Retro nočné svetlo „Rayotron“(časť 1): 16 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Úvod

V decembri 1956 Atomic Laboratories inzerovali Rayotron ako „prvý nízkonákladový elektrostatický generátor a urýchľovač častíc“pre učiteľov prírodovedných predmetov a domácich majstrov [1]. Rayotron bol superdimenzovaný generátor Van de Graaff (VdG) s gumovým pásom s nábojom schopné vrhnúť 500 000 voltové iskry z kovového terminálu. VdG sú elektromechanické príklady zamiešania topánok s gumovou podrážkou cez koberec a následného dotyku s uzemneným kovovým predmetom. Aj keď veľkolepý bleskový displej vytvorený týmto pôsobivým strojným zariadením môže šokovať nič netušiace Keď človek nechodí, mikroampérový výboj podľa výrobcu nepredstavuje pre zdravého človeka riziko.

Negatívne nabitý terminál Rayotronu odpudzoval negatívne elektróny po dĺžke uzavretej sklenenej trubice pod tvrdým vákuom k cieľu umiestnenému na základni. Zrážka tohto energizovaného zväzku častíc s cieľom umožnila používateľom vykonávať rôzne fyzikálne experimenty (a tiež odhaliť nechránené osoby v tesnej blízkosti nebezpečných röntgenových spŕch [1]). Atómové laboratóriá nakoniec prerušili výrobu kvôli problémom s bezpečnosťou.

Toto nočné svetlo som navrhol ako poctu zabudnutému kusu vzdelávacej technológie z polovice storočia. Na rozdiel od pôvodnej jednotky tento polomakent nevyžaruje nebezpečné žiarenie a nezničí vám deň tým, že vo vás zanechá strašidelný zelený dosvit:>). Rayotronov zväzok častíc je modelovaný miniatúrnym studeným katódovým svetlom (CCL).

Krok 1: Prehľad projektu

I. Základná operácia

Hlučný pásový a motorizovaný valčekový mechanizmus použitý v pôvodnej jednotke som nahradil tichým generátorom negatívnych iónov predávaným na domáce použitie. Napájací zdroj poskytuje nízke napätie DC pre ionizátor; ktorý poháňa CCL. Lampa bola osovo uložená v plastovom valci, ktorý držal výbojku. CCL a podporná štruktúra boli pripevnené k hornému panelu konzoly.

II. Zostava prístrojovej dosky

Prístrojový panel konzoly bol jedným z mála komponentov, ktoré zmenili vzhľad počas výrobného cyklu Rayotronu. Obrázky a popisy z rôznych zdrojov dokumentujúce tieto úpravy vedený dizajn panelov; fotografie ukazujú skoré a neskoršie modely Rayotron. Na zobrazenie výstupu ionizátora som použil merač 50 mikroampérov v polovici storočia, ako aj vintage ovládací gombík a prepínače v kombinácii s kontrolkami. Merač a ovládací gombík boli zachránené z vyradenej spotrebnej elektroniky.

(Zábavný fakt: Bezpečnostný štítok výrobku na základni jednotky varoval pred emisiou röntgenového žiarenia počas prevádzky. Ako dodatočné preventívne opatrenie výrobca navrhol uzavrieť Rayotron v bunkri vyrobenom z betónového potrubia, aby bol operátor a okoloidúci chránení pred otravou žiarením [2] !)

III. Zostava kartónovej konzoly

Konzola bola MacGyvered premysleným kartónom odobratým zo stohu 3-krúžkových spojív kúpených v miestnom výpredaji. Prístrojový panel a plastový nosný stĺp zakončený terminálom boli namontované na konzole. Predchádzajúca verzia používala na paneli striebro z umelého kovu, vďaka čomu sa projekt zdal príliš súčasný IMHO; tak sa rozhodol pre retro, ošarpaný elegantný vzhľad, ktorý bude pôsobiť dojmom veku.

Fyzické rozmery nie sú rozhodujúce, preto projekt podľa potreby upravte. Na konci tohto návodu budete mať k dispozícii lacný zdroj vysokého napätia DC (HVDC) na jednoduché, elektrostatické ukážky a tiež nočné svetlo rad bez problémov so smrteľnou otravou žiarením, ktorá vám zničí deň (zlá hračka, ale ja som nemohol neodolám:>). Nakoniec pri ionizátore používajte zdravý rozum. Vyhnite sa prekvapeniam - pred prácou na vedení VN odpojte napájanie.

Krok 2: Diely a nástroje

Pokiaľ je to možné, znížil som náklady na stavbu recykláciou použitých alebo vyradených predmetov. Niektoré komponenty je možné improvizovať. Napríklad 8 oz nealkoholický nápoj môže byť lacným výbojovým terminálom.

(Zábavný fakt: Model z polovice storočia predstavoval sférický výbojový terminál. Hrozivejší terminál pripomínajúci stúpajúci oblak húb sa objavil v aktualizovanom modeli zo 60. rokov 20. storočia [1, 2].

V každom kroku sú identifikované požadované elektronické súčiastky. Rôzne položky potrebné na stavbu sú: kartónové listy z 3-krúžkových spojív; obvodové dosky; jasná a modrá páska; spojovací/ montážny hardvér; kyanoakrylátové (CA) lepidlo; izolovaný projektový drôt; ceruzka; štipce; uhlomer; pravítko; brúsny papier; nožnice (alebo rezačka papiera); farby v spreji; a Elmerovo školské lepidlo X-treme, ako aj rôzne ručné nástroje; elektrická vŕtačka s rôznymi bitmi a spájkovacou ceruzkou.

Krok 3: Elektronika: ionizátor a napájanie (Mod alebo si ho kúpte)

Našiel som vintage izbový ionizátor Radio Shack Micronta v akcii za 1,50 dolára. V ionizátore chýbalo pôvodné napájanie, a tak som hackol zdroj DC z prenosného čiernobieleho televízora (pamätáte si ich?).

Otvoril som puzdro a pôvodný 12 VDC @ 1 amp transformátor vymenil za iný transformátor kvôli jeho hrdzavému stavu. Pozor: ak to urobíte, uistite sa, že súčiastky sú dimenzované pre nový transformátor alebo budete variť obvod usmerňovača! Nový transformátor a pôvodný usmerňovač som namontoval na dosku s plošnými spojmi a komponenty som spájkoval dohromady. Túto zostavu som odložil na neskoršiu instiláciu, keď bola konštrukcia konzoly dokončená.

Ak nechcete robiť časovo náročnú prestavbu, nie je dôvod sa znepokojovať. Oveľa lepším riešením je použiť komerčný napájací zdroj. V predaji v garáži som našiel adaptér 12 VDC, 4 A, ktorý patril prenosnému počítaču, a bez problémov som ho používal s ionizátorom (pozri krok 14).

Krok 4: Zostava konzoly: Rozloženie, vystrihnutie a prispôsobenie prístrojového panela

Väčšinu úsilia v tomto projekte vynaložili na návrh, výrobu a dokončenie kartónovej konzoly. Nasledujúce kroky preskočte, aby ste ušetrili čas, a stačí použiť obyčajný box na topánky. Pre skutočných domácich kutilov: zaneprázdnite sa stavaním!

Odlepte plastový kryt zo spojív, aby ste získali lepenku pre panely prístrojov a ďalšie konzoly. Rozvádzač, ovládací gombík, dva spínače a dve signálne svetlá na kartónovom páse vhodnej dĺžky, šírky a dvojnásobnej hrúbky. Vypínače a svetlá som umiestnil do obdĺžnikového usporiadania. Na pripevnenie každého komponentu vyrežte alebo vyvŕtajte otvory vhodnej veľkosti. Každú dieru a do vnútra som rozotrel tenkou vrstvou lepidla a potom brúsil jemným papierom, ktorý po vytvrdnutí lepidla pomohol udržať tvar bočnej steny.

Skorá verzia projektu začlenila reklamnú brožúru pre platinovú kartu Discover, ktorá dodáva panelu povrchovú úpravu z umelého kovu. Orezal som brožúru a potom som vyvŕtal/vyrezal montážne otvory. Keď bol panel nastriekaný svetlou farbou, nechal som približne 5 mm okraj, aby sa vytvoril kontrastný efekt. Bol pridaný číselník, ktorý pokrýval väčšinu loga. (Nakoniec som nastriekol celý prístrojový panel a brožúru som vyhodil, pretože bola ľahko zašpinená.) Panel a komponenty odložte na neskôr.

(Zábavný fakt: Pôvodné prevádzkové príručky sú v stálej zbierke Knižnice Národného múzea zdravia v Bethesde, MD [3].)

Krok 5: Zostava konzoly: Nakreslite, vystrihnite, zarovnajte a vytvorte maketu s rohovými vzperami

Určte veľkosť konzoly, dané rozmery vášho prístrojového panelu. Nechajte dostatočný priestor na pripojenie napájacieho zdroja a ionizátora. Zvážte tiež požadovanú výšku svojho podporného stĺpca a priemer vypúšťacej gule; podľa toho prispôsobiť konzolu.

Pre každý panel som na kartón nakreslil obrys a potom ich vystrihol. Bočné panely majú šikmý sklon 23 ° od horizontálnej osi, aby sa zlepšila viditeľnosť merača, ovládacieho gombíka a zoskupenia signálnych svetiel. Vyrezal som malý panel s dvojitou hrúbkou, ktorý som vložil na predný koniec krytu, aby som ešte viac podporil prístrojový panel. (Rozhodol som sa použiť dvojnásobnú hrúbku pre všetky panely okrem horného panelu, aby bol kryt kvalitnejší.)

Potom, čo sú panely narezané, položte ich na rovný povrch; skontrolujte, či sú hrany a rohy rovnomerné. Prilepte bočné, kopové, zadné a spodné panely k sebe pre dvojnásobnú hrúbku. Klip na mieste. Nerovnomerné hrany prebrúste na rovnom povrchu stredným/jemným papierom. Panely dočasne zostavte pomocou zvieracích spôn a 2,5 cm rohových konzol na maketu konzoly. Umiestnite prístrojový panel na konzolu. Skontrolujte štvorcové rohy a zarovnané hrany. Ako je znázornené na jednej fotografii, konzolu som držal pohromade pomocou modrej pásky - VEĽKÁ CHYBA! Nerob to! Okraje sa takmer nikdy nezarovnávali správne a celá konzola sa vždy zrútila, keď bola prístrojová doska nasadená. Prilepte všetky panely k sebe, okrem horných a prístrojových panelov. Zaistite sponami a vzperami, kým lepidlo nezaschne.

Stavebný tip č. 1: Na čisté a úhľadné hrany použite komerčnú rezačku papiera, ktorá je k dispozícii vo FedExe alebo Staples! (V tomto mieste tiež namaľujte konzolu, aby ste sa vyhli odstráneniu hardvéru neskôr, aby ste dokončili projekt.)

Krok 6: Zostava konzoly: lepiaci panel; Pripojte prístrojový panel

V prípade potreby vyrovnajte okraje brúsnym blokom a stredným/jemným papierom. Pre väčšiu štrukturálnu integritu vyvŕtajte otvor v strede bočných a zadných panelov, aby ste do nich mohli umiestniť skrutky s okrúhlou hlavou č. 8-32 x 1/2 palca s plochými podložkami a výstužami, ktoré zaistia spodný panel; tiež vyvŕtajte otvor v dolných rohoch každého z týchto panelov, aby ste doň mohli vložiť výstuž. Bočnú stenu otvoru natrite lepidlom tak, že niekoľkokrát vložíte a otočíte hrotom ceruzky, kým lepidlo stvrdne; zľahka prebrúste okolo otvoru do hladka. (BTW, myslel som si, že skrutky a výstuhy pripevnené k panelu sú vizuálne rušivé, a tak som ich odstránil a vyplnil diery pred lakovaním. Rukou utiahnite všetok hardvér, pretože pred lakovaním je potrebné ho odstrániť.)

Nájdite prístrojovú dosku. Pripojte pánty k vnútornému, dolnému ľavému a pravému rohu pomocou samorezných skrutiek č. 8-32 x 1/2 palca a plochých podložiek. Umiestnite a zarovnajte panel na konzolu. Zaskrutkujte pánty do vnútra kopacieho panelu. Prístrojový panel by mal byť rovnomerne opretý o šikmé bočné panely. Ručné momentové skrutky závesov; obrúste okraje panelov, kým nebudú v jednej rovine s bočnými panelmi. Pozor: prístrojový panel nie je kvôli konfigurácii konzoly navrhnutý tak, aby sa pohyboval viac ako o niekoľko stupňov! Prístup do vnútra konzoly je cez horný panel; pozri ďalší krok.

Stavebný tip č. 2: Vyvŕtajte otvory veľkosti v horných rohoch kopacieho panelu, aby ste umožnili mierne úpravy závesov

Krok 7: Zostava konzoly: Príprava horného panelu a zarovnanie s prístrojovým panelom

Poznámka: Tento krok vyžaduje sústredenie a časté prestávky na odpočinok!

Vyrežte zárezy v ľavom a pravom hornom rohu zadného panelu tak, aby vyhovovali závesom; umiestnite ich tak, aby boli v úrovni výšky zadných a bočných panelov. Označte, vyvŕtajte a pripravte otvory pre skrutky. Namontujte vhodné pánty na vonkajšiu stranu zadného panelu. Po zatvorení skontrolujte, či je predný okraj horného panelu v jednej rovine s horným okrajom prístrojovej dosky. Buďte opatrní pri brúsení horizontálnych alebo šikmých hrán jedného alebo oboch bočných panelov podľa potreby, aby ste zaistili hladké lícovanie medzi horným a prístrojovým panelom. Príliš veľa brúsenia spôsobí medzery medzi panelmi! Horný panel pevne zaistite gumičkami, aby panel zostal na svojom mieste. Odstráňte prístrojovú dosku, aby ste získali prístup k pántom. Siahnite do konzoly a označte otvory pre skrutky pre horný panel.

Stavebný tip č. 3: Skosenie vnútorného okraja prístrojovej dosky so stredným brúsnym papierom na zlepšenie priľnavosti k hornému panelu

Ako rozpery som použil dve tyčinky na miešanie kávy medzi každým závesom a horným panelom, aby sa obmedzilo viazanie počas otvárania a zatvárania. Tyčinky boli narezané na požadovanú veľkosť, zlepené, naukladané na seba a prichytené k spodnej strane panelu pred vŕtaním otvorov. Potom som na spodnú stranu panelu prilepil kus šrotovej preglejky, aby som poskytol dodatočnú podporu pre montáž zostavy nosníkových rúrok v neskoršom kroku.

Rozotrite lepidlo pozdĺž predného okraja horného panelu a horného okraja prístrojovej dosky; vtierajte lepidlo do lepenky, aby ste spevnili hrany a rohy panelov. Panely nechajte uschnúť; potom všetky hrany a rohy obrúste jemným papierom.

Krok 8: Zostava konzoly: Namontujte západku a zarážku; Pripojte nohy

Stredný bod ID na prednom okraji horného panela. Vycentrujte a namontujte magnetickú západku dvoma automatickými skrutkami s kruhovou hlavou #4-40, plochými a zaisťovacími podložkami. Kúsok šrotu naskrutkovaný na vonkajšiu stranu horného panelu slúžil ako praktická rukoväť na otváranie konzoly. Stredný bod ID na hornom okraji prístrojovej dosky. Vycentrujte a namontujte úderovú dosku pomocou strojných skrutiek. Nezabudnite vyvŕtať nadrozmerné montážne otvory a pripraviť ich pomocou lepidla. Úchytka a tanier vyžadujú správne prispôsobenie. Potvrďte zarovnanie horného panelu; potom nainštalujte skrutky a podložky na upevnenie závesu.

Ako nohy som použil štyri kusy šrotu z obchodu s umeleckými potrebami; každý kus mal predvŕtaný 3/16 "otvor. Každý kus som namaľoval, kým som do každého zlepil drevenú hmoždinku. V každom rohu spodného panelu som vyvŕtal 3/16" otvor. Hmoždinky dočasne držali nohy na mieste. BTW, nelepte kusy, kým nie je konzola namaľovaná.

Krok 9: Zostava lúčovej trubice: podperný stĺp a vypúšťacia guľa

Spočiatku som odrezal spodky z dvoch vyradených liekoviek s liekmi a modrou páskou ich spojil, aby som vytvoril podporný stĺp. Stĺpec bol zaistený priskrutkovaním viečka injekčnej liekovky k viečku konzoly, ako je znázornené. Bummer … tmavý plast stlmil vnútorné osvetlenie a páska vizuálne rušila.

Toto je riešenie: kúpte si priehľadnú akrylovú trubicu zo šrotu v obchode s hardvérom alebo plastmi. Našiel som ťažkú plastovú trubicu s rovnakým vonkajším priemerom ako vstupný otvor dutej hliníkovej gule (priemer 8 cm; kúpené na akcii Teslathon). BTW, ak nemáte vypúšťaciu guľu, použite kovový glóbus z dolára alebo dokonca hliníkový plechovku nealkoholického nápoja. Vystrihnite vstupný otvor pre váš nosný stĺp kovovými nožnicami. BTW, odložte viečko injekčnej liekovky používané na zaistenie stĺpca k veku konzoly.

Krok 10: Zostava trubice lúča: Vystrihnite a brúste polotovary na centrovacie krúžky

Odrežte osem polotovarov z jedného kartónového listu, ktorý sa rovná vonkajšiemu priemeru rúrky. Do každého polotovaru som vyvŕtal stredové otvory tak, aby sa do nich zmestila 6 cm skrutka do stroja #6-32; polotovary umiestnené na skrutke; upol ich poistnou podložkou a poistnou maticou a potom ich upol elektrickou vŕtačkou. Kurzy som brúsil polotovary, potom stredný brúsny papier, kým celá zostava ľahko neprešla cez trubicu.

Krok 11: Zostava lúčovej trubice: Prípravné centrovacie krúžky

Odstráňte dokončené polotovary zo skrutky stroja. Budete potrebovať dva 1/4 palcové nylonové skrutkové izolátory (P/N: B-IN-14S/4; malé diely). Stredový otvor rámu na prispôsobenie priemeru izolátora. Vytvorte dva centrovacie prstene lepením a potom stohovaním štyroch krúžkov k sebe. Upnite krúžky, kým lepidlo nevyschne. Ako svorky som použil skrutku 1-1/2 x 1/4 palca a dve 3 cm kovové ploché podložky. Uložte tieto diely, pretože budú znova použité. Rozhodnite sa, či chcete natrieť poistné krúžky. Do každého zväzku krúžkov vložte izolátor.

Pripravte dve viečka získané zo skúmaviek zubnej pasty vyvŕtaním 1/4 palcového otvoru cez vrcholy, aby sa vytvorili zadržiavacie kužele pre CCL. V prípade potreby maľujte kužele. Nájdite gumovú priechodku, ktorá zapadne do otvoru v kryte. Otvor by mal mať dostatočný priemer na prijatie vašej žiarovky (P/N: 239610; Jameco). Na základňu stĺpca použite uzáver injekčnej liekovky z predchádzajúceho kroku. Do viečka injekčnej liekovky umiestnite plochú podložku ako kotvu a potom na podložku nasaďte poistný krúžok. Zaistite uzáver injekčnej liekovky, podložku a krúžok k veku konzoly skrutkou, ktorá slúži na upnutie krúžkov. Dočasne umiestnite kužeľ na hlavu skrutky a izolačný okraj. Upevnite zostavu k veku maticou. Zostava horného kužeľa je takmer identická so spodným kužeľom; diely však neskrývajte. Držte kusy spolu s modrou páskou, kým nie sú pripravené na lepenie.

