Retro noční světlo „Rayotron“(část 1): 16 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Úvod

V prosinci 1956 Atomic Laboratories inzerovalo Rayotron jako „první levný elektrostatický generátor a urychlovač částic“pro učitele přírodovědných předmětů a fandy [1]. Rayotron byl superdimenzovaný generátor Van de Graaff (VdG) nabitý gumovým pásem schopné vrhnout jiskry 500 000 voltů z kovového terminálu. VdG jsou elektromechanické příklady zamíchání bot s gumovou podrážkou po koberci a následného dotyku s uzemněným kovovým předmětem. Ačkoli velkolepý bleskový displej vytvořený tímto působivým strojním zařízením by mohl šokovat nic netušícího člověka z nohou, výboj mikroampéry nebyl podle výrobce pro zdravého člověka rizikem.

Negativně nabitý terminál Rayotronu odpuzoval negativní elektrony po délce uzavřené skleněné trubice pod tvrdým vakuem k cíli umístěnému na základně. Srážka tohoto paprsku částic pod napětím s cílem umožnila uživatelům provádět různé fyzikální experimenty (a také vystavit nechráněné osoby v těsné blízkosti nebezpečných rentgenových sprch [1]). Atomic Laboratories nakonec přerušilo výrobu kvůli bezpečnostním problémům.

Toto noční světlo jsem navrhl jako poctu zapomenutému kusu vzdělávací technologie z poloviny století. Na rozdíl od původní jednotky tento poloviční model nevyzařuje nebezpečné záření a nezničí váš den tím, že ve vás zanechá přízračný zelený dosvit:>). Rayotronův paprsek částic je modelován miniaturním studeným katodovým světlem (CCL).

Krok 1: Osnova projektu

I. Základní operace

Nahradil jsem hlučný pásový a motorizovaný válečkový mechanismus použitý v původní jednotce tichým generátorem negativních iontů uváděným na trh pro domácí použití. Zdroj napájení poskytuje nízkonapěťové DC pro ionizátor; který řídí CCL. Lampa byla osově uložena v plastovém válci, který nesl vypouštěcí kouli. CCL a podpůrná struktura byly připevněny k hornímu panelu konzoly.

II. Sestava přístrojové desky

Přístrojový panel konzoly byl jednou z mála součástí, které se během výroby Rayotronu změnily ve vzhledu. Obrázky a popisy z různých zdrojů dokumentující tyto úpravy design panelu s průvodcem; fotografie ukazují rané a pozdější modely Rayotron. K zobrazení výstupu ionizátoru jsem použil měřič 50 mikroamp v polovině století a také vinobraní ovládací knoflík a přepínače v kombinaci s kontrolkami. Měřič a ovládací knoflík byly zachráněny z vyřazené spotřební elektroniky.

(Zábavný fakt: Bezpečnostní štítek produktu na základně jednotky varoval před emisí rentgenového záření během provozu. Jako dodatečné opatření výrobce navrhl uzavřít Rayotron do bunkru z betonové trubky, aby chránil obsluhu a kolemjdoucí před otravou zářením [2] !)

III. Sestava kartonové konzoly

Konzole byla MacGyvered přeměnou kartonu odebraného ze stohů 3-kroužkových pořadačů zakoupených v místním výprodeji. Přístrojová deska a plastový nosný sloupek zakončené terminálem byly namontovány na konzole. Dřívější verze používala na panelu umělé kovové ozdobné prvky, díky nimž se projekt zdál příliš moderní IMHO; tak se rozhodl pro retro, ošuntělý elegantní vzhled, aby působil věkovým dojmem.

Fyzické dimenze nejsou kritické, proto projekt škálovejte podle potřeby. Na konci tohoto pokynu budete mít levný zdroj vysokého napětí DC (HVDC) pro jednoduchou, elektrostatickou ukázku a také rad noční světlo bez problémů smrtící otravy radiačním zářením ničí váš den (špatná slovní hříčka, ale nemohl jsem neodolám:>). Nakonec použijte s ionizátorem zdravý rozum. Vyhněte se překvapením - před prací na vedení VN odpojte napájení.

Krok 2: Díly a nástroje

Pokud je to možné, snížil jsem náklady na výstavbu recyklací použitých nebo vyřazených předmětů. Některé součásti lze improvizovat. Například 8 oz nealkoholický nápoj může vytvořit levný výbojový terminál.

(Zábavný fakt: Model z poloviny století představoval sférický výbojový terminál. V aktualizovaném modelu ze šedesátých let se objevil zlověstnější terminál připomínající rostoucí oblak hub [1, 2].

V každém kroku jsou identifikovány požadované elektronické součásti. Různé položky potřebné ke stavbě jsou: lepenkové archy z 3kroužkových pořadačů; desky plošných spojů; jasná & modrá páska; spojovací/ montážní hardware; kyanoakrylátové (CA) lepidlo; izolovaný projektový drát; tužka; špetkové klipy; úhloměr; pravítko; smirkový papír; nůžky (nebo komerční řezačka papíru); barvy ve spreji; a Elmer's X-treme School Glue a také různé ruční nástroje; elektrická vrtačka s různými bity a pájecí tužkou.

Krok 3: Elektronika: ionizátor a napájecí zdroj (Mod nebo si jej kupte)

Našel jsem vintage pokojový ionizátor Radio Shack Micronta při výprodeji za 1,50 $. Ionizátoru chyběl původní napájecí zdroj, a tak jsem hacknul DC zdroj z přenosné černobílé televize (pamatujete si ty?).

Otevřel jsem skříň a vyměnil původní transformátor 12 V DC @ 1 za jiný transformátor kvůli jeho zrezivělému stavu. Upozornění: pokud to uděláte, ujistěte se, že komponenty jsou dimenzovány pro nový transformátor, nebo budete vařit obvod usměrňovače! Nový transformátor a původní usměrňovač jsem namontoval na desku s obvody a spojil součásti dohromady. Tuto sestavu jsem odložil stranou pro pozdější instilaci, když byla konstrukce konzoly dokončena.

Žádné starosti, pokud nechcete provádět časově náročnou přestavbu. Mnohem lepší řešení je použít komerční napájecí zdroj. V garážovém výprodeji jsem našel adaptér 12 V DC, 4 A, který patřil přenosnému počítači, a bez problémů jej používal s ionizátorem (viz krok 14).

Krok 4: Sestava konzoly: Rozložení, vystřihnutí a přizpůsobení přístrojové desky

Většina úsilí pro tento projekt byla vynaložena na návrh, výrobu a dokončení kartonové konzoly. Následující kroky přeskočte, abyste ušetřili čas, a stačí použít obyčejný box na boty. Pro skutečné válečné kutily: pracné stavění!

Odlepte plastový kryt z pojiv, abyste získali lepenku pro panely přístrojů a další konzoly. Měřič rozvržení, ovládací knoflík, dva spínače a dvě signální světla na lepenkové liště vhodné délky, šířky a dvojnásobné tloušťky. Přepínače a světla jsem umístil do obdélníkového uspořádání. Pro montáž každé součásti vyřízněte nebo vyvrtejte otvory vhodné velikosti. Kolem a uvnitř každého otvoru jsem rozetřel tenkou vrstvu lepidla a poté obrousil jemným papírem, který po vytvrzení lepidla pomohl udržet tvar boční stěny.

Počáteční verze projektu obsahovala reklamní brožuru pro platinovou kartu Discover, která dala panelu povrchovou úpravu z umělého kovu. Ořízl jsem brožuru a poté vyvrtal/vyřízl montážní otvory. Když byl panel nastříkán světlou barvou, nechal jsem přibližně 5 mm ohraničení pro vytvoření kontrastního efektu. Byla přidána číselníková deska, která pokrývala většinu loga. (Nakonec jsem nastříkal celý přístrojový panel a odhodil brožuru, protože byla snadno zašpiněná.) Panel a součásti odložte stranou na později.

(Zábavný fakt: Originální provozní příručky jsou ve stálé sbírce knihovny Národního ústavu zdravotního muzea v Bethesdě, MD [3].)

Krok 5: Sestava konzoly: Nakreslete, vystřihněte, zarovnejte a vysuňte W/rohové výztuhy

Určete rozměry konzoly, dané rozměry vaší přístrojové desky. Ponechte dostatečný prostor pro montáž napájecího zdroje a ionizátoru. Zvažte také požadovanou výšku podpůrného sloupku a průměr vypouštěcí koule; podle toho měřítko konzoly.

Pro každý panel jsem na karton nakreslil obrys a pak je vystřihl. Boční panely mají sklon 23 stupňů od vodorovné osy směrem dolů, což zlepšuje viditelnost měřiče, ovládacího knoflíku a seskupení signálních světel. Pro další podporu přístrojové desky jsem nařízl malý kopový panel dvojnásobné tloušťky, který vložím na přední konec skříně. (Pro lepší kvalitu krytu jsem se rozhodl použít dvojitou tloušťku pro všechny panely kromě horního panelu.)

Poté, co jsou panely nařezány, položte je na rovný povrch; zkontrolujte, zda jsou hrany a rohy rovnoměrné. Lepte boční, zadní, zadní a spodní panely k sobě pro dvojnásobnou tloušťku. Připněte na místo. Nerovnoměrné hrany obrouste na rovný povrch středním/jemným papírem. Dočasně sestavte panely pomocí skřipcových spon a 2,5 cm rohových výztuh k maketě konzoly. Umístěte přístrojový panel na konzolu. Ověřte hranaté rohy a zarovnané hrany. Jak je vidět na jedné fotografii, pomocí modré pásky jsem držel konzoli pohromadě - VELKÁ CHYBA! Nedělejte to! Hrany téměř nikdy nebyly správně zarovnány a celá konzola se vždy zhroutila, když byl přístrojový panel usazen na místo. Přilepte k sobě všechny panely kromě horních a přístrojových panelů. Zajistěte sponami a rovnátky, dokud lepidlo nezaschne.

Konstrukční tip č. 1: Pro čisté a úhledné hrany použijte komerční řezačku papíru, která je k dispozici na stránkách FedEx nebo Staples! (V tomto okamžiku také namalujte konzolu, abyste se vyhnuli pozdějšímu odebrání hardwaru a dokončili projekt.)

Krok 6: Montáž konzoly: lepicí panel; Připojte přístrojovou desku

Rovnoměrné hrany s brusným blokem a středním/jemným papírem v případě potřeby. Pro větší strukturální integritu vyvrtejte otvor ve středu bočních a zadních panelů tak, aby se do nich vešly šrouby s válcovou hlavou č. 8-32 x 1/2 palce s plochými podložkami a výztuhami, které zajistí spodní panel; také vyvrtejte otvor ve spodních rozích každého z těchto panelů, aby se do něj vešla rovnátka. Boční stěnu otvoru natřete lepidlem tak, že několikrát vložíte a otočíte špičkou tužky, než lepidlo ztvrdne; kolem otvoru jemně pískujte, dokud nebude hladký. (BTW, domníval jsem se, že šrouby a výztuhy připevněné ke kopacímu panelu vizuálně rušily, a tak jsem je před malováním odstranil a vyplnil otvory. Rukou utáhněte veškerý hardware, protože ten musí být před malováním odstraněn.)

Najděte svůj přístrojový panel. Připojte závěsy k vnitřním, dolním levým a pravým rohům pomocí šroubů se strojem č. 8-32 x 1/2 palce a plochých podložek. Umístěte a zarovnejte panel na konzolu. Našroubujte závěsy dovnitř kopacího panelu. Přístrojová deska by měla rovnoměrně spočívat na šikmých stranách každého bočního panelu. Ruční momentové šrouby závěsu; pískujte okraje panelů, dokud nebudou v jedné rovině s bočními panely. Pozor: přístrojový panel není kvůli konfiguraci konzoly navržen tak, aby se pohyboval o více než několik stupňů! Přístup do vnitřku konzoly je přes horní panel; viz další krok.

Konstrukční tip č. 2: Vyvrtejte otvory velikosti v horních rozích kopacího panelu, aby bylo možné mírné nastavení závěsu

Krok 7: Sestavení konzoly: Připravte horní panel a zarovnejte W/přístrojový panel

Poznámka: Tento krok vyžaduje soustředění a časté přestávky na odpočinek!

Vyřízněte zářezy v levém a pravém horním rohu zadního panelu tak, aby vyhovovaly závěsům; umístěte je tak, aby byly v úrovni výšky zadních a bočních panelů. Označte, vyvrtejte a připravte otvory pro šrouby. Namontujte vhodné závěsy na vnější stranu zadního panelu. Po zavření zkontrolujte, zda je přední hrana horního panelu v jedné rovině s horním okrajem přístrojové desky. Při broušení vodorovných nebo šikmých okrajů jednoho nebo obou bočních panelů buďte opatrní, abyste zajistili hladké uchycení mezi horním a přístrojovým panelem. Příliš mnoho pískování způsobí mezery mezi panely! Horní panel pevně zajistěte gumičkami, aby panel zůstal na svém místě. Demontujte přístrojovou desku, abyste získali přístup k závěsům. Sáhněte do konzoly a označte otvory pro šrouby pro horní panel.

Konstrukční tip č. 3: Zkosení vnitřního okraje přístrojové desky se smirkovým papírem pro lepší uchycení s horním panelem

Jako rozpěrky jsem použil dvě tyčinky na míchání kávy mezi každým závěsem a horním panelem, aby se omezilo vázání během otevírání a zavírání. Tyčinky byly nařezány na míru, slepeny, stohovány dohromady a připnuty na spodní stranu panelu před vrtáním otvorů. Poté jsem na spodní stranu panelu přilepil kus šrotu, abych v dalším kroku poskytl dodatečnou podporu pro montáž sestavy nosníkových trubek.

Rozetřete lepidlo podél předního okraje horního panelu a horního okraje přístrojové desky; třete lepidlo do lepenky, abyste posílili hrany a rohy panelů. Panely nechte zaschnout; poté všechny hrany a rohy obrouste jemným papírem.

Krok 8: Sestavení konzoly: Namontujte západku a zarážku; Připojte nohy

ID střed na předním okraji horního panelu. Vycentrujte a namontujte magnetickou západku pomocí dvou šroubů s kruhovou hlavou #4-40, plochých a zajišťovacích podložek. Kousek šrotu přišroubovaného k vnější straně horního panelu sloužil jako praktická rukojeť pro otevírání konzoly. ID střed na horním okraji přístrojové desky. Vycentrujte a namontujte úderovou desku pomocí strojních šroubů. Nezapomeňte vyvrtat nadměrné montážní otvory a připravit je lepidlem. Kryt a deska budou vyžadovat úpravy, aby správně seděly. Potvrďte zarovnání horního panelu; poté nainstalujte upevňovací šrouby a podložky závěsu.

Jako nohy jsem použil čtyři kusy šrotu z obchodu s uměleckými potřebami; každý kus měl předvrtaný otvor 3/16 ". Každý kus jsem namaloval, než jsem do každého vlepil dřevěnou hmoždinku. Do každého rohu spodního panelu jsem vyvrtal otvor 3/16". Hmoždinky dočasně držely nohy na místě. BTW, nelepte kousky, dokud není konzola namalovaná.

Krok 9: Sestava paprskové trubky: Podepřete sloupek a vypouštěcí kouli

Zpočátku jsem odřízl dna ze dvou vyřazených lahviček s léky a modře je zalepil end-to-end, aby vytvořil podpůrný sloupec. Sloupec byl zajištěn přišroubováním víčka lahvičky k víku konzoly, jak je znázorněno. Bummer … tmavý plast ztlumil vnitřní osvětlení a páska vizuálně rušila.

Zde je řešení: kupte si čirou akrylovou trubičku ze šrotu v železářství nebo v prodejně plastů. Našel jsem těžkou plastovou trubku se stejným vnějším průměrem jako vstupní otvor duté hliníkové koule (průměr 8 cm; koupeno na akci Teslathon). BTW, pokud nemáte vypouštěcí kouli, použijte kovový světový glóbus z dolarového obchodu nebo dokonce hliníkový nealkoholický nápoj. Pomocí kovových nůžek vyřízněte vstupní otvor pro podpůrný sloupek. BTW, uložte víčko lahvičky sloužící k zajištění sloupku k víku konzoly.

Krok 10: Sestava paprskové trubice: Vystřihněte a brouste polotovary pro středicí kroužky

Odřízněte osm polotovarů z jednoho lepenkového listu, který se rovná vnějšímu průměru trubky. Do každého polotovaru jsem vyvrtal středové otvory tak, aby se do nich vešel 6 cm šroub #6-32; polotovary umístěny na šroub; sevřel je pojistnou podložkou a přídržnou maticí a poté je upnul elektrickou vrtačkou. Kurzy jsem brousil polotovary, pak středním smirkovým papírem, dokud celá sestava snadno neproklouzla trubkou.

Krok 11: Sestava paprskové trubice: Přípravné středicí kroužky

Odstraňte dokončené polotovary ze strojního šroubu. Budete potřebovat dva, 1/4 palce nylonové šroubové izolátory (P/N: B-IN-14S/4; Malé díly). Středový otvor trámu pro přizpůsobení průměru izolátoru. Vytvořte dva středicí kroužky lepením a poté stohováním čtyř prstenů k sobě. Upevněte kroužky, dokud lepidlo nezaschne. Jako svorky jsem použil šroub 1-1/2 x 1/4 palce a dvě 3 cm kovové ploché podložky. Uložte tyto části, protože budou znovu použity. Rozhodněte se, zda chcete natřít pojistné kroužky. Do každého svazku prstenů vložte izolátor.

Připravte dvě víčka získaná z tuby zubní pasty vyvrtáním otvoru o průměru 1/4 palce skrz vrchní části, aby se vytvořily zadržovací kužely pro CCL. V případě potřeby namalujte kužely. Najděte gumovou průchodku, která dobře zapadne do víčka. Otvor by měl mít dostatečný průměr pro přijetí vaší lampy (P/N: 239610; Jameco). Pro základ sloupce použijte víčko lahvičky z předchozího kroku. Umístěte plochou podložku do víčka injekční lahvičky jako kotvu a poté na podložku umístěte přídržný kroužek. Zajistěte víčko lahvičky, podložku a kroužek k víku konzoly šroubem, který slouží k upnutí kroužků. Dočasně umístěte kužel přes hlavu šroubu a izolační okraj. Zajistěte sestavu k víku maticí. Sestava horního kužele je téměř identická se spodním kuželem; díly však nespojujte. Držte kusy pohromadě modrou páskou, dokud nebudete připraveni k lepení.

Umístěte sloupec na víčko lahvičky. Pusťte lampu do sloupku a ověřte, že sklouzne do průchodkového otvoru dolního kužele a fyzicky se dotkne hlavy šroubu. Vložte horní sestavu (průchodka směrem dolů) do sloupku. Lampa by měla procházet otvorem v průchodce, ale neměla by vyčnívat za povrch prstence. Zkraťte podpůrný sloupek na správnou délku nebo použijte více podložek jako distančních podložek ke zvednutí lampy. Když získáte správnou výšku, přilepte a poté upněte zbývající plochou podložku na horní část sestavy horního pojistného kroužku. Vyjměte lampu.

Stavební tip č. 4: Zvyšte osvětlení odstraněním gumových průchodek a vložte druhou lampu přímo do držáků kuželů

Krok 12: Instalace: Beam Tube & Support Column; Přístrojový panel

Výbojový terminál spočívá na opěrném kroužku. Postavte jeden ze šrotu z plastového plechu. Vytvořte volitelné zaostřovací prstence elektronového paprsku řezáním segmentů plastové slámy a jejich nasunutím přes lampu (odstraňte je, stejně jako já, pokud při testování lampy způsobují přílišnou redukci světla).

Pomocí kovového šroubu zajistěte víčko injekční lahvičky (od kroku 9) k víku konzoly. Vložte sestavu paprskové trubice do víčka. Vložil jsem měřič, ovládací knoflík, přepínače a signální světla. Do příslušných otvorů na přístrojové desce, abych získal představu o tom, jak by projekt vypadal.

Krok 13: Instalace: Upravené DC napájení, ionizátor a komponenty panelu

Přišroubujte upravený napájecí zdroj a ionizátor k základně konzoly. Tyto dvě sestavy pevně spojte spolu s měřičem, přepínači, kontrolkami a pojistkou. BTW, knoflík ovládání napájení ve středu přístrojové desky slouží k ozdobě; je nefunkční-tento problém bude odstraněn v nadcházející renovaci Rayotron.

Krok 14: Instalace: Komerční DC napájení

Pokud používáte komerční zdroj energie (vysoce doporučeno!), Použijte pásek na suchý zip k zajištění jednotky k základně konzoly, potom ionizátoru z tvrdého drátu a přístrojové desky.

Krok 15: Dokončení: Konzola s barvou a montáž elektrody Gnd

Pokud jste v kroku 5 nenamalovali konzolu: odstraňte připojovací hardware, oddělte přístrojovou desku od konzoly a také kliku od horního panelu. K dokončení projektu jsem použil tyto barvy:

Panely hlavní konzoly - lesklá mandle

Panely víka a přístrojů - stříbrná metalíza

Rukojeť víka - měď

Na horní panel jsem pomocí pinzety připevnil teleskopickou televizní anténu. Když byla anténa připojena k zemnímu návratu ionizátoru, sloužila jako výbojová elektroda.

Zapněte projekt a poté podle potřeby vysuňte anténu, dokud nebudete moci z terminálu čerpat souvislé 1 mm výboje. Upravte jiskřiště nevodivým předmětem, například plastovým perem, dokud CCL nevytváří souvislou záři. Měřič by měl zobrazovat 15 - 20 mikroampérů. Váš projekt Rayotron Night Light je nyní dokončen!

Krok 16: Zdroje

1. Baez AV. Rayotron (generátor vysokého napětí a zdroj rentgenového záření). Americká fyzika J. 1957; 25: 499-501. Přístup z:

2. Miller E. Zpráva o testech emise rentgenových paprsků z elektrostatického generátoru Rayotron a urychlovače částic. Rocksville, MD: Ministerstvo zdravotnictví, vzdělávání a sociálních věcí USA. 1970. Přístup z:

3. Návod k obsluze Rayotronu. Atomic Laboratories, LLC. 1956. Přístup z: