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

Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA.

cefaloid 16 Maj 2019 15:09 8604 46
  • Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA.


    Przedstawiam licznik Geigera w którym postanowiłem NIE skorzystać z archaicznego MC34063 jak 99% konstrukcji tu umieszczonych.
    Zastosowany zasilacz daje stabilizowane napięcie 390V przy poborze prądu całego detektora (procesor, wyświetlacz, zasilacz) poniżej 3mA. Aby to uzyskać zjechałem z taktowaniem procesora na minimum tzn 480kHz. Tyle tu wystarczy spokojnie. Praktycznie nie da się zużyć baterii 9V :D

    Działanie zasilacza jest banalne: generator fali prostokątnej steruje tranzystorem który wzbudza w cewce impulsy powielane i prostowane w powielaczu. Kiedy napięcie przekroczy próg obu diod zenera, zaczynają przewodzić i generator się wyłącza - zastosowana bramka NAND ma na wejściu przerzutnik Schmidta aby nie było dziwnych stanów przejściowych. W praktyce generator daje bardzo krótkie 'paczki' impulsów co dość długi okres bezczynności.

    Zastosowana tuba to radziecka CBM-20, w oprogramowaniu:

    a) uwzględniłem czas martwy lampy korygując odczyty co ma istotne znaczenie dopiero tak powyżej ok 100uSv/h więc nie jest to jakoś bardzo konieczne, raczej nie spotkamy się z takimi dawkami. Aczkolwiek (i potwierdziliśmy to pomiarami 'uczelnianymi' przy >100uSv/h wynik byłby już istotnie zaniżony gdyby nie 'podbijać' wyników korekcją na czas martwy, po prostu lampa gubi już za dużo impulsów by to ignorować.

    b) procesor mierzy promieniowanie w 4s blokach uśredniając pomiar dla ostatnich 10 bloków. Jeśli historia pomiarów nie zawiera jeszcze pełnych 10 bloków to wynik jest podawany z symbolem uśrednienia (~). Jeśli w bieżącym bloku liczba impulsów istotnie różni się od średniej to 'ogon' pomiarów jest kasowany i cykl zaczyna się od nowa. Daje to szybką reakcję jak i dokładność.

    c) przy > 200uSv/h automatycznie zmienia się zakres pracy i wyniki są odświeżane co 1s a nie co 4s.

    d) druga linia wyświetlacza pokazuje sumaryczną dawkę od momentu włączenia. A więc można np zostawić detektor na godzinę i odczytać pomiar o wysokiej precyzji. na wyświetlaczu jest jeszcze pokazywany poziom naładowania baterii 9V i symbol głośnika jeśli jest włączony.

    e) Krótkie wciśnięcie przycisku zasilania zeruje pamięć. Długie wyłącza detektor.
    Krótkie przyciśnięcie przycisku 'głośniczka' wycisza przyrząd. Długie służy wo włączania i wyłączania podświetlenia. Ustawienia te są pamiętane po wyłączeniu.


    W eksperymentalny sposób postanowiłem zrealizować kontrolę zasilania. Procesor 'sam sobie' odcina lub podtrzymuje zasilanie. Pozwoliło to na eliminację klasycznego przycisku ale kosztem kilku tranzystorów.

    Na razie dodaje tylko plik hex procesora, muszę poszukać źródła na starym PC...
    UWAGA:
    - w rzeczywistości jest tam attiny461, zauważyłem błąd po opublikowaniu schematu...
    - przy programowaniu trzeba ustawić fuse bity żeby korzystał z zewnętrznego kwarcu 'crystal oscillator'
    - i aktywujemy 'brown out' z dowolnym napięciem zadziałania



    Link

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    cefaloid
    Poziom 32  
    Offline 
    cefaloid napisał 2145 postów o ocenie 327, pomógł 83 razy. Mieszka w mieście Kraków. Jest z nami od 2002 roku.
  • Szafy RackSzafy Rack
  • Szafy RackSzafy Rack
  • #3
    cefaloid
    Poziom 32  
    Nienawidzony w sensie wyjątkowego niedopasowania do celu... tzn do zasilania lampy Geigera. Lampa Geigera podczas pracy pobiera znikomy prąd stąd marnowanie kilkadziesiąt mA na pracę takiej przetwornicy to dla mnie nieporozumienie - zwłaszcza jeśli chcemy mieć zasilanie bateryjne.

    Projekt jest stary, odkopany z archiwum - wtedy można było je zakupić na Allego po 20zł. Zamiennie może być STS-5 (CTC-5).
  • #4
    Piottr242
    Poziom 21  
    Bardzo ładny przyrząd.

    1. W jaki sposób mikrokontroler jest zabezpieczony w tym układzie przed przypadkowym "ubiciem" go wysokim napięciem zasilającym lampę Geigera?

    2. Czy skalowałeś ten licznik z jakimś "fabrycznym" tak, żeby porównać wskazania?
  • #5
    cefaloid
    Poziom 32  
    Jeśli chodzi o skalowanie: zrobiłem to w oparciu o dane katalogowe lampy + wzór na wpływ czasu martwego na pomiar - miała to być raczej zabawka do wykrywania że coś tam się dzieje. Ale niespodzianką jest to że gdy mieliśmy okazję na uczelni wykonać porównanie ze sprzętem skalibrowanym to wyniki były dość zgodne.

    Była tego mała seria bo Fukushima wywołała panikę i wszyscy mnie prosili o jeden dla nich... stąd np fronty są zrobione profesjonalnie (co byłoby nieopłacalne dla jednej sztuki) i od czasu Fukushimy tylko jeden licznik (mikrokontroler właśnie) się uszkodził. Być może jak piszesz od wysokiego napięcia lampy. Reszta działa.

    Natomiast straszną pomyłką były lampy BOB-33 polskiej produkcji. Złom. Rosyjskie są nie do zajechania.
  • #6
    austin007
    Poziom 17  
    Fajny projekt. Dzięki ,że udostępniłeś swoją pracę (hex). Czy dołożenie równolegle drugiej STS-5 dla podniesienia czułości detektora nie obciąży zbytnio przetwornicy? Ma to sens? Widziałem projekty z trzema STS-5 oraz przełączane z blendami dla wykrywania alfa, beta, gamma oddzielnie.

    Obudowa to jakaś typowa produkcja czy pod projekt? Jeśli pierwsze, to poproszę info co to jest.
  • #7
    HD-VIDEO
    Poziom 40  
    austin007 napisał:
    Obudowa


    Z32A Kradex


    Na sch i pcb:
    A C9 ?, nieodwrotnie
  • #8
    MoniTOX
    Poziom 25  
    Jak został wykonany panel czołowy z napisami i oknem wyświetlacza ?
  • #9
    madamsz1
    Poziom 25  
    Czy stosując zamiennie STS-5 coś w oprogramowaniu musi być skorygowane ?
  • #10
    cefaloid
    Poziom 32  
    Obudowa to faktycznie Z-32A.

    Kondensator: racja jest źle.

    Zmiana lampy CBM-20 i CTC-5 nie wymaga zmiany oprogramowania, ale dołożenie kolejnych równolegle już tak, bo zwielokrotni liczbę impulsów. Sam zasilacz wytrzyma to bez zająknięcia.

    Na dniach będę miał dostęp do kodów źródłowych (zlalazły się) i je dołączę.

    Front obudowy został zamówiony bo robiłem serię urządzeń i o ile dobrze pamiętam zamawiałem je tu http://www.utech.gliwice.pl/home.php
    Jak na tamte czasy ceny mieli bardzo rozsądne.

    Dla pojedynczej sztuki zapewne byłaby to cena zaporowa...a więc można np zalaminować i przykleić kartkę z wyciętym otworem na wyświetlacz lub wydrukować na folii samoprzylepnej, wyciąć okienko i na to folia samoprzylepna przezroczysta. Pod naklejką wygląda to mało estetycznie ale nie widać tego więc się nie ma co starać. Przyciski tact mają wysokość 20mm i to idealnie licuje się z obudową - naklejka się ugina i przyciski klikają elegancko tylko trzeba zrobić duży otwór ok 1cm. Nawet jak to jest zabindowana kartka to ładnie klika przy nacisku.

    Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA.
  • #11
    dariuse
    Poziom 12  
    Szukałem licznika geigera
    do pomiarów na terenie różnych wyspisk, chałd
    Jeżeli cena jest ok, to jestem zainteresowany.
  • #12
    And!
    Admin grupy Projektowanie
    @cefaloid bardzo pomysłowa konstrukcja i rekordowo mały pobór prądu, niezła "kontra" do tematu https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3557773.html gdzie eksperymentujemy z zastąpieniem MC34063.

    @soniak2 sprawdziłem, nadal występują na wspomnianym portalu aukcyjnym, frazy do wyszukiwarki:
    STS-5
    SBM-20
    CTC-5
    Licznik Geigera

    Widzę że ceny wzrosły z 20zł do 30-40zł.

    Co do czułości kiedyś dostępne były wysokoczułe STS-6 były one większe i znacznie droższe...
  • #13
    Janusz_kk
    Poziom 26  
    cefaloid napisał:
    W eksperymentalny sposób postanowiłem zrealizować kontrolę zasilania. Procesor 'sam sobie' odcina lub podtrzymuje zasilanie. Pozwoliło to na eliminację klasycznego przycisku ale kosztem kilku tranzystorów.

    chyba już sam zapomniałes jak to zrobiłęś ;) procesor przez stabilizator masz zasilany ciągle, jedynie zasilanie przetwornicy sterujesz tranzystorami, a skoro tak to skomplikowany układ startu zasilania R11,R12,C9,D6,R13 jest zbędny, wystarczyłby guzik na przerwaniu żeby wybudzić procka i włączyć tubę.

    Dodano po 1 [minuty]:

    Aaa zapomniałem ogólnie układ ok, masz plusa.
  • #14
    cefaloid
    Poziom 32  
    Ze zasilaniem przetwornicy i procesora jest dokładnie na odwrót niż to co napisałeś ;) ( wskazówka: zobacz na stabilizator gdzie jest wejście a gdzie wyjście)

    Aczkolwiek uwaga słuszna, można by zasilać procesor ciągle i wprowadzać go w tryb uśpienia oraz odcinać wyświetlacz i blokować przetwornicę. Po drodze jednak jest stabilizator 5V który zjadłby baterię w dłuższym okresie.

    Gdyby to zasilać z akumulatorka litowego to stabilizator można wywalic i zrobić jak napisałeś.

    Na dzisiejsze czasy z dostępnością akumulatorków litowych bardzo cenna uwaga.
  • #15
    Janusz_kk
    Poziom 26  
    cefaloid napisał:
    Ze zasilaniem przetwornicy i procesora jest dokładnie na odwrót niż to co napisałeś

    Jesteś pewien? sprawdź to jeszcze raz :)
    Między Q4 a U3 masz podłączenie do 9V jak mniemam do baterii i jest to IN U3 a out masz +5V jako VCC podłączone do procka, więc kto sie myli?
    Chyba ze ten schemat to taka luźna tylko sugestia :) bo VCC raz masz oznaczone jak zasilanie a przy procku jako masę :)
  • #16
    tropicalBula
    Poziom 15  
    Janusz_kk napisał:

    Między Q4 a U3 masz podłączenie do 9V jak mniemam do baterii i jest to IN U3

    Bateria jest raczej podłączona do JP1 - zgadzało by się to wtedy z opisem autora.
  • #17
    Janusz_kk
    Poziom 26  
    Wtedy tak ale wg mnie to bez sensu bo przetwornica jest cały czas włączona.
  • #18
    HD-VIDEO
    Poziom 40  
    Janusz_kk napisał:
    Wtedy tak ale wg mnie to bez sensu bo przetwornica jest cały czas włączona.


    Nie jest włączona, układ do czasu włączenia procesora nie podbiera żadnego prądu; bateria jest podłączona pod JP1.

    Punkt "+9V" jest wykorzystywany jako pomiar napięcia baterii
  • #19
    cefaloid
    Poziom 32  
    Janusz_kk napisał:
    Wtedy tak ale wg mnie to bez sensu bo przetwornica jest cały czas włączona.


    Tak, zapewne wiele można by tu zrobić lepiej i zachęcam do takich zmian :)

    Ale:

    1. Mylisz przetwornicę z jej stopniem końcowym. To, że tranzystor końcowy jest ciągle zasilany nie znaczy, że przetwornica cały czas pracuje. Wyłączam zasilanie układu stabilizatora 5V, układu 74HC132 przetwornicy, wyświetlacza i procesora. Twoja sugestia zmian nadal musiałaby zadbać o ich wyłączanie bo pobierałyby prąd ciągle.

    3. Nie wiem jak inne narzędzia to realizują ale w Altium można dla zwiększenia przejrzystości schematu wprowadzić swoje nazwy połączeń i ich nie rysować tylko oznaczyć. Stąd wszystkie VCC nawet jeśli przy procesorze oznaczone symbolem 'masy' (za co przepraszam, niedopatrzenie) są fizycznie połączone. To jakim są oznaczone symbolem nie ma tu znaczenia. Nie liczy się symbol masy tylko opis przy nim co to jest za obwód.

    Dla wyjaśnienia:

    VCC = napięcie 5V ze stabilizatora
    +9V = linia pomiaru napięcia 9V a NIE punkt podłączenia baterii
    JP1 = złącze podłączania baterii 9V
    P1 = złącze wyświetlacza
    P1B i P1A = piny podłączenia podświetlenia wyświetlacza

    Ps. Wrzucam do tematu kod źródłowy z AVR studio (w C) + pliki źródłowe z Altium. Chyba jest już komplet informacji dla chcących zmodyfikować lub poprawić rozwiązanie.
  • #20
    austin007
    Poziom 17  
    Pomysł z zasilaniem Lion jest dobry. Nie wiem czy powielacz poradziłby sobie z dobiciem do 400V z 3,7V - (może kolejne stopnie D/C). I aku i gotowe moduły ładowarek to dziś groszowa sprawa.
  • #21
    Janusz_kk
    Poziom 26  
    cefaloid napisał:
    Mylisz przetwornicę z jej stopniem końcowym. To, że tranzystor końcowy jest ciągle zasilany nie znaczy, że przetwornica cały czas pracuje.

    Ok ślepy jestem i nie zauważyłem że hc132 zasilasz z 5V, wydawało mi się że prosto z baterii.
  • #22
    cefaloid
    Poziom 32  
    austin007 napisał:
    Pomysł z zasilaniem Lion jest dobry. Nie wiem czy powielacz poradziłby sobie z dobiciem do 400V z 3,7V - (może kolejne stopnie D/C). I aku i gotowe moduły ładowarek to dziś groszowa sprawa.


    Sprawdziłem i przy 3V przetwornica radzi sobie doskonale. Przetwornica odmawia pracy dopiero przy ok 2.7V a dokładniej użyty MOSFET przy takim napięciu bramki już nie ma prawa działać...

    Załączam przebiegi z bramki przy 9V i przy 3V (przy zasilaniu z 9V na bramce mamy oczywiście tylko 5V).
    Jak widać okresy aktywności przetwornicy są bardzo krótkie i nawet przy 3V ma ona spory zapas, choć okres aktywności się zwiększył...

    Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA.

    Oczywiście pod obciążeniem (np dużo impulsów z lampy Geigera) okresy przestojów znacznie się skracają ale nadal zasilanie z 3V nie jest problemem.
  • #23
    fhdelta
    Poziom 12  
    C13, C14, R10, U2 nie ma, nie szukać?
    Układ mógłby działać z tubą SBM-19? To ta większa. Licznik geigera (bez znienawidzonego MC34063) o poborze prądu < 3mA.
  • #24
    cefaloid
    Poziom 32  
    Tak, numerów dla części elementów nie ma. Np U2 to był komparator napięcia w przetwornicy ale okazał się być zbędny.

    Zadziałało by z SBM19 ale należałoby zmodyfikować oprogramowanie bo SBM19 ma większą czułość.

    https://sites.google.com/site/diygeigercounter/technical/gm-tubes-supported

    Wg powyższej strony jest ona ok 5x czulsza dla tła ale tylko ok 1.5x dla źródeł 'punktowych'. Cóż... SBM19 jest duża i przy źródle punktowym większość lampy jest poza zasięgiem promieniowania. Lampa dobra ale do pomiaru tła i dużych przedmiotów takich by miały rozmiary lampy lub większych.
  • #25
    fhdelta
    Poziom 12  
    Mając dokumentację SBM19 jak zabrać się do przeliczenia w celu modyfikacji programu, mogę prosić od podpowiedz?
  • #26
    cefaloid
    Poziom 32  
    Cytat:
    SBM-19 (STS-6) - Well here's a fun tube! It's huge, cheap and very sensitive. I'm getting background in the range of 160 CPM. If you can spare the space this is a great tube for background. I found a few datasheets here and here. It's now added to the comparison charts. Compared to the SBM-20, it gives 5x the background (because of it's size), but only ~1.5x the readings for the other test samples which are more point sources. If I were using this tube for background, I'd use 5x the SB-20's rate of 175 or 875 CPM / uSv/h. For point sources I'd use 1.5x the rate or 263 CPM / uSv/h. (just my best guess )


    Pytanie czy chcesz użyć przelicznika 5x (dobry dla tła lub dużych obiektów) czy może 1.5x (dobry dla małych obiektów które ne 'napromieniowują' całej objętości lampy).

    Tak na 'brutalnie' to można np wprost wprowadzić przelicznik w kodzie na sam koniec obliczania poziomu promieniowania....

    o tutaj:
    Kod: c
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    i tutaj:

    Kod: c
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    Obie te wartości trzeba zmniejszyć tyle razy, ile razy Twoja lampa jest czulsza od STS-5 / SBM-20. Zapewne nieco rozjedzie się korekcja czasu martwego lampy... ale dla małych wskazań nie jest zbyt istotna, ale to już proponuję samemu przeanalizować....

    Przykładowo dla przelicznika 5x:
    Kod: c
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod

    Kod: c
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod
  • #27
    fhdelta
    Poziom 12  
    Dzięki za szczegółowe wyjaśnienia. Myślę jeszcze nad funkcją krótkiego, powtarzalnego alarmu dźwiękowego, może nie po przekroczeniu ustalonej wartości promieniowania, ale generowanego przy szybkim narastaniu impulsów w czasie. Możliwe byłoby zrealizowanie tego bez zmiany hardware?
  • #29
    fhdelta
    Poziom 12  
    Można zmienić 74HC132 na CD4093 (zmiana wyjść na pcb), może by pobór prądu jeszcze zmalał?
  • #30
    cefaloid
    Poziom 32  
    Zmiana 74HC132 na CD4093 nie zmieni sytuacji. Spoczynkowy pobór prądu dla obu jest podobny... A ten układ przez 99.5% czasu 'wypoczywa'.

    Jeśli miałbym wskazać kierunek to ok 50% poboru prądu (1.5mA) idzie tu na wyświetlacz. Może są oszczędniejsze? Np ten od Nokii 3310? On chyba (bez podświetlenia) pobiera znikomy prąd.

    Procesor konsumuje ok 0.5mA (co możnaby zmniejszyć obniżsając napięcie pracy z 5v na niższe) a przetwornica nieco mniej jak 1mA. Tu może też udałoby się coś poprawić dobierając częstotliwość pracy, ale takie testy czyniłem i więcej nie wycisnąłem.


    Do tego słuszna, wcześniejsza sugestia by pozbyć się stabilizatora i całego układu załączania napięcia... i zasilać całość z akumulatora litowego... I przynajmniej teoretycznie można by zredukować pobór prądu nawet o połowę.

    Niemniej jednak 150+ godzin pracy na jednej baterii 9V wg mnie nie wymaga wg mnie większego tuningu...