Umiestnite stĺpček na viečko injekčnej liekovky. Spustite lampu do stĺpca a presvedčte sa, že zasúva do priechodkového otvoru v dolnom kužele a fyzicky sa dotýka hlavy skrutky. Vložte hornú zostavu (priechodka smerom nadol) do stĺpca. Lampa by mala prechádzať otvorom v priechodke, ale nemala by presahovať povrch prstenca. Odrežte podporný stĺpik na správnu dĺžku alebo použite viac podložiek ako rozpery na zdvihnutie žiarovky. Keď získate správnu výšku, prilepte a potom upnite zostávajúcu plochú podložku na vrch zostavy horného poistného krúžku. Vyberte žiarovku.

Stavebný tip č. 4: Zvýšte osvetlenie odstránením gumových priechodiek a vložte druhú lampu priamo do držiakov kužeľov

Krok 12: Inštalácia: trubica lúča a stĺpik podpory; Prístrojový panel

Výbojový terminál spočíva na podpornom krúžku. Postavte jeden zo šrotu z plastového plechu. Vytvorte voliteľné zaostrovacie prstence s elektrónovým lúčom tak, že odrežete segmenty plastovej slamky a prevlečiete ich cez lampu (odstráňte ich, ako som to urobil ja, ak pri testovaní žiarovky spôsobujú prílišnú redukciu svetla).

Pomocou kovovej skrutky pripevnite viečko injekčnej liekovky (od kroku 9) k veku konzoly. Vložte zostavu nosníkovej trubice do uzáveru. Vložil som merač, ovládací gombík, prepínače a signálne svetlá. Do príslušných otvorov na prístrojovej doske, aby ste získali predstavu o tom, ako bude projekt vyzerať.

Krok 13: Inštalácia: Upravené súčasti DC napájania, ionizátora a panelov

Zaskrutkujte upravený napájací zdroj a ionizátor do základne konzoly. Tieto dve zostavy sú pevne spojené drôtom spolu s meračom, prepínačmi, kontrolkami a poistkou. BTW, ovládací gombík napájania v strede prístrojovej dosky slúži na ozdobu; je nefunkčný-tento problém bude vyriešený v rámci nadchádzajúcej obnovy Rayotronu.

Krok 14: Inštalácia: Komerčné DC napájanie

Ak používate komerčný zdroj energie (dôrazne sa odporúča!), Pomocou panelov na suchý zips pripevnite jednotku k základni konzoly, potom k ionizátoru z tvrdého drôtu a prístrojovej doske.

Krok 15: Dokončenie: Konzola s farbami a namontujte elektródu Gnd

Ak ste v kroku 5 nenamaľovali konzolu: odstráňte pripojovací hardvér, oddeľte prístrojový panel od konzoly a tiež držadlo od horného panela. Na dokončenie projektu som použil tieto farby:

Panely hlavnej konzoly - lesklý mandľový

Panely veka a prístrojov - strieborná metalíza

Rukoväť veka - meď

Na horný panel som pomocou pinzety pripevnil teleskopickú televíznu anténu. Keď bola anténa zapojená do zemného návratu ionizátora, slúžila ako výbojová elektróda.

Zapnite projekt a potom podľa potreby roztiahnite anténu, kým nebudete môcť z terminálu čerpať súvislé 1 mm výboje. Upravte iskrivú medzeru nevodivým predmetom, napríklad plastovým perom, kým CCL nebude poskytovať nepretržitú žiaru. Merač by mal zobrazovať 15 - 20 mikroampérov. Váš projekt Rayotron Night Light je teraz dokončený!

Krok 16: Zdroje

1. Baez AV. Rayotron (vysokonapäťový generátor a zdroj röntgenových lúčov). Americká J fyzika. 1957; 25: 499-501. Prístup z:

2. Miller E. Správa o testoch emisie röntgenových lúčov z elektrostatického generátora Rayotron a urýchľovača častíc. Rocksville, MD: Ministerstvo zdravotníctva, vzdelávania a sociálnych vecí USA. 1970. Prístup z:

3. Návod na obsluhu Rayotronu. Atomic Laboratories, LLC. 1956. Prístup z: