Radioaktivitätsindikator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Der Artikel schlägt einen einfachen, kleinen, batteriebetriebenen Strahlungsindikator vor. Sein besonderes Merkmal besteht darin, dass eine hochstabile Spannungsquelle zur Stromversorgung des Sensors für ionisierende Strahlung auf einer Impulsstabilisator-Mikroschaltung montiert ist.

Einfache batteriebetriebene Radioaktivitätsindikatoren enthalten in den meisten Fällen einen Spannungsaufwärtswandler, der zur Stromversorgung des Sensors für ionisierende Strahlung erforderlich ist. In der Regel handelt es sich hierbei um einen Geiger-Müller-Zähler sowie Licht- und Tonsignalgeräte.

Um die Zuverlässigkeit der Registrierung radioaktiver Strahlung zu erhöhen, ist es notwendig, die Spannung am Geiger-Müller-Zähler innerhalb der erforderlichen Grenzen zu halten. Leider ist bei den meisten einfachen Indikatoren für Radioaktivität keine Stabilisierung der Ausgangsspannung vorgesehen. Gleichzeitig darf für den Normalbetrieb beispielsweise eines Geiger-Müller-Zählers SBM-10, der eine Nennversorgungsspannung von 400 V hat, dieser den Bereich von 350 ... 450 V nicht verlassen Die Spannungsabweichung vom Nennwert darf ± 12,5 % nicht überschreiten. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Indikatoren hauptsächlich mit Batterien betrieben werden und daher instabil sind, kann dies zu einer Änderung der Spannung am Messgerät führen und dadurch die Zuverlässigkeit der Registrierung ionisierender Strahlung verringern.

Beim vorgeschlagenen Radioaktivitätsindikator wird die Spannung am Geiger-Müller-Zähler im Versorgungsspannungsbereich von 1 bis 3,2 V innerhalb der erforderlichen Grenzen gehalten. Die Anzeigeschaltung ist in Abb. 1 dargestellt. 1400. Der Aufwärtsspannungswandler ist auf einer speziellen Mikroschaltung NCP50ASN1T1 montiert. Darüber hinaus umfasst der Wandler eine Speicherinduktivität L2 und einen diodenkapazitiven Spannungsvervielfacher auf den Elementen VD5-VD2 und C5-C1400. Das Funktionsprinzip des Spannungswandlers auf dem NCP50ASN1T5-Chip basiert auf der Aufrechterhaltung einer konstanten Spannung von 1 V am Ausgang des Gleichrichters an der VD5,5-Diode. Und das bedeutet, dass bei einer Änderung der Versorgungsspannung die Amplitude der Impulse an der Wicklung I annähernd konstant bleibt (5,6 ... 1 V). Daher hängt die Amplitude der Spannungsimpulse an der Wicklung II schwach von der Versorgungsspannung des Wandlers ab und wird durch das Verhältnis der Windungszahlen dieser Wicklungen bestimmt. Die HLXNUMX-LED dient als Anzeige für den normalen Betrieb des Konverters.

Fig. 1

Die Ausgangsspannung des Spannungsvervielfachers wird über die Widerstände R3 und R4 dem Geiger-Müller-Zähler BD1 zugeführt. Im Moment des Durchgangs eines radioaktiven Teilchens mit einer bestimmten Energie durch den Zähler kommt es zur Ionisierung des Inertgases darin und der Widerstand des Zählers nimmt stark ab. In diesem Moment erscheint am Widerstand R4 ein Spannungsimpuls, der den Transistor VT1 öffnet. Dadurch blinkt die LED HL2 und im akustischen Sender HA1 ist ein Klicken zu hören. Bei einem normalen natürlichen radioaktiven Hintergrund kann es innerhalb einer Minute zu mehreren Blitzen (und Klicks) kommen. Die Diode VD6 schützt das Gate des Feldeffekttransistors vor Durchschlag.

Alle Teile, mit Ausnahme der Batterie, sind auf einer einseitig laminierten Glasfaserleiterplatte mit einer Dicke von 1 ... 1,5 mm montiert, deren Zeichnung in Abb. 2 dargestellt ist. 3. Auf einer Seite der Platine sind LEDs, Widerstände und die meisten Dioden verbaut, auf der anderen eine der Dioden, Kondensatoren, eine Mikroschaltung, ein akustischer Emitter und ein Zähler. Um das Messgerät auf der Platine zu befestigen, werden Federkontakte angelötet. Drossel und Akustiksender werden mit Heißkleber auf der Platine befestigt. Das Aussehen der montierten Platine ist in Abb. dargestellt. XNUMX.

Fig. 2

Fig. 3

Das Gerät verwendet Festwiderstände R1-4, C2-23 (R3 - KIM), Oxidkondensatoren - importierte Low-Profile, der Rest - K73-166. Leuchtdioden – die erhöhte Helligkeit verschiedener Farben einer Lumineszenz: HL1 – Grün, HL2 – Rot. Es ist wünschenswert, dass ihr Abstrahlwinkel möglichst groß ist. Der KP505G-Transistor kann durch einen 2N7000- oder BSS88-Transistor ersetzt werden. In diesem Fall muss jedoch möglicherweise parallel zum R4-Widerstand ein Kondensator (K10-17) mit einer Kapazität von mehreren hundert Picofarad installiert werden. Dies liegt daran, dass die Gate-Source-Kapazität des KP505G-Transistors etwa 500 pF beträgt und den R4-Widerstand überbrückt, wodurch Störungen durch den Spannungswandler und andere Tonabnehmer unterdrückt werden. Und die Gate-Source-Kapazität der 2N7000- und BSS88-Transistoren ist um ein Vielfaches geringer. Daher ist der Einbau eines zusätzlichen Kondensators erforderlich. Akustischer Sender – Gleichstromwicklung 36 Ohm – entnommen aus einem elektronisch-mechanischen Wecker. Ähnliche Parameter für den elektromagnetischen Emitter YFM-1238P. Da dem Emitter kurze Spannungsimpulse zugeführt werden, ist der von ihm verbrauchte Strom gering.

Die Akkumulationsdrossel ist auf einen ringförmigen Magnetkreis eines Transformators einer Kompaktleuchtstofflampe gewickelt. Der Außendurchmesser des Magnetkreises beträgt 10 mm, die Höhe 3,5 mm. Es ist mit einer Isolierschicht bedeckt, was für die Herstellung einer Drossel sehr praktisch ist. Zunächst wird Wicklung II mit 2 ... 0,1 Windungen mit einem Draht PEV-300 320 umwickelt, er sollte nicht mehr als 3/4 des Umfangs des Magnetkreises einnehmen. Dann wird nahe seinem Ende Wicklung I gewickelt - 10 ... 15 Windungen PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,2 ... 0,3 mm. Bevor der Induktor auf der Platine befestigt wird, wird die Windungszahl dieser Wicklung experimentell ausgewählt. Für eine unterschiedliche Windungszahl im Versorgungsspannungsbereich von 1,2 bis 3,2 V werden der vom Gerät aufgenommene Strom und die Ausgangsspannung des Multiplizierers gemessen. Sie sollte bei möglichst geringer Stromaufnahme im Bereich von 350...450 V liegen. Der Geiger-Müller-Zähler ist nicht installiert und die Ausgangsspannung des Wandlers wird mit einem Voltmeter mit einem Eingangswiderstand von mindestens 10 MΩ gemessen. Die experimentellen Daten der Autorenversion des Geräts mit Drossel, deren Wicklung I 13 Windungen enthält, sind in Abb. 4 dargestellt. XNUMX.

Fig. 4

Für den Körper (er besteht aus zwei Teilen) des Blinkers wird ein Ständer einer wiederaufladbaren LED-Rasenlampe verwendet – ein Kunststoffrohr mit einem Außendurchmesser von 18 mm. In einem 118 mm langen Segment wird eine Leiterplatte platziert. Auf der einen Seite befinden sich zwei Löcher mit einem Durchmesser von etwa 5 mm für LEDs (Abb. 5), auf der anderen Seite das gleiche Loch für einen akustischen Sender und ein Fenster für den Zähler (Abb. 6), das mit transparentem Material abgedeckt ist Plastik (aus einer Plastikflasche). In einem anderen Segment der Röhre befindet sich ein Batteriefach mit Netzschalter.

Fig. 5

Fig. 6

Wenn Sie den Indikator nur selten verwenden und nur für kurze Zeit einschalten möchten, können Sie kleine Batterien verwenden. Davon hängt die Länge des Rohrabschnitts mit dem Batteriefach ab. In der Version des Autors wird ein Segment des Metallgehäuses einer kleinen LED-Lampe mit Schalter als Batteriefach verwendet. Dieses Fach ist für den Einbau von galvanischen Scheibenzellen mit einem Durchmesser von 12 mm vorgesehen. Die Länge des zweiten Rohrabschnitts, in den es eingeklebt wird, beträgt etwa 40 mm. Beide Rohrsegmente (mit Platine und Batteriefach) werden mit einem Kunststoff-Hülsenadapter verbunden, am Ende des ersten Rohrsegments ist ein Kunststoffstopfen angebracht.

Autor: I. Nechaev

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