Geigerino

Stromwarnung!

Dieses Gerät funktioniert mit Spannungen über 50V Wechselspannung und 120V Gleichspannung, und darf deshalb nur von elektrotechnischen Fachkräften oder elektrotechnisch unterwiesenen Personen unter Aufsicht einer elektrotechnischen Fachkraft nachgebaut werden. Das Gehäuse ist so auszulegen, dass ein versehentliches Berühren hochspannungsfürender Teile im Normalbetrieb nicht möglich ist. Vor jeder Arbeit am Gerät ist der integrierte Hochvoltkondensator langsam zu entladen und dann kurzzuschließen! Das Gerät führt auch im ausgeschalteten Zustand Hochspannung. Es besteht Lebensgefahr!

Strahlenschutzhinweis:

Bitte beachten sie das dies kein professionelles Strahlenmessgerät ist! Verlassen sie sich nicht auf die angezeigten Messwerte (insbesondere uSv/h ist ein sehr grober Schätzwert, trotz Komma). Setzen sie dieses Gerät nicht bei ernsthafter Strahlengefährdung ein! Experimentieren sie nicht mit (Stark)strahlenden oder kontaminierenden (radioaktiv staubenden/verschmutzenden) Material. Beachten sie die Regeln und die 5 A des Strahlenschutzes.
Regeln und 5 A im Umgang mit radioaktiven Material: https://www.mineralienatlas.de­/lexikon/index.php/Radioaktivit%C3%A4t?­lang=de&language=german ↗




Download Arduino-Scatsh und Eagle-Schematic (.zip):
https://www.mktronixx.de/arduino/geigerinoScatshAndEagle.zip

Die Platine (Board) zum Eagleprojekt muss noch erstellt werden, im Moment gibt es nur den Schaltplan.

Was ihr braucht:

1. Arduino-Board oder ATMega168/328 Microcontroler, wie man einen AVR-Microcontrloer mit der ArduinoIDE programmiert seht ihr hier: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoToBreadboard ↗ Achtet darauf, falls ihr den falschen Bootloader in den Controller brennt, ihr einen Quarz benötigt.
2. Breadboard oder PCB (Platine)
3. LCD-Textdisplay (16*2, kompatibel zu HD44780)
4. 10kOhm Poti für das Display
5. Lötkolben
6. ggf. Drähtchen für Breadboard
7. Elektronische Fliegenklatsche
8. Z-Diode 5V
9. geeignetes Zählrohr
10. geeigneten Vorwiderstand fürs Zählrohr (bei mir 3,3MOhm)
11. Widerstand 100kOhm
12. 2 Mal 5V-Spannungsregler (z.B. 7805)
13. 9V Clip
14. 2 Mal Elko 10uF
15. Elko 100uF
16. Keramikkondensator 10nF
17. 3 Mal Keramikondensator 100nF
18. LED und aktiver Piezo-Piepser
19. Leistungstransistor (mindestens. 1,5A, im Schaltplan mit 2N3441 bezeichnet)
20. Ein-Aus-Schalter
21. Taster

1. Weiterer Taster
2. Widerstand 10kOhm

1. Gehäuse
2. Stiftleisten
3. Sockelleisten
4. Schrauben oder Kleber
5. ggf. Etiketten (Beschriftung)
6. Werkzeug (Säge, Bohrer, Feile, Schraubstock, um das Gehäse zu bearbeiten)
7. Lineal und Bleistift oder Anreißnadel (zum Anzeichnen von Ausschnitten und Bohrungen am Gehäuse)

Der Geigerino ist ein kleiner einfach aufgebauter Geigerzähler.

Hinweis zum Schaltplan:

Klick Vergrößert

Der Schalter wird zwischen den Batterieclip und der Schaltung eingeschleift. Wer einen Quarz mit verbaut sollte ihn in Eagle noch in die Schaltung einfügen (Anschlüsse: XTAL1 und XTAL2), alle anderen fusen den Chip so das er ohne Quarz auskommt. Wird der Controler auserhalb der Platine programmiert, so kann der Pin RESET direkt an VCC gelegt werden und auf den 10kOhm-Widerstand und den Resettaster verzichtet werden. Die Fligenklatschenpaltine kommt nach ihren Umbau (siehe Punkt "Hinweise zum Aufbau") an die 4 mit "Swatter" bezeichneten Anschlüsse im Schaltplan. Dabei sind unbedingt die angegebenen Polungen zu beachten.

Hinweise zum Aufbau:

Zur Hochspannungserzeugung wird die Platine aus einer elektrischen Fliegenklatsche verwendet.
Dafür sind einige Modifikationen von Nöten:
Die Hochspannungsschaltung der Fliegenklatsche im Originalstand entspricht einem einstufigen Cockcroft Walton Multibler (Spannungsverdoppler) und liefert im ausgeschalteten Zustand keine Spannung vom Kondensator. Für unsere Zwecke entfernen wir zuerst die beiden Dioden, anschließend suchen wir uns den Hochspannungsausgang des Übertragers. Von dort löten wir eine Diode zu einem Pol des Kondensators, den anderen Anschluss löten wir direkt an den Kondensator. Falls die Ausgangsspannung unter 400V liegen sollte, ist die Diode umzudrehen. Der Übertrager liefert in die eine Richtung nämlich mehr Leistung als in die andere. Wichtig, vor jeder Arbeit (auch beim ersten Mal) an der Schaltung ist der Kondensator über einen 1MOhm Widerstand zu entladen und danach sicher kurz-zuschließen, und überprüft vorher eure Krokodilkabel nochmal auf Durchgängigkeit.

Für das Zählrohr ist unter Umständen ein Loch in das Gehäuse zu bohren, da die Strahlung durch das Plastik abgeschwächt oder abschirmt werden kann.
Wenn es sich nicht um ein Zählrohr für Alphastrahlung handelt, kann dieses Loch natürlich auch mit Papier (Etikett) überklebt werden. Allerdings ist dann darauf zu achten, dass das Papier während der Messungen nicht kontaminiert (verunreinigt) wird.

Hinweise zum Quelltext:

Um die Messzeit (default 5 min) zu ändern, muss der wert "maximumMillis" editiert werden, die Einheit ist Millisekunden (default 300000ms=300s oder 5min) Auch die maximale Anzahl von Impulsen kann über "maxCounts" erhöht werden. Für die Zählrohrempfindlichkeit wird der Wert "tubeSensitivety" geändert. Er wird für die Mikrosievertanzeige gebraucht und errechnet sich aus den Impulsen pro Minute pro Mikrosievert pro Stunde mal 10.

eingetragener Wert = (cpm/(uSv/h))*10

Also, zum Beispiel 140.0 bedeutet das es 14 Impulse pro Minute bei 1nen Mikrosievert pro Stunde gibt.
Der Wert für die Impulse pro Minute pro Mikrosievert pro Stunde kann aus den Datenblättern des verwendeten Zählrohres entnommen werden. Falls die eingetragene Zahl ganzzahlig ist, so ist bitte ".0" (ein Punkt und eine 0) dahinter zu setzen (wie im default-Beispiel: 140.0). Kommazahlen werden mit "." (punkt) statt mit Komma geschrieben.

Hinweise zur Bedienung:

Der Geigerino wird über den Ein-Aus-Schalter eingeschaltet.
Nun wird der interne Hochvoltkondensator auf ca. 800V geladen. Nun kann man für 5 Minuten oder 50 Impulse messen. Diese Werte kann man im Quelltext für empfindlichere Zählrohre auch ändern, siehe oben. Allerdings bitte nicht zu weit nach oben Korrigieren, sonst reicht die Kondenstorladung gegen Ende nicht mehr aus um das Zählrohr auslösen zu lassen.
Währenddessen können die Anzahl der Impulse (counds) seit den Einschalten, die verbleibende Zeit bis zur nächsten Zusammenfassung und Aufladung, und nach 2 Impulsen die Impulse pro Minute (CPM) für die jeweils letzten beiden Impulse abgelesen werden. Nach 5 Minuten oder 50 Impulsen oder wenn der Taster betätigt wird, werden die durchschnittlichen Impulse pro Minute, sowie (falls enabled) die Strahlenbelastung in µSv/h für eine Sekunde angezeigt. Sollen diese Werte länger angezeigt werden muss währenddessen der Taster gedrückt gehalten werden.
Anschließend wird der Kondensator wieder geladen und es beginnt eine neue Messung (Achtung die Impulse zählen nicht nochmal von null aus, sondern werden jetzt weiter gezählt).
Über den Ein-Aus-Schalter kann der Geigerino jederzeit wieder ausgeschaltet werden.