Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Przetwornica 400V do dozymetru na SBM-20.

And! 03 Gru 2016 17:46 8214 12
  • Przetwornica 400V do dozymetru na SBM-20.
    Kilka lat temu na stronie and.elektroda.eu umieściłem informacje o prostej przetwornicy zasilanej napięciem 3-5V i wytwarzającej napięcie około 400V, co pozwala na zasilanie czujnika dozymetru tzw. licznika Geigera Mullera. Po ostatnich zmianach hostingu elektroda.eu strona and.elektroda.eu przestała działać, ja niestety nie mam czasu na rozwiązywanie (zapewne prostych) problemów z działaniem strony, którą ostatnio bardzo rzadko aktualizuję. Przez lata otrzymywałem wiele pytań związanych z tą prostą konstrukcją, część osób zaprezentowało mi ciekawe efekty jakie udało im się uzyskać, dlatego zdecydowałem się przenieść treści z tej strony na forum elektroda.pl aby były dostępne dla zainteresowanych.

    Poniżej oryginalny materiał:

    Przetwornica do licznika GM wersja druga.

    Przedstawiona przetwornica jest ulepszoną wersją poprzedniej przetwornicy zbudowanej "z tego co było dostępne pod ręką".
    Poprzednia przetwornica zdobyła sporą popularność jednak posiadała pewne cechy utrudniające jej uruchomienie.
    Nowa wersja przetwornicy wytwarza napięcie około 400V i pozwala na zasilanie tuby GM SBM-20 (lub innej o podobnych parametrach) z baterii o napięciu 3-5V.
    W opisie poprzedniej przetwornicy zawarte są informacje dot. zasad pracy licznika GM dlatego warto zapoznać się z tym materiałem,
    opis nowej przetwornicy jest rozwinięciem poprzedniego tekstu:
    Poprzednia wersja przetwornicy.

    Uwaga przetwornica wytwarza napięcia niebezpieczne dla życia, podczas uruchamiania należy zachować szczególną ostrożność. Uruchamianie układu bez pomocy osób posiadających odpowiednie uprawnienia jest zabronione. Autor nie ponosi żadnej odpowiedzialności za efekty działania urządzenia, jego budowę, uruchamianie i użytkowanie podejmujesz na własną odpowiedzialność.

    Nowa wersja przetwornicy przystosowana jest do zasilania napięciem 3-5V co pozwala na wykorzystanie,
    przetwornicy w niskonapięciowych układach 3.3V oraz zasilanych baterią ogniw 1.5V lub akumulatorów 1.2V.
    Do budowy przetwornicy zostały wykorzystane standardowe elementy, udało się także zmniejszyć pobór prądu,
    w stosunku do poprzedniego rozwiązania.

    Budowa przetwornicy opiera się o układ MC34063 i jest to typowa przetwornica podwyższająca,
    poniżej widoczny jest schemat przetwornicy:
    Przetwornica 400V do dozymetru na SBM-20.





    Przepływem prądu przez dławik L1 (330uH 0.9A 0.19R) steruje tranzystor Q1 BUT11A.
    Dławik w odróżnieniu od poprzedniej wersji przetwornicy jest typowym dostępnym elementem,
    w przypadku montażu pionowego warto przykleić go do powierzchni płytki klejem termicznym.
    Baza tranzystora sterowana jest z układu MC34063 przy pomocy tranzystorów Q2 BC327 oraz Q3 BC337,
    zapewniających odpowiednie wysterowanie Q1 oraz kształt impulsów prądowych na L1,
    R3 47R ogranicza prąd bazy Q1. Rezystor R2 0.22R nie dopuszcza do nasycenia dławika, ograniczając jego prąd.

    Kondensator C3 4.7nF, kondensatory C1,C2,C6 pozwalają na prawidłowe warunki pracy przetwornicy impulsowej.
    Impulsy wysokiego napięcia z L1 przedostają się przez wysokonapięciową diodę impulsową D1 BA159, ładując kondensator C4 470nF 630V.
    Transil jedno lub dwukierunkowy D2 400V wraz z diodą zenera D3 4.2V biorą udział w stabilizacji napięcia wyjściowego na poziomie około 400V.
    Napięcie 400V odkłada się na D3, napięcia powyżej 400V odkładają się na R7 100Kom, D3 zabezpiecza przed jego wzrostem powyżej 4.2V,
    poprzez R8 napięcie podawane jest do MC34063, C5 filtruje jego wahania.
    Tym sposobem praca przetwornicy blokowana jest powyżej napięcia 400V,
    transil i dioda zenera poza układem stabilizacji stanowią także dodatkowe zabezpieczenie przed wzrostem napięcia na wyjściu.
    Napięcie na C4 utrzymuje się po wyłączeniu zasilania, dlatego należy uważać aby przypadkowo nie dotknąć elementów pod napięciem kilkuset woltów.
    Napięcie 400V trafia na tubę GM poprzez rezystory R9 i R10, gdy przez komorę Geigera Mullera przeleci zjonizowana cząstka,
    pojawia się przepływ prądu przez R11 47Kom, baza Q4 zostaje spolaryzowana, brzęczyk podłączony do J2 wydaje kliknięcie,
    natomiast na J4 pojawia się impuls o stanie niskim, który można wykorzystać do zliczania impulsów.
    Licznik Geigera Mullera.

    Pobór prądu zależy od napięcia zasilania i jest następujący:
    3.0V -> 15,5mA
    3.5V -> 11,5mA
    4.0V -> 9,5mA
    4.5V -> 8,5mA
    5.0V -> 7,8mA

    Płytkę dla układu warto wykonać na wymiar posiadanej obudowy,
    lub wzorować się na zamieszczonej mozaice ścieżek:
    Przetwornica 400V do dozymetru na SBM-20.

    Rozmieszczenie elementów:
    Przetwornica 400V do dozymetru na SBM-20.

    Przetwornica pracująca z licznikiem GM:
    Przetwornica 400V do dozymetru na SBM-20.

    Aktualizacja - jak zwiększyć głośność sygnalizatora ?
    Impulsy pochodzące z układu są bardzo krótkie, dlatego głośność buzera nie jest duża.
    Można w prosty sposób zwiększyć długość impulsów a także głośność sygnalizacji zliczanych impulsów.
    Przetwornica 400V do dozymetru na SBM-20.

    Dodajemy dodatkowy stopień na tranzystorze BC557C, emiter tranzystora łączymy z plusem zasilania układu przetwornicy, lub w przypadku gdy korzystamy z układu licznika kolektor łączymy z wyjściem sterującym BUZ (PA7).
    Kolektor tranzystora łączymy z plusem buzera, minus buzera łączymy z masą układu przetwornicy.
    Bazę tranzytora łączymy do masy przez szeregowo połączony rezystor 33kom oraz kondensator 330nF.
    Wyjście przetwornicy sterujące buzerem (kolektor Q5), łączymy przez szeregowo połączoną diodę BAV21 i rezystor 10om z punktem połączenia kondensatora i rezystora.
    Taki układ pozwala na szybkie rozładowanie kondensatora przy nadchodzącym impulsie oraz wysterowanie buzera,
    buzer jest wyłączany po czasie w którym zostaje naładowany kondensator.
    Poniżej film prezentujący działanie układu wraz z licznikiem:


    Życzę miłego uruchamiania układu.
    Dla przetwornicy dostępny jest układ licznika:
    Licznik Geigera Mullera.


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz pendrive 32GB.
  • #2 20 Sty 2017 20:21
    raceman
    Poziom 18  

    Wlaśnie byłem na etapie szukania odpowiedniej przetwornicy do tuby STS-5 i znalazłem twój projekt. Ma wszystko co potrzeba. Zabiorę się za wykonanie i dam znać. Czy możesz wrzucić plik do wykonania płytki (pdf czy cokolwiek)?

    Przy okazji pytanie dlaczego zastosowałeś rezystancję 4.7Mohm x 2 ? Wynikało to z tylko braku pojedynczego rezystora w zakresie 5-10MOhm(specyfikacja STS-5)? Czy jeszcze coś się za tym kryło?

  • #3 20 Sty 2017 20:33
    And!
    Admin grupy Projektowanie

    Chętnie zobaczę efekty pracy w DIY, co do PCB projekt jest dość stary i nie mam innego edytowalnego wzoru płytki poza grafikami umieszczonymi w pierwszym poście.
    Co do rezystorów nie miałem jednego o odpowiedniej wartości, dodatkowo ich szeregowe połączenie zwiększa napięcie przebicia.

    Przetwornicę na pewno da się zrobić lepiej i chętnie zobaczę eksperymenty na tym polu, robiąc ten układ uzyskałem to czego oczekiwałem (praca przy napięciu ~3-3.5V oraz pobór prądu na poziomie kilkunastu miliamperów dlatego zakończyłem dalsze eksperymenty :)

  • #4 24 Sty 2017 21:36
    raceman
    Poziom 18  

    Zrobiłem wstępnie według schematu na płytce stykowej (wiem lipa), ale napięcie wyjściowe mam ok 140V DC mierzone miernikiem UNI-T70A. Niestety nie wiem jaką ma rezystancje wewnętrzną, więc obawiam się, że może sporo obciążać. Może pod koniec tygodnia zorganizuje sondę HV i zmierzę coś więcej. Gdybym miał problemy napewno tu napiszę ;).

    Zmierzyłęm pobór prądu i wynosi ok 150mA przy 5V, i widzę, że wzrasta z czasem, a napięcie wyjściowe spada. Coś chyba nie tak.Wartości dalekie od podanych wyżej. Jakieś sugestie?

  • #5 24 Sty 2017 21:53
    And!
    Admin grupy Projektowanie

    Pobór prądu, zdecydowanie zbyt duży, przetwornica pracuje cały czas. Albo jest problem z parametrami dławika, albo zmiany prądu na indukcyjności są zbyt powolne czyli coś ze sterowaniem tranzystorem.

  • #6 24 Sty 2017 22:06
    raceman
    Poziom 18  

    Obecnie pobiera 420mA przy 5V, więc na pewno coś jest nie tak. Wydaje się, że podłączenie miernika nie zmienia poboru prądu. Na wyjściu jest ok 100V. Polutuje to po ludzku na płytce uniwersalnej i dam znać.

    EDIT:
    Tak jak myślałem, coś nie stykało na tej nieszczęsnej płytce stykowej.
    Obecnie układ pobiera ok 50mA (wyświetlacz na chińskim zasilaczu) przy 5V, a na wyjściu jest stabilne 395V mierzone sondą HV (1Gohm).
    Muszę od nowa zaprojektować płytkę, bo nie idzie tego wyskalować z tego obrazka powyżej.

    EDIT2:

    Wykonałem płytkę i teraz wszystko gra. Pobór mocy 8.5 mA przy 5V.
    Napięcie na wyjściu 409V mierzone sondą 1GOhm. Diodę Zenera dałem o wartości 5.6V (nie miałem innej).
    Na warstwie opisowej znalazłem błąd. Wyjście IMP ma błędnie zaznaczony pin +. W rzeczywistości jest to -.
    Tak czy inaczej układ działa. Teraz planuje podłączyć to pod Arduino, ale wydaje mi się, że trzeba będzie wydłużyć sygnał na wyjściu, żeby uC nie gubił impulsów.

    Poniżej moje PCB.

    Przetwornica 400V do dozymetru na SBM-20.

  • #7 18 Lut 2017 21:34
    And!
    Admin grupy Projektowanie

    Przeoczyłem ten edit2, cieszę się że udało się uruchomić układ. Prototyp wyszedł bardzo estetycznie, nawet nie wiedziałem że tyle czasu w rysunku płytki ukrywał się błąd, dziękuję za jego wyłapanie.

  • #8 19 Lut 2017 19:35
    raceman
    Poziom 18  

    Próbuje to jakoś upchnąć w małą obudowę, ale chyba skończy się na zaprojektowaniu od nowa płytki pod SMD + kilka modyfikacji dla moich potrzeb.
    Mam pytanie o dławik, chyba nie potrzebny jest aż taki duży w sensie prądowym (900mA). Czy ewentualnie można by go zastąpić zwykłym dławikiem osiowym (nie rdzeniowym)? Wartość 300uH to dość niewiele.Testowałeś układ dla innych wartości?

    Tak czy inaczej podpiąłem przetwornice pod ESP8266 poprzez kondensator 68pF i rezystor i wygląda na to, że działa prawidłowo, ale musiał bym mieć jakiś generator funkcji żeby sprawdzić jak to wygląda dla większej częstości zliczeń.
    I tu drugie pytanie, jak dobrałeś pojemność chyba 560pF dla płytki licznika impulsów? Eksperymentalnie czy jakoś to wyliczyłeś?

  • #9 19 Lut 2017 21:43
    And!
    Admin grupy Projektowanie

    Z dławikiem można eksperymentować ale jest to element krytyczny, udało mi się znaleźć dławik który dawał powtarzalne wyniki i na nim poprzestałem poszukiwania. Być może nadawałby się kubkowy dławik do montażu SMD taki jakie można znaleźć w zasilaczach do LED, ale trzeba by sprawdzić. Myślę że mały dławik osiowy (przypominający rezystor) nie będzie się nadawał.

    Pojemność 560pF dobrałem eksperymentalnie, tak aby układ nie gubił impulsów oraz nie reagował na zakłócenia.

  • #10 04 Maj 2017 20:14
    raceman
    Poziom 18  

    Zrobiłem nowe płytki , ale mam problem. Buzzer działa strasznie cicho.Zastosowałem rozszerzenie z BC557 i kondensatorem, które opisujesz, ale niestety brak poprawy.Próbowałem różnych buzzerów, z generatorem i bez ), ale bez różnicy. Układ zasilam z 5V. Widziałem na twoim filmie, że buzzer działa dość głośno.To jest tak prosty układ, że aż dziwie się nie nie działa.

  • #11 05 Maj 2017 18:46
    And!
    Admin grupy Projektowanie

    Nie mam pomysłu co można zrobić, może odłączyć układ buzera i po spolaryzowaniu tranzystora sprawdzić czy głośność jest odpowiednia, następnie można sprawdzić generatorem jakiej minimalnej długości impulsy są słyszalne jako głośne, na koniec można sprawdzić jakie impulsy generuje układ i porównać parametry.

  • #12 16 Maj 2017 20:23
    raceman
    Poziom 18  

    Pamiętasz może lub masz zanotowane jaki typ buzera zastosowałeś? Ja użyłem buzzera na 2-5V bez generatora (85dB), typ HC09. Ledwo co słychać pyknięcia.

  • #13 16 Maj 2017 21:39
    And!
    Admin grupy Projektowanie
  Szukaj w 5mln produktów