Ретро „Rayotron“Нощна светлина (част 1): 16 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:49

Въведение

През декември 1956 г. Atomic Laboratories рекламира Rayotron като „Първият евтин електростатичен генератор и ускорител на частици“за учители по наука и любители [1]. Rayotron е свръхразмерен генератор на Van de Graaff (VdG) с гумен колан. способни да изхвърлят искри от 500 000 волта от металния си терминал. VdG са електромеханични примери за разбъркване на обувки с гумена подметка през килим и след това докосване на заземен метален предмет. Въпреки че ефектният светкавичен дисплей, произведен от тази впечатляваща машина, може да шокира нищо неподозиращо човек на крака, изхвърлянето на микроамп не представлява риск за здрав човек според производителя.

Отрицателно зареденият извод на Rayotron отблъсква отрицателните електрони по дължината на запечатана стъклена тръба под твърд вакуум до мишена, разположена в основата. Сблъсъкът на този енергииран лъч от частици с мишената позволи на потребителите да провеждат различни физически експерименти (а също и излагане на незащитени лица в непосредствена близост до опасни рентгенови душове [1]). В крайна сметка Atomic Laboratories прекрати производството поради проблеми с безопасността.

Проектирах тази нощна светлина като почит към забравено парче от образователната технология от средата на века. За разлика от оригиналната единица, този полумащабен модел не излъчва опасна радиация и няма да ви развали деня, като ви остави с призрачно зелено последващо сияние:>). Лъчът от частици на Rayotron е моделиран с миниатюрна светлина със студен катод (CCL).

Стъпка 1: Очертание на проекта

I. Основни операции

Замених шумния колан и моторизирания ролков механизъм, използван в оригиналния агрегат, с тих, генератор на отрицателни йони, продаван за домашна употреба. Захранващ блок осигурява ниско напрежение DC за йонизатора; който управлява CCL. Лампата беше монтирана аксиално в пластмасов цилиндър, който поддържаше разрядното кълбо. CCL и поддържащата структура бяха прикрепени към горния панел на конзолата.

II. Инструментален панел

Арматурното табло на конзолата беше един от малкото компоненти, които се промениха по време на производствения цикъл на Rayotron. Изображения и описания от различни източници, документиращи тези модификации, ръководен дизайн на панела; снимките показват ранни и по -късни модели Rayotron. Използвах метър от 50 микроампера от средата на века, за да покажа изхода на йонизатора, както и ретро копче за управление и превключватели в комбинация със светлинни индикатори. Измервателният уред и копчето за управление бяха спасени от изхвърлената потребителска електроника.

(Забавен факт: Етикетът за безопасност на продукта на основата на устройството предупреждава за рентгеново излъчване по време на работа. Като допълнителна предпазна мярка, производителят предлага да се затвори Rayotron в бункер, изработен от бетонна тръба, за да се защитят операторът и наблюдателите от радиационно отравяне [2] !)

III. Монтаж на конзола от картон

Конзолата беше MacGyvered чрез пренасочване на картон, взет от купчина 3-рингови свързващи вещества, закупени на местна разпродажба в двора. Арматурното табло и пластмасовата опорна колона на върха на терминала бяха монтирани на конзолата. По -ранна версия използваше облицовка от изкуствен метал върху панела за впръскване на цвят, което направи проекта да изглежда твърде съвременен IMHO; затова се реших на ретро, изтъркан шик, за да създаде впечатление за възраст.

Физическите размери не са критични, затова мащабирайте проекта според нуждите. До края на тази инструкция ще имате евтин източник на постоянен ток с високо напрежение (HVDC) за прости, електростатични демонстрации, както и нощна светлина без проблеми със смъртоносното радиационно отравяне, което съсипва деня ви (лош каламбур, но не можех не се съпротивлявам:>). И накрая, използвайте здравия разум с йонизатора. Избягвайте изненадите - изключете захранването, преди да започнете работа по окабеляване на ВН.

Стъпка 2: Части и инструменти

Намалих строителните разходи, като рециклирах употребявани или изхвърлени предмети, когато е възможно. Някои компоненти могат да бъдат импровизирани. Например, една консервна банка за безалкохолни напитки от 8 унции прави евтин терминал за разтоварване.

(Забавен факт: Моделът от средата на века включваше сферичен терминален разряд. По-зловещ терминал, наподобяващ нарастващ облак от гъби, се появи в актуализиран модел от 60-те години на миналия век [1, 2].

Необходимите електронни компоненти се идентифицират във всяка стъпка. Различни елементи, необходими за строителството, са: картонени листове от 3-пръстенови свързващи вещества; платки; чиста и синя лента; свързващ/ монтажен хардуер; цианоакрилатно (СА) лепило; изолиран проводник; молив; щипки за щипки; транспортир; владетел; шкурка; ножици (или търговски нож за хартия); спрей бои; и училищното лепило X-treme на Elmer, както и различни ръчни инструменти; електрическа бормашина с различни битове и молив за запояване.

Стъпка 3: Електроника: Йонизатор и захранване (Mod или Купете такъв)

Намерих старинен йонизатор за стаи Radio Shack Micronta на разпродажба за 1,50 долара. На йонизатора липсваше оригиналното захранване, така че хакнах източник на постоянен ток от преносим черно -бял телевизор (помните ли тези?).

Отворих кутията и смених оригиналния 12 VDC @ 1 ампер трансформатор с друг трансформатор поради ръждясалото му състояние. Внимание: ако направите това, уверете се, че компонентите са класирани за новия трансформатор, или ще готвите токоизправителната верига! Монтирах новия трансформатор и оригиналния токоизправител върху платка и запоявах компонентите заедно. Оставих този монтаж настрана за по -късно вливане, когато конструкцията на конзолата приключи.

Не се притеснявайте, ако не искате да направите времеемко възстановяване. Много по-добро решение е да използвате търговско захранване. Намерих 12 VDC, 4 ампера адаптер на гаражна разпродажба, която принадлежеше на преносим компютър и го използвах с йонизатора без проблем (вижте Стъпка 14).

Стъпка 4: Монтаж на конзолата: Оформление, изрязване и персонализиране на инструменталния панел

По -голямата част от усилията за този проект бяха изразходвани за проектиране, изработка и довършване на картонената конзола. Пропуснете следните стъпки, за да спестите време и просто използвайте обикновена кутия за обувки. За истинските воини „направи си сам“: заемете се със строителство!

Отлепете пластмасовото покритие от свързващи вещества, за да получите картон за инструментални и други конзолни панели. Измервател на оформлението, копче за управление, два превключвателя и две сигнални светлини върху картонена лента с подходяща дължина, ширина и двойна дебелина. Поставих ключове и светлини в правоъгълна подредба. Изрежете или пробийте отвори с подходящ размер, за да монтирате всеки компонент. Разпръснах тънък слой лепило около и вътре във всяка дупка и след това шлайфах с фина хартия, което спомогна за поддържане на формата на страничната стена, когато лепилото се втвърди.

Ранна версия на проекта включваше рекламна брошура за Discover Platinum Card, за да придаде на панела покритие от изкуствен метал. Подрязах брошурата и след това пробих/изрязах монтажни отвори. Оставих приблизително 5 мм граница, за да създам контрастен ефект, когато панелът беше боядисан в светъл цвят. Добавена е табелка за набиране, за да покрие по -голямата част от логото. (В крайна сметка напръсках целия арматурно табло и изхвърлих брошурата, тъй като лесно се оцветяваше.) Оставете панела и компонентите настрана за по -късно.

(Забавен факт: Оригиналните ръководства за експлоатация се намират в постоянната колекция на Музейната библиотека на Националния институт по здравеопазване в Бетезда, MD [3].)

Стъпка 5: Сглобяване на конзолата: Изчертаване, изрязване, подравняване и макет с ъглови скоби

Определете размера на конзолата предвид размерите на вашето арматурно табло. Оставете достатъчно място за монтиране на захранване и йонизатор. Също така помислете за желаната височина на опорната колона и диаметъра на изпускателния глобус; мащабна конзола съответно.

Начертах контур за всеки панел върху картон и след това ги изрязах. Страничните панели имат наклон 23 градуса надолу спрямо хоризонталната ос, за да подобрят видимостта на измервателния уред, копчето за управление и групата от сигнални светлини. Изрязах малък панел с двойна дебелина, за да го вмъкна в предния край на корпуса за допълнителна опора на арматурното табло. (Избрах да използвам двойна дебелина за всички панели, с изключение на горния панел за по -добро качество на заграждението.)

След изрязване на панелите ги поставете върху равна повърхност; проверете дали ръбовете и ъглите са равни. Залепете страничните, ритничните, задните и долните панели заедно за двойна дебелина. Закопчайте на място. Шлифовайте неравномерните ръбове върху равна повърхност с мед/фина хартия. Временно сглобете панели, използвайки щипки и 2,5 см ъглови скоби за макет на конзолата. Позиционирайте арматурното табло на конзолата. Проверете квадратните ъгли и изравнените ръбове. Както е показано на една снимка, използвах синя лента, за да държа конзолата заедно - ГОЛЯМА ГРЕШКА! Не правете това! Ръбовете почти никога не се подравняват правилно и цялата конзола винаги се срутва при поставянето на арматурното табло. Залепете всички панели заедно с изключение на горния панел и панелите с инструменти. Закрепете със скоби и скоби, докато лепилото изсъхне.

Строителен съвет №1: Използвайте нож за хартия от търговски клас, наличен във FedEx или Staples, за чисти и спретнати ръбове! (Също така нарисувайте конзолата на този етап, за да избегнете премахването на хардуера по -късно, за да завършите проекта.)

Стъпка 6: Монтаж на конзолата: Лепилен панел; Прикрепете панела с инструменти

Равни ръбове с шлифовъчен блок и мед/фина хартия, ако е необходимо. За допълнителна структурна цялост, пробийте дупка в средата на страничните и задните панели, за да поберете винтове за машини с кръгла глава #8-32 x 1/2 инча с плоски шайби и скоби, които ще закрепят долния панел; също пробийте дупка в долните ъгли на всеки от тези панели, за да поставите скоба. Намажете страничната стена на отвора с лепило, като поставите и завъртите върха на молив няколко пъти, преди лепилото да се втвърди; леко пясък около дупката до гладка. (Между другото, мислех, че винтовете и скобите, прикрепени към панела за удар, визуално отвличат вниманието, затова ги махнах и запълних дупки преди боядисване. Ръчно завъртете целия хардуер, защото трябва да се отстрани преди боядисване.)

Намерете арматурното табло. Прикрепете пантите към вътрешния, долния ляв и десен ъгъл с машинни винтове #8-32 x 1/2 инча и плоски шайби. Поставете и подравнете панела върху конзолата. Завийте пантите към вътрешността на ударния панел. Инструменталният панел трябва да лежи равномерно срещу наклона на всеки страничен панел. Винтове за панти с ръчен въртящ момент; ръбовете на пясъчния панел, докато се изравнят със страничните панели. Внимание: арматурното табло не е проектирано да се движи повече от няколко градуса поради конфигурацията на конзолата! Достъпът до вътрешността на конзолата е през горния панел; вижте следващата стъпка.

Конструкция Съвет № 2: Пробийте дупки с размер в горните ъгли на панела за удар, за да позволите леки настройки на пантите

Стъпка 7: Монтаж на конзолата: Подгответе горния панел и подравнете с панела с инструменти

Забележка: Тази стъпка изисква концентрация и чести почивки!

Изрежете прорези в горния ляв и десен ъгъл на задния панел, за да се настанят пантите; позиционирайте ги така, че да са на нивото на височината на задната и страничните панели. Маркирайте, пробийте и подгответе отвори за винтове. Монтирайте подходящи панти от външната страна на задния панел. Уверете се, че предният ръб на горния панел е изравнен с горния ръб на арматурното табло, когато е затворен. Бъдете внимателни, когато шлифовате хоризонтални или наклонени ръбове на единия или на двата странични панела, ако е необходимо, за да осигурите гладко прилягане между горния и инструменталния панел. Твърде многото шлайфане ще доведе до празнини между панелите! Закрепете горния панел здраво с гумени ленти, така че панелът да остане на място. Свалете арматурното табло за достъп до пантите. Посегнете към конзолата и маркирайте отворите за винтове за горния панел.

Съвет за строителство #3: Скосеният вътрешен ръб на арматурното табло с медна шкурка за подобряване на прилягането с горния панел

Използвах две пръчки за разбъркване на кафе между всяка панта и горния панел като разделители, за да намаля обвързването по време на отваряне и затваряне. Пръчките бяха нарязани по размер, залепени, подредени заедно и прикрепени към долната страна на панела преди пробиване на отвори. След това залепих парче шперплат за скрап към долната страна на панела, за да осигуря допълнителна опора за монтаж на сглобяема тръба на по -късен етап.

Намажете лепилото по предния ръб на горния панел и горния ръб на арматурното табло; втрийте лепило в картон, за да укрепите ръбовете и ъглите на панелите. Оставете панелите да изсъхнат; след това шлифовайте всички ръбове и ъгли с фина хартия.

Стъпка 8: Монтаж на конзолата: Монтирайте уловителен и ударен диск; Прикрепете крака

ID средна точка на предния ръб на горния панел. Центрирайте и монтирайте магнитен фиксатор с два винта на машината с кръгла глава #4-40, плоски и заключващи шайби. Парче скрап дърво, завито към външната страна на горния панел, служи като удобна дръжка за отваряне на конзолата. ID средна точка на горния ръб на арматурното табло. Центрирайте и монтирайте ударната плоча с помощта на машинни винтове. Не забравяйте да пробиете монтажни отвори с големи размери и да ги подготвите с лепило. Захващането и плочата ще изискват корекции за правилното прилягане. Потвърдете подравняването на горния панел; след това монтирайте винтове за закрепване на шарнири и шайби.

Използвах четири парчета скрап дърво от магазин за артикули като крака; всяко парче имаше предварително пробит отвор 3/16 ". Боядисах всяко парче, преди да залепя дървен дюбел във всеки. Пробих отвор 3/16" във всеки ъгъл на долния панел. Дюбелите временно задържаха краката на място. Между другото, не залепвайте парчета, докато конзолата не е боядисана.

Стъпка 9: Монтаж на тръбата на лъча: Поддържаща колона и сфера на изпускане

Първоначално отрязах дъната на два изхвърлени флакона с лекарство и ги залепих със синя лента от край до край, за да направя опорна колона. Колоната беше закрепена чрез завинтване на капачка на флакона към капака на конзолата, както е показано. Ужас … тъмната пластмаса затъмняваше вътрешното осветление и лентата визуално разсейваше.

Ето един заобиколен начин: купете прозрачна акрилна тръба от контейнера за скрап в магазин за хардуер или пластмаси. Открих тежка пластмасова тръба със същия външен диаметър като входния отвор на куха алуминиева сфера (диаметър 8 см; закупен на събитие в Теслатон). Между другото, ако нямате разтоварваща сфера, използвайте метален световен глобус от доларовия магазин или дори алуминиева кутия за безалкохолни напитки. Изрежете входен отвор за опорната си колона с метални щипки. Между другото, запазете капачката на флакона, използвана за закрепване на колоната към капака на конзолата.

Стъпка 10: Монтаж на тръба от греди: Изрежете и смилайте заготовки за центриращи пръстени

Изрежете осем заготовки от един картон, равен на външния диаметър на тръбата. Пробих централни отвори във всяка заготовка, за да побере 6 см, #6-32 машинен винт; поставени заготовки на винт; ги затегна със заключваща шайба и задържаща гайка, след което ги заби в електрическа бормашина. Шлайфах заготовки с курс, след това средна шкурка, докато целият монтаж се плъзне лесно през тръбата.

Стъпка 11: Сглобяване на тръбата на гредата: Подготвителни центриращи пръстени

Отстранете завършените заготовки от винта на машината. Ще ви трябват два, 1/4 инчови найлонови винтови изолатора (P/N: B-IN-14S/4; малки части). Централен отвор на рамката за поставяне на диаметъра на изолатора. Направете два центриращи пръстена чрез залепване, след което подредете четири пръстена заедно. Затегнете пръстените, докато лепилото изсъхне. Използвах 1-1/2 x 1/4 инчов болт и две 3-сантиметрови плоски шайби като скоби. Запазете тези части, защото те ще бъдат използвани повторно. Решете дали искате да рисувате задържащи пръстени. Поставете изолатор във всеки купчина пръстени.

Подгответе две капачки, получени от епруветките на пастата за зъби, като пробиете отвор от 1/4 инча през върховете, за да направите задържащи конуси за CCL. Боядисвайте конуси, ако желаете. Намерете гумена втулка, която се вписва в кладенчето на капачката. Дупката трябва да има достатъчен диаметър, за да приеме вашата лампа (P/N: 239610; Jameco). Използвайте капачката на флакона от по -ранната стъпка за основата на колоната. Поставете плоска шайба вътре в капачката на флакона като котва, след това поставете задържащ пръстен върху шайбата. Закрепете капачката на флакона, шайбата и пръстена към капака на конзолата с болт, използван за затягане на пръстени. Поставете временно конус върху главата на болта и изолатора. Закрепете монтажа към капака с гайка. Горният конус е почти идентичен с долния конус; обаче не свързвайте частите заедно. Дръжте парчетата заедно със синя лента до готовност за залепване.

Поставете колоната върху капачката на флакона. Пуснете лампата в колоната и се уверете, че тя се плъзга в отвора на долния конус и физически докосва главата на болта. Поставете горния възел (втулка с лице надолу) в колоната. Лампата трябва да минава през отвора на втулката, но да не излиза извън повърхността на пръстена. Изрежете опорната колона с подходяща дължина или използвайте повече шайби като дистанционни елементи за повдигане на лампата. Когато постигнете правилна височина, залепете и след това затегнете останалата плоска шайба към горната част на фиксиращия пръстен. Свалете лампата.

Конструкция Съвет #4: Увеличете осветеността, като премахнете гумените уплътнения и поставите втора лампа директно в конусните фиксатори

Стъпка 12: Инсталиране: Колона от греда и опора; Панел с инструменти, меню с опции

Разрядният терминал лежи върху опорен пръстен. Изградете такъв от скрап пластмасов лист. Направете опционални пръстени за фокусиране на електронен лъч, като изрежете сегменти от пластмасова сламка и ги плъзнете върху лампата (отстранете ги, както направих, ако те причиняват твърде много намаляване на светлината при тестване на лампата).

Използвайте метален болт, за да закрепите капачката на флакона (от стъпка 9) към капака на конзолата. Поставете сглобяемата тръба в капачката. Вмъкнах глюкомера, копчето за управление, превключвателите и сигналните светлини в съответните отвори на арматурното табло, за да усетя как ще изглежда проектът.

Стъпка 13: Инсталация: Модифицирано DC захранване, йонизатор и панелни компоненти

Закрепете модифицираното захранване и йонизатора към основата на конзолата. Твърд проводник тези два комплекта заедно с метър, превключватели, индикаторни светлини и предпазител. BTW, копчето за управление на мощността в центъра на арматурното табло е за декорация; той е нефункционален-този проблем се отстранява при предстоящото обновяване на Rayotron.

Стъпка 14: Инсталация: Търговско DC захранване

Ако използвате търговски източник на захранване (силно препоръчително!), Използвайте велкро ленти, за да закрепите устройството към основата на конзолата, след това йонизатор с твърда жица и арматурно табло.

Стъпка 15: Довършване: Конзола за боядисване и монтиране на Gnd електрод

Ако не сте боядисали конзолата в Стъпка 5: премахнете свързващия хардуер, отделете арматурното табло от конзолата, както и дръжката от горния панел. Използвах тези цветове, за да завърша проекта:

Основни конзолни панели - гланцов бадем

Панели за капаци и инструменти - метално сребро

Дръжка на капака - мед

Монтирах телескопична телевизионна антена на горния панел с щипка. Антената, когато е свързана към заземяването на йонизатора, служи като разряден електрод.

Захранвайте проекта, след това удължете антената, ако е необходимо, докато не можете да изтеглите непрекъснати разряди от 1 мм от терминала. Регулирайте искрата с непроводим предмет, като пластмасова писалка, докато CCL осигури непрекъснато сияние. Измервателният уред трябва да показва 15 - 20 микроампера. Вашият проект за Rayotron Night Light вече е завършен!

Стъпка 16: Източници

1. Баез А. В. Rayotron (генератор за високо напрежение и източник на рентгенови лъчи). American J. Physics. 1957; 25: 499-501. Достъп от:

2. Милър Е. Доклад за тестовете за рентгеново излъчване от Rayotron електростатичен генератор и ускорител на частици. Rocksville, MD: Министерство на здравеопазването, образованието и благосъстоянието на САЩ. 1970. Достъп от:

3. Ръководство за експлоатация на Rayotron. Atomic Laboratories, LLC. 1956. Достъп от: