Electrostatic Generators

Home/Electrostatic Generators

July 2017

“Influensmaskinen” – del 2

By |July 13th, 2017|Electrostatic Generators|

Var en tur innom Hackheim i går og laserkuttet rotorer til Wimshurst-generatoren. Navet er 3D-printet, har to kulelager og er festet i rotorplaten med bokskruer i messing. Disse bygger ikke mer enn 1mm på baksiden, slik at de to kontraroterende rotorene kan stå rimelig tett inntil hverandre.

Sektorene er laget av 0.1mm tykk messingfolie og er klippet ut med vanlig papirsaks, før kantene ble filt med sandpapir. Sektorene er limt på rotoren med vanlig lynlim. Klarte selvfølgeligvis å søle med limet på den ene sektoren (Får bruke den som bakre rotor), men er ellers rimelig fornøyd med resultatet.

rotor_img

“Influensmaskinen” – del 1

By |July 11th, 2017|Electrostatic Generators|

Første gang jeg så en elektrostatisk generator, en såkalt “influence machine” var på midten av 70-tallet på Science Museum i London. Det var en interaktiv utstilling. Jeg husker at jeg nysgjerrig sveivet i gang maskinen, spent på hva som kom til å skje. Den laget en summende lyd etterhvert som hastigheten på de kontraroterende skivene økte. Når spenningen hadde bygget seg opp tilstrekkelig, så gikk et lite lyn mellom terminalene. At maskinen kunne hente elektrisitet fra lufta syntes nesten magisk, og navnet “Wimshurst” ble behørig mentalt bokmerket, for senere referanse.

Dessverre var dette hinsides hva jeg som 10-12-åring var i stand til å konstruere selv. Internet fantes ikke. Biblioteket hadde en hobbybok for gutter, som omhandlet ola-biler og bengalske lys, men de hadde et særs elendig utvalg av bøker i kategorien “Hvordan bygge en Wimshurst-generator”.

Alternative kilder til kunnskap var noe begrenset. Dessverre, så fantes ikke Wikipedia på 70-tallet, men forgjengeren, såkalte leksikon, var allemannseie(Millennials kan lese mer om konseptet i Wikipedias artikkel, “Encyclopedia”). Visste du hva noe het, og var en nysgjerrig spire, så var det håp om å klare å finne ut mer om emnet. D.v.s. hvis du hadde stort nok leksikon.

Eksempel: I bind V av Aschehougs Konversationsleksikon (som omhandler alt mellom “Hauge” og “Kassere”), så fantes alt, som forlaget bedømte som verdt å vite, riktignok – om emnet “Influensmaskinen”. Oppsummert med 56 ord, inklusive en hel referanse til relaterte emner (hypertekst, anno 1912). Jeg tror kanskje vi hadde Cappelens leksikon hjemme, av marginalt nyere årgang, men dere ser kanskje poenget. Wimshurstgenerator var i kategorien “uttafor”, inntil internet ble tilgjengelig, ganske mange tiår senere.

leksikon_wimshurst

 

For noen år siden, så dukket det opp en ganske sliten Wimshurst-generator for salg på Finn. Lokalisert i Trondheim. Den poppet opp på radaren min og jeg fyrte av et tjuetalls lett desperate SMS’er til selgeren for å komme først til mølla. Jeg sto klar på trappa med penger i hånda dagen etter. Maskinen ble restaurerte tilbake til funksjonell stand, og den står nå på hedersplass i “man caven” i kjellern. Den virker, men det er ikke helt intuitivt hvordan, selv om du skuler lenge på den, mens den produserer sine små blå lyn.

Jeg forsøkte å konstruere min egen generator for en del år siden, i glass og eik, men design og produksjon ble litt for komplisert til at prosjektet ble fullført.

, derimot…

Har jeg tilgang til designverktøy, i form av Fusion 360 og også Hackheim sin lasertkutter. 3D printer har man på bakrommet, på jobb, eller på sitt lokale makerspace. En Wimshurst-generator kan designes i løpet av ganske få timer, fra first principles, etter litt googling. Og så produseres i løpet av enda færre timer.

Fusiondesignet mitt er i praksis en blåkopi av maskina jeg har stående hjemme, men er i motsetning til denne (som er konstruert av bakelitt, messing, glass, støpejern og eik), utelukkende basert på lett tilgjengelige materialer og komponenter. Med tilgang til laserkutter og 3D-printer, så bør den kunne bygges for noen få hundrelapper. Den mest eksotiske komponenten var litt vanskelig å source, men til slutt fant jeg det jeg trengte i form av reservebørster til Scalextric-biler. Yay !

wimshurst7

(noe “kabling” og børster gjenstår å modellere)

Trinn 1 er å reprodusere en klassisk Wimshurst-generator. Ser for meg å ha denne klar i løpet av sensommeren / høsten. De to første delene ble printet på fredag. Neste trinn blir laserkutting av disker, samt utstansing av messingsektorer (Må sannsynligvis lage meg et lite stanseverktøy i form av en 3D-printet sak med patentbånd rundt).

hub

Trinn 2 er jeg fremdeles litt usikker på innholdet av, men det hadde vært moro å eksperimentere med skalering opp/ned, samt alternative topologier. Det hadde også vært litt morsomt om man kunne introdusere Mr. Wimshurst til litt nyere teknologi, som e.feks børsteløse motorer. Just sayin’

Videre lesestoff og electro-pr0n:

August 2010

“00”-generasjonen

By |August 28th, 2010|Electronics, Electrostatic Generators|

Du har sikkert hørt uttrykket før. Det stammer fra videospillerens gullalder. Disse beistene kostet en arm og et bein. De hadde en gazillion knapper, trackingkontroll og et klokkedisplay – som gjerne blinket “00:00:00” på pur dævelskap, slik at det var komplett umulig for deg å legge skjul på at du var av den typen som ikke kommuniserte overvettes godt på engelsk med techincal writers fra Panasonic. “00”-generasjonen var foreldrene våre. De som ikke klarte å stille klokka på videospilleren. Ikke om livene deres hadde stått på spill.

Jeg har nylig handlet inn nytt kamera. Det kostet en arm og et bein – og det har en gazillion knapper…

Nå er jeg pappa selv, og var derfor ganske fornøyd med å finne “auto”-innstillingene. Disse holdt vann rimelig bra inntil jeg forsøkte å knipse bilder av koronaen på skivene til influensmaskina. Mainnskiten nektet å la meg trykke på knappen hvis den ikke klarte å autofokusere – og det er en utfordring når brukeren har slått av alle lys, og rommet er stappmørkt. Jeg opplevde et øyeblikks lykke når jeg fant en innstilling med navnet “fireworks”, men jeg måtte sannsynligvis ha hentet tennveske og fyrstikker før kameraet i det hele tatt hadde vurdert å akseptere at det kunne befinne seg et motiv i nærheten. Den helsikes gjenstridige AI-puddingen ga seg ikke, og de vakre corona-bildene lot vente på seg.

Jeg har derfor benyttet ettermiddagen til å “gå i læra”.

“Vidåpen blender ?” – check !

“Irriterende lang lukkertid ?” – check !

“Manuell fokus ?” – check !

“Corona ?” – oh yeah !

Vurderer nå å handle meg en retrochic Voigtländer fra bestefars tid, freshe opp oppskriftene på emulsjon og blitzpulver, samt erstatte Lomoen jeg kom i skade for kjøre over i 80 km/t på et fjell for syv år siden (ikke spør…)

Influence machine restoration

By |August 26th, 2010|Electrostatic Generators|

After buying my influence machine, I contacted the seller again to inquire about its history. He told me that the machine once had belonged to his grandfather, who was the school principal at Ørskog Amtskole from 1911 to 1951 (school buildings pictured below). His grandfather owned both the school buildings and the equipment inside.

The original disks on the machine were too warped and worn to be successfully restored. All the sectors were also missing from the disks. I acquired a large 3 mm thick bakelite sheet from a local plastics supplier and used this as a base material for cutting out a pair of new disks. The disks were then painted with black acrylic paint and sectors of aluminoum tape were then added to the disks.

I also had to reproduce a piece of broken plastic (ebonite or bakelite ?). My plastics supplier recommended a material called “Sustarin C” that was very easy to machine. It feels “warmer” to the touch than the orginal, but the visual match is close enough. The reproduction part is pictured below alongside the original broken part.

The machine after restoration:

After continuity checking, cleaning and replacing broken parts I had to try it out. Of course, nothing happened when I turned the handle…

The reason was simply that the collector brushes were touching the sectors. After readjusting them, the machine fired before I had turned the handle one full revolution.

The way that these devices literally sucks charges out of thin air is quite impressive. In a darkened room, large parts of the disks glow intensely blue. The spark is also quite powerful.

 

Bilder ! Bilder ! Bilder !

By |August 12th, 2010|Electrostatic Generators|

Da har man forsøkt seg med fotoshoot i kjellern. Jeg må på forhånd be om unnskyldning for at det vises en “tjuvkobling” på bildene, samt for ustandard børster (kanniballiserte renseputa til loddestasjonen min til slutt i mangel av andre materialer). En kan også skimte et par aluminiumstape-biter her og der. Det er fryktelig mye som rører på seg og det skrangler fælt, så jeg fant ut at et par stabiliserende tiltak var på sin plass.

Nå som det verste er overstått, så skal jeg bruke de neste dagene på finpussen, dvs bli kvitt tjuvkoblingene, alu-patchene, reprodusere den siste dingsen som mangler, samt voksing for å gjøre den “stueklar”. Helt til slutt blir det performancetuning for å få maks gnistlengde (en kan høre en tiltakende og ganske kraftig sitring før en ser gnist på videoen. Har en følelse av at dette er koronalekkasjer)

Utrolig lekkert å se maskina i et helt mørklagt rom, da børstene og store deler av skivene gløder ganske intenst blått mens en snurrer. Jeg får alliere meg med noen med litt fetere fotoutstyr for å forsøke å få festet dette til film.

Here we go (liten youtube-sak helt til slutt):

Dette var utgangspunktet:

Maskina etter litt TLC og research:

 

 

 

 

Unfrackingbelievable !

By |August 11th, 2010|Electrostatic Generators|

I kveld, så har jeg laget tro kopier av de slitte orginalbørstene på wimshurst-maskina. I tillegg, så har jeg montert alle de resterende komponentene.

Da jeg er en i overkant utålmodig sjel, med et konstant behov for instant gratification, så tok det ikke særlig lang tid før jeg begynte å sveive i gang maskineriet. Dette resulterte da i – absolutt ingenting. Ikkeno gnist. Heller ikke så mye som en antydning til ozon i lufta.

Noe frustrert, så bestemte jeg meg for å dykke ned i litteraturen for å finne ut hvordan en slik egentlig skal være skrudd sammen og ikke stole blindt på det jeg hadde tolket som orginaloppsettet.

Jeg begynte med å adressere børstene.  På hver side av skivene står to U-formede kollektorer med totalt 4 børster. På hver skive så står det også to nøytraliseringsbørster.

Det viser seg da at – wait for it – ikke alle børstene skal være i kontakt med sektorene på en slik maskin (jeg antar at det kanskje er her navnet “influensmaskin” kommer inn ?)

For at du skal kunne lage fine karameller, så må du passe på følgende:

  • Kollektorbørstene må ikke være i kontakt med sektorene, men likevel stå så nære som mulig. Mulig dette er innlysende for propellhodene der ute, men det fremstår for meg som ren magi at du plukker opp bittemå ladninger fra noe flere millimeter unna ved oppstart. Har ikke funnet noen lett forklaring på dette. Antar at en blir møtt med mye “It just works”-respons hvis en tør å stille spørsmål.
  • Nøytraliseringsbørstenes optimale posisjon er 90 grader på hverandre og 45 grader på kollektorbørstene.
  • Nøytraliseringsbørstene må alltid kortslutte to sektorer med 180 graders avstand på skivene.
  • Nøytraliseringsbørstene må stå slik passert at en sektor først passerer en kollektor, og deretter umiddelbart etter passerer en nøytraliseringsbørste.
  • Er det oppunder 100% luftfuktighet, så bør du gnikke litt carnaubavoks på skivene for å unngå at det danner seg kondens på skivene.
  • Elektrodene som gnistene skal gå over må være i elektrisk kontakt med hver sin kollektor, samt innsiden av hver sin Leyden-flaske.
  • Den utvendige foilen på Leyden-flaskene må også være i elektrisk kontakt med hverandre.

Å lage gode børster var ikke helt enkelt. Jeg forsøkte å bruke innmaten fra lampeledning, men dette flekser ikke nok for nøytraliseringsblrstene. Det funket likevel fint som kollektorer. Jeg forsøkte deretter å lage børster av poleringsstålull og disse…

forsvant i et blått flammehav (glitrende partytriks) mens det smalt og knatret skikkelig før jeg hadde dreid svinghjulet en hel rotasjon…

Antikviteten virker med andre ord.

Jeg har målt kapasitansen på Leydenflaskene og konkludert med at de er i nærheten av 1,5 nF. Ved å øke det folierte arealet, så kan jeg sannsynligvis øke dette med en faktor på 2-3 (før jeg risikerer overslag på uønskede steder) for enda fetere gnister.

Jeg må nesten påpeke at dette ikke er noen vag effekt i disse maskinene. Gnista er på linje med den fra pulscoilen i stungunprosjektet for en tid tilbake. Det schmeller og gnistrer, og den biter deg skikkelig hvis du tafser på elektrodene – og det gjør den før du har svingt håndtaket en rotasjon.

Det er fan meg ren magi. Du napper litt i en hendel, og vips så lyner det rundt ørene på deg. Og ikke en stikkontakt noe sted ! Jeg tror ikke jeg har vært så opphisset siden jeg klarte å få en asymmetrisk kondensator til å sveve på stuebordet for mange herrens år siden.

Utfordringen min nå er å finne egnet materiale til nøytraliseringsbørstene, samt drivreimer som er litt mer egnet enn flipperstrikk. Deretter er det rett på hylla med den før vi popper forrige halvferdige prosjekt fra stacken.

(Lurer forøvrig litt på om en kunne drive en Farnsworth-reaktor (star in a jar) med en sånn. Det måtte isåfall være ze ultimate wet steampunk dream – d.v.s. å drive en fusjonsreaktor med håndkraft !)

Film og bilder kommer så snart jeg har funnet et litt mer egnet materiale til børstene.

Work in progress

By |August 10th, 2010|Electrostatic Generators|

En sak er å få noe til å se pent ut. En helt annen er å få det til å lede strøm. Jeg har i kveld brukt irriterende mye tid på å fjerne irr fra vanskelig tilgjengelige steder som eksempelvis innvendige gjenger i M3-størrelse, men endelig piper kontinuitetssjekkern på alle de riktige stedene. Alle nikkeldelene er pusset, og treverket er lakkert. Jeg har nå begynt å sette sammen puslespillet igjen.

En setteskrue på det ene svinghjulet hadde knekt, så jeg måtte bore opp dette og gjenge på nytt (lenge leve Dremel og gjengesett fra Biltema !). Nye skiver er på plass, og en av reprodelene i sustarin er montert. Det som gjenstår nå er i hovedtrekk å lage nye børster, samt å reprodusere en liten L-formet hendel med håndtak. Jeg må også få tak i noen andre drivreimer enn de som er på bildet (har brukt 4-tommers flipperstrikk som er strekt til bristepunktet – og jeg frykter alvorlig personskade hvis ett av dem skulle finne på å ryke)

Jeg er ikke helt fornøyd med foilen på leydenflaskene pga en synlig skjøt, men det begynner til tross for dette å ligne på noe. Bildet under viser maskina delvis montert. Når alt er på plass så blir det en siste poleringsrunde med carnauba.

Er fryktelig spent på om jeg vil få liv i den, eller om jeg kommer til å ende opp med atter en pen, men svært vanskelig møblerbar dings.

Jeg hater lakk !

By |August 9th, 2010|Electrostatic Generators|

Med de beste intensjoner, så dro jeg til med shellakk over et basisdekke av svarte diffuse toner som fremdeles lot en skimte treverket gjennom lakken på Wimshurstmaskina.

Jeg opplevde et øyeblikks total lykke og triumffølelse mens jeg dro det første toppstrøket av shellakk. Det varte helt til jeg tittet et par cm bak penselen. Der fulgte et spor av uønskede kryssreaksjoner fra hælvete (2 forskjellige lakktyper. 2 forskjellige løsemidler. Utålmodig…). Det endte i et helt spekter av katastrofer. Det endte ikke vakkert.

Jeg valgte etterpå å gå veien via paint stripper for å komme ned til treverket for å starte på nytt og heller benytte samme type lakk i alle lagene. De av dere som på et eller annet tidspunkt har brukt dette stoffet vet at det er relativt heftig og at det normalt oppbevares så langt unna laserte antikviteter som overhodet mulig. “Patina” er derfor ikke lenger et ord som benyttes i høflig konversasjon i vår famile.

Jeg synes jeg ser for meg scenen der en av mine fremtidige etterkommere håpefullt, og med dollartegn i øynene drar fram maskina de har arvet på en eller annen fremtidig variant av Antiques Roadshow – og eksperten ytrer noe i gata “If this hadn’t been restored by an amateur, it would probably be worth …”

Infinite improbability drive

By |August 3rd, 2010|Electrostatic Generators|

The strangest thing just happened.

I have always had a fascination for vintage scientific equipment. This is probaly also reflected in some of the earliest blog posts on TimeExpander. These described the attempted construction of a Wimshurst generator. The project involved glass cutting, metal and wood turning, as well as a number of other disciplines that I didn’t master. I had neither the proper equipment nor a suitable workshop and the project came to a halt. I ended up with a couple of glass disks with brass sectors, a couple of Leyden jars and a base made of oak – that have since gathered dust and been a constant source of irritation.

Although the project has been “in hibernation” for a while, the interest is still there. I’ve purchased several books on the subjects of electrostatics and construction of influence machines since then (Homemade Lightning, Electrical Influence Machines and The Dirod Manual,). I’m also trying to get hold of a reprint of Modern High-speed Influence Machines by V.E. Johnson.

A couple of days ago I picked up my laptop to kill some time. Inspired by the books from the Device Gallery, I began browsing through the ads on finn.no (a Norwegian equivalent to Craigslist), looking for old tech for use in future projects.

After scanning through all the ads under the “Antiques” and “Collectibles” sections, I finally found something interesting.  Someone wanted to sell an old influence machine. It wasn’t very expensive and the ad was only a couple of days old. I have wanted one of these machines since I as a kid first tried one out in the  London Science Museum  in the early seventies. This was the first one I had seen for sale in Norway. I hardly slept that night…

It wasn’t too expensive, and best of all – it was located in Trondheim. I finally managed to get in touch with the owner and we agreed on a time that I could come over and look at the machine. When he opened the door , there was something vaguely familiar about him. Turned out that he was a fellow pinball collector and I had met him previously on several occasions.

Against all odds I am now the proud  owner of a Wimshurst generator.

The machine is reasonably complete, but in need of some serious restoration. The Leyden jars were missing metal foil, the belts were – there…, the disks were bent, the sectors were all gone and a couple of plastic and metal parts were either broken or missing.

I’m not too sure about how old this machine is, but it was made in Bergen by a company called “C.Monsen”. I actually located a company in the same region that had “C.Monsen” in the company name. I sent them an email querying about whether they were the same company that originally manufactured these devices. Strangely enough, I never got a reply…

Anyway, Let the restoration begin !

Visse ting gjør man bare ikke

By |August 2nd, 2010|Electrostatic Generators|

Man driter ikke i eget reir. Man tar ikke rennafart når man skal tråkke i salaten  – og man deler ihvertfall ikke sirkelen i 34 sektorer !

Den eneste forklaringen på at noen en gang for lenge siden fant ut at det var en god ide å fordele sektorene med 10,588235294117647058823529411765 graders mellomrom – er at dette er en tidlig form for kopibeskyttelse. Alternativt en demonstrasjon i overingeniør[som i overmenneske]-egenskaper.

Gradeskiva mi koster 19,50 og har ikke denne oppløsningen. Jeg ofret derfor 0,9% performance og gikk for 32 sektorer istedet. Dette er en øvelse som ikke stiller krav til svart belte i passer og linjal.

Over er et bilde av en av de gamle skivene. den har slått seg og alle sektorene er borte.

Når en skal restaurere eldre dingser, så er det et poeng at det ikke blir for “blænkt”. Patinaen skal være der, men all møkka må bort. De gamle skivene måtte erstattes, da de var skeive og laget av et materiale jeg ikke kjenner. Jeg har derfor ikke tatt sjangsen på å “rette dem ut i ovnen”, som var min første innskytelse. Brå død, forgiftning, eller morsom gasseksplosjon kunne raskt blitt en konsekvens av dette. Nye skiver måtte til, men resten av delene som er der skal få være i fred.

De nye skivene er konstruert av tidsriktig materiale (bakelitt) og lakkert svart for å ligne mest mulig på orginalen, men de ser dessverre fabrikknye ut. Spørs om jeg ikke må til med litt fin stålull og “møkk på boks” for å degradere dem litt.

Jeg vurderer et strøk med shellakk på eikebasen, men ellers så skal jeg nøye meg med litt polering av de andre delene. Jeg tar forøvrig mål av alt, slik at jeg kan bygge en kopi senere – hvis jeg skulle gå tom for prosjekter. Nå må jeg finne en kilde for 3-4 mm messingstaver, noen egnede børster, samt messingkuler. Hvis noen vet hvor en kan få tak i sånt i Trondheim, så setter jeg pris på tips.