Schaltungsvorschlag
für einen Geigerzähler
Eigenbau Schaltung 23.03.2009
Im Zeitalter der Atomkraft tut die Bevölkerung gut,
wenn sie
damit rechnet, das radioaktiver Abfall versehentlich oder
absichtlich in der
Umwelt verteilt wird. Geschäftemacher könnten
versuchen Kosten für die Entwicklung einer
umweltfreundlichen Technologie zu sparen.
Vielleicht ist dein
Badezimmer schon ein heimliches Atommüllendlager und du hast
es
nicht bemerkt ?! Vielleicht spielen deine Kinder auf einem Spielplatz
im Sandkasten und... wer weiß... Atommüll
lässt
sich leicht und fast unbemerkt vergraben. Der Mensch hat kein
eigenes Sinnesorgan, welches radioaktiven Abfall wahrnehmen kann.
Wenn dich die Gamma- und Beta- radioaktive Belastung in
deiner
Umgebung interessiert, kaufst du dir einen guten und
geeigneten handelsüblichen Geigerzähler. Basteler
können
so ein Gerät auch selbst bauen. Ich habe mich mal von
verschiedenen Schaltungsvorschlägen zu dem Thema inspirieren
lassen und es ist dabei nun ein eigener Schaltungsvorschlag
für so
ein Gerät entstanden.
Das GM-Zählrohr ist das Herzstück des
Gerätes. Es ist
nicht leicht, hier eine gute Zählröhre mit
gleichermaßen hoher Gamma- und Beta- Empfindlichkeit
zu
erhalten. Leider ist mir bisher keine kostengünstige
empfehlenswerte einzeln
erhältliche handelsübliche
Zählrohre bekannt.
Die vorgeschlagene Schaltung kann jedoch genutzt werden,
bevor
ein defekter Geigerzähler mit einem intakten
hochwertigen Zählrohr komplett ungenutzt im Mülleimer
verschwindet.
Das nächste Bild
zeigt einen Schaltungsvorschlag für einen
Geigerzähler.
In der
vorgeschlagenen Schaltung können Hochspannungen
über
1000 Volt entstehen. Deshalb sind für den Nachbau,
Fachkenntnisse im Umgang mit Hochspannung und Kenntnisse
von Vorsichtsmaßnahmen im Umgang mit Hochspannung
nötig.
Für die Schaltung wurden leicht
erhältliche Bauteile
verwendet. Eine Oszillator-Schaltung wurde mit dem Schmitt-Trigger-
Baustein 40106 realisiert. Zwei der sechs
Schmitt-Trigger erzeugen eine Rechteckspannung mit
einer Frequenz von etwa 470 Hz. Ein Transistor
BUZ71 formt die Rechtecksignale in schmale Impulse und ein
umgekehrt betriebener
Netztransformator 34V/230V 0,5 VA transformiert hieraus eine um etwa
das 10 fache erhöhte Wechselspannung. Es wird
bei 5 V Betriebspannung etwa 50 V Wechselspannung erzeugt. Eine
Hochspannungskaskade formt hieraus die Spannung
für die Zählröhre.
Die Zählrohrspannung wird mit der
Höhe der
Betriebsspannung eingestellt. Auf
den üblichen geregelten Sperrwandler wurde
verzichtet.
Der dafür erhöhte Bauteileaufwand würde in
dieser
Schaltungvariante keinen Vorteil erbringen. Mit P1
lässt
sich die Betriebsspannung Ub zwischen etwa 4,5 Volt bis 7,5
Volt
einstellen. Je nach Höhe
der Betriebsspannung 4,5V<
Ub<7,5V stellen sich am Ausgang der
Hochspannungskaskade Spannungen zwischen 300 bis 600 Volt ein.
Die
Hochspannung sollte vor dem
Einsetzen der Zählröhre mit einem sehr hochohmigen
Voltmeter
überprüft werden ( 1 GOhm
Eingangswiderstand).
Zwei weitere Schmitt-Trigger des IC 40106 bilden in Verbindung mit
einer Diode den Signalverstärker und eine
Impulsbreitenverlängerung. Hierüber werden die
Zählimpulse auf
einen handelsüblichen Digitalzähler-Baustein
geleitet. Inzwischen wird der kleine 7010 Digitalzähler nicht mehr
hergestellt.
Ähnliche Zähler funktionieren ebenfalls , doch
benötigen evtl.. einen Kondensator (ca. 0,22µF) in der
Impulszuleitung.
Dieses Schaltungskonzept ist für
feinfühlige Messungen bis maximal etwa 100 Impulse pro Minute
geeignet .
Für Messungen an sehr stark strahlenden Präparaten
(z.B.
Pechblende) kann die
Impulsbreitenverlängerung mit einem Teilerbaustein
(z.B. 4017) überbrückt werden.
Bild 1:
Schaltplan und Bauvorschlag für einen Geigerzähler
(Mini-Monitor mit Zähler)
Aus dieser sehr einfachen Grundschaltung wurde ein hochwertiges
Strahlenmessgerät entwickelt mit welchem sehr empfindlich
Radioaktivität auch in Lebensmitteln gemessen werden kann...
--> Der YB-Mini-Monitor misst Radioaktiviät in Lebensmitteln auf wenige Becquerel pro Kilogramm genau.
YB-Mini-Monitor in verschiedenen Ausführungen...
YB-MM-SI8b
Zählröhren :
1x SI8b |
YB-MM-SBT11
Zählröhren :
1x SBT11 |
YB-MM-04
Zählröhren :
4x SBM20 |
YB-MM-02
Zählröhren :
2x SBM20 |
YB-MM-BP
Basis Protektor
Zählröhren :
1x SBM20 |
 
YB-MM-01 mit ext. Impulszähler
Zählröhren :
1x SBM20 |
genaueres zum YB-Mini-Monitor auf folgender WEB Seite : Der YB-Mini-Monitor
Kontaminationsmonitor, Messung von Alpha- Beta- und Gamma-Strahlung
Der
Schaltungsvorschlag (Grundschaltung nach Bild1) beinhaltet die grundlegenden Baugruppen, die
für einen Zähler nach dem Geiger-Müller
Prinzip erforderlich sind und bietet
noch einiges an
Entwicklungsmöglichkeiten. Zwei Schmitt-Trigger des
ICs 40106 bleiben ungenutzt und
können z.b. für eine kleine zusätzliche
Zeitschaltung eingesetzt
werden,
die den Zähler nach einer einstellbaren Messzeitspanne
stoppt.
Als Zählrohr ist ein russisches
Standard-Zählrohr gut geeignet.
Die Röhrchen funktioniert ab Spannung
zwischen 300
Volt bis 400 Volt (Nennspannung: 330V).
Bild2: russisches
Standard-Zählrohr
Sobald es sich ergibt, möchte ich die
vorgeschlagene Grundschaltung erweitern. Der
Fortschritt wird
voraussichtlich
in
unregelmässigen Zeitabständen hier auf dieser
Web-Seite
aktualisiert.
YBnSv-Dosimeter (Dosiszähler) :
Im Jahr 2011 habe ich aus aktuellem Anlass die Grundschaltung
ausgebaut. Das ungeregelte Hochspannungsteil ist nun auf
ein geregeltes Hochspannungsteil verbessert und die
Spannungsstabilisierung ist durch einen Transistor in
Basisschaltung mit Zenerdiode
vereinfacht. Ein 4017 teilt die Impulsrate durch sechs. Auf diese Weise
summiert der Zähler die Dosis näherungsweise in nSv auf. Die
ausgebaute Schaltungsvariante zeigt das folgende Bild.
BILD3: Dosiszähler, Geigerzähler Eigenbau
Die Kalibrierung des Dosiszählers dieser Schaltungvariante auf nSv
möchte ich nun kurz erläutern. Geigerzähler
russischer Bauart , welche eine SBM20 Zählröhre einsetzen
sind meiner Erfahrung so eingestellt, das 10 Impulse in 56 Sekunden
einer Äquivalentdosis von 0,1µSv/h = 100nSv/h entspricht.
Das habe ich einem kalibriertem Geigerzähler russischer
Bauart abgeguckt. Die im Bild3 dargestellte Teilerschaltung mit dem 4017 soll nun eine dazu
passende Teilung realisieren.
Das am 4017 einzustellende Teilerverhältnis rechnet sich dann so :
Wird der Dosiszähler in einer Umgebung mit 100nSv/h
Äquivalentdosis aufgestellt, dann soll dieser in einer
Stunde 100 Impulse zählen.
1 SBM20 liefert bei 100nSv/h (0,1µSv/h) 10 Impulse in 56 Sekunden ,
das entspricht f1= 10/56s = 0,1785 IPS (Impulse pro Sekunde)
1 SBM20 mit nachgeschaltetem Teiler soll 100 Impulse in 3600 Sekunden liefern,
das entspricht f2= 100/3600= 0,0277 IPS
Das Verhältnis T= f1/f2 = 0,1785 / 0,0277 = 6,44 liefert das
erforderliche Teilerverhältnis. Die simple Teilerschaltung mit dem
4017 ermöglicht ganzzahlige Teiler. Die geforderte
Teilung 6,44 lässt sich mit dem 4017 näherungsweise
auf 6 oder 7 einstellen. Das von Q6 am 4017
abgeleitete RESET Signal liefert einen Teiler durch 6 für den
Dosiszähler. (Siehe Bild3) Der wegen dem ganzzahligen Teiler
in Kauf genommene systematische Fehler ist dann kleiner
10%. Wer die Schaltung des Dosiszählers nach
Bild3 nachbaut, sollte die Funktion der Zählröhre und
die korrekte Kalibrierung
auf jeden Fall überprüften. (z.B.durch
Vergleichsmessungen mit einem anderen kalibrierten
Strahlenmessgerät) .
Fortsetzung folgt....
Lesermeinungen
und Projekte :
-----------------------------------------------------------------------------
30.07.2011 von Manuel :
Hallo Che,
es ist soweit. Wir haben nun schon mehrere Geigerzähler (basierend auf
deinem Hochspannungsgenerator) gebaut und 2 sind auch schon online -
Wir würden uns sehr freuen, wenn du einen Link auf die Entwicklungsseite
http://geigernet.origo.ethz.ch/
auch auf deine Geigerzähler Seite
machen könntest.
Viele Grüße,
Manuel
------------------------------------------------------------------------------
16.02.2012 von Torsten
Hallo chetan,
Ich habe einen geigerzähler selber gebaut und dafür teils deine
Schaltung verwendet.
21.02.2012 von Torsten
So, ich habe den Geigerzähler mal auf meiner HP online gestellt.
bronken.de
der oberste Beitrag.
Die Software ist noch was buggy, aber das krieg ich noch hin.
Torsten
-----------------------------------------------------------------------------
22.02.2012 von K.
habe ich so umgesetzt wie hier beschrieben:
http://katze.dead-men.de/upload/241_my_geiger.png
und hatte in längerer Betriebszeit nie Probleme
damit. Allerdings sollte
man die Verbindungsleitungen kurz halten, weil das
Zählrohr, solange
kein Impuls kommt, ja eigentlich "in der Luft hängt"
und wie eine Antenne wirkt.
Grüße von der Katze
----------------------------------------------------
|
TIP:
Wie wird ein Voltmeter mit 1 GOhm Eingangswiderstand hergestellt.
Der Messbereich eines preiswerten
Digitalvielfachmessgerät
, wird mit einer Reihenschaltung aus 82 Stück 12
MOhm Vorwiderständen
erweitert.
Das so beschaltete Gerät zeigt nun im 2000mV -
Gleichspannungs-Messbereich Spannungen zwischen 0 und 2000
Volt an. Hierzu eignet sich jedes handelsübliche digitale
Gleichspannungsmessgerät
(Vielfachmessgerät) mit 1
MOhm Eingangswiderstand
Weiteres zur Bauanleitung des 1Giga-Ohm-Voltmeter gibt es auch auf meiner folgenden
WEB-Seite : 3-Kanal-Logger
|
 |
Ein weit verbreitetes Strahlenmessgerät ist der SV500.
Eine kleine Schaltung, welche an den Köpfhörerausgang des
SV500 angeschlossen werden kann, sorgt für eine kontinuierliche
Anzeige des Background-Levels in µSv/h und für eine optische
Einzelimpulsanzeige..
 |
Für weitere Experimente mit Hochspannung...
Hier gibt es noch eine Bauanleitung zu einem
Hochspannungsgenerator im Eigenbau.
Hier geht es weiter mit einem neuen Bastelvorschlag zu einen
Gamma-Beta-Strahlendetektor im
Eigenbau.
Eine Übertragung der Zählimpulse kann auch über die
PC-Tastatur an einen PC erfolgen. Das folgende kleine Programm
zählt die Anzahl der Tastaturbetätigungen von F9 und F10 und
schreibt Zähergebnisse einmal pro Minute auf eine Datei. Die Datei
kann dann von Auswerteprogrammen gelesen werden.
Tastenzähler mit dem PC
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Inzwischen
sind einige Bauvorschläge für Geigerzähler
sowie auch
private Messstationen für radioaktive Umgebungs-Strahlung im
Internet zu finden.
Ich habe mal für den intressierten Leser ein paar Links dazu
herausgesucht. und aufgelistet:
Messung von Radioaktivität in Lebensmitteln :
http://www.meditation.homepage.t-online.de/dateien/Messung-von-Radioaktivitaet-in-Lebensmitteln.pdf
Eigenbau-Zählrohr:
http://www.b-kainka.de/bastel76.htm
Geiger-Müller-Zähler M.Bindhammer:
http://www.b-kainka.de/Geiger-M%FCller-Z%E4hler.pdf
Geigerzähler Stefan Barth
http://sbarth.dyndns.org/seiten/rahmen.php?nav=geigerzaehler
Radioaktivität
selbst messen Peer Janssen
http://user.baden-online.de/~pjanssen/radioaktivitaetsmessung.html
<---
Seite zurück
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
(letzte Textänderung auf dieser Seite : 22.10.2015)
