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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Uvod

U prosincu 1956., Atomske laboratorije reklamirale su Rayotron kao "prvi jeftini elektrostatički generator i akcelerator čestica" za nastavnike i hobiste [1]. Rayotron je bio super, van de Graaffov (VdG) generator, napunjen gumenim pojasom. sposoban izbaciti 500 000 volti varnica sa svog metalnog priključka. VdG-ovi su elektromehanički primjeri miješanja cipela s gumenim đonom po tepihu, a zatim dodirivanja uzemljenog metalnog predmeta. 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 sa metom omogućio je korisnicima izvođenje različitih fizičkih eksperimenata (a takođe je izložio i nezaštićene osobe u neposrednoj blizini opasnih rendgenskih tuševa [1]). Na kraju su Atomske laboratorije prekinule 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 modeliran je minijaturnom hladnom katodnom svjetlošću (CCL).

Korak 1: Pregled projekta

I. Osnovne operacije

Zamijenio sam bučni pojas i motorni valjkasti mehanizam koji se koristi u originalnoj jedinici tihim, generatorom negativnih iona koji se prodaje za kućnu upotrebu. Napajanje daje niskonaponski DC 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. Sastavljanje instrument table

Instrument tabla konzole bila je jedna od rijetkih komponenti koje su se promijenile u izgledu tokom proizvodnje Rayotrona. Slike i opisi iz različitih izvora koji dokumentiraju ove izmjene vodeni dizajn panela; fotografije prikazuju rane i kasnije modele Rayotrona. Koristio sam merač od 50 mikro pojačala srednjeg veka za prikaz izlaza jonizatora, kao i starinsko dugme za upravljanje i prekidače u kombinaciji sa indikatorskim svetlima. Brojilo i upravljačko dugme su spašeni iz odbačene potrošačke elektronike.

(Zabavna činjenica: Sigurnosna naljepnica proizvoda na dnu jedinice upozoravala je na emisiju rendgenskih zraka tokom rada. Kao dodatna mjera opreza, proizvođač je predložio da se Rayotron zatvori u bunker napravljen od betonske cijevi kako bi se zaštitio operater i posmatrači od otrovanja zračenjem [2] !)

III. Sklop kartonske konzole

Konzola je MacGyvered preuređenom kartonom uzetom iz hrpe poveziva sa 3 prstena kupljene na lokalnoj rasprodaji. Ploča s instrumentima i plastični potporni stub 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 šik izgled kako bi ostavila dojam starosti.

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

Korak 2: Dijelovi i alati

Smanjio sam troškove izgradnje recikliranjem korištenih 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 rastućem oblaku 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 sa 3-prsten veziva; ploče; prozirna i plava traka; priključni/ montažni hardver; cijano-akrilat (CA) ljepilo; izolirana projektna žica; olovka; pinch clips; kutomjer; ravnalo; brusni papir; škare (ili komercijalni rezač papira); boje u spreju; i Elmerov X-treme školski ljepilo, kao i različiti ručni alati; električna bušilica s raznim dijelovima 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 USD. Ionizatoru je nedostajalo izvorno napajanje, pa sam hakirao izvor istosmjerne struje s prijenosnog crno -bijelog televizora (sjećate li se ih se?).

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

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

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

Najveći napor za ovaj projekt uložen 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!

Odlepite plastični omotač s veziva kako biste dobili karton za ploče s instrumentima i druge konzole. Mjerilo rasporeda, upravljačko dugme, dva prekidača i dva signalna svjetla na kartonskoj traci odgovarajuće dužine, širine i dvostruke debljine. Postavio sam prekidače i svjetla u pravokutni raspored. Izrežite ili izbušite rupe odgovarajuće veličine za montažu svake komponente. Razmazao sam tanki sloj ljepila oko i unutar svake rupe, a zatim sam brusio finim papirom, što je pomoglo u održavanju oblika bočnih stranica kada 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 približno 5 mm kako bih stvorio kontrastni efekt kada je ploča prskana u svijetloj boji. Dodana je brojčana ploča koja pokriva 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: Originalni operativni priručnici nalaze se u stalnoj zbirci Muzejske biblioteke Nacionalnog instituta za zdravlje u Bethesdi, MD [3].)

