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2013-01-04 汎用ガイガー検波ユニットの製作(3号機)

汎用ガイガー検波ユニットの製作(3号機)

| 汎用ガイガー検波ユニットの製作(3号機)を含むブックマーク

 久しぶりにガイガー関係で コメントもらった こともあって、先日作った 汎用ガイガー検波ユニット の続きを。。

(今回のは3号機、前回の は2号機、初号機 は無防備なまま出張へ持って出かけて壊した)


 もうすでに 前回ので、DIP部品を使ったときの限界とも言える 16ホール基板 10枚(2×5)の高集積を達成してまして、ほとんど改良の余地は限られているのですが、コッククロフトで大量に消費するコンデンサ、これまでの マルツの 0.1μF@100V なコンデンサ(100個で1500円) でも十分に安いとは思いますものの、先日 M51958B なるパーツを RSオンライン で買い求めた ついでに 表面実装品(100個で700円) をポチっ。


 コックの後ろに配置する(高圧)平滑コンデンサも、ついでに 表面実装品(5個で460円、50個で3450円) をポチっ。

 本当は耐圧 2kV 品が安心なのですが、0.1μF という大容量と価格とを優先するということで 1kV 品で妥協。。

(全体的にどの部品も耐圧ギリギリなので、ここだけ拘っても仕方ないという話もある)


 いちお「集大成」的なところに達してると思うので、GNDラインの参考例と共に半田面も公開

 半田側を見せるのは恥ずかしいですけどねー、写りが悪いですけど、実物の半田付けはもう少しマシなはず。。


http://dl.ftrans.etr.jp/?f4419c9e0dd1458fa687829121a8c2524ff23e1f.jpg


http://dl.ftrans.etr.jp/?8b0c3b9202ec4e77972f4cf380ac6571e04fd32d.jpg


 いちお高圧部と低圧部とを仕切るような感じに GNDライン を引いてますが、どんだけシールド効果があるのだか・・・

 部品面が無防備なので、イメージ先行してるだけ、という話もあり、専門の方が見たら一笑に付される可能性大!(笑)


 図にも書き入れましたが、一箇所だけ不自然に配線がクロスしているところ、2号機を作ったとき「UEW線が僅かに足りないぜ!」ってミスやらかしたのですが、すでにUEW線がICソケットの下を這ってて張替え困難・・・ってことで、クロスさせて凌いだものの、2号機と3号機とピン互換にしないと不便なので、こんな風な不自然な配線になってます。

 私の2号機/3号機とピン互換させる必要性はないので、これから作られる方は、素直に配線していただき、基板面のピンヘッダの順序を右から 5V、SIGNAL-OUT、VREF、GND の順にしたほうがいいです。


 HVOP と書いてあるのは、アノード抵抗の手前から出してあり、複数管のときに使う用のところで、ガイガー管を直接つなぐ前提ではありません。


主要部品表(一般的な抵抗やセラコンは除く)

オペアンプLMC662(@150円)NJU7032D(@100円) など
MOSFET2SK2962(@53円) など。耐圧的に 2SK4020(@53円) あたり更に安心
シュミットトリガインバーター74HCT14(@84円20個で640円 など)
インダクタ100μH(@30円)
コッククロフトのコンデンサ100V 0.1μF(100個で1500円100個で700円 など)
コッククロフトのダイオード1N4148(50本で100円500本で500円)など
平滑コンデンサ最低耐圧1000V、容量1000pF〜0.1μFくらい、大きい方がいい
(サトー電気さん とか 表面実装品(5個で460円、50個で3450円) など)
10MΩな抵抗千石電商が安い(100本で105円)
100MΩな抵抗少々怪しいがサトー電気さんに安い(10本で735円)中華カーボンあり
カップリングコンデンサ最低耐圧1000V、容量は極小・数pF(サトー電気さん とか 20個1340円な表面実装品とか)
GM管ホルダーヒューズホルダーで代用(2個52円 など)

http://dl.ftrans.etr.jp/?7168fc41f758413ca923fd9bdb21d293b66c69cd.png

(クリックすると大きく見えます)


  • 100均のビデオケーブルは静電容量が馬鹿にならないことが発覚、ガイガー管にかかる静電容量は出来るだけ少なくしたほう管の寿命が伸びる。
  • 抵抗の耐圧オーバーを緩和するため、高圧がかかる抵抗は直列2本で(1本あたり半分の電圧が印可される)
  • 複数管対応むけ高圧出力部、上の回路ではローパスフィルターの後ろから引き出しているが、手前から引き出して複数管それぞれにローパスフィルターを形成したほうがよりベター
  • 4芯シールド線には100均のUSB延長ケーブル(105円/m)が最適

追記(2013/03/21)

 上の回路図は希望するアノード電圧を外部からパラメータ的に受け取って仕事するタイプですが、常に同じ管との組み合わせで使う場合、アノード電圧を可変できるようにする必要ないですよねぇ

 基準電源から希望するアノード電圧を固定的に出力する回路図を別に書き起こしました。


 PIC や AVR など、mbed みたいに D/A コンバーターが内蔵されていないマイコンでも活用いただけます。

 詳しくは 超高感度ガイガー5/6号機の投入 を御覧下さいませ。

okuyamaokuyama 2013/01/05 16:02 こんにちは。続報ありがとうございます。
在庫のあった10MΩの抵抗は1本足して直列に。ビデオケーブルはコネクタ部3センチを残し並行ビニール線(赤黒のスピーカーケーブル)にしました。

900V化は、こばさん初号機の回路を参考に作りました。GM管の付き方が、オリジナルと一緒だったので。
2号機と3号機は、初号機とアノードとカソードの付き方が違いますよね。どっちがいいんでしょうか?

2,3号機の方法では起動しませんでした。ただ、0cpm,0μSv問題と切り分けできなくてどこが悪いかわかりませんでした。

それと別に、初号機と同じにすると、起動するんですが、何時間か経つと(タイミングはバラバラ)暴走して何千cpmにも達することが結構あります。(家固定機)

同じように作ったうちの移動機(コバさん初号機と同じ)は、暴走しません。0cpm,0μSvは、極稀に。



ポイントのあったマルツパーツさんから、LM35DZが来まして差し替えましたら、うまく動きました。

よろしくお願いいたします。

こばさんこばさん 2013/01/06 00:42 こんばんは。

>2号機と3号機は、初号機とアノードとカソードの付き方が違いますよね。

いえいえ、細かいコンデンサやら抵抗の定数が僅かに違う程度で全て一緒ですよ。
2号機と3号機はGM管の記号が反対になってますが、アノード側が高電圧、カソード側がGNDで全て同じ構成です。
もともとの 若松Mark2 のコックの段数を増やした程度ですから。

回路図の書き方が紛らわしいのがいけないのですが、GM管の記号が(普通とは)反対に書いてあるところ見落とされてませんでしょうか?


数千cpmの件、この管は感光性があるみたいですけど、賞状入れをプローブになさってるんですよね?
真っ黒の紙でガチガチに遮光する必要まではないですが、うちの場合、ガラス管の表面に直接光が入射したときcpmが跳ね上がりました。
コピー用紙で巻いた程度の遮光で絶好調になりましたが・・・

>0cpm,0μSv
以前にも記事で書きましたが、猛烈に寒いと若松の純正品と一緒で高電圧の生成に失敗することがありますが、それとは違う感じですか?
詳しく解析してみましたが、オペアンプと74HCT14の間にあるダイオードのVfが気温によって変動することが最も大きな要因な気がしてます。
(もともとの純正機も、かなりギリギリで動いてる)

okuyamaokuyama 2013/01/06 04:12 こんばんは、もうちょっとお付き合いください。

>アノード側が高電圧、カソード側がGNDで全て同じ構成です

という事ならば
2.3号機のGM管側の配線の(1)は下のコネクター?の1と2に接続。GM管の(2)は、コネクターの3と4に接続。でいいでしょうか?
1は1に、2は2に。3と4は短絡させグランドへって解釈してました。

>数千cpmの件

logooleの生データの一部ですが

DATETIME     U_DATETIME    SEQ R_CPM R_uSV CPM uSV L_CPM L_uSV S_CPM S_uSV UPTIME F_COUNT R_SMA
2013/01/04 01:56:01 2013/01/03 16:56:01 61 624.0 0.090 550.4 0.074 561.0 0.076 565.0 0.077 18071 167384 10
2013/01/04 02:01:01 2013/01/03 17:01:01 62 466.2 0.056 558.5 0.075 562.7 0.076 519.0 0.067 18371 170206 13
2013/01/04 02:06:01 2013/01/03 17:06:01 63 30.9 0.086 385.1 0.042 535.8 0.070 0.0 0.102 18671 171235 198
2013/01/04 02:11:01 2013/01/03 17:11:01 64 12.3 0.096 102.9 0.058 489.1 0.060 0.0 0.102 18971 171235 498
2013/01/04 02:16:01 2013/01/03 17:16:01 65 15300.0 15.032 7325.2 1.404 1609.4 0.201 15300.0 15.032 19271 244487 10
2013/01/04 02:21:01 2013/01/03 17:21:01 66 15300.0 15.032 14975.2 13.996 2833.6 0.289 15300.0 15.032 19571 320987 10
2013/01/04 02:26:01 2013/01/03 17:26:01 67 15300.0 15.032 15300.0 15.032 4058.8 0.408 15300.0 15.032 19871 397487 10
2013/01/01 02:47:39 2012/12/31 17:47:39 35 515.0 0.066 557.8 0.075 561.4 0.076 545.0 0.072 10263 94791 12
2013/01/01 02:52:39 2012/12/31 17:52:39 36 530.0 0.069 540.8 0.071 559.6 0.076 519.0 0.067 10563 97451 12
2013/01/01 02:57:39 2012/12/31 17:57:39 37 550.9 0.074 540.6 0.071 549.3 0.073 537.0 0.071 10863 100197 11
2013/01/01 03:02:39 2012/12/31 18:02:39 38 20.5 0.091 275.1 0.034 503.2 0.063 0.0 0.102 11163 100202 311
2013/01/01 03:07:39 2012/12/31 18:07:39 39 3840.0 0.382 628.1 0.091 557.3 0.075 3958.0 0.396 11463 106478 10
2013/01/01 03:12:39 2012/12/31 18:12:39 40 4422.0 0.460 2704.5 0.280 856.9 0.131 4321.0 0.445 11763 127247 10
2013/01/01 03:17:39 2012/12/31 18:17:39 41 5532.0 0.690 4504.1 0.473 1214.4 0.167 5182.0 0.604 12063 151519 10
2013/01/01 03:22:39 2012/12/31 18:22:39 42 6318.0 0.942 5322.3 0.637 1650.5 0.204 6083.0 0.858 12363 180470 10
2013/01/01 03:27:39 2012/12/31 18:27:39 43 7326.0 1.404 6330.2 0.946 2175.4 0.242 7418.0 1.456 12663 214821 10
2013/01/01 03:32:39 2012/12/31 18:32:39 44 9054.0 2.669 7490.3 1.497 2803.3 0.287 8665.0 2.325 12963 255373 10
2013/01/01 03:37:39 2012/12/31 18:37:39 45 10446.0 4.234 8890.3 2.519 3560.8 0.352 10138.0 3.840 13263 303724 10
2013/01/01 03:42:39 2012/12/31 18:42:39 46 12060.0 6.804 10439.3 4.225 4445.5 0.463 11816.0 6.358 13563 359766 10

現象の起きた部分だけですが 0.0cpm のあとドカンと上がってます。

2013/01/06 01:21:49 2013/01/05 16:21:49 69 600.0 0.085 553.2 0.074 488.7 0.060 547.0 0.073 20471 184507 20
2013/01/06 01:26:49 2013/01/05 16:26:49 70 606.0 0.086 558.0 0.075 488.7 0.060 571.0 0.078 20771 187301 20
2013/01/06 01:31:50 2013/01/05 16:31:50 71 402.0 0.045 554.4 0.074 490.5 0.061 481.0 0.059 21072 190051 30
2013/01/06 01:36:49 2013/01/05 16:36:49 72 36.5 0.084 275.0 0.034 444.5 0.052 0.0 0.102 21371 190051 330
2013/01/06 01:41:50 2013/01/05 16:41:50 73 615.0 0.088 103.5 0.058 403.3 0.045 604.0 0.086 21672 191086 20
2013/01/06 01:46:50 2013/01/05 16:46:50 74 588.6 0.082 383.5 0.042 404.7 0.045 562.0 0.076 21972 193886 21
2013/01/06 01:51:50 2013/01/05 16:51:50 75 534.8 0.070 554.4 0.074 403.8 0.045 548.0 0.073 22272 196630 23
2013/01/06 01:56:50 2013/01/05 16:56:50 76 582.9 0.081 562.8 0.076 405.7 0.045 588.0 0.082 22572 199514 21
2013/01/06 02:01:49 2013/01/05 17:01:49 77 574.3 0.079 570.6 0.078 448.5 0.052 517.0 0.066 22871 202336 21
2013/01/06 02:06:50 2013/01/05 17:06:50 78 460.0 0.055 553.2 0.074 480.5 0.059 499.0 0.062 23172 205046 27
2013/01/06 02:11:49 2013/01/05 17:11:49 79 124.3 0.052 271.0 0.034 435.0 0.050 0.0 0.102 23471 205046 97
2013/01/06 02:16:49 2013/01/05 17:16:49 80 588.6 0.082 100.3 0.059 404.0 0.045 586.0 0.082 23771 206049 21
2013/01/06 02:21:50 2013/01/05 17:21:50 81 489.6 0.060 371.7 0.041 403.2 0.045 500.0 0.063 24072 208763 25
2013/01/06 02:26:50 2013/01/05 17:26:50 82 548.2 0.073 551.1 0.074 403.4 0.045 565.0 0.077 24372 211560 22
2013/01/06 02:31:50 2013/01/05 17:31:50 83 588.6 0.082 561.0 0.076 402.5 0.045 569.0 0.078 24672 214373 21
2013/01/06 02:36:49 2013/01/05 17:36:49 84 588.6 0.082 553.6 0.074 447.1 0.052 541.0 0.071 24971 217096 21
2013/01/06 02:41:49 2013/01/05 17:41:49 85 132.0 0.050 436.9 0.050 471.3 0.057 0.0 0.102 25271 218742 95
2013/01/06 02:46:49 2013/01/05 17:46:49 86 31.7 0.086 164.6 0.043 424.0 0.048 0.0 0.102 25571 218742 395
2013/01/06 02:51:49 2013/01/05 17:51:49 87 577.1 0.080 187.6 0.040 407.5 0.046 590.0 0.082 25871 220618 21

最新のですが、0.0cpm のあと耐えてます。

見てお分かりのように、>0cpm,0μSv 実は、>0cpm,0.102μSvなんです。spline00=0,0 を足してみます。みました。

2013/01/06 03:25:56 2013/01/05 18:25:56 1 559.1 0.076 545.6 0.073 545.6 0.073 543.0 0.073 65 582 22
2013/01/06 03:31:01 2013/01/05 18:31:01 2 556.4 0.076 568.6 0.078 568.6 0.078 549.0 0.074 370 3440 22
2013/01/06 03:36:01 2013/01/05 18:36:01 3 591.4 0.083 568.2 0.078 565.3 0.077 556.0 0.075 670 6313 21
2013/01/06 03:41:01 2013/01/05 18:41:01 4 600.0 0.085 573.4 0.079 571.6 0.079 589.0 0.082 970 9174 20
2013/01/06 03:46:00 2013/01/05 18:46:00 5 86.1 0.009 461.9 0.058 516.5 0.068 0.0 0.000 1269 10873 140
2013/01/06 03:51:00 2013/01/05 18:51:00 6 27.0 0.003 164.2 0.017 415.8 0.051 0.0 0.000 1569 10873 446
2013/01/06 03:56:01 2013/01/05 18:56:01 7 642.0 0.094 143.8 0.015 395.0 0.047 575.0 0.079 1870 12311 20

これでなにか判るでしょうか?

長文すみません。

こばさんこばさん 2013/01/06 08:24 >1は1に、2は2に。3と4は短絡させグランドへって解釈してました

ぎゃぁ、そこですか!
確かに回路図が不親切なせいですが・・・

1は未使用(複数管に拡張するとき用)
2はGM管のアノード(1)へ
3と4はGM管のカソード(2)へ

という意図で回路図のピンの書き位置をズラして書いてました。
時々 0cpm のち数千cpm という現象は、電圧が安定してないせいな気がします。
(自分のも1000Vを超えさせてしまったとき、物凄く高いcpmになったような記憶が・・・)

あと念のため、まったく正常に動作してるほうとガイガー管を入れ替えてみて現象が再発するかどうかで、原因が回路側なのか管側なのか切り分けできますが、「回路側に問題あり」なんですよね?

okuyamaokuyama 2013/01/06 10:12 こんにちは、
>ぎゃぁ、そこですか!
そこでした。よくわかりました。特に 1 の線
1は未使用(複数管に拡張するとき用) は、あー、成る程。と
で、コネクターは、何をお使いですか?

>後、数千Cpm
モバイル機は車のみで使用していたのであったかい車内なので、現象が出ないのかもしれません。ただ、もうひとつ「wait 0 sec for stabilize cpm」で、止まってしまう。という現象も極々稀ながらあります。Ledチカチカはしてますので中の反応は有るとおもいます。

今日は仕事で外なので、検証は明日以降という事で、すみません

okuyamaokuyama 2013/01/11 00:59 こんばんは。検証に時間がかかりました。

条件は、2本のGM管。2機の本体。3基のMBED。電源が3種。

2本のGM管は、J209、同時に同一人より購入。特に違いは見られず。

2機の本体は、本体のコッククロフトの最後の段を抜き、その後を別基盤で作りまた本体とつないだもの。R3=2.2MΩ、R4=10MΩ、C18=2KV1000pF、C19=2KV0.1μF、C20=2KV10pF、C21=1000pFに差し替え、分圧のところは、100MΩ*2と200KΩ*2 です。

3基のMBEDは、多管予定機のも含めてですが最近買ったものは「USB停止」しておりません。他の2基は導入済みです。パソコンの調子がイマイチで「USB停止」導入済みのものはメンテナンスモードが効かなくて、単体にしたら認識しますが、1基のMBEDはこれで認識しなくなった感じです。

電源が3種。パソコンのUSBからUSBへ、USBからPSP電源端子へ、付属の電源アダプター、USBはハブ経由なし

前回との変更点、
家機のGPS[GT-723F」を外した。窓際においてあるんですが、何時まで経っても認識しない。LEDがつきっぱなし。[0cpm のち数千cpm]の時、本体リセットした瞬間、LEDチカはじめたんですよ。試しにモバイル機に2NDとしてつけてみましたが点灯でした。壊れてるのかも。
念のため、別基盤をビニールテープで絶縁した。これが原因か?


結論は、電源が怪しい。です。パソコンUSBからの時は、0sec で止まるか0cpm 。もしくは反応が弱い?90cpmからスタートとか。電力供給が足りてない感じですかね。管を変えても同じ反応でした。
アダプターからの給電では全て成功。パソコンが弱ってたのかもしれません。今、家機はネットにつないであるのでCOSM【 https://cosm.com/feeds/40315 】かLOGOOLE【 http://api.logoole.etr.jp/ox6QVuiqgUm5f_pFATsEkw/S_cpm.png 】で見ていただけます。
モバイル機は実際は車のシガーソケットからUSB変換器からのPSP電源端子への給電です。家ではパソコンからのPSP電源端子への給電でみてました。

時間がかかった割には大した結論じゃないですが、こんな具合です。


別件ですが sound= の設定で2500 とかにすると250で鳴り始めたのですが、どうでしょうか?

よろしくお願い致します。

こばさんこばさん 2013/01/11 20:05 こんばんは。
アダプタ給電だと完璧動作ですか?
GPSつけてもテスター読み200mAくらいだと思うんですが、テスターでは見えないながらも、時々大電流を食う瞬間があるのかもしれませんね。
特にGPSは衛星探し中は電気くいまくります。

GPSですが、ネットワークを使うと物凄いノイズが出るみたいで、感度が大幅劣化します。
savePower=1 もしくは savePower=2 でLANなしだと、超早で衛星を見つけるはず。
LAN無効/USB有効 はあまり試してませんが・・・

>sound= の設定で2500 とかにすると250で鳴り始めたのですが
バグです!
unsigned char という 〜255 しか入らない変数を使ってました。

急ぎ修正するようにします。

okuyamaokuyama 2013/01/11 22:24 こんばんは、お返事ありがとうございます。
>アダプタ給電だと完璧動作
すいません。そうとも言い難いんですよ。0sec 0cpm 共に極々たまにあります。ただ超高cpmは今のところ再現してません。
今日は、家機、モバイル機ともにランニングテストのつもりです。
家機はlogooleで監視してますが、今のところ、正常稼働中。気になるのは、L_cpm で値が1時間下がって2時間上がってを繰り返しているんですよね。機器のくせか、計算のくせ?
モバイル機は朝、0cpm が一回ありましたが、あとは何もなく、正常稼働中。GsM です。sbm-20 の時高そうだなと感じてた所はやはり高く出ます。実はモバイル機は小型液晶5.0V を使ってまして、目立たないがテーマです。

3号機はオレンジボード + 電池駆動 + 秋月の昇圧 でワンセットって感じですか?

2500cpm よろしくお願いします。

外ですのでなにか変なことありましたらごめんなさい。