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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Theorie zum digitalen Strahlenmessgerät


Autor: Retro (Gast)
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Hallo allerseits!

Ich hab mir mal Gedanken zur Messung von Radioaktivität gemacht. Ein 
GM-Zählrohr ist vorhanden und funktioniert auch einwandfrei, derzeit ist 
es eine anspruchslose Schaltung die in einer LED endet. Nun möchte ich 
nicht mit der Stopuhr daneben sitzen und die Impule pro Sekunde (Bq - 
Becquerel) zählen, also soll ein Mikrocontroller ran. Bisher kein 
Problem, es liegen TTL-Pegel als Ausgang vor.

Zum einen sollen wirklich Impulse pro Sekunde gemessen werden und zum 
anderen Impulse pro Minute (für kleinere Strahlungsintensitäten). Nun 
ist das bei so 1-20Bq (1-20 Impulse pro Sekunde) kein Problem, ich würde 
das ganze auf einen Interrupt-Eingang setzen, aber wie sieht das mit 
höheren Strahlendosen aus? Etwa 1000 Impulse pro Sekunde! Spielt da der 
Controller noch mit?
Die Signale die ich von der Detektorschaltung bekomme sind positive 
Rechteckflanken die sich, durch änderungen an der Schaltung, in der 
länge einstellbar sind. Die Impulsschaltung besteht aus einen ganz 
normalen NE555.

Um die Software schnell zu halten, würde ich in der Interrupt-Routine 
nur zwei Variablen erhöhen. Ein Timer (oder 1Hz externer 
Echtzeitgenerator) würde dann eine Variable per Schnittstelle ausgeben 
und dannach wieder auf 0 setzen, die andere würde nur alle 60 Takte 
ausgegeben und resetet.

Nun wie sieht es aus, lässt sich sowas realisieren? 1000 Flanken pro 
Sekunde sind schon ne Menge...

Autor: Thomas F. (Gast)
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Hi,
hört sich interessant an. Verwendest du eine fertige Schaltung die dir 
dieses TTL-Signal liefert (wenn ja, woher bekommt man sowas?) oder hast 
du dir das selbst zusammengebaut?

Es müsste doch gehen, wenn man einen AVR mit 8-Bit-Timer/Counter und 
16-Bit-Timer/Counter nimmt (also z.B. AT90S2313).
Den 16-Bit-Zähler kann man ja so einstellen, dass er den Zählwert bei 
einer positven Flanke erhöht. Dann den 8-Bit-Timer auf 1 Sekunde 
einstellen und wenn dieser einen Interrupt auslöst, kann man den 
Messwert direkt vom 16-Bit-Counter ablesen.
Hmm.. könnte das so funktionieren?

ciao, Thomas

Autor: AndreasG (Gast)
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Hallo!

Wenn du deinen Kontroller mit 8Mhz taktest, hast du, angenommen die 
Flanken kommen in gleichmässigen Abständen, pro Flanke 8000 Takte Zeit. 
Ist also überhaupt kein Problem.
Mach's doch so, wie Thomas das vorschlägt. Die Timer/Counter arbeiten 
ohne den µC zu bremsen, und jede Sekunde kommt mal ein Messwert. Da hast 
dann genug Zeit den dann weiterzuverarbeiten

Gruss, Andreas

Autor: Retro (Gast)
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Stimmt, an die Counter hab ich ja noch garnicht gedacht! Danke, klasse 
Tip!

Und zur Schaltung, im wesentlichen ist es ein Oszillator (aufgebaut aus 
invertierenden Schmitt-Triggern) der einen Telefonübertrager taktet und 
somit über eine Kaskade die Hochspannung liefert. Um die richtige 
Spannung zu haben (kommt ja aufs Rohr an) ist das ganze per Zenerdiode 
und Ableit-Transistor rückgekoppelt. Der Ausgang des GM-Zählrohrs liegt 
direkt an nem FET der dann zu +5V durchschaltet. Dannach gehts auf 
TTL-Niveau weiter :-)

Wenn ich die Schaltung in EAGLE fertig habe pack ich sie mal als Anhang 
ins Board.

Autor: Bernhard (Gast)
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Die Aktivität in Becquerel gibt die Stärke einer radioaktiven Quelle an 
d.h. die pro Sekunde in ihr ! stadtfindenden Zerfälle an. Du mißt aber 
nur die Impulse deines Zählrohrs!
Ohne Kalibrierfaktor (und Kenntnis des Detektor-Eigeneffekt) bekommst du 
zwar keinen Messwert in einer gebräuchlichen Maßeinheit 
(Ortsdosisleistung in NonoSievert pro Stunde bietet sich an) trotzdem 
kann man damit schon ganz brauchbare Messungen und Experimente 
durchführen. Was du allerdings unbedingt bei der Auslegung deines 
Zählers berücksichtigen solltest ist der statistische Fehler. Der 
absolute Fehler in Impulsen berechnet sich aus der Wurzel der gezählten 
Impulse d.h. bei 10 Impulsen ca. 3,2 das ergibt 32% relativer Fehler !.
Bei 100 Impulsen 10 Imp. also nur noch 10 % relativer Fehler und bei 
1000 nur noch 3,2% !
Es währe also sinnvoll möglichst mindesten 100 Impulse zu zählen. Es 
bietet sich an den Messbereich mit Hilfe der Messdauer einzustellen. Die 
maximale Impulszahl/sek. ist zudem begrenzt durch die Zählrohr Tod- und 
Erholzeit bzw. die systembedingte Todzeit also dem einstellbarem 
Monoflop(NE555) bei deiner Schaltung. Eine Messung von 1000 Impulse / 
sek. halte ich bei deinem Modul für unwahrscheinlich.

Autor: Peter (Gast)
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Um welches Zählrohr handelt es sich denn hier? Ist es eins mit oder ohne 
Glimmerfenster usw.? Davon hängt nämlich ab, ob es Alpha- Beta- und/oder 
Gammastrahlung messen kann, wobei es sich dabei physikalisch um recht 
unterschiedliche Dinge handelt. So einfach ist das mit der Messung 
radioaktiver Strahlung nicht.

Gruss,

Peter

Autor: Retro (Gast)
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Hm, das Zählrohr ist bis für maximal 4500 Impulse pro Sekunde ausgelegt. 
Die Schaltung ist eben noch nicht ausgereift und diente mir Gestern eher 
als Test für das neuerworbene Zählrohr.
Die Fehler kommen durch andere Energieträger die ins Zählrohr gelangen 
und durch mehrfach abprallende Teilchen. Der erste Faktor ist in meiner 
Applikation fast vollkommen ausgeschlossen. Das Glimmerfenster des Rohrs 
sitzt hinter einem Berylliumfenster in einem CF-Flansch (Vakuumtechnik), 
alle anderen Flächen sind abgeschirmt. Die restlichen Fehler lassen sich 
hinnehmen bzw. auch noch mathematisch korregieren. Das ganze soll mir 
garnicht den Zerfall pro Sekunde eines Emitters anzeigen, eher eine 
relative Messung, die Einheit Bq bietet sich halt an.

Es ist ein russisches AOH-411 mit 25mm Glimmerfenster. Davor sitzt 
allerdings eine Goldblende, somit kommen keine Alphateilchen durch. Die 
Physikalischen Aspekte wurden schon alle abgewägt, keine Angst... Es 
geht wirklich nur um das zuverlässige messen der Impulse.

Ich versuch nun noch nen bisschen zu tüfteln, vielleicht finden sich 
noch nen paar Tipps. Danke euch!

Autor: Alex (Gast)
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Hallo,

ich habe auch eine AH-411.
Kann mir wer die Beschaltung / Pinbelegung der 4 Kontakte mitteilen?
Bitte auch auf die Mailadresse.

Danke

Alex

box3@aon.at

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Retro schrieb:

> aber wie sieht das mit höheren Strahlendosen aus?
> Etwa 1000 Impulse pro Sekunde!

Bei einer derart hohen Dosis solltest Du Dich so schnell wie möglich
an einen anderen Ort begeben. Die Genauigkeit der Messung spielt
da m.E. keine Rolle mehr!

> Spielt da der Controller noch mit?

Gut möglich, das bei einer derartigen Dosis auch der Prozessor
kaputt geht oder zumindest das Programm gelöscht wird.
Gruss
Harald

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Harald Wilhelms schrieb:

>> Spielt da der Controller noch mit?
>
> Gut möglich, das bei einer derartigen Dosis auch der Prozessor
> kaputt geht oder zumindest das Programm gelöscht wird.

Nach 12 Jahren ist das auch schon egal.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Alex schrieb:
> Hallo,
>
> ich habe auch eine AH-411.
> Kann mir wer die Beschaltung / Pinbelegung der 4 Kontakte mitteilen?
> Bitte auch auf die Mailadresse.

Bitte grab nicht himmelalte Threads aus nur weil darin ein Stichwort 
vorkommt.

http://forum.pripyat.de/viewtopic.php?f=10&t=13

Das Teil hat nur 2 relevante 'Pins' Das Gehäuse und der Stift. Ganz 
unten im Link ist ein Beitrag, in dem der Anschluss beschrieben ist. Das 
Gehäuse ist die Kathode, der Stift die Anode.

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Karl Heinz schrieb:

> Nach 12 Jahren ist das auch schon egal.

Mal wieder in die Retro-Falle gelaufen. :-(
Wahrscheinlich ist der TE schon längst den Strahlentot gestorben.

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