbog konfiguracije konzole! Pristup unutarnjoj strani konzole je putem gornje ploče; pogledajte sljedeći korak.

Savjet za gradnju #2: Izbušite rupe veličine u gornjim uglovima udarne ploče kako biste omogućili lagano podešavanje šarki

Korak 7: Montaža konzole: Pripremite gornju ploču i poravnajte s instrumentnom pločom

Napomena: Ovaj korak zahtijeva koncentraciju i česte pauze za odmor!

Izrežite zareze u gornjem lijevom i desnom kutu stražnje ploče kako biste smjestili šarke; postavite ih tako da budu u ravnini s visinom stražnjih i bočnih stranica. Označite, izbušite i pripremite rupe za vijke. Montirajte odgovarajuće šarke na vanjsku stranu stražnje ploče. Provjerite je li prednji rub gornje ploče u ravnini s gornjim rubom ploče s instrumentima kada je zatvoren. Budite oprezni pri brušenju vodoravnih ili kosih rubova jedne ili obje bočne ploče po potrebi kako biste osigurali glatko uklapanje između gornje i ploče s instrumentima. Previše brušenja dovest će do praznina između ploča! Čvrsto pričvrstite gornju ploču gumenim trakama tako da ploča ostane na svom mjestu. Uklonite ploču s instrumentima za pristup šarkama. Posegnite u konzolu i označite otvore za vijke za gornju ploču.

Savjet za gradnju #3: Kosi unutarnji rub ploče s instrumentima s brusnim papirom za poboljšanje prianjanja uz gornju ploču

Koristio sam dva štapića za miješanje kave između svake šarke i gornje ploče kao odstojnike za smanjenje vezivanja tijekom otvaranja i zatvaranja. Štapovi su izrezani prema veličini, zalijepljeni, složeni zajedno i pričvršćeni na donju stranu ploče prije bušenja rupa. Nakon toga, zalijepio sam komad šperploče od otpadaka na donju stranu ploče kako bih pružio dodatnu potporu za montažu sklopa cijevi od grede u kasnijem koraku.

Razmažite ljepilo uz prednji rub gornje ploče i gornji rub ploče s instrumentima; utrljajte ljepilo u karton kako biste ojačali rubove i kutove ploča. Ostavite ploče da se osuše; zatim sve rubove i kutove izbrusite finim papirom.

Korak 8: Montaža konzole: Montirajte hvatač i udarnu ploču; Pričvrstite noge

Srednja točka ID -a na prednjem rubu gornje ploče. Centrirajte i montirajte magnetski držač s dva vijka stroja s okruglom glavom #4-40, ravnim i podloškama za zaključavanje. Komad starog drveta pričvršćen na vanjsku stranu gornje ploče poslužio je kao prikladna ručka za otvaranje konzole. ID sredine na gornjem rubu ploče s instrumentima. Centrirajte i montirajte udarnu ploču pomoću vijaka za stroj. Ne zaboravite izbušiti prevelike montažne rupe i pripremiti ih ljepilom. Hvataljka i ploča zahtijevaju prilagodbe za pravilno prianjanje. Potvrdite poravnanje gornje ploče; zatim ugradite vijke i podloške za pričvršćivanje šarki.

Kao noge sam upotrijebio četiri komada drvnog otpada iz trgovine umjetničkih predmeta; svaki komad imao je prethodno izbušenu rupu od 3/16 ". Obojao sam svaki komad prije nego što sam u svaki zalijepio drveni klin. Izbušio sam rupu od 3/16" u svakom kutu donje ploče. Umetnici su privremeno držali noge na mjestu. BTW, ne lijepi komade dok se konzola ne oboji.

Korak 9: Sklop cijevi snopa: Potporni stupac i sfera ispuštanja

U početku sam odrezao dno dviju odbačenih bočica s lijekom i zalijepio ih od kraja do kraja plavom trakom kako bih napravio stupac za podršku. Stupac je pričvršćen pričvršćivanjem poklopca bočice na poklopac konzole, kao što je prikazano. Sramota … tamna plastika prigušila je unutarnju rasvjetu, a vrpca je vizualno odvratila pozornost.

Evo zaobilaženja: kupite prozirnu akrilnu cijev iz kante za otpatke u trgovini opskrbe hardverom ili plastikom. Pronašao sam tešku plastičnu cijev s istim vanjskim promjerom kao i ulazna rupa šuplje aluminijske kugle (promjer 8 cm; kupljeno na Teslathon događaju). BTW, ako nemate sferu za pražnjenje, upotrijebite metalni svjetski globus iz trgovine dolara ili čak aluminijsku limenku bezalkoholnih pića. Izrežite metalnu štipaljku za ulazni otvor za vaš potporni stup. BTW, spremi čep bočice koji se koristi za pričvršćivanje stupca na poklopac konzole.

Korak 10: Sklop cijevi grede: Izrežite i samljejte praznine za centriranje prstenova

Izrežite osam praznina iz jednog kartonskog lista jednakog vanjskom promjeru cijevi. Izbušio sam središnje rupe u svakoj praznini kako bih postavio strojni vijak od 6 cm, #6-32; postavljene praznine na vijak; stegnuo ih s podloškom za zaključavanje i pričvrsnom maticom, a zatim ih ubacio u električnu bušilicu. Šmirglao sam slijepe površine, a zatim srednji brusni papir dok cijeli sklop nije lako prošao kroz cijev.

Korak 11: Sklop cijevi grede: Pripremanje prstenova za centriranje

Uklonite ispunjene praznine sa vijka stroja. Trebat će vam dva najlonska vijčana izolatora od 1/4 inča (P/N: B-IN-14S/4; mali dijelovi). Središnja rupa rama prilagođava promjer izolatora. Napravite dva prstena za centriranje lijepljenjem, a zatim slažite četiri prstena zajedno. Stežite prstenove dok se ljepilo ne osuši. Koristio sam vijak 1-1/2 x 1/4 inča i dvije metalne ravne podloške od 3 cm kao stezaljke. Spremite ove dijelove jer će se ponovno koristiti. Odlučite želite li slikati potporne prstenove. U svaki snop prstenova umetnite izolator.

Pripremite dvije kapice dobivene iz cijevi paste za zube bušenjem rupe od 1/4 inča kroz vrhove kako biste napravili stožere za pričvršćivanje CCL -ova. Po želji obojite češere. Pronađite gumeni držač koji stane u otvor čepa. Rupa bi trebala imati dovoljan promjer da prihvati vašu svjetiljku (P/N: 239610; Jameco). Za podnožje stupca upotrijebite čep bočice iz prethodnog koraka. Stavite ravnu podlošku unutar čepa bočice kao sidro, a zatim postavite potporni prsten na podlošku. Osigurajte čep bočice, podlošku i prsten na poklopcu konzole s vijkom koji se koristi za stezanje prstenova. Privremeno postavite konus preko glave vijka i ruba izolatora. Pričvrstite sklop na poklopac maticom. Gornji konusni sklop gotovo je identičan donjem; međutim, nemojte pričvršćivati dijelove zajedno. Držite komade zajedno s plavom trakom dok ne budu spremni za lijepljenje.

Stupac položaja na čepu bočice. Ubacite svjetiljku u stupac i potvrdite da klizi u otvor donjeg konusa i fizički dodiruje glavu vijka. Umetnite gornji sklop (uložak okrenut prema dolje) u stupac. Svjetiljka bi trebala proći kroz rupu, ali ne smije izlaziti izvan površine prstena. Izrežite potporni stup odgovarajuće duljine ili upotrijebite više podložaka kao odstojnike za podizanje svjetiljke. Kad postignete ispravnu visinu, zalijepite, a zatim stegnite preostalu ravnu podlošku na vrh gornjeg sklopa potpornog prstena. Uklonite lampu.

Savjet za gradnju #4: Povećajte osvjetljenje uklanjanjem gumenih držača i umetnite drugu svjetiljku izravno u držače konusa

Korak 12: Instalacija: Stup grede i potpora; Ploča s instrumentima

Izlazni terminal leži na potpornom prstenu. Napravite jedan od otpadnog plastičnog lima. Napravite opcionalne prstenove za fokusiranje elektronskog snopa izrezivanjem segmenata plastične slamke i klizanjem po svjetiljci (uklonite ih, kao što sam učinio, ako uzrokuju previše smanjenja svjetla pri testiranju svjetiljke).

Metalnim vijkom pričvrstite čep bočice (iz koraka 9) na poklopac konzole. Umetnite sklop cijevi snopa u čep. Umetnuo sam mjerač, gumb za upravljanje, prekidače i signalna svjetla. U odgovarajuće rupe na ploči s instrumentima kako bih stekao osjećaj kako bi projekt izgledao.

Korak 13: Instalacija: Modificirano istosmjerno napajanje, ionizator i komponente panela

Pričvrstite izmijenjeno napajanje i ionizator na podnožje konzole. Ožičite ova dva sklopa zajedno s mjeračem, prekidačima, svjetlosnim pokazivačima i osiguračem. BTW, gumb za kontrolu snage u sredini ploče s instrumentima služi za ukrašavanje; nefunkcionalan je-ovaj se problem rješava u nadolazećoj Rayotronskoj obnovi.

Korak 14: Instalacija: Komercijalno napajanje istosmjernom strujom

Ako koristite komercijalni izvor napajanja (toplo se preporučuje!), Pomoću čičak traka pričvrstite jedinicu na podnožje konzole, zatim ionizator od tvrde žice i ploču s instrumentima.

Korak 15: Dovršavanje: Konzola za bojenje i montaža Gnd elektrode

Ako niste slikali konzolu u 5. koraku: uklonite priključni hardver, odvojite ploču s instrumentima od konzole, kao i ručku s gornje ploče. Za dovršetak projekta upotrijebio sam ove boje:

Ploče glavne konzole - sjajni badem

Poklopci i ploče s instrumentima - srebrno metalik

Ručka poklopca - bakar

Postavio sam teleskopsku TV antenu na gornju ploču sa stezaljkom. Antena, kada je spojena na uzemljivač ionizatora, služila je kao elektroda za pražnjenje.

Uključite projekt, a zatim produžite antenu po potrebi dok ne izvučete kontinuirano pražnjenje od 1 mm iz terminala. Namjestite iskrište nepropusnim predmetom, poput plastične olovke, sve dok CCL ne osigura kontinuirani sjaj. Mjerač bi trebao prikazati 15 - 20 mikroampera. Vaš projekt Rayotron Night Light sada je dovršen!

Korak 16: Izvori

1. Baez AV. Rayotron (visokonaponski generator i izvor X-zraka). Američka J fizika. 1957; 25: 499-501. Pristupljeno s:

2. Miller E. Izvještaj o ispitivanjima emisije X-zraka iz Rayotron elektrostatičkog generatora i akceleratora čestica. Rocksville, MD: Odjel za zdravstvo, obrazovanje i socijalnu skrb SAD -a. 1970. Pristupljeno s:

3. Rayotron priručnik za rad. Atomic Laboratories, LLC. 1956. Pristupljeno s: