Retro "Rayotron" nattlampa (del 1): 16 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:35

Introduktion

I december 1956 annonserade Atomic Laboratories Rayotron som "First Low-Cost Electrostatic Generator and Particle Accelerator" för vetenskapslärare och hobbyister. kan kasta 500 000 volt gnistor från dess metallterminal. VdG: er är elektromekaniska exempel på att blanda gummisulade skor över en matta och sedan vidröra ett jordat metallföremål. Även om den spektakulära blixtdisplayen från denna imponerande maskin kan chocka en intet ont person från sina fötter, var mikroamputladdningen inte en risk för en frisk person enligt tillverkaren.

Den negativt laddade terminalen på Rayotron avvisade negativa elektroner längs längden på ett förseglat glasrör under ett hårt vakuum till ett mål som ligger vid basen. Kollisionen mellan denna energiserade partikelstråle och målet gjorde det möjligt för användare att genomföra olika fysikförsök (och exponerade även oskyddade personer i närheten av farliga röntgenstrålar [1]). Så småningom avbröt Atomic Laboratories produktionen på grund av säkerhetsfrågor.

Jag utformade denna nattlampa som en hyllning till en bortglömd bit av utbildningsteknologi från mitten av århundradet. Till skillnad från den ursprungliga enheten avger denna halvskaliga modell inte farlig strålning och förstör inte din dag genom att ge dig en spöklik grön efterglöd:>). Rayotrons partikelstråle av modellen är modellerad med ett miniatyr kallt katodljus (CCL).

Steg 1: Projektbeskrivning

I. Grundläggande användning

Jag bytte ut det bullriga bältet och den motoriserade rullmekanismen som användes i originalenheten mot en tyst, negativ jongenerator som marknadsfördes för hemmabruk. En strömförsörjning ger lågspännings DC för jonisatorn; som driver CCL. Lampan monterades axiellt i en plastcylinder som stödde en urladdningskula. CCL- och stödstrukturen fästes på konsolens överpanel.

II. Instrumentpanelmontering

Konsolens instrumentpanel var en av få komponenter som förändrades i utseende under Rayotrons produktion. Bilder och beskrivningar från olika källor som dokumenterar dessa ändringar guidad paneldesign; foton visar tidiga och senare Rayotron -modeller. Jag använde en mätare på 50 mikroampeter från mitten av århundradet för att visa jonisatorutgång samt en vintage-kontrollknapp och vippomkopplare i kombination med indikatorlampor. Mätaren och manöverratten räddades från kasserad elektronik.

(Roligt faktum: En produktsäkerhetsetikett på enhetens bas varnade för röntgenemission under drift. Som en extra försiktighetsåtgärd föreslog tillverkaren att innesluta Rayotron i en bunker konstruerad av betongrör för att skydda operatör och åskådare från strålningsförgiftning [2] !)

III. Kartongkonsolmontering

Konsolen var MacGyvered genom att omforma kartong från en bunt med 3-rings pärmar som köptes på en lokal gårdsförsäljning. Instrumentpanelen och plaststödpelaren toppad av terminalen monterades på konsolen. En tidigare version använde faux metal trim på panelen för ett stänk av färg, vilket fick projektet att verka för samtida IMHO; så bestämde mig för en retro, shabby chic look för att ge intryck av ålder.

Fysiska dimensioner är inte kritiska, så skala projektet efter behov. I slutet av denna instruerbara, kommer du att ha en billig källa till högspännings DC (HVDC) för enkla, elektrostatiska demos samt en rad nattlampa utan att problem med dödlig strålningsförgiftning förstör din dag (dålig ordlek, men jag kunde inte inte motstå:>). Slutligen, använd sunt förnuft med joniseraren. Undvik överraskningar - koppla bort strömmen innan du arbetar med HV -kablar.

Steg 2: Delar och verktyg

Jag minskade byggkostnaderna genom att återvinna använda eller kasserade föremål när det var möjligt. Vissa komponenter kan improviseras. Till exempel gör en 8 oz läskburk en billig urladdningsterminal.

(Roligt faktum: Modellen från mitten av århundradet innehöll en sfärisk urladdningsterminal. En mer olycksbådande terminal som liknade ett stigande svampmoln dök upp i en uppdaterad modell från 1960-talet [1, 2].

Nödvändiga elektroniska komponenter identifieras i varje steg. Övriga föremål som behövs för konstruktion är: kartongark från 3-ringspärmar; kretskort; klar & blå tejp; anslutning/ montering av hårdvara; cyanoakrylat (CA) lim; isolerad projektledning; penna; nypa klipp; vinkelmätare; linjal; sandpapper; sax (eller kommersiell pappersskärare); sprayfärger; och Elmers X-treme School Lim samt olika handverktyg; en elektrisk borr med diverse bitar och en lödpenna.

Steg 3: Elektronik: jonisator och strömförsörjning (mod eller köp en)

Jag hittade en vintage Radio Shack Micronta -rumsjoniserare vid en rummage -försäljning för $ 1,50. Joniseraren saknade den ursprungliga strömförsörjningen, så jag hackade en likströmskälla från en bärbar svartvitt -TV (kommer du ihåg dem?).

Jag öppnade höljet och bytte ut den ursprungliga 12 VDC @ 1 amp transformatorn med en annan transformator på grund av dess rostiga skick. Varning: om du gör detta, se till att komponenterna är klassade för den nya transformatorn, annars lagar du likriktarkretsen! Jag monterade den nya transformatorn och den ursprungliga likriktaren på ett kretskort och lödde ihop komponenterna. Jag lade den här enheten åt sidan för senare instillation när konsollkonstruktionen var klar.

Inga bekymmer om du inte vill göra en tidskrävande ombyggnad. En mycket bättre lösning är att använda en kommersiell strömförsörjning. Jag hittade en 12 VDC, 4 ampars adapter på en garageförsäljning som tillhörde en bärbar dator och använde den med joniseraren utan problem (se steg 14).

Steg 4: Konsolmontering: Layout, klipp ut och anpassa instrumentpanelen

Det mesta av arbetet med detta projekt gick åt till att designa, tillverka och färdigställa kartongkonsolen. Hoppa över följande steg för att spara tid och bara använda en vanlig skokartong. För de riktiga DIY -krigare där ute: håll dig upptagen med att bygga!

Skala plasthöljet från pärmar för att få kartong för instrument och andra konsolpaneler. Layoutmätare, manöverratt, två omkopplare och två signallampor på en kartonglist med lämplig längd, bredd och dubbel tjocklek. Jag placerade strömbrytare och lampor i ett rektangulärt arrangemang. Klipp eller borra hål i lämplig storlek för att montera varje komponent. Jag bredde ut ett tunt lager lim runt och inuti varje hål och slipade sedan med fint papper, vilket hjälpte till att behålla sidoväggens form när limet härdades.

En tidig version av projektet inkluderade en reklambroschyr för Discover Platinum Card för att ge panelen en faux metal finish. Jag trimmade broschyren och borrade/klippte sedan ut monteringshål. Jag lämnade en kant på cirka 5 mm för att skapa en kontrasteffekt när panelen spraymålades i en ljus färg. En urtavla tillkom för att täcka större delen av logotypen. (Så småningom sprayade jag hela instrumentpanelen och slängde broschyren eftersom den var lätt jollad.) Lägg panel och komponenter åt sidan tills senare.

(Roligt faktum: Originalmanualer finns i den permanenta samlingen av National Institutes of Health Museum Library i Bethesda, MD [3].)

Steg 5: Konsolmontering: Rita, klippa, justera och mocka upp m/hörnstag

Bestäm storleken på konsolen givna mått på din instrumentpanel. Ge tillräckligt med utrymme för montering av strömförsörjning och jonisator. Tänk också på önskad höjd på din stödpelare och diametern på urladdningsgloben; skalkonsol i enlighet därmed.

Jag ritade en kontur för varje panel på kartong och klippte sedan ut dem. Sidopaneler har en 23 graders nedåtlutning från den horisontella axeln, för att förbättra mätarens, kontrollrattens och signalljusets kluster. Jag klippte en liten sparkpanel med dubbel tjocklek för att sätta in vid kåpans främre ände för ytterligare stöd av instrumentpanelen. (Jag valde att använda dubbel tjocklek för alla paneler utom toppanel för ett bättre kvalitetsskåp.)

När panelerna har klippts, placera dem på en plan yta; kontrollera om kanter och hörn är jämna. Limma sida, spark, bak- och bottenpaneler tillsammans för dubbel tjocklek. Klämma på plats. Slipa ojämna kanter på en plan yta med med/fint papper. Montera tillfälligt paneler med nypklämmor och 2,5 cm hörnstag till mock-up-konsolen. Placera instrumentpanelen på konsolen. Verifiera fyrkantiga hörn och spolkanter. Som visas på ett foto använde jag blå tejp för att hålla ihop konsolen - STORT MISSTAG! Gör inte det här! Kanterna justerades nästan aldrig ordentligt och hela konsolen föll alltid ihop när instrumentpanelen sattes på plats. Limma ihop alla paneler utom topp- och instrumentpaneler. Säkra med clips och hängslen tills lim torkar.

Konstruktionstips #1: Använd en pappersskärare av kommersiell kvalitet som finns på FedEx eller Staples för rena, snygga kanter! (Måla också konsolen vid denna tidpunkt för att undvika att ta bort hårdvaran senare för att avsluta projektet.)

Steg 6: Konsolmontering: Limpanel; Fäst instrumentpanelen

Jämna kanter med ett slipblock och med/fint papper om det behövs. För ökad strukturell integritet, borra ett hål i mitten av sido- och bakpanelerna för att rymma #8-32 x 1/2 tum runda maskinskruvar med platta brickor och hängslen som håller fast bottenpanelen; borra också ett hål i de nedre hörnen på var och en av dessa paneler för att rymma en stag. Belägg hålets sidovägg med lim genom att sätta in och vända en penna flera gånger innan limet stelnar; slipa lätt runt hålet tills det är jämnt. (BTW, jag trodde att skruvarna och hängslen som fästes på kickpanelen var en visuell distraktion, så jag tog bort dem och fyllde i hål innan jag målar. Handdrag all hårdvara eftersom den måste tas bort innan målning.)

Leta reda på din instrumentpanel. Fäst gångjärn på insidan, nedre vänstra och högra hörnen med #8-32 x 1/2 tum maskinskruvar och plattbrickor. Placera och justera panelen på konsolen. Skruva gångjärnen på insidan av kickpanelen. Instrumentpanelen ska ligga jämnt mot snedställningen på varje sidopanel. Handskruvar för gångjärn; sandpanelens kanter tills de ligger i linje med sidopanelerna. Varning: instrumentpanelen är inte konstruerad för att röra sig mer än flera grader på grund av konsolens konfiguration! Tillgång till insidan av konsolen sker via toppanelen; se nästa steg.

Konstruktionstips #2: Borra över storlekshål i de övre hörnen på sparkpanelen för att möjliggöra små gångjärnsjusteringar

Steg 7: Konsolmontering: Förbered toppanel och justera med instrumentpanel

Obs! Detta steg kräver koncentration och ofta vilopauser!

Klipp skåror i övre vänstra och högra hörnen på bakpanelen för att passa gångjärn; placera dem så att de är i nivå med höjden på rygg och sidopaneler. Markera, borra och förbered skruvhål. Montera lämpliga gångjärn på utsidan av bakpanelen. Kontrollera att överpanelens främre kant är i linje med instrumentpanelens övre kant när den är stängd. Var försiktig när du slipar antingen horisontella eller snedställda kanter på en eller båda sidopanelerna efter behov för att säkerställa en jämn passform mellan topp- och instrumentpaneler. För mycket slipning leder till luckor mellan panelerna! Fäst den övre panelen ordentligt med gummiband så att panelen förblir på plats. Ta bort instrumentpanelen för att komma åt gångjärn. Nå in i konsolen och markera skruvhål för toppanelen.

Konstruktionstips #3: Avfasning inuti kanten av instrumentpanelen med med sandpapper för att förbättra passformen med toppanelen

Jag använde två kaffepinnar mellan varje gångjärn och toppanelen som distanser för att minska bindningen under öppning och stängning. Stavarna klipptes till storlek, limmades, staplades ihop och klämdes fast på undersidan av panelen innan hål borrades. Efteråt limmade jag en bit plywoodskrot på panelens undersida för att ge ytterligare stöd för montering av strålrörsmontering i ett senare steg.

Smörj lim längs den övre panelens överkant och instrumentpanelens övre kant; gnugga lim i kartong för att stärka panelernas kanter och hörn. Låt panelerna torka; slipa sedan alla kanter och hörn med fint papper.

Steg 8: Konsolmontering: Montera Catch & Strike Plate; Fäst fötter

ID mittpunkt på framkanten på toppanelen. Centrera och montera en magnetlås med två #4-40 runda maskinskruvar, platta och låsande brickor. En bit av träskrot som skruvats fast på utsidan av toppanelen fungerade som ett bekvämt handtag för att öppna konsolen. ID mittpunkt på övre kanten av instrumentpanelen. Centrera och montera slagplattan med hjälp av maskinskruvar. Kom ihåg att borra överdimensionerade monteringshål och förbered med lim. Fånga och tallrik kommer att kräva justeringar för korrekt passform. Bekräfta inriktningen av toppanelen; montera sedan gångjärnsmonteringsskruvar och brickor.

Jag använde fyra skrotverk från en konstförrådsbutik som fötter; varje bit hade ett förborrat 3/16 "hål. Jag målade varje bit innan jag limmade in en träpinne i varje. Jag borrade ett 3/16" hål i varje hörn av bottenpanelen. Dowels höll fötterna på plats tillfälligt. BTW, lim inte bitar förrän konsolen är målad.

Steg 9: Beam Tube Assembly: Support Column & Discharge Sphere

Inledningsvis klippte jag av bottnarna från två kasserade medicinflaskor och blåte tejpade dem från ände till ände för att skapa en stödpelare. Kolonnen fästes genom att skruva fast en injektionsflaskans lock på konsollocket enligt bilden. Bummer … den mörka plasten dämpade den inre belysningen och tejpen var visuellt distraherande.

Här är en lösning: köp ett klart akrylrör från papperskorgen i en hårdvaru- eller plastaffär. Jag hittade ett tungt plaströr med samma ytterdiameter som ingångshålet i en ihålig aluminiumkula (8 cm i diameter; köpt vid ett Teslathon -evenemang). BTW, om du inte har en utsläppssfär, använd en metallklot från dollarbutiken eller till och med en aluminiumdryckburk. Klipp ut ett ingångshål för din stödpelare med metallklämmor. BTW, spara flaskans lock som används för att fästa kolonnen i konsollocket.

Steg 10: Montering av strålrör: Skär och slipämnen för centreringsringar

Skär åtta ämnen från ett enda kartongark som är lika med rörets ytterdiameter. Jag borrade mitthål i varje ämne för att rymma en 6 cm, #6-32 maskinskruv; placerade ämnen på skruven; klämde fast dem med en låsbricka och låsmutter och drog dem sedan i en elektrisk borr. Jag slipade ämnen med kurs, sedan medelstort sandpapper tills hela församlingen gled lätt genom röret.

Steg 11: Beam Tube Assembly: Prep Centering Rings

Ta bort färdiga ämnen från maskinskruven. Du behöver två, 1/4 tum nylonskruvisolatorer (P/N: B-IN-14S/4; Små delar). Bryt mitthålet för att rymma isolatordiameter. Gör två centreringsringar genom att limma och stapla sedan ihop fyra ringar. Kläm ringarna tills lim torkar. Jag använde en 1-1/2 x 1/4 tum bult och två, 3 cm platta brickor av metall som en klämma. Spara dessa delar eftersom de kommer att återanvändas. Bestäm om du vill måla låsringar. Sätt i en isolator i varje ringbunt.

Förbered två lock som erhållits från tandkrämrör genom att borra ett 1/4 tum hål genom topparna för att göra kvarhållningskott för CCL: erna. Måla kottar om så önskas. Leta reda på en gummitätning som passar i lockets brunn. Hålet bör ha tillräcklig diameter för att acceptera din lampa (P/N: 239610; Jameco). Använd injektionsflaskans lock från tidigare steg för kolumnbas. Placera en platt bricka inuti flaskans lock som ett ankare och placera sedan en låsring på brickan. Säkra injektionsflaskans lock, bricka och ring till konsollocket med bult som används för att fästa ringar. Placera tillfälligt en kon över bulthuvudet och isolatorläppen. Säkra enheten till locket med mutter. Den övre konenheten är nästan identisk med den nedre konen; skruva dock inte ihop delar. Håll bitarna ihop med blå tejp tills de är klara att limas.

Placera kolumnen på flaskans lock. Släpp lampan i kolumnen och bekräfta att den glider in i genomföringshålet på den nedre konen och fysiskt vidrör bulthuvudet. Sätt in den övre enheten (hylsan nedåt) i kolonnen. Lampan ska passera genom genomföringshålet men ska inte sticka ut utanför ringens yta. Skär stödpelaren till rätt längd eller använd fler brickor som distanser för att lyfta lampan. När du har uppnått rätt höjd klistrar du fast och klämmer sedan fast den återstående plattbrickan på toppen av den övre hållarringen. Ta bort lampan.

Konstruktionstips #4: Öka belysningen genom att ta bort gummihylsor och sätt in en andra lampa direkt i konhållarna

Steg 12: Installation: Beam Tube & Support Column; Instrumentpanel

Utmatningsterminalen vilar på en stödring. Konstruera en från skrotplåt. Gör valfria elektronstråle fokuseringsringar genom att skära segment av ett plaststrå och glida dem över lampan (ta bort dem, som jag gjorde, om de orsakar för mycket ljusreduktion när lampan testas).

Använd en metallbult för att fästa injektionsflaskans lock (från steg 9) till konsolens lock. Sätt i strålrörsenheten i locket. Jag satte in mätaren, manöverratten, växlarna och signallamporna. I lämpliga hål på instrumentpanelen för att få en känsla av hur projektet skulle se ut.

Steg 13: Installation: Modifierad DC -försörjning, joniserare och panelkomponenter

Skruva fast din modifierade strömförsörjning och jonisator till konsolens bas. Hård tråd dessa två enheter tillsammans med mätare, växlar, indikatorlampor och säkring. BTW, effektreglaget i mitten av instrumentpanelen är för dekoration; det är icke-funktionellt-det här problemet åtgärdas i den kommande Rayotron-renoveringen.

Steg 14: Installation: Kommersiell DC -försörjning

Om du använder en kommersiell strömkälla (rekommenderas starkt!), Använd kardborrband för att fästa enheten på konsolens bas, sedan joniserare med hård tråd och instrumentpanel.

Steg 15: Efterbehandling: Färgkonsol och montera Gnd -elektrod

Om du inte målade konsolen i steg 5: ta bort anslutande hårdvara, separera instrumentpanelen från konsolen samt handtaget från toppanelen. Jag använde dessa färger för att avsluta projektet:

Huvudkonsolpaneler - Glansmandel

Lock och instrumentpaneler - metalliskt silver

Lockhandtag - Koppar

Jag monterade en teleskopisk TV -antenn på den övre panelen med ett nypklämma. Antennen, när den var ansluten till jonisatorns markretur, fungerade som urladdningselektrod.

Starta projektet, förläng sedan antennen efter behov tills du kan dra kontinuerliga 1 mm urladdningar från terminalen. Justera gnistgapet med ett icke-ledande föremål, till exempel en plastpenna, tills CCL ger en kontinuerlig glöd. Mätaren ska visa 15 - 20 mikroampere. Ditt Rayotron Night Light -projekt är nu klart!

Steg 16: Källor

1. Baez AV. Rayotron (en högspänningsgenerator och röntgenkälla). American J Physics. 1957; 25: 499-501. Åtkomst från:

2. Miller E. Rapport om tester för röntgenemission från en Rayotron elektrostatisk generator och partikelaccelerator. Rocksville, MD: US Dept Health, Education & Welfare. 1970. Åtkomst från:

3. Rayotron bruksanvisning. Atomic Laboratories, LLC. 1956. Åtkomst från: