Генератор-имитатор счетчика Гейгера

 

В процессе разработки "измерителя радиации" RadAlert возникло желание проверить его работоспособность на чем то более точном и мощном, нежели пакетик калийных удобрений.

После некоторых раздумий, чтения форумов, консультаций у форумчан радиокота родилась в голове следующая мысль.

Известно, что счетчик при пробое должен посадить анодное напряжение на 50+ вольт. При этом длительность пробоя - несколько десятков микросекунд.

Если вместо счетчика Гейгера подключить высоковольтный транзистор и открывать его на эти 20-30 микросекунд - можно имитировать импульсы от счетчика. Но счетчик просаживает напряжение всего на 50 вольт, а не до нуля, как это сделал бы транзистор. Соответственно, в коллекторную цепь транзистора решено включить гирлянду стабилитронов суммарным напряжением стабилизации 300-320 вольт. В таком случае открытый транзистор будет имитировать просадку высокого напряжения до напряжения стабилизации. Тем самым более точно будет имитироваться работа счетчика Гейгера, да и работа генератора высокого напряжения заодно будет проверена - если высокое просядет ниже 300-320 вольт - импульсы перестанут подсчитываться прибором.

После вот такой теории лапы дошли до практики. На кусочке платы был смонтирован транзистор MMBTA42, гирлянда из стабилитронов и пара резисторов. А все остальные детали генератора были смонтированы на беспаечной макетке. Максимальное рабочее напряжение у транзистора 300 вольт, но в коллекторной цепи стоят стабилитроны, на которых упадет часть высокого напряжения.

Из доступных у меня были стабилитроны на 27 вольт BZV55-C27 и на 200 вольт - BZT03-C200. Собрал гирлянду из 4 х 27В + 200В = 308 вольт.

В качестве источника импульсов был применен МК ATMEGA328 на Ардуиновской плате, управление осуществляется энкодером ЕС-11, а режим работы отображается на OLED-дисплее. (В плате давно уже нет загрузчика ардуины, просто формфактор Ардуины удобен для отладки на макетке).

Сборка на макетке

Где то встречал информацию о том, что высоковольтные стеклянные стабилитроны чувствительны к освещенности, поэтому на стабилитрон BZT03-C200 одет кусочек термоусадки.

В принципе, все поставленные цели были достигнуты, настроены режимы повышающего преобразователя и периоды его работы.

Характеристики

Генератор позволяет:

• регулировать длину импульса от 10 до 96 мкс, с шагом 4 мкс
• выбирать частоту следования импульсов из 22 фиксированных значений, от 4 до 5000 Гц
• включать/выключать генерацию импульсов

Так предусмотрена установка времени подсчета импульсов (10-600 сек), которая используется в качестве времени измерения в проверяемом дозиметре. Это время в генераторе умножается на число импульсов в секунду и выводится в верхней части дисплея в микро- или миллиРентгенах.

Все установки сохраняются в энергонезависимой памяти МК.

Так же при включении генерации, изменении частоты импульсов или времени подсчета в верхней части дисплея запускается полоска-таймер, отсчитывающая период измерения, примененный в дозиметре.

Управление генератором осуществляется при помощи энкодера.

Перемещение по пунктам меню осуществляется вращением энкодера. 

Нажатие на энкодер переводит генератор в режим изменения выбранного параметра (для первых трех пунктов) или включает/выключает генерацию (для последнего пункта меню).

(Увы, фото макета сохранилось только на РадиоКоте, поэтому водяной знак кота присутствует.)

Схема

 

В принципе, для визуального контроля можно в разрыв проводника между резистором R1 и общим проводом включить красный светодиод, а сопротивление резистора уменьшить до 1 кОм.

Монтажная плата

У меня генератор был собран на беспаечной макетке, исключая высоковольтную часть, соответственно, плата не разводилась. Но схема очень простая и при желании её сможет развести любой начинающий радиолюбитель. 
Но! Данное устройство при единичном изготовлении дозиметра нужно один раз - проверить дозиметр. Потом его можно и разобрать за ненадобностью. 

Прошивка и фьюзы.

Прошивка.

Фьюзы. Можно оставить родные ардуиновские, можно обновить.

Кому ближе цифры - L:0xFF, H:0xD9, E:0xFD

Исходник