Retro "Rayotron" nočna luč (1. del): 16 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Uvod

Decembra 1956 so Atomic Laboratories oglaševali Rayotron kot "prvi poceni elektrostatični generator in pospeševalnik delcev" za učitelje narave in ljubitelje [1]. Rayotron je bil super debel generator Van de Graaff (VdG) z gumijastim pasom. sposoben odstreliti 500 000 voltov isker s svojega kovinskega priključka. VdG-ji so elektromehanski primeri premetavanja čevljev z gumijastimi podplati po preprogi in nato dotika ozemljenega kovinskega predmeta. Čeprav bi lahko spektakularen prikaz strele, ki ga ustvari ta impresivni stroj, šokiral nič hudega slutečega če je oseba z nogami, razelektritev mikroamperja po navedbah proizvajalca ni bila nevarna za zdravo osebo.

Negativno nabit terminal Rayotrona je odganjal negativne elektrone po dolžini zaprte steklene cevi pod trdim vakuumom do tarče, ki se nahaja na dnu. Trk tega napolnjenega žarka delcev s tarčo je uporabnikom omogočil različne fizikalne poskuse (izpostavil pa je tudi nezaščitene osebe v neposredni bližini nevarnih rentgenskih prh [1]). Sčasoma so Atomic Laboratories prekinili proizvodnjo zaradi varnostnih vprašanj.

To nočno luč sem oblikoval kot poklon pozabljenemu delu izobraževalne tehnologije sredi stoletja. Za razliko od prvotne enote ta model v pomanjšani velikosti ne oddaja nevarnega sevanja in vam ne bo pokvaril dneva, tako da vam bo pustil sijoč zelen naknadni sijaj:>). Rayotronov žarek delcev je modeliran z miniaturno svetlobo s hladno katodo (CCL).

1. korak: oris projekta

I. Osnovno delovanje

Hrupni jermen in motorni valjčni mehanizem, uporabljen v prvotni enoti, sem zamenjal z tihim generatorjem negativnih ionov, ki se trži za domačo uporabo. Napajanje zagotavlja nizkonapetostni enosmerni tok za ionizator; ki poganja CCL. Svetilka je bila aksialno nameščena v plastični valj, ki je nosil izpustno kroglo. CCL in podporna struktura sta bili pritrjeni na zgornjo ploščo konzole.

II. Sestava instrumentne plošče

Armaturna plošča konzole je bila ena redkih komponent, ki so se med proizvodnjo Rayotrona spremenile. Slike in opisi iz različnih virov, ki dokumentirajo te spremembe, vodijo oblikovanje plošče; fotografije prikazujejo zgodnje in poznejše modele Rayotron. Za prikaz izhoda ionizatorja sem uporabil merilnik 50 mikroamperov iz sredine stoletja ter starinski gumb za upravljanje in preklopna stikala v kombinaciji z indikatorskimi lučmi. Merilnik in gumb za upravljanje sta bila rešena iz zavržene potrošniške elektronike.

(Zabavno dejstvo: varnostna nalepka na dnu enote je opozarjala na emisije rentgenskih žarkov med delovanjem. Kot dodaten previdnostni ukrep je proizvajalec predlagal, da se Rayotron zapre v bunker iz betonske cevi za zaščito upravljavca in navzočih oseb pred zastrupitvijo s sevanjem [2] !)

III. Sestava kartonske konzole

Konzola je bila MacGyvered s prenovljenim kartonom, kupljenim iz skladov 3 vezi, kupljenih pri lokalni prodaji na dvorišču. Armaturna plošča in plastični podporni steber na vrhu terminala sta bili nameščeni na konzoli. Prejšnja različica je na plošči uporabila umetne kovinske obrobe za barvo, zaradi česar je bil projekt videti preveč sodoben IMHO; zato sem se odločil za retro, raztrgan videz, ki bo pustil vtis starosti.

Fizične dimenzije niso kritične, zato po potrebi povečajte projekt. Do konca tega navodila boste imeli poceni vir visokonapetostnega enosmernega toka (HVDC) za preproste, elektrostatične predstavitve in nočno svetlobo rad brez težav s smrtno nevarno zastrupitvijo, ki vam uniči dan (slaba beseda, vendar nisem mogel ne upiraj se:>). Nazadnje uporabite zdrav razum z ionizatorjem. Izogibajte se presenečenjem - pred delom na ožičenju VN prekinite napajanje.

2. korak: Deli in orodja

Stroške gradnje sem zmanjšal z recikliranjem rabljenih ali zavrženih predmetov, kadar je to mogoče. Nekatere komponente je mogoče improvizirati. Na primer, pločevinka brezalkoholne pijače 8 oz je poceni terminal za praznjenje.

(Zabavno dejstvo: model sredi stoletja je vseboval sferični izpustni terminal. Bolj zlovešči terminal, ki spominja na naraščajoči oblak gob, se je pojavil v posodobljenem modelu iz šestdesetih let [1, 2].

V vsakem koraku so opredeljene potrebne elektronske komponente. Razni predmeti, potrebni za gradnjo, so: kartonski listi iz 3-obročnih vezi; vezja; čist in modri trak; priključna/ montažna strojna oprema; cianoakrilatno (CA) lepilo; izolirana projektna žica; svinčnik; ščipalke; kotomer; ravnilo; brusni papir; škarje (ali komercialni rezalnik papirja); brizgalne barve; in Elmerjevo šolsko lepilo X-treme ter različna ročna orodja; električni vrtalnik z različnimi kosi in svinčnikom za spajkanje.

3. korak: Elektronika: Ionizator in napajanje (Mod ali Kupite enega)

Našel sem starinski ionizator sobe Radio Shack Micronta pri razprodaji za 1,50 USD. Ionizatorju je manjkalo prvotno napajanje, zato sem vdrl v enosmerni vir iz prenosnega črno -belega televizorja (se jih spomnite?).

Odprl sem ohišje in zamenjal originalni 12 VDC @ 1 amp transformator z drugim transformatorjem zaradi zarjavelega stanja. Pozor: če to storite, se prepričajte, da so komponente ocenjene za nov transformator, sicer boste skuhali usmerniški krog! Novi transformator in izvirni usmernik sem namestil na vezje in komponente spajkal skupaj. Ta sklop sem postavil na stran za kasnejše vkapanje, ko je bila konzola konzola končana.

Brez skrbi, če ne želite narediti dolgotrajne obnove. Veliko boljše rešitev je uporaba komercialnega napajalnika. Pri prodaji v garaži, ki je pripadala prenosnemu računalniku, sem našel adapter 12 V DC, 4 amp in ga brez težav uporabil z ionizatorjem (glej 14. korak).

Korak 4: Montaža konzole: Postavitev, rezanje in prilagajanje instrumentne plošče

Največ truda za ta projekt je bilo porabljenega za oblikovanje, izdelavo in dodelavo kartonske konzole. Če želite prihraniti čas, preskočite naslednje korake in uporabite samo običajno škatlo za čevlje. Za prave bojevnike DIY tam zunaj: zaposlite se z gradnjo!

Odlepite plastično prevleko iz veziv, da dobite karton za instrumentne plošče in druge konzolne plošče. Merilnik postavitve, gumb za upravljanje, dve stikali in dve signalni lučki na kartonskem traku ustrezne dolžine, širine in dvojne debeline. Stikala in luči sem postavil v pravokotno postavitev. Za pritrditev vsake komponente izrežite ali izvrtajte luknje ustrezne velikosti. Okoli in znotraj vsake luknje sem razpršil tanko plast lepila, nato pa brusil s finim papirjem, kar je pomagalo ohraniti obliko bočnice, ko se je lepilo strdilo.

Zgodnja različica projekta je vsebovala reklamno brošuro za Discover Platinum Card, ki je plošči dala umetno obdelavo kovine. Brošuro sem obrezal in nato izvrtal/izrezal montažne luknje. Ko sem ploščo brizgala v svetlo barvo, sem pustila obrobo približno 5 mm, da sem ustvarila kontrastni učinek. Za večino logotipa je bila dodana številčnica. (Sčasoma sem z brizganjem pobarval celotno armaturno ploščo in zavrgel brošuro, ker se je zlahka umazala.) Ploščo in komponente odložite na pozneje.

(Zabavno dejstvo: Izvirni priročniki za uporabo so v stalni zbirki Muzejske knjižnice Nacionalnega inštituta za zdravje v Bethesdi, MD [3].)

5. korak: Montaža konzole: Narišite, izrežite, poravnajte in potegnite z/kotnimi naramnicami

Določite velikost konzole glede na dimenzije vaše armaturne plošče. Pustite dovolj prostora za namestitev napajalnika in ionizatorja. Upoštevajte tudi želeno višino podpornega stebra in premer izpustne krogle; ustrezno prilagodite konzolo.

Na karton sem narisal oris za vsako ploščo in jih nato izrezal. Stranske plošče imajo od vodoravne osi navzdol nagnjene 23 stopinj, da izboljšajo vidljivost števca, kontrolnega gumba in sklopa signalnih luči. Za dodatno oporo armaturne plošče sem izrezal majhno udarno ploščo dvojne debeline, ki jo vstavim na sprednji del ohišja. (Za bolj kakovostno ohišje sem se odločil uporabiti dvojno debelino za vse plošče, razen za zgornjo ploščo.)

Po rezanju plošč jih položite na ravno površino; preverite, ali so robovi in vogali enaki. Lepljenje stranskih, udarnih, hrbtnih in spodnjih plošč skupaj za dvojno debelino. Posnetek na mestu. Neravne robove obrusite na ravno površino z med/finim papirjem. Začasno sestavite plošče s sponkami in 2,5 cm kotnimi nosilci za maketo konzole. Postavite armaturno ploščo na konzolo. Preverite kvadratne vogale in izravnajte robove. Kot je prikazano na eni fotografiji, sem uporabil modri trak za držanje konzole skupaj - VELIKA NAPAKA! Ne delaj tega! Robovi se skoraj nikoli niso pravilno poravnali, celotna konzola pa se je ob postavitvi armaturne plošče vedno sesula. Lepite vse plošče skupaj, razen zgornje in instrumentne plošče. Pritrdite s sponkami in naramnicami, dokler se lepilo ne posuši.

Gradbeni nasvet #1: Za čiste in čiste robove uporabite komercialni rezalnik papirja, ki je na voljo v FedExu ali sponkah za sponke! (Na tej točki tudi pobarvajte konzolo, da ne boste kasneje odstranili strojne opreme, da dokončate projekt.)

6. korak: Montaža konzole: lepilna plošča; Pritrdite instrumentno ploščo

Po potrebi celo robove z brusnim blokom in med/finim papirjem. Za dodatno strukturno celovitost izvrtajte luknjo na sredini stranskih in zadnjih plošč, da se prilegajo vijaki stroja z okroglo glavo #8-32 x 1/2 palca s ploščatimi podložkami in naramnicami, ki bodo pritrdile spodnjo ploščo; prav tako izvrtajte luknjo v spodnjih vogalih vsake od teh plošč, da namestite oporo. Stransko steno luknje premažite z lepilom, tako da večkrat vstavite in obrnete konico svinčnika, preden se lepilo strdi; rahlo obrusite luknjo do gladkega. (BTW, mislil sem, da so vijaki in nosilci, pritrjeni na ploščo za udarce, vizualno moteči, zato sem jih pred barvanjem odstranil in napolnil luknje. Vso strojno opremo zavrtite z roko, ker jo je treba pred barvanjem odstraniti.)

Poiščite svojo armaturno ploščo. Tečaje pritrdite na notranji, spodnji levi in desni kot s strojnimi vijaki #8-32 x 1/2 palca in ploščatimi podložkami. Postavite in poravnajte ploščo na konzoli. Tečaje privijte na notranjo stran udarne plošče. Instrumentna plošča mora biti enakomerno naslonjena na poševnino vsake stranske plošče. Vijaki tečajev ročnega navora; robove peskane plošče, dokler niso poravnani s stranskimi ploščami. Pozor: armaturna plošča ni zasnovana za premikanje za več stopinj zaradi konfiguracije konzole! Dostop do notranjosti konzole je prek zgornje plošče; glej naslednji korak.

Konstrukcijski nasvet #2: V zgornjih vogalih udarne plošče izvrtajte luknje velikosti, da omogočite rahle nastavitve tečajev

Korak 7: Montaža konzole: Pripravite zgornjo ploščo in poravnajte z instrumentno ploščo

Opomba: Ta korak zahteva koncentracijo in pogoste počitke!

Izrežite zareze na zgornjem levem in desnem kotu zadnje plošče, da se prilegajo tečajem; postavite jih tako, da so v višini zadnje in stranskih plošč. Označite, izvrtajte in pripravite luknje za vijake. Na zunanjo stran zadnje plošče namestite ustrezne tečaje. Prepričajte se, da je sprednji rob zgornje plošče poravnan z zgornjim robom armaturne plošče, ko je zaprt. Pri brušenju vodoravnih ali poševnih robov ene ali obeh stranskih plošč bodite previdni, da zagotovite gladko prileganje med zgornjo in instrumentno ploščo. Preveč brušenja bo povzročilo vrzeli med ploščami! Zgornjo ploščo trdno pritrdite z gumijastimi trakovi, tako da ostane na svojem mestu. Za dostop do tečajev odstranite armaturno ploščo. Posegnite v konzolo in označite luknje za vijake na zgornji plošči.

Konstrukcijski nasvet #3: Poševni notranji rob instrumentne plošče z brusnim papirjem za boljše prileganje zgornji plošči

Med distančniki sem med dvema tečajema in zgornjo ploščo uporabil dve palici za mešanje kave, da sem zmanjšal vezavo med odpiranjem in zapiranjem. Palice so bile izrezane po velikosti, zlepljene, zložene skupaj in pritrjene na spodnjo stran plošče pred vrtanjem lukenj. Nato sem na spodnjo stran plošče zlepil kos odpadne vezane plošče, da bi v poznejši fazi zagotovil dodatno oporo za montažo sklopa cevi.

Lepilo razmažite po sprednjem robu zgornje plošče in zgornjem robu armaturne plošče; lepilo vtrite v karton, da okrepite robove in vogale plošč. Pustite, da se plošče posušijo; nato vse robove in vogale obrusite s finim papirjem.

8. korak: Montaža konzole: pritrdite lovilno in udarno ploščo; Pritrdite noge

ID sredina na sprednjem robu zgornje plošče. Magnetni zapah centrirajte in namestite z dvema vijakoma za stroj z okroglo glavo #4-40, ploščatimi in zaklepnimi podložkami. Kos odpadnega lesa, privit na zunanjo stran zgornje plošče, je služil kot priročen ročaj za odpiranje konzole. ID sredina na zgornjem robu armaturne plošče. Udarno ploščo centrirajte in pritrdite s pomočjo strojnih vijakov. Ne pozabite izvrtati velikih montažnih lukenj in jih pripraviti z lepilom. Za ustrezno pritrditev bo treba ulov in ploščo prilagoditi. Potrdite poravnavo zgornje plošče; nato namestite vijake in podložke za pritrditev tečajev.

Za noge sem uporabil štiri kose odpadnega lesa iz trgovine z umetniškimi izdelki; vsak kos je imel predhodno izvrtano luknjo 3/16 ". Vsak kos sem pobarval, preden sem v vsakega zlepil leseni moznik. V vsakem vogalu spodnje plošče sem izvrtal luknjo 3/16". Mozniki so začasno držali noge na mestu. BTW, ne lepite kosov, dokler konzola ni pobarvana.

9. korak: Montaža cevi žarka: Podporna kolona in krogla za praznjenje

Sprva sem dvema zavrženima vialama z zdravili odrezal dno in jih obložil z modrim trakom od konca do konca, da sem naredil podporni stolpec. Stolpec je bil pritrjen tako, da je pokrov viale pritrjen na pokrov konzole, kot je prikazano. Bummer … temna plastika je zatemnila notranjo razsvetljavo in trak je vizualno motil.

Tukaj je rešitev: kupite prozorno akrilno cev iz zabojnika v trgovini s strojno opremo ali plastiko. Našel sem težko plastično cev z enakim zunanjim premerom kot vstopna luknja votle aluminijaste krogle (premer 8 cm; kupljeno na dogodku v Teslathonu). BTW, če nimate krogle za praznjenje, uporabite kovinski svetovni globus iz dolarjeve trgovine ali celo aluminijasto pločevinko brezalkoholnih pijač. S kovinskimi zarezami izrežite vstopno luknjo za vaš podporni steber. BTW, shranite pokrovček viale, ki se uporablja za pritrditev stolpca na pokrov konzole.

10. korak: Sestavljanje cevi iz nosilca: Izrežite in zmlecite slepe površine za centriranje obročev

Iz enega kartonskega lista izrežite osem kosov, ki so enaki zunanjemu premeru cevi. V vsaki praznini sem izvrtal osrednje luknje, da se prilega 6 cm strojnemu vijaku #6-32; na vijak nameščene slepe površine; jih pritrdili s podložko in pritrdilno matico, nato pa jih vtaknili v električni vrtalnik. Sleme sem brusila s tečajem, nato pa srednji brusni papir, dokler celoten sklop ni enostavno zdrsnil skozi cev.

Korak 11: Sestavljanje cevi žarka: Pripravljalni centrirni obroči

Odstranite dokončane praznine s strojnega vijaka. Potrebovali boste dva najlonska vijačna izolatorja velikosti 1/4 palca (P/N: B-IN-14S/4; majhni deli). Sredinska luknja za trak za prilagoditev premera izolatorja. Z lepljenjem naredite dva centrirna obroča, nato pa zložite štiri obroče skupaj. Pritrdite obroče, dokler se lepilo ne posuši. Kot vpenjala sem uporabil vijak 1-1/2 x 1/4 palca in dve 3-cm kovinski ploščati podložki. Te dele shranite, ker bodo ponovno uporabljeni. Odločite se, ali želite barvati zadrževalne obroče. V vsak sklop obročev vstavite izolator.

Pripravite dva pokrovčka, pridobljena iz cevi zobne paste, tako da skozi vrhove izvrtate luknjo 1/4 palca, da naredite zadrževalne stožce za CCL. Po želji pobarvajte stožce. Poiščite gumijasto vtičnico, ki se prilega v vodnjak pokrovčka. Luknja mora imeti dovolj premera, da sprejme vašo svetilko (P/N: 239610; Jameco). Za osnovo stolpca uporabite pokrovček viale iz prejšnjega koraka. Ravno podložko postavite v pokrovček viale kot sidro, nato pa pritrdilni obroč na podložko. Zaprite pokrovček viale, podložko in obroč za pokrov konzole s sornikom, ki se uporablja za vpenjanje obročev. Začasno položite stožec na glavo vijaka in obod izolatorja. Pritrdite sklop na pokrov z matico. Zgornji stožec je skoraj enak spodnjemu stožcu; vendar ne privijačite delov skupaj. Kose držite skupaj z modrim trakom, dokler niso pripravljeni za lepljenje.

Postavite stolpec na pokrovček viale. Spustite svetilko v stolpec in se prepričajte, da zdrsne v luknjo spodnjega stožca in se fizično dotakne glave vijaka. Vstavite zgornji sklop (vložek obrnjen navzdol) v stolpec. Svetilka mora preiti skozi luknjo, vendar ne sme štrleti izven površine obroča. Odrežite podporni steber na ustrezno dolžino ali uporabite več podložk kot distančnikov za dvig svetilke. Ko dosežete pravilno višino, lepite in nato pritrdite preostalo ravno podložko na vrh sklopa zgornjega zadrževalnega obroča. Odstranite svetilko.

Konstrukcijski nasvet #4: Povečajte osvetlitev tako, da odstranite gumijaste vložke in vstavite drugo svetilko neposredno v držala za stožce

12. korak: Namestitev: Cev nosilca in podporni stolpec; Instrumentna plošča

Odvodni terminal leži na podpornem obroču. Sestavite ga iz odpadne plastične pločevine. Naredite izbirne obroče za fokusiranje elektronskega žarka tako, da izrežete segmente plastične slamice in jih zdrsnete po svetilki (odstranite jih, kot sem to storil, če povzročijo preveč zmanjšanja svetlobe med preskušanjem svetilke).

S kovinskim vijakom pritrdite pokrovček viale (od koraka 9) do pokrova konzole. Sestavite cev žarka v pokrovček. Merilnik, gumb za upravljanje, stikala in signalne luči sem vstavil v ustrezne luknje na armaturni plošči, da sem dojel, kako bo projekt izgledal.

13. korak: Namestitev: Spremenjene enosmerne napeljave, ionizator in komponente plošče

Privijte spremenjeni napajalnik in ionizator na dno konzole. Trda žica teh dveh sklopov skupaj z merilnikom, stikali, indikatorskimi lučmi in varovalko. BTW, gumb za nadzor moči na sredini armaturne plošče je za dekoracijo; ni funkcionalen-to težavo odpravimo v prihajajoči prenovi Rayotrona.

Korak 14: Namestitev: Komercialno napajanje z enosmernim tokom

Če uporabljate komercialni vir napajanja (zelo priporočljivo!), Z velcro trakovi pritrdite enoto na podnožje konzole, nato z ionizatorjem iz trde žice in z instrumentno ploščo.

Korak 15: Dokončanje: Paint Console & Mount Gnd Electrode

Če konzole niste pobarvali v 5. koraku: odstranite priključno strojno opremo, ločite instrumentno ploščo od konzole in ročaj z zgornje plošče. Za zaključek projekta sem uporabil te barve:

Plošče glavne konzole - sijajni mandelj

Plošče za pokrove in instrumente - kovinsko srebrna

Ročaj pokrova - baker

Na zgornjo ploščo sem pritrdil teleskopsko TV anteno s sponko. Antena, ko je priključena na ozemljitveni povrat ionizatorja, je služila kot razelektritvena elektroda.

Vklopite projekt, nato po potrebi podaljšajte anteno, dokler iz terminala ne potegnete neprekinjenih 1 mm razelektritev. Svečko prilagodite z neprevodnim predmetom, na primer s plastičnim peresom, dokler CCL ne zagotavlja neprekinjenega sijaja. Merilnik mora prikazati 15-20 mikroamperov. Vaš projekt Rayotron Night Light je zdaj zaključen!

16. korak: Viri

1. Baez AV. Rayotron (visokonapetostni generator in vir rentgenskih žarkov). American J Physics. 1957; 25: 499-501. Dostopno iz:

2. Miller E. Poročilo o preskusih emisije rentgenskih žarkov iz elektrostatičnega generatorja Rayotron in pospeševalnika delcev. Rocksville, MD: Oddelek za zdravje, izobraževanje in dobro počutje ZDA. 1970. Dostopno iz:

3. Priročnik za uporabo Rayotrona. Atomic Laboratories, LLC. 1956. Dostopno iz: