Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Экономичный источник питания счетчика гейгера

источник питания счетчика гейгера-мюллера

Использование: вторичные источники питания, преобразующие низковольтное напряжение первичного источника тока в стабилизированное высоковольтное напряжение, используемые, в частности, для питания счетчиков Гейгера-Мюллера. Сущность изобретения: источник питания состоит из источника низковольтного питания, преобразователя постоянного тока в периодический, трансформатора, высоковольтного стабилизатора и дополнительно содержит положительную обратную связь, состоящую из пассивных и активных элементов, для управления работой стабилизатора в зависимости от числа импульсов в счетчике. 1 ил.

Формула изобретения

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ СЧЕТЧИКА ГЕЙГЕРА-МЮЛЛЕРА, содержащий источник низковольтного питания, связанный с входом преобразователя постоянного тока в периодический, выход которого через трансформатор подключен к входу высоковольтного стабилизатора, отличающийся тем, что в него дополнительно введен блок положительной обратной связи, состоящей из пассивных и активных элементов, при этом вход и выход блока положительной обратной связи подключен соответственно к выходу высоковольтного стабилизатора и управляющему входу преобразователя постоянного тока в периодический.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вторичным источникам питания, преобразующим низковольтное напряжение первичного источника тока в стабилизированное высоковольтное напряжение и может быть использовано, в частности, для питания счетчиков Гейгера-Мюллера в индивидуальных нормативных дозиметрах.

Известно устройство, состоящее из низковольтного источника питания, преобразователя постоянного тока в периодический, трансформатора и высоковольтного стабилизатора. Недостатком данного устройства является невозможность регулирования величины энергии, прокачиваемой через трансформатор в зависимости от потребности, обусловленной числом радиационных квантов, зарегистрированных счетчиком Гейгера-Мюллера.

В заявляемом устройстве, состоящем из источника питания, преобразователя постоянного тока в периодический, трансформатора и высоковольтного стабилизатора, имеется дополнительная положительная обратная связь, состоящая из пассивных и активных элементов. Указанная положительная обратная связь управляет работой преобразователя, который, в свою очередь, регулирует величину энергии, прокачиваемую через трансформатор. При этом величина энергии, прокачиваемой через трансформатор, меняется в зависимости от уровня радиации, зарегистрированного счетчиком Гейгера-Мюллера, т.е. в зависимости от потребности. Кроме того, указанная положительная обратная связь улучшает стабилизацию высоковольтного напряжения при высоких уровнях радиации и снижает потери энергии при низких уровнях радиации, т.е. увеличивает КПД устройства.

На чертеже изображена схема заявляемого устройства.

Устройство состоит из первичного источника питания 1, стабилизированного преобразователя постоянного тока в периодический 2, нагрузкой которого является трансформатор 3. Вторичная обмотка трансформатора 3 соединена с высоковольтным стабилизатором 4. Выход стабилизатора 4 соединен со счетчиком 5 и дополнительной положительной обратной связью 6. Дополнительная положительная обратная связь 6 включает в себя цепочку конденсаторов 7, 8 (пассивные элементы), резисторы 9, 10, 11 (пассивные элементы) и транзистора 12 (активный элемент). Выход дополнительной обратной связи 6 соединен с преобразователем 2.

Устройство работает следующим образом. После включения первичного низковольтного источника питания 1 стабилизированный преобразователь постоянного тока в периодический 2 начинает вырабатывать периодические колебания, частота и амплитуда которых определяется его внутренними параметрами. После прохождения тока по первичной обмотке трансформатора 3 на его вторичной обмотке возникают колебания тока высокого напряжения, необходимого для питания счетчика 5. Сигнал, пропорциональный числу разрядных импульсов в счетчике 5, через конденсатор 7 поступает на базу транзистора 12, который, в свою очередь, через резистор 10, заряжает конденсатор 8. Сигнал от конденсатора 8 поступает в преобразователь 2, а затем на первичную обмотку трансформатора 3.

Читайте так же:
Метрика не видит свой счетчик

Высокий уровень радиации, зарегистрированный счетчиком 5 (большое число радиационных квантов), приводит к большой величине заряда, протекающего в единицу времени через конденсатор 8 и преобразователь 2 увеличивает ток, проходящий по первичной обмотке трансформатора 3, и поддерживает постоянную амплитуду высокого напряжения в стабилизаторе 4, т.е. обеспечивает стабилизацию этого напряжения. При малом уровне радиации сигнал со счетчика 5 и дополнительная положительная обратная связь 6 по указанной выше схеме заряжает конденсатор 8 медленно и через него в единицу времени протекает энергия малой величины, что, с свою очередь, приводит к малой величине тока, протекающего по первичной обмотке трансформатора 3, и стабилизация амплитуды высокого напряжения в стабилизаторе 4 осуществляется меньшей, но достаточной для достоверной регистрации импульсов, энергией. Таким образом, чем больший уровень радиации регистрирует счетчик 5, тем большая энергия протекает через конденсатор 8, а в зависимости от величины заряда, протекающего через конденсатор 8, преобразователь 2 посылает большой или меньший ток по первичной обмотке трансформатора 3, т.е. осуществляется регулированная подача энергии на трансформатор 3.

Состоянием величин резисторов 9 и 10 устанавливается частотный диапазон работы обратной связи 6, а величиной резистора 11 устанавливается режим работы транзистора 12. Первичная стабилизация высокого напряжения осуществляется высоковольтным стабилизатором 4.

Преобразователь напряжения DC/DC +400В для счетчика Гейгера (MC34063)

Обычно в схемах дозиметров и индикаторов радиоактивности применяют для питания счетчиковГейгера источники на основе однотранзисторного блокинг-генератора. Конечно, такая схема проста, но у неё есть и недостатки — практически полное отсутствие стабилизации выходного напряжения, которое поступает на анод счетчика Гейгера.

А ведь чувствительность счетчика Гейгера напрямую зависит от напряжения между его электродами. Кроме того, есть трудности с налаживанием схемы источника высокого напряжения, потому что выходное напряжение никак не регулируется, и если его величина не соответствует необходимой, приходится перематывать вторичную обмотку импульсного трансформатора.

Поэтому считаю вполне обоснованным построение схемы источника питания счетчика Гейгера на схемы повышающего DC/DC преобразователя напряжения с широтно-импульсной модуляцией, обеспечивающей регулировку выходного напряжения и его поддержание стабильным.

Принципиальная схема

Схема источника построена по схеме повышающего DC/DC преобразователя напряжения на микросхеме MC34063 с трансформаторным выходом. Почти по типовой схеме её включения. На схеме показан источник питания — батарея типа «Кроны». Но напряжение питания может быть и больше и меньше.

Читайте так же:
Lexmark ms510dn сброс счетчика

Микросхема МС34063 может работать в пределах напряжения питания от ЗV до 40V. Например, можно запитать схему от автомобильного источника 12V, или гальванической батареи напряжением 3V, 4,5V, 6V, либо от сетевого зарядного устройства для сотовых телефонов или от USB-порта персонального компьютера (напряжение 5V). Кстати, от изменения напряжения питания во всем допустимом диапазоне выходное напряжение почти не изменяется.

Рис. 1. Принципиальная схема преобразователя напряженияиз 9В в +400В для счетчика Гейгера на микросхеме MC34063.

Принцип работы МС34063 многократно описан в различной литературе, и останавливаться здесь на нем нет смысла. Напомню, что стабилизация осуществляется подачей пониженного резистивным делителем напряжения с выхода на компараторный вход микросхемы (на вывод 5). И от соотношения плеч этого делителя напряжения как раз и зависит величина выходного напряжения.

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце внешним диаметром 28 мм (можно больше или меньше, где-то от 20 до 30 мм). Первичная обмотка — 20 витков провода ПЭВ 0,43. Вторичная обмотка — 400 витков провода ПЭВ 0,12. Сначала наматывают вторичную обмотку, потом на неё — первичную.

Между обмотками проложить тонкую фторопластовую изоляцию (например, размотанную с провода МГТФ).

Налаживание

Устанавливаем R1 в верхнее по схеме положение. Включаем питание. Если источник не заработал сразу — поменять местами выводы одной из обмоток трансформатора.

Выходное напряжение устанавливают подстройкой R1.

Дозиметр ДКГ-РМ1604A

  • Под заказ, 10 дней
  • Оптом и в розницу

Показать оптовые цены

    ДеньВремя работыПерерыв
    Понедельник09:00 — 17:00
    Вторник09:00 — 17:00
    Среда09:00 — 17:00
    Четверг09:00 — 17:00
    Пятница09:00 — 17:00
    СубботаВыходной
    ВоскресеньеВыходной

    * Время указано для региона: Россия, Новосибирск

    Описание

    ДКГ-РМ1604А миниатюрный профессиональный дозиметр, измеряющий индивидуальную эквивалентную дозу (ЭД) Hp(10) и мощность индивидуальной эквивалентной дозы (МЭД) Hp(10) гамма и рентгеновского излучений в пределах ее значений от 1 мкЗв/ч до 10 Зв/ч в широком диапазоне энергий, что обеспечивает применение этих приборов специалистами атомно-промышленного комплекса, а также занятых в работах с интенсивными источниками фотонного излучения.

    В дозиметрах также предусмотрена возможность установки двух независимых порогов сигнализации по дозе и ее мощности, превышение которых автоматически сопровождается звуковыми сигналами различного типа. При этом на дисплее приборов немедленно отображается та величина, порог которой превышен, что обеспечивает своевременное информирование пользователя об опасности переоблучения.

    В тех случаях, когда интенсивность излучения превышает верхний предел измерения мощности дозы, на дисплее отображается предупреждающая надпись «OL» и издается прерывистый звуковой сигнал.

    Читайте так же:
    Счетчик с импульсным выходом 150

    В дозиметрах в энергонезависимой памяти сохранятся до 1000 историй измерений мощности дозы, величины накопленной дозы, случаев и уровней превышения установленных порогов сигнализации и т.д. с последующей передаче этой информации в компьютер через адаптер ИК связи с помощью программного обеспечения для дальнейшей обработки и анализа, а также представления в виде соответствующих баз данных в рамках системы контроля и учета доз облучения персонала.

    Герметичный, ударопрочный корпус современного дизайна позволяет использовать приборы в неблагоприятных условиях эксплуатации и при необходимости проводить дезактивацию дозиметров мыльными растворами, не прихотливы и готовы предоставлять свои услуги даже в личном автомобиле. а люминесцентная подсветка дает возможность легко считывать информацию с дисплея при отсутствии внешнего освещения. Экономичный блок питания дает возможность измерять накопленную дозу до 10 Зв с использованием одного элемента питания, разряд которого контролируется автоматически.

    Диапазон измерения мощности дозы
    — PM1603A, РМ1604А
    — РМ1603В, PM1604B

    1 мкЗв/ч — 5.0 Зв/ч
    1 мкЗв/ч — 10.0 Зв/ч

    Диапазон индикации мощности дозы
    — PM1603A, РМ1604А
    — РМ1603В, PM1604B

    0.01 мкЗв/ч до 6.50 Зв/ч
    0.01 мкЗв/ч до 13.0 Зв/ч

    Диапазон установки порогов по мощности дозы (по два порога) [шаг установки]

    весь рабочий диапазон
    [единица младшего разряда]

    Диапазон измерения дозы

    Диапазон отсчета времени накопления дозы

    Диапазон регистрируемых энергий

    Энергетическая зависимость показаний во всем диапазоне энергий:
    0.048 МэВ — 3.0 МэВ
    3.0 МэВ — 6.0 МэВ

    Экономичный источник питания счетчика гейгера

    Высоковольтный источник для дозиметра

    Автор: poff, add-sp@meta.ua
    Опубликовано 10.12.2013
    Создано при помощи КотоРед.

    Данная лабораторная работа была навеяна событиями на Фукусиме, разными слухами, скукой и временным отсутсвием работы, а так-же желанием зарисоваться, перед теми кто понимает, прикольным девайсом со зловещими менюхами. А если серьезно, то ставились следующие задачи:
    1. Научиться изготавливать прочные корпуса, не типовые, а любой формы, для своих задач;
    2. Отработать схемное решение реализующее включение/выключение устройства без использования фиксируемых кнопок, с минимальным энергоротребелением в спящем режиме, зарядка от USB и прочие ништяки;
    3. Освоить протокол общения с LCD-индикатором.
    4. Собрать экономичный высоковольтный блок для питания счетчика Гейгера-Мюллера типа СБМ-20.
    5. Что-бы все вышеперечисленное работало совместно и по-честному.

    Спешки нету. Пока-что реализованы пункты 1,2,3. Ничего необычного,выглядит все вот так. Корпус еще не отполирован и не окрашен.

    Схем не привожу, поскольку все совместно еще не проверялось.

    Теперь о главном.

    Анализируя множество схем высоковольтных источников для питания счетчиков обнаружил, что часть из них затрапезные, изготовлены на базе компонентов прошлого века. Неоторые, современные, сдержат большое, по моему неоправданное, количество компонентов, иногда редких, итд. К тому-же все схемы потребляли не маленький ток.
    К счастью нашел в интеренте вот такую ветку https://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=48:8024.
    В результате собственных небольших исследований изготовил целых два устройства, которые могут представлять интерес для котосообщества. К тому-же оба устройства собираются на одинаковой печатной плате с испльзованием одного и того-же трансформатора и одно может превратиться в другое и наоборот. Ниже представлены схемы обоих устройств.

    Читайте так же:
    Счетчик для подсчета количества

    Схема №1 представляет собой стабильный регулируемый источник напряжения в диапазоне 350-450В расчитанный для работы совместно со счетчиком типа СБМ-20. Отличительной особенностью данного источника является:

    — низкий ток потребления — окло 1mA для 400В;
    — высокая точность удержания напряжения не зависящая от интенсивности излучения;
    — полностью электронная регулировка, с запоминанием изменений в энергонезависимой памяти;
    — небольшие размеры трансформатора и, сравнительно, небольшое количество витков.