Korak 5: Sastavljanje konzole: Nacrtajte, izrežite, poravnajte i nacrtajte sa ugaonim podupiračima

Odredite veličinu konzole s obzirom na dimenzije ploče s instrumentima. Ostavite dovoljno prostora za postavljanje izvora napajanja i jonizatora. Uzmite u obzir i željenu visinu vašeg potpornog stupa i promjer ispusne kugle; prema tome prilagodite konzolu.

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

Nakon što ste izrezali ploče, 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 mestu. Brusite neravne rubove na ravnoj površini medom/finim papirom. Privremeno sastavite ploče pomoću stezaljki i ugaonih podupirača od 2,5 cm za izradu makete 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! Ne radi to! Rubovi se gotovo nikada nisu pravilno poravnali, a cijela konzola uvijek se srušila kad je postavljena ploča s instrumentima. Zalijepite sve ploče osim gornje i ploče s instrumentima. Učvrstite kopčama i naramenicama dok se ljepilo ne osuši.

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

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

Ravne ivice sa brusnim blokom i med/finim papirom ako je potrebno. Za dodatni strukturalni integritet, izbušite rupu na sredini bočnih i stražnjih panela za smještaj vijaka sa okruglom glavom #8-32 x 1/2 inča s ravnim podloškama i podupiračima koji će pričvrstiti 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 držači pričvršćeni na udarnu ploču vizualna smetnja, pa sam ih uklonio i popunio rupe prije slikanja. Ručno zategnite sav hardver jer se prije bojanja mora ukloniti.)

Pronađite ploču s instrumentima. Šarke pričvrstite s unutrašnje strane, donjeg lijevog i desnog ugla pomoću vijaka i ravnih podložaka #8-32 x 1/2 inča. Postavite i poravnajte ploču na konzolu. Šarke zavijte u unutrašnjost udarne ploče. Instrument tabla treba ravnomerno da se naslanja na kosinu svake bočne ploče. Šrafovi sa šarkama ručnog momenta; rubovi ploča od pijeska dok se ne poravnaju sa bočnim pločama. Oprez: ploča s instrumentima nije dizajnirana za pomicanje više od nekoliko stupnjeva zbog konfiguracije konzole! Pristup unutrašnjosti 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: Sastavljanje 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. Potvrdite da je prednja ivica gornje ploče u ravnini s gornjom ivicom ploče s instrumentima kada je zatvorena. Budite oprezni pri brušenju vodoravnih ili koso nagnutih 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 unutrašnji rub ploče s instrumentima sa brusnim papirom za poboljšanje prianjanja na 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 po 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 podršku za montažu grede u kasnijem koraku.

Razmažite ljepilo duž prednje ivice gornje ploče i gornje ivice ploče s instrumentima; utrljajte ljepilo u karton kako biste ojačali rubove i uglove ploča. Ostavite ploče da se osuše; zatim izbrusite sve rubove i uglove finim papirom.

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

ID sredine na prednjoj ivici gornje ploče. Centrirajte i montirajte magnetski držač s dva vijka stroja sa 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 gornjoj ivici instrument table. Centrirajte i montirajte udarnu ploču pomoću vijaka za stroj. Ne zaboravite izbušiti prevelike montažne rupe i pripremiti ih ljepilom. Za hvatanje i ploču potrebno je podešavanje radi pravilnog uklapanja. Potvrdite poravnanje gornje ploče; zatim ugradite šrafove i podloške.

Za stope sam koristio četiri komada drvnog otpada iz trgovine umjetničkih predmeta; svaki komad je imao 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 ofarba.

Korak 9: Sklop cijevi snopa: Podržite stupac i sferu pražnjenja

U početku sam odrezao dno dviju odbačenih bočica s lijekom i obložio ih plavom trakom od kraja do kraja kako bih napravio stupac za podršku. Stub je pričvršćen pričvršćivanjem poklopca bočice na poklopac konzole, kao što je prikazano. Sramota … tamna plastika prigušila je unutarnje osvjetljenje i traka je vizualno odvratila pažnju.

Evo zaobilaženja: kupite prozirnu akrilnu cijev iz kante za otpatke u trgovini opskrbe hardverom ili plastikom. Pronašao sam tešku plastičnu cijev istog vanjskog promjera kao ulazna rupa šuplje aluminijske kugle (promjera 8 cm; kupljeno na Teslathon događaju). BTW, ako nemate sferu za pražnjenje, upotrijebite metalni svjetski globus iz trgovine dolara ili čak aluminijsku limenku za bezalkoholna pića. Izrežite ulazni otvor za potporni stup metalnim štipaljkama. BTW, sačuvaj čep bočice koji se koristi za pričvršćivanje kolone na poklopac konzole.

Korak 10: Sklop cijevi grede: Izrežite i brusite 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 mašinski vijak od 6 cm, #6-32; postavljanje praznina na vijak; stegnuo ih sa podloškom za zaključavanje i pričvrsnom maticom, a zatim ih ubacio u električnu bušilicu. Ja sam brušio prazne 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 1-1/2 x 1/4 inčni vijak i dvije metalne ravne podloške od 3 cm kao stezaljke. Sačuvajte ove dijelove jer će se ponovo 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 držače za CCL. Po želji obojite češere. Pronađite gumeni držač koji se uklapa u otvor poklopca. Rupa bi trebala imati dovoljan promjer da prihvati vašu svjetiljku (P/N: 239610; Jameco). Za podnožje kolone koristite 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 za pričvršćivanje prstenova. Privremeno postavite konus preko glave vijka i ruba izolatora. Pričvrstite sklop na poklopac pomoću matice. Gornji konusni sklop je gotovo identičan donjem; međutim, nemojte pričvršćivati dijelove zajedno. Držite komade zajedno s plavom trakom dok ne budu spremni za lijepljenje.

Položaj kolone na čepu bočice. Ubacite lampu u stub i potvrdite da klizi u otvor donjeg konusa i da fizički dodiruje glavu vijka. Umetnite gornji sklop (uložak okrenut prema dolje) u stub. Svjetiljka treba proći kroz otvor, ali ne smije izlaziti izvan površine prstena. Odrežite potporni stub odgovarajuće dužine ili koristite više podložaka kao odstojnike za podizanje lampe. Kada 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 direktno u držače konusa

Korak 12: Instalacija: Beam Tube & Support Column; Instrument tabla

Izlazni terminal leži na potpornom prstenu. Napravite jedan od otpadnog plastičnog lima. Napravite opcionalne prstenove za fokusiranje elektronskog snopa tako što ćete iseći segmente plastične slamke i kliziti ih preko lampe (uklonite ih, kao što sam učinio, ako uzrokuju previše smanjenja svetlosti pri testiranju lampe).

Pomoću metalnog vijka pričvrstite čep bočice (iz koraka 9) na poklopac konzole. Umetnite sklop grede u čep. Umetnuo sam mjerač, komandno dugme, prekidače i signalna svjetla. U odgovarajuće rupe na ploči s instrumentima kako bih stekao osjećaj kako bi projekt izgledao.

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

Pričvrstite izmijenjeno napajanje i ionizator na podnožje konzole. Ožičite ova dva sklopa zajedno s mjeračem, prekidačima, indikatorskim svjetlima i osiguračem. BTW, dugme za kontrolu snage u sredini instrument table je za dekoraciju; nefunkcionalan je-ovaj problem će biti riješen u predstojećoj Rayotron obnovi.

Korak 14: Instalacija: Komercijalno napajanje istosmjernom strujom

Ako koristite komercijalni izvor napajanja (toplo se preporučuje!), Koristite čičak trake za pričvršćivanje jedinice na podnožje konzole, zatim ionizator od žice i ploču s instrumentima.

Korak 15: Završna obrada: 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 jonizatora, služila je kao elektroda za pražnjenje.

Uključite projekt, a zatim produžite antenu po potrebi dok ne izvučete kontinuirano pražnjenje od 1 mm iz terminala. Prilagodite razmak svjećica neprovodnim predmetom, poput plastične olovke, sve dok CCL ne osigura kontinuirani sjaj. Mjerač treba prikazati 15 - 20 mikroampera. Vaš Rayotron Night Light projekt je sada završen!

Korak 16: Izvori

1. Baez AV. Rayotron (visokonaponski generator i izvor X-zraka). American J Physics. 1957; 25: 499-501. Pristupljeno sa:

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 sa:

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