Hallo zusammen, ich versuche mich aktuell auch an einem etwas aufwändigerem Geigerzähler, um ein bisschen mehr Erfahrungen zu sammeln und um noch das ein oder andere dazu zu lernen. Im Anhang findet ihr den aktuellen Schaltplan und möchte ihn praktisch einmal absegnen lassen (ob auch alle Werte stimmen, etc) und um noch weitere Vorschläge zu hören. Als Röhre habe ich mir die SBM20 bestellt. (Was ich bis jetzt nicht wirklich berücksichtigen konnte, ist der Widerstand der Röhre selbst - ich bin dabei jetzt erst einmal von 4 bis 5 MOhm ausgegangen.) Projektziel ist ein handlicher Geigerzähler, der die Daten auf einem kleinem Touch-Display anzeigen kann und auch per GPS die Daten auf einer SD-Karte loggen kann. Der "Tages-/ Gesamt- dosiszähler" soll im gepufferten SRAM vom RTC-Chip liegen. In dem Schaltplan befindet sich auch ein Verbinder von einem Bluetooth Modul. Hierüber soll eigentlich nur Debugging und der Bootloader laufen. Ich habe mir einen einfachen Aufbau des Boost-Converters überlegt. Der Mega128 treibt diesen per PWM bei 31250kHz und 70% Duty-Cycle. Über Timer0 hole ich mir in kurzen zeitlichen Abständen die aktuelle Spannung und passe den Duty-Cycle dynamisch an. Das Abgreifen der Impulse habe ich mir so überlegt: Q9 wird per Spannungsteiler gerade so auf Sättigung gehalten, sodass er sofort sperrt, wenn über den Kondensator C15 Spannung "weggezogen" wird und der AVR das über einen INT oder PCINT mitbekommt. Als Q9 habe ich mir einen Impulskondensator ausgesucht mit 100pF. Rein Theoretisch bleibe ich mit dem Wert knapp unter der Totzeit der Röhre von 190µS. (Die "unnötige" Peripherie ist noch nicht endgültig mit dem AVR verheiratet, die Verbindungen werden für's routing mit 100%-iger Wahrscheinlichkeit nochmal über den Haufen geworfen.) Aktuell ergeben sich bei mir noch ein paar Fragen: - Beim RTC IC, müsste es doch wie dargestellt klappen, wenn ich ab und zu mal (durch einschalten) den Goldcap auflade? - Würde es sinniger sein, wenn ich für die externen Module (BT, GPS) einen PNP nehme? (Habe im Verdacht, dass die idle UART Leitungen eine Verbindung zu GND herstellen könnten. (Wenn ich den AVR jetzt nicht unbedingt anweise UART einzustellen)) - Passen die Widerstandswerte für den Boost? - D6 ließe sich ja praktisch durch ein PNP-Fet ersetzen (um weniger Verluste zu haben). Ich kann allerdings kein passendes Mosfet auftreiben. Vielleicht hat hier jemand eine Idee. IC's, etc.: - ATMega128 - IRFBG30: Mosfet - SBM20: NOS Röhre - TouchDisplay: Fertiges Modul von Ali mit SSD1289 - MCP79410: RTC Chip mit gepuffertem SRAM - HC-05: Bluetooth Modul - GPS: In der Wühlkiste gefunden (UART GPS Maus mit Nema-Protokoll) Primär möchte ich ausschließen, einen Bock geschossen zu haben. Deswegen bitte ich euch einmal über die Schaltung drüber zu gucken :)
Angehängte Dateien:
-
geigercounter.png
510 KB
Der Kondensator C15 vom SBM20 zum Q9 kommt mir zu groß vor. Mit den 4,4 MOhm ergibt sich ein RC von 0,44ms. Da ist nach einem Impuls die Totzeit, bis wieder die Plateauspannung des Rohrs erreicht ist, recht groß. Meiner Schätzung nach dürfte das 2...3 tau dauern. Q9 bekommt hohe neg. Impulse an die Basis. Da würde ich zwischen B und E eine "Angstdiode" 1N4448, also schnelle Logikdiode, schalten, die die neg.Spannungen abfängt. müsste aber ausprobiert werden: Wenn der Zähler schon läuft, von 100 auf 10pF übergehen. Vielleicht sind mit 10pF auch die Impulse an der Basis dann schon zu klein, weil C15 und CBE von Q9 einen kapazitiven Teiler bilden. Den Teiler R26/R27 würde ich hochohmiger machen. Bei R30 = 10kOhm an 5V ist die Stromverstärkung von Q9 sicher größer als 4,7. Das Zuviel an Basisstrom kann zur Sättigung des Q9 führen, sodass am Kollektor gar keine Impulse entstehen. Eine Schottky-Diode mit K an Kollektor und A an Basis von Q9 wäre die übliche Maßnahme, solche Sättigung zu verhindern. Oder den Basis-Spannungsteiler R26/27 hochohmiger machen, bei beibehaltenem Teilungsfaktor.
Den Spannungsteiler R17,R18/R19,R20 würde ich wesentlich hochohmiger machen, da sonst hier 400mW nur für den Spannungsteiler verbraten werden.
Den Hochspannungsregler würde ich nicht mit dem µC machen. Ich habe das bei meinem Geigerzähler genau wie du gemacht, und es hat einen dicken Pferdefuß: Wenn der µC mal hängt, knallt es, wenn der FET gerade an ist. Kann beim Debuggen minimal stören ;-) Auf meiner Platine war zwar weinigstens ein Polyfuse vor dem HV-Regler, aber das ist trotzdem unschön. Besser: Stepup in Hardware, den Sollwert mit DAC vorgeben. Das Feedback der Hochspannung muss extrem hochohmig sein, im zig Mohm-Bereich, weil jedes µA die Batterie stark belastet. Ich hab 40Meg auf 220k genommen. Das reicht auch für den ADC, wenn man einen Buffer setzt. Für die 5V würde ich einen sparsamen LDO mit 1µA Quiscent nehmen und alles auf Low-Power trimmen. Damit wäre dein Geigerzähler dann z.B. fürs längerfristige Aufzeichnen auf Batteriebetrieb tauglich. Man kommt auf Stromverbräuche im 100µA-Bereich herunter. Den Oszillator kannst du dir schenken, wenn du deine RTCC als Zeitbasis verwendest. Du musst eh über viele Sekunden messen.
Danke für die vielen nützlichen Hinweise. > Der Kondensator C15 vom SBM20 zum Q9 kommt mir zu groß vor. > > Mit den 4,4 MOhm ergibt sich ein RC von 0,44ms. Da ist nach einem Impuls > die Totzeit, bis wieder die Plateauspannung des Rohrs erreicht ist, > recht groß. Unter 0,1nF komme ich leider nicht an Spannungsfeste Kondensatoren dran. Einer kleinen Simulation nach wären 0,1nF trotzdem noch ausreichend, da er selbst (wenn er noch nicht wieder im Urspungszustand steht) die Spannung so weit runterziehen kann, damit der Transistor nicht mehr durchsteuert. (Die kritische Grenze läge hier bei 50µS.) > Q9 bekommt hohe neg. Impulse an die Basis. Da würde ich zwischen B und E > eine "Angstdiode" 1N4448, also schnelle Logikdiode, schalten, die die > neg.Spannungen abfängt. Danke, ist ne gute Idee :) > Den Teiler R26/R27 würde ich hochohmiger machen. Bei R30 = 10kOhm an 5V > ist die Stromverstärkung von Q9 sicher größer als 4,7. Das Zuviel an > Basisstrom kann zur Sättigung des Q9 führen, sodass am Kollektor gar > keine Impulse entstehen. > Eine Schottky-Diode mit K an Kollektor und A an Basis von Q9 wäre die > übliche Maßnahme, solche Sättigung zu verhindern. > Oder den Basis-Spannungsteiler R26/27 hochohmiger machen, bei > beibehaltenem Teilungsfaktor. Wird ausprobiert :) > Den Hochspannungsregler würde ich nicht mit dem µC machen. Ich > habe das > bei meinem Geigerzähler genau wie du gemacht, und es hat einen dicken > Pferdefuß: Wenn der µC mal hängt, knallt es, wenn der FET gerade an ist. > Kann beim Debuggen minimal stören ;-) Da hast du nicht unrecht. Allerdings würde ich es trotzdem gerne ausprobieren. Mit Watchdog + zusätzlicher 100k Widerstand (zwischen StepCycle und +5V) müssten das entschärfen. (Selbst wenn der IC mal im Tri-State steht) Oder irre ich mich da? > Das Feedback der Hochspannung muss extrem hochohmig sein, im zig > Mohm-Bereich, weil jedes µA die Batterie stark belastet. Ich hab 40Meg > auf 220k genommen. Das reicht auch für den ADC, wenn man einen Buffer > setzt. Wird auch ausprobiert :) > Den Oszillator kannst du dir schenken, wenn du deine RTCC als Zeitbasis > verwendest. Du musst eh über viele Sekunden messen. Für das Display + Touch, etc. wären 16MHz doch schon von Vorteil :D Gruß Björn
Björn schrieb: >> Den Hochspannungsregler würde ich nicht mit dem µC machen. > > Da hast du nicht unrecht. Allerdings würde ich es trotzdem gerne > ausprobieren. > Mit Watchdog + zusätzlicher 100k Widerstand (zwischen StepCycle und +5V) > müssten > das entschärfen. (Selbst wenn der IC mal im Tri-State steht) Das hilft vielleicht gegen Tristate. Aber was WehOhWeh glaube ich meinte war, daß wenn Du den Programmfluss mit dem Debugger unterbrichst, während der FET leitet. Dann brennt der FET durch. Der Watchdog wird dafür vermutlich zu langsam sein. Was Du dagegen machen könntest, wäre einen Shunt unter den FET zu packen und den Strom mit einem Komparator zu messen. Jetzt über nen Logikgatter den FET abschalten sobald der Komparator den max. Strom gemessen hat. Der FET muss dann ganz aus bleiben, bis der µC das wieder freigeschaltet hat (Flipflop). Das reagiert dann unabhängig vom µC und seinem Status. Das ist auch als Regelstrategie für den Regler keine dumme Idee, nennt sich Current Mode Regler. Hat ein paar Vorteile, u.a. weil Du schneller auf Lastwechsel reagieren kannst. Das ist bei dieser Anwendung hier aber wohl eher nicht so das Problem. Außerdem würde ich den R13 rauswerfen, der scheint mir da fehl am Platze und verlangsamt die Ansteuerung des FETs wesentlich. Und im Layout nachher noch nen Kondensator direkt vor die Spule damit der Regler schön kleine Strompfade hat und der Innenwiderstand der Batterie nicht zum Problem wird.
:
Bearbeitet durch User
Angehängte Dateien:
-
geigercounter.png
580 KB
Hallo zusammen, es ist ein zwar ein wenig her und das Projekt musste auch leider etwas pausieren (kennt man ja) - aber ich habe ein wenig weiter gebastelt und das Projekt auf Kicad4 angehoben, massenweise Code geschrieben und die ersten Gehäuseteile im 3D-Druck. Mittlerweile habe ich die Spannung auf 3.3V runter gesetzt und benutze nun auf eure Empfehlung einen 555-Timer. Um die Spannung trotzdem noch per µC regeln zu können, habe ich an ein digitales Poti gedacht. Bevor ich die ersten Tests auf Lochraster unternehme, wollte ich euch nochmal bitten über den Plan zu gucken :) Gruß Björn
Steuer den laustprecher besser symmetrisch an:
1 | VCC |
2 | o |
3 | | |
4 | |/ |
5 | +---| NPN |
6 | | |\> |
7 | | | |
8 | | | 47µF |
9 | µC o---+ +----||----[Lautsprecher]----GND |
10 | | | |
11 | | | |
12 | | |/< |
13 | +---| PNP |
14 | |\ |
15 | | |
16 | | |
17 | GND |
So ist er lauter und vor falscher Ansteuerung (Dauerstrom) beschützt.
Den Goldcap der RTC würde ich über einen Widerstand laden. Sonst ist es im Einschaltmoment ein harter Kurzschluss. Das ist weder für den Cap gut, noch für die Versorgung.
Der IRFBG30 (1000V, 5R) im StepUp-Wandler ist ungünstig. Ein IRF820 hat nur 3R und 1/3 der Gateladung (die frisst dir einfach nur die Batterie leer) und reicht vollkommen für eine 670mA-1mH 09HCP. Der Komplementärtreiber für den Mosfet ist unnötig (der 555 kann 200mA) und vermindert nur den Spannungshub am Gate, erzeugt höheren On-Widerstand und mehr Verluste. Die 1N4937 ist mit 200ns recht langsam und zieht einiges an Ladung zurück, was den Wirkungsgrad versaut, eine UF4007 o.ä. ist besser.
Danke für die wertvollen Rückmeldungen :) Stefan U. schrieb: > Steuer den laustprecher besser symmetrisch an Das hab ich im Schaltplan leider nicht genauer beschrieben - habe dafür kein Piezo vorgesehen, sondern einen billigen fertig-buzzer :) MaWin. schrieb: > Den Goldcap der RTC würde ich über einen Widerstand laden. Sonst > ist es > im Einschaltmoment ein harter Kurzschluss. Das ist weder für den Cap > gut, noch für die Versorgung. Stefan U. schrieb: > Haben die nicht ohnehin einen hohen Innenwiderstand? Hätte ich jetzt auch so gedacht - meiner kurz überschlagenen Rechnung nach bräuchte der Elko ~15 Sekunden zum vollständig aufladen (bei 5V 300mA). ArnoR schrieb: > Der IRFBG30 (1000V, 5R) im StepUp-Wandler ist ungünstig. Meine Wahl ist auf den IRFBG30 gefallen, weil ich die Schaltung bis 600V Spannungsfest haben wollen würde. Die IRF Reihe ist nur bis 500V geeignet. Gibts eventuell noch bessere Alternativen? ArnoR schrieb: > Der Komplementärtreiber für den Mosfet ist unnötig In der Tat. Danke! Ist noch ein Überbleibsel von der uC+PWM getriebenen Steuerung. ArnoR schrieb: > Die 1N4937 ist mit 200ns recht langsam Wird ersetzt :) Gruß Björn
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.