    Принцип действия устройства следующий:
    Если на управляющий вход (РВ1) подать логическую 1, устройство выходит из режима глубокого сна (Power-down) и начинает работу.
    Контроллер формирует с помощью ключа одиночный импульс длительностью около 1мкс. После этого, с помощью АЦП контроллера, производится измерение напряжения на делителе R4-R8 — для 400В оно должно быть около 3В. Если напряжение на делителе меньше, то опять формируетя импульс и снова производися измерение. Как только напряжение достигнет необходимого уровня, контроллер замедляет скорость измерений, переходит в режим «ADC Noise Reduction» и просыпается только по окончании АЦ-преобразований, чтобы сравнить результат и опять уснуть если все нормально. Собранное устройство выглядит следующим образом.

    Процессор предлагается программировать сразу на плате, путем подпайки соответствующих проводников от программатора. Для этого на плате в нужных местах специально сделаны широкие площадки.
    При первом включении EEPROM контроллера пуста и устройство работать не будет. Для запуска устройства, необходимо нажать и удерхивать кнопку + и подать напряжение питания. При данной процедуре в EEPROM запишется значение 89(hex) что соответствует напряжению +3В на выходе делителя при 400В на выходе умножителя и при моих параметрах трансформатора. Выходное напряжение необходимо мерять до резистора R9. Если оно не соответствует требуемому, то кратковременным нажатием кнопок +/- его можно изменять с шагом, приблизительно, в 1-1,5В. После того, как нужное напряжение выставлено, необходимо нажать и удерживать любую из кнопок +/- в течении 4-х секунд — новое значение сохраниться в енергонезависимой памяти. Также можно увеличить точность удержания выходного напряжеия. Мною был испробован резистивный делитель с соотношением 60МОм/470КОм (коэфициент деления 133), который подключался ко всему умножителю. Схема работала, но потребляемый ток возрос до 2,5мА.

    Читайте так же:
    Водоканал кривой рог проверка счетчика

    Схема №2 является модернизированным продолжение схемы 1 и представляет законченое устройство, которое формирует полноценный импульс с логоческим уровнем, длительностью около 20мкс. какждый раз при срабатывании счетчика СБМ-20. Потребляемый ток лежит в пределах от 10мкА,при тсутствии частиц, и до 300мкА кратковременно, при регистрации чатицы.
    Принцип действия устройства следующий:
    Если на управляющий вход (РВ4) подать логическую 1, устройство выходит из режима глубокого сна (Power-down) и начинает работу.
    Контроллер формирует с помощью ключа 20 импульсов длительностью по 1мкс для первичной накачки емкостей умножителя до напряжения 390-410В. После накачки контроллер уходит в режим глубокого сна (Power-down). Просыпается устройство в двух случаях:
    Случай 1 — каждые 0,5сек возникает прерывание от WDT, контроллер просыпается, формирует 1 подкачивающий импульс и снова засыпает.
    Случай 2 — От счетчика СБМ-20 поступает импульс, который вызывает прерывание. Контроллер просыпается, формирует с помощью ключа 20 импульсов длительностью по 1мкс для восстановления утраченного зараяда, формирует на выходном выводе РВ2 импульс для счетного ли индикаторного устройства (можно даже светодиода), и опять засыпает. Не смотря на нестабильность высокого напряжения на счетчике СБМ-20 схема нормально реагирует на частицы, сравнительно с эталонным дозиметром.

    Как уже говорилось выше, устройства собираются на одинаковой печатной плате, отличия только в расположении элементов и прошивке контроллера. Все номиналы указаны на схеме. Вместо кнопок я использовал перемычку подпаянную к земле, свободным концом я тыкал куда надо, иммитируя работу кнопок. Трансформатор мотается на кольце 2000НН, размером 10х6х3. Обмотка на кольце содержит 107 витков провода диаметром 0,13мм. с отводом от 7-го витка. Было намотано 2 трансформатора.

    У 1-го трансформатора 7 витков до отвода мотались проводом 0,13 сложенным в трое, следующие 100 витков мотались одиночным проводом.
    У 2-го трансформатора все моталось одиночным проводом 0,13. Больших различий в работе обоих трансформаторов замечено не было.

    ВНИМАНИЕ. При сборке схемы №2 у транзистора Q2 необходимо загнуть ноги в противоположную сторону и припаять его, как-бы к верху ногами.

    Помимо готовых HEX-файлов я выкладываю исходники, чтобы вы сами смогогли править, если чего..Да и новичкам для общего развития не помешает. Также в архиве два варианта расположения элементов на плате. В устройстве на фото есть небольшие отличия от принципиалных схем, поскольку это макет. В файлах печатных плат все по чесному, ошибок нет, проверено живьем. Буду рад если мои исследования кому-то пригодяться. Остальное по даному проекту выложу попозже, когда все склею.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию