Lumina de noapte retro "Rayotron" (partea 1): 16 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Introducere

În decembrie 1956, Laboratoarele Atomice au făcut publicitate Rayotron drept „Primul Generator Electrostatic și Particulă Accelerator Low-Cost” pentru profesori de științe și pasionați [1]. capabil să arunce scântei de 500, 000 volți de la terminalul său metalic. VdG-urile sunt exemple electromecanice de a amesteca pantofi cu talpă de cauciuc pe un covor și apoi de a atinge un obiect metalic împământat. descărcarea microamp nu a fost un risc pentru o persoană sănătoasă, conform producătorului.

Terminalul încărcat negativ al Rayotronului respinge electronii negativi pe lungimea unui tub de sticlă sigilat sub un vid dur către o țintă situată la bază. Coliziunea acestui fascicul de particule energizat cu ținta le-a permis utilizatorilor să efectueze diferite experimente fizice (și, de asemenea, au expus persoane neprotejate în imediata apropiere a dușurilor cu raze X periculoase [1]). În cele din urmă, Laboratoarele Atomice au întrerupt producția din cauza problemelor de siguranță.

Am proiectat această lumină de noapte ca un omagiu adus unei piese uitate de tehnologia educațională de la mijlocul secolului. Spre deosebire de unitatea originală, acest model semi-scară nu emite radiații periculoase și nu vă va strica ziua lăsându-vă cu o lumină verde fantomatică:>). Fasciculul de particule al Rayotronului este modelat cu o lumină catodică rece miniaturală (CCL).

Pasul 1: schița proiectului

I. Operațiune de bază

Am înlocuit centura zgomotoasă și mecanismul cu role motorizate utilizate în unitatea originală cu un generator de ioni silențios și negativ comercializat pentru uz casnic. O sursă de alimentare asigură tensiune redusă DC pentru ionizator; care conduce CCL. Lampa a fost montată axial într-un cilindru din plastic care susținea un glob de descărcare. CCL și structura de suport au fost atașate la panoul superior al consolei.

II. Ansamblul tabloului de bord

Panoul de instrumente al consolei a fost unul dintre puținele componente care s-au schimbat în aspect în timpul procesului de producție al Rayotron. Imagini și descrieri din diverse surse care documentează aceste modificări proiectarea panoului ghidat; fotografiile arată modele Rayotron timpurii și ulterioare. Am folosit un contor de 50 de microamperi de la mijlocul secolului pentru a afișa ieșirea ionizatorului, precum și un buton de control de epocă și comutatoare de comutare în combinație cu indicatoare luminoase. Contorul și butonul de control au fost recuperate din electronice de consum aruncate.

(Fapte amuzante: o etichetă de siguranță a produsului de pe baza unității a avertizat cu privire la emisiile de raze X în timpul funcționării. Ca măsură de precauție suplimentară, producătorul a sugerat să încadreze Rayotron într-un buncăr construit din țeavă de beton pentru a proteja operatorul și spectatorii de otrăvirea cu radiații [2] !)

III. Ansamblu consolă din carton

Consola a fost MacGyvered prin refacerea cartonului preluat dintr-un teanc de lianți cu 3 inele cumpărate la o vânzare de curte locală. Panoul de instrumente și coloana de suport din plastic, deasupra terminalului, au fost montate pe consolă. O versiune anterioară folosea finisaje din metal fals pe panou pentru o stropire de culoare, ceea ce a făcut ca proiectul să pară prea contemporan IMHO; atât de decis pe un look retro, shabby chic pentru a da impresia vârstei.

Dimensiunile fizice nu sunt critice, deci scalați proiectul după cum este necesar. Până la sfârșitul acestui instructiv, veți avea o sursă ieftină de înaltă tensiune DC (HVDC) pentru demonstrații simple, electrostatice, precum și o lumină de noapte rad, fără ca problemele de otrăvire letală cu radiații să vă distrugă ziua (joc de cuvinte rău, dar nu aș putea nu rezist:>). În cele din urmă, folosiți bunul simț cu ionizatorul. Evitați surprizele - deconectați alimentarea înainte de a lucra la cablajul de înaltă tensiune.

Pasul 2: Piese și instrumente

Am redus costurile de construcție prin reciclarea articolelor folosite sau aruncate atunci când a fost posibil. Unele componente pot fi improvizate. De exemplu, o cutie de băuturi răcoritoare de 8 oz face un terminal de descărcare ieftin.

(Fapte amuzante: modelul de la mijlocul secolului a prezentat un terminal de descărcare sferică. Un terminal mai periculos, asemănător unui nor de ciuperci în creștere, a apărut într-un model actualizat din anii 1960 [1, 2].

Componentele electronice necesare sunt identificate în fiecare etapă. Diverse articole necesare construcției sunt: foi de carton din lianți cu 3 inele; plăci de circuite; bandă transparentă și albastră; conectare / montare hardware; lipici ciano-acrilat (CA); fir izolat de proiect; creion; cleme de prindere; raportor; rigla; șmirghel; foarfece (sau tăietoare de hârtie comercială); vopsele spray; și Elmer’s X-treme School Glue, precum și diverse instrumente manuale; un burghiu electric cu bucăți asortate și un creion de lipit.

Pasul 3: Electronică: Ionizator și sursă de alimentare (Mod sau Cumpărați unul)

Am găsit un ionizator de cameră Radio Shack Micronta de epocă la o vânzare de scotocire pentru 1,50 dolari. Lui ionizator îi lipsea sursa de alimentare originală, așa că am spart o sursă de curent continuu de pe un televizor portabil B&W (vă amintiți de acestea?).

Am deschis carcasa și am schimbat transformatorul original de 12 VDC @ 1 amp cu alt transformator din cauza stării sale ruginite. Atenție: dacă faceți acest lucru, asigurați-vă că componentele sunt evaluate pentru noul transformator sau veți găti circuitul redresor! Am montat noul transformator și redresorul original pe o placă de circuit și am lipit componentele împreună. Am pus acest ansamblu deoparte pentru instilarea ulterioară, când construcția consolei a fost finalizată.

Nu vă faceți griji dacă nu doriți să faceți o reconstrucție consumatoare de timp. O soluție mult mai bună este utilizarea unei surse de alimentare comerciale. Am găsit un adaptor de 12 VDC, 4 amperi la o vânzare în garaj care aparținea unui computer laptop și l-am folosit cu ionizatorul fără probleme (vezi Pasul 14).

Pasul 4: Asamblarea consolei: Aspect, tăiere și personalizare a panoului de instrumente

Cea mai mare parte a efortului pentru acest proiect a fost cheltuită proiectând, fabricând și finisând consola din carton. Săriți pașii următori pentru a economisi timp și folosiți doar o cutie obișnuită de pantofi. Pentru adevărații războinici DIY de acolo: ocupați-vă de construcție!

Îndepărtați învelișul de plastic din lianți pentru a obține carton pentru panourile de instrumente și alte console. Dispozitiv de măsurare, buton de comandă, două comutatoare și două lumini de semnalizare pe o bandă de carton cu lungime, lățime și grosime duble adecvate. Am plasat întrerupătoare și lumini într-un aranjament dreptunghiular. Tăiați sau găuriți găuri de dimensiuni adecvate pentru a monta fiecare componentă. Am întins un strat subțire de clei în jurul și în interiorul fiecărei găuri și apoi am șlefuit cu hârtie fină, care a ajutat la menținerea formei peretelui lateral când cleiul s-a întărit.

O versiune timpurie a proiectului a încorporat o broșură publicitară pentru Discover Platinum Card pentru a oferi panoului un finisaj metalic fals. Am tuns broșura și apoi am forat / decupat găurile de montare. Am lăsat o margine de aproximativ 5 mm pentru a crea un efect de contrast când panoul a fost vopsit cu spray într-o culoare deschisă. A fost adăugată o plăcuță pentru a acoperi cea mai mare parte a siglei. (În cele din urmă, am vopsit întregul panou de instrumente și am aruncat broșura, deoarece era ușor de scos.) Așezați panoul și componentele deoparte până mai târziu.

(Fapte amuzante: manualele originale de operare se află în colecția permanentă a Bibliotecii Institutului Național de Sănătate din Bethesda, MD [3].)

Pasul 5: Asamblarea consolei: Desenați, tăiați, aliniați și machetați cu paranteze de colț

Determinați dimensiunea consolei, având în vedere dimensiunile tabloului de bord. Lăsați suficient spațiu pentru montarea sursei de alimentare și a ionizatorului. De asemenea, luați în considerare înălțimea dorită a coloanei de sprijin și diametrul globului de descărcare; scalați consola în consecință.

Am desenat un contur pentru fiecare panou pe carton și apoi le-am decupat. Panourile laterale au o înclinare de 23 de grade, în jos față de axa orizontală, pentru a spori vizibilitatea contorului, a butonului de control și a grupului de lumină de semnal. Am tăiat un panou mic de lovitură cu dublă grosime pentru a-l insera la capătul frontal al carcasei pentru un suport suplimentar al tabloului de bord. (Am ales să folosesc o grosime dublă pentru toate panourile, cu excepția panoului superior, pentru o carcasă de o calitate mai bună.)

După tăierea panourilor, așezați-le pe o suprafață plană; verificați dacă muchiile și colțurile sunt uniforme. Lipiți panourile laterale, lovite, posterioare și inferioare împreună pentru o grosime dublă. Clip în loc. Șlefuiți marginile neuniforme pe o suprafață plană cu hârtie med / fină. Asamblați temporar panouri folosind cleme de prindere și bretele de colț de 2,5 cm pentru a macheta consola. Poziționați tabloul de bord pe consolă. Verificați colțurile pătrate și marginile îmbinate. Așa cum se arată într-o singură fotografie, am folosit bandă albastră pentru a menține consola laolaltă - GREȘE MARE! Nu face asta! Marginile aproape niciodată nu s-au aliniat corect și întreaga consolă s-a prăbușit întotdeauna când panoul de instrumente a fost pus în poziție. Lipiți toate panourile împreună, cu excepția panourilor superioare și a instrumentelor. Asigurați-l cu agrafe și bretele până când se usucă lipiciul.

Sfat de construcție nr. 1: Utilizați un tăietor de hârtie de calitate comercială disponibil la FedEx sau Capse pentru margini curate și îngrijite! (De asemenea, vopsiți consola în acest moment pentru a evita îndepărtarea hardware-ului mai târziu pentru a termina proiectul.)

Pasul 6: Asamblarea consolei: Panou de lipire; Atașați panoul de instrumente

Chiar și marginile cu un bloc de șlefuire și hârtie med / fină, dacă este necesar. Pentru o integritate structurală suplimentară, găuriți o gaură în mijlocul panourilor laterale și din spate pentru a adăuga șuruburi cu cap rotund # 8-32 x 1/2 inch cu șaibe plate și bretele care vor fixa panoul inferior; de asemenea, găuriți o gaură în colțurile inferioare ale fiecăruia dintre aceste panouri pentru a găzdui un suport. Îmbrăcați peretele lateral al orificiului cu adeziv prin introducerea și rotirea vârfului creionului de mai multe ori înainte ca adezivul să se întărească; șlefuiți ușor în jurul găurii până când este netedă. (BTW, am crezut că șuruburile și acoladele atașate la panoul de lovitură sunt o distragere a atenției vizuale, așa că le-am îndepărtat și am completat găuri înainte de vopsire. Cuplați manual toate piesele hardware, deoarece trebuie îndepărtate înainte de vopsire.)

Localizați panoul de instrumente. Atașați balamalele în colțurile din interior, din stânga și din dreapta jos cu șuruburi de mașină # 8-32 x 1/2 inch și șaibe plate. Așezați și aliniați panoul pe consolă. Înșurubați balamalele în interiorul panoului de lovitură. Panoul de instrumente ar trebui să se sprijine uniform de înclinarea fiecărui panou lateral. Șuruburi articulate cu cuplu manual; șlefuiți marginile panourilor până la îmbinarea cu panourile laterale. Atenție: tabloul de bord nu este proiectat să se deplaseze mai mult de câteva grade din cauza configurației consolei! Accesul în interiorul consolei se face prin panoul superior; vezi pasul următor.

Sfat de construcție nr. 2: găuriți găurile de dimensiuni din colțurile superioare ale panoului pentru a permite ajustări ușoare ale balamalei

Pasul 7: Asamblarea consolei: Pregătiți panoul superior și aliniați cu panoul de instrumente

Notă: Acest pas necesită concentrare și pauze frecvente de odihnă!

Tăiați crestăturile din colțurile din stânga sus și din dreapta ale panoului din spate pentru a găzdui balamalele; poziționați-le astfel încât să fie la nivel cu înălțimea panourilor din spate și laterale. Marcați, găuriți și pregătiți găurile șuruburilor. Montați balamalele adecvate pe exteriorul panoului din spate. Confirmați că marginea frontală a panoului superior este la același nivel cu marginea superioară a panoului de instrumente atunci când este închisă. Aveți grijă când șlefuiți marginile orizontale sau înclinate ale unuia sau ambelor panouri laterale, după cum este necesar, pentru a vă asigura o potrivire lină între panourile superioare și instrumentele. Prea multă șlefuire va duce la goluri între panouri! Fixați ferm panoul superior cu benzi de cauciuc, astfel încât panoul să rămână în poziție. Scoateți tabloul de bord pentru a accesa balamalele. Ajungeți în consolă și marcați găurile șuruburilor pentru panoul superior.

Sfat de construcție nr. 3: Teviți marginea interioară a panoului de instrumente cu șmirghel med pentru a îmbunătăți potrivirea cu panoul superior

Am folosit două bețișoare de cafea între fiecare balama și panoul superior ca distanțieri pentru a reduce legarea în timpul deschiderii și închiderii. Lichidele au fost tăiate la dimensiune, lipite, stivuite împreună și fixate pe partea inferioară a panoului înainte de găurirea găurilor. Ulterior, am lipit o bucată de placaj deșeu pe partea inferioară a panoului pentru a oferi suport suplimentar pentru montarea ansamblului tubului fasciculului într-o etapă ulterioară.

Lipiți lipici de-a lungul marginii frontale a panoului superior și a marginii superioare a panoului de instrumente; frecați lipici în carton pentru a întări marginile și colțurile panourilor. Lăsați panourile să se usuce; apoi șlefuiți toate marginile și colțurile cu hârtie fină.

Pasul 8: Asamblarea consolei: montați placa de prindere și de lovire; Atașați picioarele

Punctul de mijloc ID pe marginea frontală a panoului superior. Centrați și montați un dispozitiv de blocare magnetic cu două șuruburi cu cap rotund # 4-40, șaibe plate și cu blocare. O bucată de resturi de lemn înșurubate la exteriorul panoului superior a servit ca un mâner convenabil pentru deschiderea consolei. Punctul de mijloc ID pe marginea superioară a tabloului de bord. Centrați și montați placa de lovire folosind șuruburile mașinii. Nu uitați să găuriți găuri de montare supradimensionate și să pregătiți cu adeziv. Zăvorul și placa vor necesita ajustări pentru o potrivire corectă. Confirmați alinierea panoului superior; apoi instalați șuruburi și șaibe de montare a balamalei.

Am folosit patru piese de fier vechi dintr-un magazin de bunuri de artă ca picioare; fiecare piesă avea o gaură pre-forată de 3/16 ". Am vopsit fiecare piesă înainte de a lipi o diblă de lemn în fiecare. Am forat o gaură de 3/16" în fiecare colț al panoului inferior. Diblurile țineau picioarele în poziție temporar. BTW, nu lipiți piese până când consola nu este vopsită.

Pasul 9: Ansamblul tubului de grindă: Coloană de sprijin și sfera de descărcare

Inițial, am tăiat fundul de la două flacoane de medicamente aruncate și le-am lipit albastru cap la cap pentru a face o coloană de sprijin. Coloana a fost fixată prin înșurubarea unui capac al flaconului pentru a consola capacul așa cum se arată. Bummer … plasticul întunecat a estompat iluminatul intern și banda a distras vizual.

Iată o metodă de rezolvare: cumpărați un tub acrilic transparent de la coșul de gunoi al unui magazin de articole hardware sau materiale plastice. Am găsit un tub de plastic greu cu același diametru exterior ca orificiul de intrare al unei sfere goale de aluminiu (8 cm diametru; cumpărat la un eveniment Teslathon). BTW, dacă nu aveți o sferă de descărcare, utilizați un glob de metal din magazinul de dolari sau chiar o cutie de băuturi răcoritoare din aluminiu. Decupați o gaură de intrare pentru coloana de sprijin cu tăieturi metalice. BTW, salvați capacul flaconului folosit pentru a fixa coloana de capacul consolei.

Pasul 10: Ansamblul tubului cu grinzi: tăiați și măcinați spații libere pentru centrarea inelelor

Tăiați opt semifabricate dintr-o singură foaie de carton egală cu diametrul exterior al tubului. Am forat găuri centrale în fiecare martor pentru a găzdui un șurub de 6 cm, # 6-32; goluri așezate pe șurub; le-a prins cu o șaibă de blocare și o piuliță de fixare, apoi le-a aruncat într-un burghiu electric. Am măcinat semifabricatele cu cursul, apoi șmirghel mediu până când întregul ansamblu a alunecat ușor prin tub.

Pasul 11: Ansamblu tub de grindă: inele de centrare de pregătire

Scoateți semifabricatele completate din șurubul mașinii. Veți avea nevoie de două izolatoare cu șurub de nailon de 1/4 inch (P / N: B-IN-14S / 4; Piese mici). Gaura centrală a alezei pentru a se potrivi cu diametrul izolatorului. Faceți două inele de centrare prin lipire, apoi stivați patru inele împreună. Strângeți inelele până se usucă lipiciul. Am folosit un șurub de 1-1 / 2 x 1/4 inch și două șaibe plate metalice de 3 cm ca cleme. Salvați aceste piese deoarece vor fi refolosite. Decideți dacă doriți să pictați inele de fixare. Introduceți un izolator în fiecare stivă de inele.

Pregătiți două capace obținute din tuburile de pastă de dinți, găurind o gaură de 1/4 inch prin vârfuri pentru a face conuri de reținere pentru CCL. Vopsiți conuri, dacă doriți. Localizați o garnitură de cauciuc care se potrivește bine în capac. Gaura ar trebui să aibă un diametru suficient pentru a accepta lampa (P / N: 239610; Jameco). Utilizați capacul flaconului de la pasul anterior pentru baza coloanei. Așezați o șaibă plată în interiorul capacului flaconului ca ancoră, apoi așezați un inel de fixare pe șaibă. Fixați capacul flaconului, șaiba și inelul pentru a consola capacul cu șurubul folosit pentru a fixa inelele. Plasați temporar un con peste capul șurubului și buza izolatorului. Asigurați ansamblul de capac cu piuliță. Ansamblul conului superior este aproape identic cu conul inferior; totuși, nu strângeți părțile împreună. Țineți bucățile împreună cu bandă albastră până când sunt gata de lipit.

Poziționați coloana pe capacul flaconului. Lăsați lampa în coloană și confirmați că se strecoară în orificiul bucșei conului inferior și atinge fizic capul șurubului. Introduceți ansamblul superior (garnitura orientată în jos) în coloană. Lampa trebuie să treacă prin orificiul bucșei, dar nu să iasă dincolo de suprafața inelului. Tăiați coloana de sprijin la lungimea corectă sau folosiți mai multe șaibe ca distanțieri pentru a ridica lampa. După ce ați obținut înălțimea corectă, lipiți și apoi fixați șaiba plană rămasă în partea superioară a ansamblului inelului de fixare superior. Scoateți lampa.

Sfat de construcție # 4: Măriți iluminarea prin îndepărtarea garniturilor de cauciuc și introduceți o a doua lampă direct în dispozitivele de fixare a conului

Pasul 12: Instalare: Tubul fasciculului și coloana de sprijin; Panou de instrumente

Terminalul de descărcare se sprijină pe un inel de sprijin. Construiți una din foi de plastic. Faceți inele opționale de focalizare a fasciculului de electroni tăind segmente de paie de plastic și glisându-le peste lampă (îndepărtați-le, așa cum am făcut, dacă acestea provoacă o reducere prea mare a luminii atunci când lampa este testată).

Folosiți un șurub metalic pentru a fixa capacul flaconului (de la Pasul 9) pentru a consola capacul. Introduceți ansamblul tubului fasciculului în capac. Am introdus contorul, butonul de comandă, comutatoarele și luminile de semnalizare în orificiile corespunzătoare ale tabloului de bord pentru a avea o idee despre cum ar arăta proiectul.

Pasul 13: Instalare: alimentare DC modificată, ionizator și componente ale panoului

Înșurubați sursa de alimentare modificată și ionizatorul la baza consolei. Sârmă dură aceste două ansambluri împreună cu contor, comutatoare, indicatoare luminoase și siguranță. BTW, butonul de control al puterii din centrul tabloului de bord este pentru decorare; este nefuncțional - această problemă este remediată în viitoarea renovare Rayotron.

Pasul 14: Instalare: alimentare DC comercială

Dacă utilizați o sursă de alimentare comercială (foarte recomandată!), Utilizați benzi cu velcro pentru a fixa unitatea pe baza consolei, apoi ionizatorul cu fir dur și panoul de instrumente.

Pasul 15: Finisare: Consolă de vopsire și montare electrod Gnd

Dacă nu ați vopsit consola la pasul 5: îndepărtați hardware-ul de conectare, separați panoul de instrumente de consolă, precum și mânerul de la panoul superior. Am folosit aceste culori pentru a finaliza proiectul:

Panouri principale ale consolei - Gloss Almond

Capac și panouri de instrumente - Argint metalic

Mâner capac - cupru

Am montat o antenă TV telescopică pe panoul superior cu un clip de prindere. Antena, când a fost conectată la returul la sol al ionizatorului, a servit ca electrod de descărcare.

Porniți proiectul, apoi extindeți antena după cum este necesar până când puteți extrage descărcări continue de 1 mm de la terminal. Reglați spațiul de scânteie cu un obiect neconductor, cum ar fi un stilou de plastic, până când CCL oferă o strălucire continuă. Contorul ar trebui să afișeze 15-20 de microampere. Proiectul dvs. Rayotron Night Light este acum finalizat!

Pasul 16: Surse

1. Baez AV. Rayotron (un generator de înaltă tensiune și sursă de raze X). American J Physics. 1957; 25: 499-501. Accesat de pe:

2. Miller E. Raport de teste pentru emisia de raze X de la un generator electrostatic de Rayotron și un accelerator de particule. Rocksville, MD: Departamentul SUA pentru sănătate, educație și bunăstare. 1970. Accesat de pe:

3. Manual de utilizare Rayotron. Atomic Laboratories, LLC. 1956. Accesat de pe: