Geiger AN-2, hecho con materiales no tan reciclados

[anilandro]

Hola a todos

Pese a un resfriado de aúpa que me ha caído encima como por arte de magia, he seguido trabajando con mi geiger AN-2. Tengo ya montada la fuente de alimentación en su pequeño circuito colocado al lado de la pila de 9V. Como creo que ya dije, el trasformador lo coloqué tumbado 90º porque la caja sólo tiene 2 cm de altura interna, y no me cabía en otra posición.
En este circuito impreso está todo excepto naturalmente el integrado 4093, el cual está en el circuito grande colocado sibre el instrumento indicador. En la fuente hay más componentes de los que debería, me explico, en mi isla no he podido encontrar resistencias de 100 M.ohms, para el divisor de tensión del estabilizador, y ni siquiera de 47 M. y por tanto he debido utilizar 4 de 22 M puestas en serie. Pero realmente el funcionamiento será el mismo.

La fuente de alta tensión y el regulador del AN-2 ya montados

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Más minitransformadores

Aparte de ello, he dedicado un rato a construir dos transformadores más de alta tensión, de un tamaño menor que los que tengo. Para ello he prescindido de partes de los minitransformadortes originales que utilizo como base.

En el primero de ellos sólo he utilizado el núcleo, realizando los bobinados dentro de la U. He mantenido la misma relación 1:10 pero he aprovechado para darle más espiras, en concreto 50-500 como aconseja el Profesor Frantz en su web. En el segundo de ellos, en cambio, he ampliado a 60-600. La idea es compararlos en cuanto a características con los que ya tengo hechos.

Seminúcleos de uno de los minitransformadores, sobre los que realizaré los bobinados

El hilo ha sido 0,2 para el primario y 0,1 para el secundario, ya que me sigue fastidiando la tira utilizar el de 0,05, que casi no lo ves y se te rompe a la mínima. De esta manera no he tenido demasiados problemas, aunque el bobinado de 500 espiras es más difícil de hacer de esta manera, sin ninguna forma que lo delimite por su parte exterior. En este bobinado, cada 2 capas de 50 espiras las he aislado de las demás con una pequeña tira de celo de 5 mm. de anchura.

El primer minitransformador acabado

Para el segundo minitransformador he utilizado seminúcleos en "m", a los que les he roto una patita para convertirlos en "U". También he utilizado una parte del separador de bobinados original de baquelita, porque he comprobado que es la manera más fácil de realizar el bobinado de alta tensión, que en este caso será de 600 espiras, 200 en cada separación.
Otra diferencie es que el bobinado primario lo he tenido que dividir en dos partes de 30 espiras, situadas en cada parte inferior de la U, la cual se cierra en su lado más grueso en el eje de la bobina de alta.

Segundo minitransformador, algo distinto al anterior. Observar que el bobinado primario está dividido en dos partes

Una vez acabados los he testado con mi circuito experimental, y la verdad es que no he notado grandes diferencias de consumo con los de 40-400. En al siguiente imagen muestro los transformadores de que dispongo ahora. Los tres realizados hace dos días y los dos nuevos, mucho más pequeños que los anteriores, todos los cuales pueden compararse por el tamaño de la moneda de euro.
Naturalmente tengo otro transformador, que es el instalado en el circuito de alimentación que mostraba al principio de este mensaje.

Cinco transformadores de conmutación para convertir 9 Vcc en 1.200 Vcc.

En fin, que nadie que quiera construir un geiger tiene escusa en decir que no puede por culpa de la dificultad de bobinar el transformador.

Un saludo a todos

 

[Cacho]

Hola Cacho:
A igual que Black Tiger no veo la necesidad de poner ninguna resistencia entre la salida de la NAND y el gate del transistor, la diferencia de impedancias...

Ok. Si así lo estimaste, perfecto.

Gracias por la respuesta.
Saludos.

 

[anilandro]

Hoy he construido el circuito excitador de la fuente estabilizada y he podido probar su funcionamiento con un tubo Geiger, aunque en realidad, los impulsos los escuchaba con un amplificador de audio externo y los visionaba en la pantalla de osciloscopio.

La idea ha sido medir la magnitud de dichos impulsos que daban los cinco tubos de que dispongo, ya que ello me va a guiar en la construcción del circuito discriminador, el monoestable y el indicador de cadencia.

Si nos atenemos al gráfico que viene a continuación, para este montaje estoy dudando si utilizar el sistema clásico, que aquí llamo 1, en donde el condensador capta la caída de tensión que produce el tubo al cebarse, o bien el sistema 2, que usan muchos detectores Geiger, incluyendo el Frieseke FH40T. ¿Qué diferencias observo entre uno y otro?

Diversos sistemas de extraer la señal de cebado del tubo

A primera vista, el sistema 1 puede dar una señal bastante más alta pero cargada sobre la impedancia de la resistencia de polarización, que en este caso es de 5 Megas, la contrapartida es que el condensador ha de ser de alta tensión y que en ningún caso se puede colocar un valor alto, puesto que en este caso, al activarse el tubo Geiger, A través de éste no pasará solamente una intensidad de pocos microampers limitada por el alto valor de la resistencia, sino que además se descarga el condensador de salida, que no lo olvidemos, por el extremo inferior está prácticamente al valor de masa, pero por el extremo alto está a 500 Volts. Por este motivo ocurrió lo que comentaba con al compañero Alfon, que con mi Geiger AN-1, el tubo de cristal para líquidos se veía iluminado en su interior al detectar el paso de radiación ionizante, y eso que la resistencia era de 10 Megas, en cambio en le Frieseke, con una resistencia de sólo 5 Megas, es decir, con el doble de intensidad teórica, no se veía atisbo de luz.

Podríamos pensar que con una descarga mayor vamos a tener una mayor señal y por tanto deberíamos buscar esta situación... pero en realidad no es así, porque con una descarga más grande creamos tanta ionización interna que el tiempo de recuperación del tubo puede multiplicarse de forma considerable, con lo cual van a perderse partículas que no van a poder ionizar un tubo con una gran carga electrónica interna, especialmente de iones positivos, que son mucho más lentos que los electrones y más en recombinarse. Por otra parte, la señal real de salida será más ancha, pero es dudoso que ganemos mucha amplitud, porque la propia capacidad parásita nos va a disminuir los picos de forma considerable.
Y el otro asunto es que sin duda a a acortarse sensiblemente la vida del tubo.

Por estos motivos pienso utilizar el sistema 2, en que el tubo está algo "flotante" con respecto a masa, ya que entre la masa del tubo y la masa del circuito se coloca una resistencia de valor medio, cuya caída de tensión por el cebado del tubo, será precisamente la señal de salida. Aquí las ventajas son varias. La primera es que el impulso es positivo, lo cual es favorable con cierto tipo de circuitos, que en caso contrario precisaría de un inversor de fase adicional, la impedancia de la señal es mucho más baja que antes, en el circuito del diagrama 1/10 parte, y la tercera es que no es necesario ningún condensador, lo cual nos evitará los problemas causados por su carga remanente.

La contrapartida es que la señal podrá llegar a ser tan baja que exija una etapa amplificadora de bajo umbral de entrada y otra adicional, es que la masa del tubo no está eléctricamente conectado a masa, y por tanto se pueden inducir ruidos, o tal vez en circunstancias extremas podríamos notar un poco de corriente al tocar el tubo.

Montaje provisional pero funcional del oscilador/alimentador conectado a un tubo Geiger FHZ76

Los valores de pico que dan los tubos de Frieseke, con 500 V de polarización y resistencia de carga de 470 K son las siguientes:

FHZ74 (tubo para altas dosis 50 Rems/hora)..... 19 volts.
FHZ76 (tubo para bajas dosis 1 Rem/hora)....... 17 volts.
FHZ72 (tubo sensible beta/gamma)................. 5 volts.
FHZ73 (tubo sensible para líquidos)................. 2,2 volts.

Tambien he probado el viejo tubo General Electric, pero es muy posible que esté en mal estado, porque pese elevar la tención de polarización a 800 volts, la señal apenas se levanta 1 volt y su plateau es tan estrecho, que a 785 volts ya no funciona, y a 840 entra en autoencendido permanente.

Bien, ya he dilucidado algunos puntos más del sistema Geiger, que pese a parecer sencillo en esencia, tiene muchas más recovecos de lo que parecía en un principio.

Mañana, si puedo, comenzaré a montar el resto de la circuitería.

Un saludo a todos

 

[agustingustavo]

Anilandro, qué prolijidad que tenés para ensamblar tus proyectos. Te felicito, y seguro a varios les va a servir. Saludos.

 

[anilandro]

Estos días he continuado con el montaje del circuito, aprovechando para ir probando diferentes ideas, como prácticas entre el sistema 1 y 2 de adquisición de la señal del tubo Geiger.

El tipo 2, por ejemplo, presenta ventajas respectoa a la baja capacidad añadida al tubo, pero la masa de éste se vuelve electricamente "activa" y si la tocas induces los 50 Hz de la red en la entrada del amplificador. Calambre no he notado en absoluto, y es que pese a la tensión de 500 volts, con picos de intensidad de una decena de microampers y de microsegundos de duración, tampoco es como para electrocutar a nada cuyo tamaño sea mayor que una bacteria, pero el hecho que justo rozar el tubo la aguja se te pone a tope (50 Hz equivalen a una señal de 3.000 cuentas por minuto), aunque sea por estética, no acaba de gustarme.

El caso es que estoy usando puertas Schmitt-NAND que alimentadas a 9 volts tienen un umbral de unos 5 volts en que no se activan. Con los tubos pequeños del Frieseke, el FHZ76 y 74 no hay problema, ya que sobre una carga de 470 k dan unos 17 o 18 volts de señal de salida, pero el tubo largo FHZ72 da apenas estos 5 volts y el FHZ73 da sólo 2,2 volts, con lo cual ninguno de los dos superan el umbral.
Esto lo he podido solucionar con una prepolarización de la puerta de entrada mediante una resistencia y un diodo, pero entonces también aumenta la sensibilidad a los 50 Hz.

Ahora estoy probando también el sistema 1, en que el cuerpo del tubo está a masa, pero con condensadores de acoplo muy, muy pequeños, de 10 pF descargados sobre una resistencia de 5 megas, que habida cuenta de la altísima impedancia de entrada de la puerta NAND, aún sin prepolarización me activa perfectamente la entrada con todos los tubos mientras que el rizado sigue bloqueado por umbral Schmitt.

De hecho, en el circuito experimental he montado los dos sistemas, que pueden seleccionarse con un pequeño conmutador de circuito impreso, aunque, naturalmente, ésto no será necesario en un circuito definitivo.

Aparte de estas consideraciones, estos días he trabajado también en el monoestable conformador de impulso (anchura y amplitud), en el indicador acústico y en el integrador del instrumento de aguja, y las tres cosas las he podido meter sin problemas en las dos puertas Schmitt-NAND que me sobran de la fuente de alta tensión, de hecho, he montado varios circuitos distintos y de cada vez son más sencillos, con menos componentes y mejor estabilidad. Las escalas serán dos, una de 0-400 y otra de 0-4000 cpm. ya que teniendo en cuenta que la indicación de la aguja es logarítmica, da una buena resolución de los valores bajos.

Estado del montaje actual, de hecho, casi acabado

Saludos

 

[anilandro]

Bueno... el circuito del Geiger AN-2 está ya en su punto.

Una visión de conjunto previa nos muestra que los componentes activos, descontando los diodos, son muy escasos. Solo hay un integrado muy común, del tipo CMOS 4093, un transistor NPN de señal BC237 y el transistor de potencia, que no especifico tipo porque ahí puede funcionar casi cualquier cosa, mientras sea, naturalmente, un Mosfet o un IGBT.
Aparte de esto, como componentes especiales, sólo distinguimos el diodo zener de 47 volts, el instrumento indicador de 0.5 mA, y claro está, el tubo Geiger, que puede ser cualquiera con tensiones de "plateau" comprendidas entre 350 y 1100 Volts.

Aunque ya expliqué un poco la parte de la fuente de alimentación, la cual está situada en la parte alta del diagrama, daré un repaso a la misma antes de pasar al circuito conformador de impulsos e indicador de cadencia, que está en la parte baja.

Circuito completo del contador Geiger AN-2

- Comenzando por la fuente de alimentación, diremos que el oscilador está formado por la puerta 1 del Schmitt-NAND 4093 (que tiene cuatro idénticas en su interior), y su funcionamiento es muy sencillo.
- Al ser de tipo NAND, aunque aquí se utiliza exclusivamente como inversor, con las entradas a 0, la salida está a 1, entonces el condensador C3 comienza a cargarse a través del diodo D2 y la parte del potenciómetro ajustable VR1 que le toque.
- Cuando las puertas alcanzan la tensión de umbral Schmitt, que para este integrado alimentado 9 volts es aproximadamente de 5, buscamente la salida se pone a 0, con lo que el condensador C3 comienza a descargarse a través de la otra rama del VR1 y del diodo D2, colocado en sentido inverso al anterior D3.
- Cuando la tensión baja hasta el punto de caída del Schmitt, que a esta tensión es de 4,2 volts, sube de nuevo la tensión de salida y vuelve a repetirse el ciclo de carga.

Como el tiempo que tarda el condensador en oscilar entre las tensiones Schmitt de subida y bajada está condicionado por la corriente que pase por una y otra rama del potenciómetro VR1, nosotros podremos establecer la relación que queramos entre el tiempo de marca y espacio, es decir, entre el tiempo en que la salida estará a 1 (tensión casi de 9 volts) o a 0 (tensión casi de 0 volts).

Esta salida ataca directamente el gate de un transistor de efecto de campo, creando una conducción interrumpida periodicamente a través del primario del transformador, el cual, por el efecto contraelectromotriz, va a crear picos de tensión entre éste y del drenador del transistor. Dichos picos superan en mucho la propia tensión de alimentación, llegando en este caso a alcanzar los 100 volts. Estos picos también apareceran el secundario, invertidos de valor y de una amplitud que considerando la relación de espiras de 1:10, multiplica por esta cifra el pico del primario.

Este sistema, llamado "switching" o de "conmutación" es muy adecuado para conseguir altas tensiones con más facilidad que otros basados en inversores senoidales, y mientras no precisemos de mucha corriente en la salida de la fuente, si limitamos la anchura del impulso de conducción a pocos microsegundos, el consumo puede llegar a ser casi insignificante.
En nuestro caso, la frecuencia media de funcionamiento será de 9 Khz y con el potenciómetro VR1 ajustaremos la duración de la señal positiva a unos 10 microsegundos, lo que para los valores elegidos implicará un tiempo de descanso unas 10 veces mayor. Con esta situación, la fuente va a suministrar hasta 1200 volts, a los que restando el margen de estabilización de unso 100 volts, nos quedarán 1.100 disponibles. Si nuestros tubos Geiger son de tensión mucho más baja, como por ejemplo de 500 volts, podemos ir disminuyendo la anchura de impulso para que sin regulación adicional (con VR2 al mínimo) nos dé unos 600 volts, con lo cual ahorraremos algunos miliamperios adicionales de consumo de pilas, después se actuará sobre VR2 para establecer el valor en 500 voltios finales.

Un transformador trabajando en modo "switching" está polarizado, es decir, que dependiendo del sentido que les demos a las espiras del primario y del secundario, el pico fuerte de salida nos puede aparecer en "positivo" o en "negativo". Nosotros lo precisamos en positivo, y por tanto, si al funcionar medimos tensiones anormalmente bajas, bastará con invertir las conexiones de uno de los dos bobinados para encontrar la posición correcta.

Bien, a partir del secundario del transformador, rectificamos la salida con un diodo, que debería ser de alta tensión y mejor si es del tipo rápido. Yo he utilizado varios distintos que tenía en la caja de componentes recuperados de desguaces, y con todos ellos ha funcionado sin problemas, incluso con el BYV26E, cuya tensión límite es de sólo 1.000 volts, y por tanto demasiado justo para este caso. Al final he puesto dos 1N4007 en serie, totalizando una tensión inversa de 2.000 volts, y teniendo en cuenta que con el anterior de 1000 volts aguantó una semana seguida de pruebas de todo tipo, esos dos deben poder funcionar sin más problemas.

- A partir del rectificador va el filtro de rizado, compuesto por dos condensadores de 22 nF (C4 y C5) y una resistencia de puente de 470K (R2). La intensidad que dicha resistencia va a permitir es muy baja, pero teniendo en cuenta que el tubo Geiger no consume nada en reposo y sólo unos pocos microampers durante tiempos que no alcanzan el milisegundo, apenas va a causar una caída de tensión apreciable.

- Esta fuente de tensión está estabilizada de forma dinámica, es decir, que la excitación en forma de impulsos que recibe el transistor de conmutación va a depender de la que necesitemos para mantener la tensión prefijada en la salida. El sistema de regulación utiliza un "feedback" o realimentación negativa, que se efectúa a través de un divisor resistivo (R4 + VR2) conectado a la salida del puente de filtro. Si seguimos el camino de la señal, observamos que a la salida del potenciómetro de ajuste VR2 hay conectado un diodo zener de 47 volts, el cual al conducir polarizará el transistor TR1, que a su vez provocará una caída de tensión en las puertas de entrada de la NAND 2, subiendo su tensión de salida y deteniendo el oscilador de conmutación en su estado 0. Cuando la fuente, por la causas que sean, vaya perdiendo tensión hasta situarse por debajo del umbral que polariza el zener, se desbloqueará el oscilador y la corriente comenzará a fluir de nuevo desde el transformador para restituir el valor prefijado. Este ciclo, en la práctica mantendrá la tensión de salida casi constante, con una estabilidad mejor del 99,8% para cada voltio de variación en la tensión de alimentación.

Bien, ya tenemos una bonita fuente estabilizada que nos genera una tensión adecuada a nuestro tubo Geiger. Respecto a esto, debo decir que dicho valor de tensión adecuado lo suministra el fabricante del mismo y esta situado en el el centro de lo que en el argot del tema se llama "plateau", o mesa, para entendernos.
Este concepto tiene que ver que las características del tubo, cuya sensibilidad frente a las radiaciones cambia con la tensión de polarización, pero como puede apreciarse en el siguiente gráfico, no lo hace de forma lineal.

Curva típica de un tubo Geiger

EL "plateau", entonces, es una zona de pendiente relativamente plana, insertada entre dos mucho más crecientes, en que una considerable variación en la tensión, apenas cambia la sensibilidad. La conexión del tubo a la fuente siempre se efectuará por lo tanto a esta tensión y a través de una cierta resistencia de alto valor, normalmente comprendido entre 5 y 20 Megaohms, cuya función es limitar la corriente máxima de descarga, pero manteniendo también el mínimo flujo necesario para "barrer" los iones positivos en el menor tiempo posible.

En un mensaje anterior, expliqué además que existen dos maneras básicas de extraer la señal del tubo Geiger:

- Con un condensador hasta el punto de unión entre el tubo y la resistencia de polarización R3. En este caso el impulso es negativo y de alta impedancia.
- Con una resistencia R6 conectada al cátodo del tubo, donde la corriente de señal que pasa a través de éste causará un pico positivo de media impedancia.

En otros mensajes también he explicado las ventajas e inconvenientes de cada método, y en este circuito podría haber elegido uno de los dos. Sin embargo, como el circuito es experimental y debe poder funcionar con tubos muy variados, algunos de muy baja señal de salida y otros muy sensibles a la capacidad añadida externamente, he decidido instalar ambos y colocar un pequeño conmutador de circuito impreso que nos permitirá seleccionar uno u otro sistema.

- La posición A del conmutador corresponde a la unión mediante condensador, en esta caso el C6 de muy bajo valor, lo cual es bueno para el tubo y podemos hacerlo gracias a que la entrada de la pouerta NAND es del tipo Mosfet, y por tanto su impedancia es altísima. En este caso la activación del al puerta no se efectúa cuando el tubo se ceba, porque entooences la señal es negativa con respecto a masa, sino cuando el tubo se recupera y la tensión vuelve a subir.

- La posición B del conmutador, une la entrada de la NAND a la resistencia de carga R6, de 470 K, que está prepolarizada mediante la resistencia R5 y el diodo D5, en una medida que el valor se acerca al umbral de disparo del Schmitt, pero sin llegar a alcanzarlo. El diodo D5 tiene la función de permitir el paso de corriente desde la pila de 9 volts hacia la resistencia R6, pero en cambio evitar que la señal pueda seguir el camino inverso y perderse en un cierto porcentaje.

Por medidas realizadas con el osciloscopio, observo lo que ya parece evidente, que la señal es casi diez veces más fuerte con el sistema 1 que en 2, aunque con lo tubos probados, todos ellos funcionan en ambos a la perfección.

Ya hemos dicho que el 4093 es del tipo CMOS, y por tanto las puertas internamente son un condensador. En la entrada del NAND 3 se ha dispuesto una resistencia de alto valor (R7) para que permita la descarga de dicho condensador y también del C6 de 10 pf. Además de este componente hay un diodo (D6) conectado en polaridad inversa, desde este punto hasta el positivo de alimentación. Su función, aunque no sea aparente, es realmente fundamental, ya que existen circunstancias que en este punto pueden aparecer picos de tensión importantes, que podrían dañar las entradas de la puerta NAND, y en esta situación, cuando la tensión supera los 9+0,6 volts, el diodo queda polarizado directamente y "descarga" todo el exceso hacia la línea de alimentación, la cual la absorbe sin más problemas.

El algunos circuitos de detectores Geiger esta señal ya sería utilizada para accionar un medidor de aguja, pero existe el problema que si bien estas señales son cuadradas y muy similares entre sí, su duración puede variar según el tubo instalado y la cadencia de detección de partículas, lo cual podría introducir un error importante en la lectura. Por este motivo, el siguiente paso será un circuito llamado "monoestable" que servirá para "regularizarla", pero de momento será utilizada para atacar un pequeño altavoz piezoeléctrico y disponer de una señal que permita conectar un equipo externo de conteo.

La "regularización" del monoestable se efectúa en la duración de la señal, independizándola de la correspondiente de la señal de entrada que la ha provocado. Y en este caso va de la siguiente manera:

Cuando la NAND 3 detecta la señal de partícula, su salida, que no olvidemos es inversora, baja momentaneamente la tensión a cero. En este momento descarga a su través el condesador C7, de 22 nF. Entonces, en el momento que cesa la señal de entrada y la tensión sube, el condensador vuelve a cargarse de nuevo, pero a una velocidad mucho más baja porque está condicionada por la resistencia R9, de 470 K.
La consecuencia es que a la salida de la NAND 4 existirá también una señal de lógica negativa que ya no depende de la del tubo Geiger, sino sólo de los valores de R9 y C7. Esta señal tendrá por lo tanto siempre la misma duración, que con estos valores ronda los 8 milisegundos.

Para mantener la linealidad de la lectura de salida, es importante que dicha señal "no llene todo el tiempo" disponible a la máxima cadencia de lectura del Geiger. Como nosotros hemos establecido una escala alta de 4.000 cpm, esto corresponde a 66,6 Hz, y por tanto un período de 1/66,6 = 0.015 segundos, igual a 15 milisegundos. Estamos por tanto dentro de los márgenes de linealidad.

Y finalmente llegamos al circuito de medición. La salida del NAND 4 va a un conmutador que permite seleccionar las dos escalas, de 400 y 4000 cpm, que se ajustarán de forma independiente mediante VR3 (escala baja) y VR4 (escala alta). A continuación vemos tres diodos en serie cuya misión es "recortar" a 1,8 volts la amplitud de las señales de salida para eliminar el efecto de la variación de la tensión de las pilas.
Así pues, la señal totalmente "regularizada", tanto en duración como en amplitud será rectificada por un diodo de germanio OA85 (D10) y cargará un condesador de 1.500 microfaradios.

El valor tan elevado de este condensador, junto a la resistencia R10 de 4.7 K, es debido a la necesidad de "integrar" en el tiempo la cadencia de señales detectadas, especialmente las de bajo valor, evitando que la aguja oscile de forma excesiva e impida fijar el valor medio.

En cuanto al instrumento indicador, es un pequeño milamperímetro de 0,5 mA, procedente del un radiocasette Sony que paso a mejor vida.

En referencia los componentes y su obtención, podemos recordar lo siguiente:

- El circuito integrado 4093 se encuentra en cualquier comercio de recambios y su coste ronda los 0.2 €.
- En el puesto del BC237 puede ir cualquier NPN de señal.
- Como transistor de conmutación, cualquier Mosfet o IGBT de 200 o más voltios de VDG.
- El diodo rectificador D4 puede ser cualquiera del tipo rápido y de 2.000 volts de tensión inversa, o utilizar dos 1N4007 en serie.
- Excepto el anterior, los diodos D1 a D9 son también de silicio de señal, y pueden ser de cualquier tipo que cumpla con esas características.
- El diodo rectificador D10 es de germanio, e igualmente puede ser cualquier tipo de señal.
- Las resistencias son todas del 10% y e 1/8 de vatio.
- El altavoz piezoeléctrico puede obtenerse de placas de viejos teléfonos desguazados.

Saludos a todos

 

[anilandro]

Bien, el Contador Geiger AN-2 está acabado

El siguiente paso fue montar el resto del circuito, cuidando muy bien el espacio y la distribución de componentes, ya que la caja es realmente pequeña para este montaje, especialmente porque sólo tiene 2 cm. de altura interior, lo cual me ha obligado a colocar ciertos componentes tumbados, como el transformador de alta tensión o el condensador electrolítico de integración de circuito indicador de cadencia. En la foto siguiente ya podemos ver más o menos como queda, destacando la distribución que nos deja el espacio justo para la pila o el pequeño conmutador rojo que permite los dos sistemas de captura del impulso del tubo.

Distribución final de los componentes en el circuito impreso

Sin embargo, ahora me encuentro con un problema inesperado, porque resulta que el mini-altavoz que elegí en un principio para que indicara los "clicks" de las partículas detectadas, no era piezoeléctrico, sino de bobina, y su baja impedancia no me permitía atacarlo directamente con la salida de correspondiente puerta NAND del integrado 4093. Hubiera podido colocar un transistor en seguidor de emisor, pero siguiendo la filosofía de inicio de este montaje, no quería añadir más componentes evitables, que además aumentarían de forma considerable el consumo de pilas.
Cápsulas piezoeléctricas también las tengo, naturalmente, pero su tamaño no me permitía incluirlas en ningún sitio, a menos que prescindiera de la pIla de 9 Volts y la cambiara por tres pilas de botón de litio, lo cual tampoco me satisfacía por precio y hasta por estética.

La solución vino de desmontar la cápsula piezoeléctrica y quedarme sólo con la membrana activa. Medí además el espacio de cámara de resonancia entre la membrana y el frontal de la cajita circular de plástico, más que nada, porque estas membranas son muy sensibles a las frecuencias de resonancia, afectadas a su vez por la cámara que tengan asociadas, hasta el punto que excitando la membrana con un generador de manera que de un sonido fuerte sobre los 2 Khz, si se saca de su caja deja de oírse casi por completo.

Despiece de la cápsula piezoeléctrica que ha de trabajar como mini-altavoz

Después soldé con mucho cuidado dos cablecillos a la cápsula. Especialmente al hacerlo en la tenue metalización situada sobre la cerámica hay que ir con mucho cuidado, con un soldador de 14 w. e intentando no calentar demasiado el conjunto.

Soldando con mucho cuidado dos cablecillos a la cápsula piezoeléctrica

Seguidamente debía "fabricar" una nueva cámara de resonancia aprovechando que la pared de la caja del Geiger es de ABS y de un grosor de 3 mm. El rebaje de forma circular debía ser de 2 mm, lo cual conseguí poco a poco trabajando con el rotolín y una fresa de vidia.

Creando la nueva cámara de resonancia para el mini-altavoz, en la propia pared frontal de la caja del Geiger

Al final, el resultado salta a la vista. En cuando al agujero de salida, primero me pasé un pelín. El original de la cápsula era de 3,5 mm de diámetro, pero como la idea era cubrir el frontal con una etiqueta perforada, la superficie debería ser mucho mayor, en fin era un poco un sistema de prueba y error. El caso es que realicé una prueba con un generador y el volumen era muy bajo, después fuí cerrando el agujero con un trozo de plástico y comprobé que era bastante crítico y que debería mantener el agujero original de 3,5 mm, porque con pequeños agujeros y con el efecto de la vibración de la propia lámina perforada, de otra manera sería casi imposible acertar.

La cámara de resonancia, aunque con un agujero desproporcionado

En todo caso, el agujero debería estar desplazado lo más posible hacia el centro de la caja, ya que el la etiqueta frontal debería estar colocado centrado respecto a el eje.
Para reparar un poco el desaguisado, lo que hice fue recortar la zona central de la propia cajita original del mini-altavoz, recortarla de acuerdo al agujero grande y pegarla con mucho cuidado, soldando los dos tipos de plástico con la punta del soldador de 14 w.

Esto ya estaba arreglado, pero ahora era necesario separar la membrana vibrante de la pila que iría colocada encima. No tenía mucho espacio, ya que el grosor de la pila es de 17 mm. y como la altura disponible es de 20, sólo dispongo de un margen de 3. Para ello recorto dos formas de cartulina de 1 mm. que pego entre ellas e impermeabilizo con una capa de Imedio. El conjunto, como muestra la imagen que viene a continuación, tiene forma de U, separa la pila pero deja libre la membrana para que pueda oscilar

Imagen en que se aprecia el elemento protector de la membrana vibrante del mini-altavoz. El resto del cableado interno está también casi acabado

Ah... quedaba por mostrar el cambio de la carátula del instrumento indicador. Para ello creé con el programa Galva una escala lineal de 0 a 10, subividida en 100 separaciones y la pegué de forma provisional debajo de la aguja del instrumento. Después conecté un generador PLL de baja frecuencia a la entrada del circuito detector-amplificador de impulsos y fui dando los valores en Hz que correspondían a unidades CPM o Cuentas por Minuto, para ello bastaba con dividir por 60 los valores CPM.
De esta manera obtuve una escala de equivalencias de unos 30 ó 40 valores para cada una de las dos escalas 0-400 y 0-4000 CPM, que correspondían a frecuencias de 0-6,66 y 0-66,6 Hz.
A igual que hice en el Geiger AN-1, intenté hacer coincidir los valores con una escala logarítmica, pero seguramente por falta de linealidad del instrumento indicador, ello fue imposible. Por esto preferí ir colocando los valores reales, que también realicé a través del programa Galva, imprimiendo después el resultado en una HP Lasercolor.

La nueva carátula está ya confeccionada, a punto de ser recoortada y pegada en el instrumento indicador

En este caso, realicé una sola escala ya que los valores 0-400 y 0-4000 coincidían al milímetro, y para la escala alta bastaba multiplicar los valores x 10

El instrumento acabado con la nueva escala de dobre uso

Lo siguiente fue abrir de nuevo el programa Galva y confeccionar la carátula frontal. Realicé algunas pruebas de formas y colores, ya al final di con algo que me gustaba bastante. Que también imprimí sobre papel-cartulina de 200 gr/m2 y protegí después con una capa de Aironfix trasparente. Con un cúter afilado recorté los rectángulos correspondientes al instrumento indicador y a los dos conmutadores frontales ON-OFF y 40-400, y también la forma circular del agujero frontal de color negro que disimula el más pequeño de 3,5 mm de la salida del mini-altavoz.

La carátula acabada, a punto de ser pegada sobre la caja del Geiger

En las primeras pruebas noté que un poco de ruido de la fuente se colaba hacia el mini-altavoz, aunque no afectaba a la lectura. El problema se solucionó reforzando las líneas de masa, añadiendo un pequeño condensador de 47 mF entre el positivo y la masa y colocando un blindaje de aluminio adesivo en la tapa de plástico, que puede verse en la siguiente imagen, así como también la base jack de salida de señal, que tanto sirve para conectar el Geiger a un contador digital como para un auricular piezoeléctrico con que controlar la cadencia de detección sin necesidad de observar la aguja, lo cual puede ser interesante en una prospección de campo.

El montaje totalmente acabado, con la toma jack de salida exterior y un blindaje de papel adesivo de aluminio en el interior de la tapa

El resultado final creo que es bastante bueno. Discreto pero funcional, con un tamaño mucho más manejable que el AN-1.

Primer plano del Geiger AN-2 acabado

Aparte de ello, he fabricado un nuevo adaptador hembra para los tubos Geiger, mucho más corto que el tipo macho utilizado en el AN-1, y un cable de extensión de baja capacidad. La idea para un cable de estas características ha sido utilizar cable telefónico, usando sólo los hilos de los extremos, que al estar relativamente lejos entre ellos, se supone que tendrán poca influencia mutua.
Naturalmente, un cable no apantallado será más dado a interferencias exteriores, pero como sea, ni hablando con un teléfono móvil al lado del cable he notado nada especial.

El Geiger AN-2 y los accesorios; el cable de baja capacidad, la base adaptadora de tubos, el auricular piezoeléctrico y tres de los tubos detectores

Configuración normal con el tubo conectado directamente al instrumento

Tres vídeos del AN-2 en acción

(1)

(2)

(3)

Y colorín, colorao, este cuento se ha acabado (aunque falta hacer la página web sobre este montaje, cuya dirección ya comunicaré al acabarla)

Un saludo a todos

 

[Cacho]

Una belleza de apartito Anilandro.
Chiquito, funcional, cómodo, relativamente barato y fácil de armar... ¿Qué más se podría pedir?

Gracias por compartirlo y felicitaciones por el montaje.

Saludos

 

[anilandro]

Gracias Cacho. Me divierto haciéndolo, y si además puede servir a alguien, pues mucho mejor.

Un saludo

 

[agustingustavo]

Una belleza de aparatito Anilandro.
Chiquito, funcional, cómodo, relativamente barato y fácil de armar... ¿Qué más se podría pedir?

Gracias por compartirlo y felicitaciones por el montaje.

Saludos

Estoy totalmente de acuerdo con Cacho.
Felicitaciones!

 

[el-rey-julien]

tiene un acabado muy profesional,mucho empeño le as puesto a tu trabajo ,felicitaciones
me gutaaa
saludos

 

[anilandro]

Hola a todos

He colgado en mi web una página que reúne la información aquí publicada sobre el Geiger AN-2. La dirección es:

http://sites.google.com/site/anilandro/04012-geiger-an-2

Un saludo.

 

[el-rey-julien]

gracias anilandro ¡¡¡ ,voy a pasar a leer un buen rato

 

[Tacatomon]

Anilandro, Me quito el sombrero!!! Que calidad y esfuerzo para el montaje de un Contador Geiger, Enhorabuena por el éxito; que a más de uno le puede servir!!!

Saludos!