Brauche Hilfe bei Schaltung eines Geigerzählers

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Brauche Hilfe bei Schaltung eines Geigerzählers
Suche nach: schaltung (31581)

    







BID = 928251

Vergeiger

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Beiträge: 6
 

  


Hallo Leute!

In einem Anfall von Übermut habe ich mich entschlossen, als Ergänzung zu meiner Facharbeit in Physik noch einen Selbstbau eines Geigerzählers anzufertigen. Zum Bau des Zählrohrs habe ich weitesgehend die vorlage von Rapp Instruments genuzt, jedoch habe ich Probleme mit der Schaltung zum Auswerten der Signale (Nicht die Erzeugung der Hochspannung, dafür haben wir ein Netzgerät in der Schule!). Leider habe ich bisher so gut wie keine Erfahrungen mit Schaltplänen oder Elektronikschaltungen. Nachdem ich mich durch hunderte Schaltpläne von Geigerzählern gequält habe, die es irgendwie schaffen, nichts gemeinsam zu haben, habe ich den Schaltplan im Annhang erstellt.

Die Daten sind folgende:
R1: 1MΩ
R2: 10-100MΩ
R3, R4, R5: 20kΩ
K1, K2: 20pF

Das Eingangssignal aus dem Zählrohr ist eher schwach, sollte aber ausreichen, um den Transistor T1 durchzuschalten.
Des Weiteren wird ein Signal von T2 abgezwackt und über einen Schmitt-Inverter in einen Zähler geführt, wo die Signale im Binärcode ausgegeben werden. Eine Ausgabe im Dezimalsystem war leider nicht möglich.

- Fällt euch ein Fehler in der Schaltung auf?
- Fängt der 8-bit Zähler wieder bei null an zu zählen wenn er voll ist oder zählt er dann überhaupt nicht weiter?
- Stimmt die Dimensionierung der Wiederstände R3 bis R5 bzw. des Kondensators K2?
- Wie müssen der Schmitt-Inverter und der Zähler angeschlossen werden?


Vielen Dank für eure Hilfe!


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BID = 928257

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Fällt euch ein Fehler in der Schaltung auf?
Sicher.
3kV ist für ein GM-Rohr viel zu viel.
Normalerweise liegt die Betriebsspannung um 400V oder niedriger.

Hauptsächlich aber ist R3 falsch angeschlossen, denn damit wird T1 dauernd voll durchgesteuert.
Leg R3 mal an +5V anstatt an GND und mach ihn evtl. auch größer, denn wenn R1= 1M und R3=20k ist, hast du da einen Spannungsteiler 50:1.


Zitat :
Wie müssen der Schmitt-Inverter und der Zähler angeschlossen werden?
Das kommt auf den ST und auf den Zähler an.

P.S.:
Zitat :
Stimmt die Dimensionierung der Wiederstände R3 bis R5 bzw. des Kondensators K2?
20pf haben praktisch überhaupt keine integierende Wirkung. Bei den gängigen Dual-Slope Digitalvoltmetern sind an dieser Stelle ohnehin schon 100nF eingebaut.
Außerdem ist die Diode überflüssig, denn schon die B-E-Diode des Transistors wirkt als Sperre für den Rückstrom.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  9 Jun 2014  1:04 ]

BID = 928266

Vergeiger

Gerade angekommen


Beiträge: 6

Hi perl,

vielen Dank für deine schnelle Antwort!

Es ist richtig, dass die meisten Zählrohre bei 300-600V arbeiten. Jedoch funktioniert das nur, weil diese einen Unterdruck im Zählrohr haben. Mein Zählrohr arbeitet mit Athmosphärendruck und braucht daher eine deutlich höhere Spannung.

Ich verstehe leider noch nicht so ganz, warum R3 falsch angeschlossen ist. Normalerweise liegt an der Basis von T1 ein Potential 0V. Nur wenn das Zählrohr ein Signal ausgibt, entsteht kurz ein negatives Potentail, so dass T1 durchschaltet.
Habe ich hier einen Logikfehler gemacht?

Dass R3 und K2 deutlich größer sein müssen macht Sinn. Ich dachte bei R3 so an 1MΩ und bei K2 an 1-10 mF?

Die Diode werde ich auch rausschmeißen.

Grüße!

BID = 928271

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Ich verstehe leider noch nicht so ganz, warum R3 falsch angeschlossen ist
Weil da ein pnp-Transistor ist, dessen Emitter positiver als die Basis ist, er also leitend wird.


Zitat :
Normalerweise liegt an der Basis von T1 ein Potential 0V.
Eben nicht.
Die Basis wird bei 5V -0,65V = +4,35V sein. Miß nach!


Zitat :
Nur wenn das Zählrohr ein Signal ausgibt, entsteht kurz ein negatives Potentail, so dass T1 durchschaltet.
Und dieser Impuls ist wirkungslos, weil der Transistor ja bereits durchgesteuert ist.


Zitat :
K2 an 1-10 mF?
Kommt auf den Innenwiderstand des Meßinstruments an.

Ebenfalls wird man den Widerstand vor dem Kopfhörer weglassen können/müssen, wenn man da etwas hören möchte.
Durch den kurzen Impuls wird der Transistor bestimmt nicht überlastet.

Voraussetzung ist allerdings, dass du die Geschichte mit R3 in Ordnung bringst, sonst qualmt es.


BID = 928308

Vergeiger

Gerade angekommen


Beiträge: 6

Hey,

ok, jetzt hab ich's auch verstanden.
Ist die Schaltung so in Ordnung?


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BID = 928312

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Das sieht besser aus.
Allerdings würde ich dir empfehlen den Kurzschluss in der Kollektorleitung des T1 zu entfernen und durch einen Arbeitswiderstand zu ersetzen.
Danach kannst du es mal probieren.

Wenn es dann noch nicht geht, wird das daran liegen, dass der Spannungshub an der Basis zu groß sein muß, bis der Transistor leitet.
Das kann man entschärfen, indem man den Ausgangskreis etwas modifiziert, so daß der T1 schon etwas leitet, ohne daß jedoch T2 und T3 bereits angesteuert werden.
Dazu wird man einen kapazitiv überbrückten Widerstand in die Kollektorleitung des T1 legen, und die Vorspannung des T1 mittels R3 vom Kollektor des T1 holen.
Den Wert von R3 muss man dann ausprobieren. Ich denke, dass 1M..5M richtig sein werden.

Zu guter Letzt kann man auch noch T1 "verkehrt" herum, also mit C und E vertauscht, einbauen.
Dadurch bekommt man vor allem eine deutlich geringere Millerkapazität und ein besseres Impulsverhalten.

Allerdings habe ich mir zwischenzeitlich einmal die Seite von Rapp Instruments angeschaut, und ich frage mich, weshalb du nicht die dort angegebene und erprobte Signalaufbereitung benutzt.
http://www.rapp-instruments.de/Radi.....g.pdf

BID = 928341

Vergeiger

Gerade angekommen


Beiträge: 6

Oh ja, R4 habe ich vergessen

Die Schaltung von Rapp Instruments habe ich mir natürlich auch angesehen aber ich habe diese Schaltung leider nicht verstanden. Bei einer Facharbeit ist es jedoch vorteilhaft wenn man versteht was man gemacht hat und es auch erklären kann.

@perl: Vielen Dank für deine Hilfe und für deine Tipps!

Ich werde die Schaltung dann mal zusammenbauen und ausprobieren. Ich verrate dann obs geklappt hat!

Grüße!

BID = 928354

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Was den Schallwandler angeht, so wirst du mit einem Lautsprecher wohl nichts hören, aber für einen Kopfhörer könnte die Verstärkung reichen.

Deshalb ist es üblich den sehr kurzen Impuls des Zählrohrs z.B. mit einem NE555 zu strecken.
Dessen Ausgangsstufe ist einerseits kräftig genug um einen Lautsprecher zu treiben, und andererseits ist dieses IC an Pin2 "Trigger" überaus empfindlich für kapazitiv eingekoppelte negative Impulse.
Otiffany wies mich vor 10 Jahren auf letzteres hin.

Ich halte es für durchaus möglich, dass du außer dem NE555 überhaupt keine weiteren Halbleiter brauchst um den Zählrohrimpuls auf ein für alle Zwecke ausreichendes Maß zu verstärken.

P.S. Weil ich es Anfängern immer wieder sagen muss:

Gewöhne es dir bitte an bei jeglicher Art von Elektronikschaltung möglichst nah an den aktiven Bauteilen einen keramischen 100nF-Kondensator von der/den Versorgungsspannung/en nach Masse zu legen.
Spare nicht mit diesen billigen Stützkondensatoren!
Das kann dir unzählige Stunden Fehlersuche ersparen.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 10 Jun 2014  5:27 ]

BID = 928481

Vergeiger

Gerade angekommen


Beiträge: 6

Hey,

ich hab die Schaltung inzwischen zusammengebastelt und ausprobiert. Den Lautsprecher hab ich vorher getestet und da hat er gepasst.

Erstaunlicherweise hat der Lautsprecher beim Experiment keinen Ton von sich gegeben, das Voltmeter jedoch hat bei 3,5 bis 4 kV einen starken Anstieg der Spannung angezeigt, was klar darauf hinweist, dass Zählrohr und dieser Teil der Schaltung funktionieren.
Ich vermute, dass das Signal von T1 nur kurz ist und es daher nur schafft T2 durchzusschalten und es für T3 nicht mehr reicht?

Leider kann ich nur noch morgen experimentieren und habe daher keine Zeit die Schaltung noch groß zu verändern oder neue Teile zu besorgen.

Habt ihr irgentwelche Ideen wie ich dieses Problem notdürftig lösen könnte?

Danke in Voraus!

BID = 928482

der mit den kurzen Armen

Urgestein



Beiträge: 17431

zeichne mal bitte den Stromlaufplan neu und das Fehlerfrei.
Den Lautsprecher würde ich übrigens in den Kollektorkreis verlegen. Damit sinkt auch die benötigte BE-Spannung! Notfalls kannst du ja mal mit einem externen NF-Verstärker testen ob das Teil überhaupt zählt.

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Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
Arbeiten an Verteilern gehören in fachkundige Hände!
Sei Dir immer bewusst, dass von Deiner Arbeit das Leben und die Gesundheit anderer abhängen!

BID = 928518

Vergeiger

Gerade angekommen


Beiträge: 6

Hey,

@der mit den kurzen Armen, meintest du das so? Wie groß sollte R5 im Verhältnis zu R4 sein?

Beim Test ohne Zählrohr hat die ursprüngliche Schlatung übrigens funktioniert. Nur mit Zählrohr war der Lausprecher dann plötzlich stumm.

Danke für deine Hilfe!!!


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BID = 928522

der mit den kurzen Armen

Urgestein



Beiträge: 17431

0 Ohm aber in Reihe mit dem Lautsprecher ca 1 K sonst qualmt dir der Transistor weg! Parallel zu R4 noch 10- 100nF.pF Damit Bilden dein K1 und der Kondensator für die Impulse einen kapazitiven Spannungsteiler. Die Spannung an den Basen von T2 und T3 sollte in Ruhe bei knapp 0,6 V liegen. Also gerade so hoch das die Transistoren noch nicht angesteuert werden. Die Impulse vom T1 aber sicher zum Durchsteuern der Transistoren reichen.
Ansonsten lies dir noch mal ID = 928312 von Perl durch. (R3)

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: der mit den kurzen Armen am 11 Jun 2014 22:28 ]


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