Compteur Geiger de Clovis #2

hello, retour de vacances, des idées de projets plein la tête, et mon compteur geiger fini (pour l'instant affichage sur un simple cadran en attendant le module comptage numérique)

bon, un petit 'retex' s'impose comme dit Tarsonis :

Tout d'abord, un petit récapitulatif sur ce que je voulais :
- bipbip, clickclick, crrrtcrrrt ou autre bruit dans le style
- utiliser mon galvanomètre de récup (cockpit d'hélico civil)
- look CDV700 qui à vécu
- sensibilité alpha beta gamma

L'ALIMENTATION :

Au départ je voulais la faire tout moi même mais pourquoi réinventer la roue...
Jai donc opté pour un convertisseur DC-DC de mini-tube fluo dont voici le schéma :


Principe de fonctionnement :
à l'allumage, le 12V passe par un self de filtrage qui empêchera les pics de courant HF de passer en amont (dans le régulateur 12V), ensuite il passe dans le circuit primaire du transfo élévateur via un des transistors, créant ainsi un champ magnétique variable (tension allant de 0V initialement à 12V) -> création d'un pic de tension élevée au secondaire.
Si on laisse comme ça, après la première impulsion, plus rien ne se passe : tension constante au primaire = rien au secondaire.
Mais une petite tension de commande au primaire n°2 à aussi été créée, et vient commuter l'autre transistor et coupe le premier : changement du sens de la tension au primaire, ce qui revient à passer de +12V à -12V --> tension variable --> transformation en HT au secondaire + tension de commande inverse à la précédente, recommutation...

Pour faire simple, le primaire de commande et le condensateur qui lui est connecté, ainsi que les deux transistors auto-oscillent pour faire de l'alternatif a partir du continu (hachage). Sans ça, on ne peut pas utiliser de transfo pour l’élévation de tension.

Bon, en sortie on obtient un signal de 40kHz (frequence qui permet d'utiliser un petit transfo en ferrite plutôt qu'un plus gros à 50hz par exemple). Enfin, le signal est filtré à l'aide d'un condo en série pour obtenir une jolie tension sinusoïdale de 800V crête.

Ce circuit est stable si la tension 12V est bien régulé, n'a à priori pas besoin de limitation à diodes zener si le 12V est limité.
Par contre on a du sinusoïdal en sortie donc il faut changer le schéma pour obtenir ça :


Un redressement de la tension avec deux diodes HT rapides en série (pour former une diode équivalente avec une tension de claquage inverse plus forte).
Un condensateur pour filtrer le tout et on obtient une tension continue très propre (ondulation résiduelle de à peu près 0.6V avec une charge de 10Mohm en sortie 380V)
Et pour peu qu'on abaisse la tension de 12V à 4.6V en entrée, on obtient du 380V en sortie, juste ce qu'il me faut.

Pour obtenir le 4.6V régulé, un bête montage à base de LM317 (régulation de tension avec référence réglable, pouvant débiter 1.5A) dont je ne parlerai pas plus (sauf demande).

le montage 'régulation 4.6V' est alimenté par un accu 9V.

Salut !
J'ai scindé les sujets

Clovis #2 a écrit:
Bon, en sortie on obtient un signal de 40kHz (frequence qui permet d'utiliser un petit transfo en ferrite plutôt qu'un plus gros à 50hz par exemple).

Est-ce que tu prévois une régulation pour couper l'alim du générateur HT une fois le condensateur chargé ? Le débit du tube geiger à travers la résistance 10M est tellement faible que le mien fonctionne à peine quelques secondes par quart d'heure pour maintenir la tension...voire moins

honnêtement... non, la flemme. en plus, la conso de l'alim HT à vide est rikiki comparée a celle de la partie acquisition.

Au fait, je postait la partie acquisition du compteur GM quand tu a déplacé le post précédent. Du coup, je sait pas ou est passé le post...

en attendant, PHOTOS !!


Le boîtier est... un ancien bloc d'alim de chaise de dentiste !
Le cadran vient d'un hélico et servait à afficher la temperature à l'exterieur de l'appareil. Son aiguille est radioactive, du coup j'ai une check-source toute trouvée


La sonde en tube PVC d'electricien et sa prise DIN pour la connecter au boîtier


Le tube GM à nu, avec le montage suiveur sous un blindage de plaque epoxy cuivré et tresse à dessouder


Et le circuit, avec en bas le circuit THT blindé par une grille de ventilation découpé sur une alim de PC, et au dessus la partie mise en forme du signal (rien de bien sorcier en tout cas)

PARTIE ACQUISITION

Il est un peu prétentieux de parler 'd'acquisition' pour le moment puisque je ne fait que mettre en forme le signal issu du tube geiger.

Ce circuit simple m'a donné du fil à retordre :
Dans un schema classique de compteur geiger, on montre que sans amplification et en choisissant bien ses composants, un haut parleur peut déjà faire un agréable crrr crrr à chaque coup du tube GM.

Sauf que cela ne s'applique que si le tube GM est plaçé tout près du reste du circuit. Sans cela, des capacités parasites apparaissent un peu partout aux bornes du tube, ce qui abime le signal, envoie plus de courant dans le tube lors des décharges, et diminue par conséquent sa durée de vie.

Et comme je l'aime bien mon petit tube russe (un SBT9), je préfère éviter ça. Mais dans mon cas, je VEUX une sonde portative reliée àu reste du circuit par un cordon blindé.

J'ai essayé en mettant dans la sonde, le tube GM ainsi que ses résistances d'anode et de cathode, le tout relié au reste par un cable blindé de 2 fils + blindage (1 fil THT, 1 fil signal, et la masse sur le blindage) --> résultats catastrophiques (c'est à dire pas de signal).

Du coup, la SEULE solution dans ce cas là est de mettre un circuit d'adaptation d'impédance au plus près du tube, c'est à dire rentrer dans le manche de la sonde un circuit à base d'amplificateur opérationnel, et utiliser un cable blindé contenant les fils pour :
la masse
le signal
l'alim tht
l'alim du montage d'adaptation
le blindage

Après avoir fait ça, tout marche impeccablement, le signal est fort, propre et les impulsions ont des pentes bien raides (pas de capas parasites)

Une autre solution, celle utilisée dans les CDV700 par exemple, est de calculer les caractéristiques du câble et des composants qui y sont connectés, pour avoir des pertes minimales, et utiliser un transformateur de liaison dur à fabriquer...

Pour moi, le schéma final ressemble à ça :


j'ai pas encore eu le temps de faire ce schéma au propre.

Pour l'instant les fonctionnalités sont :

- cadran à aiguille avec possibilité d'éclairage
- aiguille qui sert aussi de source test
- 1 seul calibre d'affichage (en attendant de pouvoir étalonner et faire l'échelle en CPS)
- led pour voir les chocs
- haut parleur intégré
- sortie TTL

et peut-être après :
- fonction veille si pas de détection
- module de comptage via l'entrée son d'un PC, console de jeux portable, ou d'un smartphone
- circuit d'alerte

Si quelqu'un a besoin de détails sur ce montage ou veut proposer des améliorations qu'il n'hésite pas !

Superbe retex !

Clovis #2 a écrit:
J'ai essayé en mettant dans la sonde, le tube GM ainsi que ses
résistances d'anode et de cathode, le tout relié au reste par un cable
blindé de 2 fils + blindage (1 fil THT, 1 fil signal, et la masse sur le
blindage) --> résultats catastrophiques (c'est à dire pas de
signal).

Quel câble as-tu utilisé lors de cet essai ? Sur l'échelle de comptage de l'autre topic, le tube est relié via un coaxial 75ohms. Le tout mesure à peu près un mètre, mais ne comprend pas d'adaptateur d'impédance.

Pour moi, le schéma final ressemble à ça :

Par curiosité, de quel CI s'agit-il ? Avec le pont diviseur, il peut y avoir plusieurs dizaines de volts en entrée, non ?
As-tu pu visualiser la forme du signal ? Perso, j'ai un mini une sinusoïde, qui s'améliore selon la valeur du condensateur de liaison sur la résistance 100k.
Il y a le log de retraitement du signal qui est en préparation sur le forum, ça te dit d'enregistrer les signaux sur carte son de PC via l'entrée jack pour avoir une piste supplémentaire à exploiter ?

Merci Tarsonis.

pour le câble utilisé, je m'aperçois que j'ai dit une connerie :
en fait c'était un coax 50 Ohm provenant d'une câble BNC de labo.
Le conducteur central était connecté directement à l'anode, de l'autre coté du câble il était relié à la résistance d'anode et au circuit de mise en forme. Le blindage faisait la masse. Dans le tube il n-y avait donc que le tube et la resistance de cathode.
Le montage était tellement abominable que je m'étais dépêché de l'oublier .

Pour le circuit de mise en forme je reposte le VRAI schéma mis au propre que j'avais un peu oublié aussi (j'ai bidouillé sans noter le montage et c'était avant de partir en vacances, du coup j'ai dù suivre les pistes --> pas très pro hein !! )

Attention gros schéma :


Pour le composant c'est un CD40106BE (trigers de Schmitt - hex inverters) comme y'en a 6 et que j'en avait besoin que de 1 ou 2 j'ai fait ce montage qui les utilise tous.

L'autre puce (AOP) est un bête LM386. Si tu parlais du pont diviseur entre les 2 résistances du tube, j'avais mis à cet effet une diode rapide qui n'apparaît pas sur le premier schéma et que j'ai rajouté dans le schéma de ce post, y'a pas de grosse tension non plus (7V à la cathode du tube), par contre il y en a malheureusement assez pour saturer l'AOP ce qui m'embête un peu pour les formes d'onde mais au moins, pas de capa de liaison = fronts raides = limite de CPS plus grande.
Une forme trop arrondie c'est peut-être pas top...

Un très bon document à ce propos, facile à lire et instructif à cette adresse : http://www.centronic.co.uk/downloads/Geiger_Tube_theory.pdf

pour le log, je récupèrerai le signal direct à la cathode du tube ou il n'est pas écrêté (d'ailleurs sans me vanter je le trouve très propre, surtout compte tenu du montage un peu hasardeux).
Dis moi comment déposer le fichier son et quelle taille, format et durée il doit faire.

oups oublié de représenter la diode...

Elle se trouve entre l'alim 6.4V du LM358 et l'entrée non-inverseuse (anode coté entrée non-inverseuse, cathode sur l'alim)
C'est une diode rapide 200V de référence inconnue (récup)

voilà à quoi ressemble le signal :


Je n'ai pas encore eu l'occasion d'observer des chevauchements entre les pics (cas de mesures limites) car ma seule source (aiguille du compteur geiger) n'est pas assez radioactive.

Super projet !

Clovis #2 a écrit:
L'autre puce (AOP) est un bête LM386. Si tu parlais du pont diviseur entre les 2 résistances du tube, j'avais mis à cet effet une diode rapide qui n'apparaît pas sur le premier schéma et que j'ai rajouté dans le schéma de ce post, y'a pas de grosse tension non plus (7V à la cathode du tube), par contre il y en a malheureusement assez pour saturer l'AOP ce qui m'embête un peu pour les formes d'onde mais au moins, pas de capa de liaison = fronts raides = limite de CPS plus grande.

Veux-tu dire qu'il y a 7V avec la protection de la diode sur la cathode ? Sinon, sur le pont diviseur, j'ai lors des pics sensiblement la tension calculée à vide (avec la résistance de cathode =100K), c'est à dire quelques volts, dans ton cas, cela devrait donner plus d'une cinquantaine de volts (380 x 2,2/12,2) !
Au niveau de la lampe témoin, est-ce un tube néon particulier ? De mon côté, ils s'amorcent aux alentours de 80V...

Dis moi comment déposer le fichier son et quelle taille, format et durée il doit faire.

Je l'héberge sur un serveur externe, et mets le lien ici pour les testeurs du log. En revanche, il est prévu, par facilité, pour opérer à partir de la prise micro d'un PC; avec un enregistrement de front raides sur cathode, il y aura peut êtres quelques petites choses à modifier pour ne pas griller la carte
Topic associé ici :[Logiciel Geiger] Courbes et impulsions

Pour le tube néon rien de bien spécial, il s'amorce à peu près à 60V c'est de la récup d'une veilleuse.

Pour la tension de sortie cathode, faut croire que la diode remplit bien sa fonction (sachant que y'a toujours la résistance de 100k entre la cathode du tube et l'anode de a diode, on a pas 5.2V mais un peu plus)
Le montage en utilisant une diode vient du pdf dont j'ai donné le lien dans mon post précédent.

J'ai regardé sur le thread 'courbes et impulsions', tes impulsions sont très amorties, tu devrait vérifier les distances de câblage entre les composants se rattachant au tube. En l'état, faire une échelle de comptage semble délicat et une discrimination sur plusieurs impulsions consécutives impossible.
la courbe sur sparkfun est horrible (son tube va mourir jeune)
celles sur le blog yahoo oscille horriblement (capas parasites)
Regarde le pdf dont j'ai donné le lien y a les formes d'onde qu'on est censé trouver.

Pour les différences d'amplitude entre les pics, c'est souvent une histoire d'échantillonnage ou d'affichage à l'écran. Le tube sature à chaque coup donc y'a pas d'histoire de plus ou moins saturé. Sur mon oscillo numérique ça se voit bien : il échantillonne pas assez sur les bases de temps grosses : résultat il prends des pics en cours de route alors qu'ils sont déjà atténuée, et en rate carrément certains...
Si tu as réellement des pics plus gros que d'autres, c'est que le circuit est trop capacitif. Deux (ou plus) pics consécutifs sont alors confondus en une impulsion plus grande. cela veut dire que tu pourrais avoir une amplitude plus grande à chaque pic, et des impulsions identiques à chaque fois si tu bidouilles au niveau de la capa de liaison.

Pour l'enregistrement son, les fronts raides ne risquent pas d’endommager la carte.
La tension ne dépasse réellement jamais 7V, même lors du front montant.
donc un petit montage suiveur abaisseur ou tout simplement une grosse
résistance de limitation devrait faire l'affaire pour rester en dessous
du volt et enregistrer depuis ma carte son.

Directement en cathode du tube, sans autre charge que les 1MOhm de l'oscillo, j'obtiens ça :

C'est 2x plus que précédemment, et on voit dejà un front montant moins raide...
La durée de l'impulsion est toujours de 400us.
Je vais essayer de diminuer la valeur de la résistance de cathode pour plus saturer le montage suiveur, mais j'ai un peu peur pour le courant traversant le tube...

Sinon, rien à voir, mais j'ai essayé d'avoir une source avec 5 starters au néon usagés, dont j'ai récupéré les électrodes. Que dalle !! zéro radiations...

autant pour moi :


Vive la chute de tension ! Avec une sonde HT (du coup une charge de 11MOhm) le pics sont dejà plus haut. Y'a sans doute un peu plus que les 46V mesuré, le pont diviseur ne ment jamais...

Bravo pour cette réalisation bien étudiée! C'est fort intéressant de voir comment adapter le tube en sonde externe.

Clovis #2 a écrit:Sinon, rien à voir, mais j'ai essayé d'avoir une source avec 5 starters
au néon usagés, dont j'ai récupéré les électrodes. Que dalle !! zéro radiations...

Peut-être que tous les starters ne sont pas radioactifs... Tu as essayé avec des électrodes de lampe néon de veilleuse?

Autrement, combien tu as payé ton sbt9? J'hésite à en acheter un sur la baie, j'ai peur de me faire avoir car je n'ai jamais acheté à l'étranger...

Salut !

Clovis #2 a écrit:
Vive la chute de tension ! Avec une sonde HT (du coup une charge de 11MOhm) le pics sont dejà plus haut. Y'a sans doute un peu plus que les 46V mesuré, le pont diviseur ne ment jamais...

Je me disais bien que la tension de sortie devait être plus élevée que 7V ! C'est pour cela que j'avais fait un petit topo sur les impédances d'appareils de mesure, qui sont souvent trop faibles pour mesurer les HT des capas

Clovis #2 a écrit:Pour le tube néon rien de bien spécial, il s'amorce à peu près à 60V c'est de la récup d'une veilleuse.

Du coup, je ne comprends plus le schéma, car le tube néon est en parallèle sur le condo HT, la tension aux bornes n'est-elle donc pas stabilisée à 60V ?

J'ai
regardé sur le thread 'courbes et impulsions', tes impulsions sont très
amorties, tu devrait vérifier les distances de câblage entre les
composants se rattachant au tube.

Comme mon post faisait directement suite à la finalisation du module détection du compteur geiger, il ne s'agit pas d'une prise sur la cathode de l'échelle de comptage, mais bien en sortie du montage détecteur, avec condensateur de liaison sur carte son.

La prise se fait via un condensateur sur le HP :


Ce sont bien des fronts raides au niveau de la cathode, mais après le circuit détection, le signal a été retraité :
- via la cellule RC de liaison cathode/transistor. C doit avoir une valeur assez élevée pour ne pas perturber la cellule RC geiger.
- via le montage darlington, la courbe est inversée par la prise sur le collecteur.
- le condensateur de liaison montage/carte son.
Du coup, le signal n'est plus en front raide, mais bien en sinus, avec un seul motif.

Pour
les différences d'amplitude entre les pics, c'est souvent une histoire
d'échantillonnage ou d'affichage à l'écran.

Oui, j'ai remarqué que les pics discrets qui sont un peu plus hauts que les autres étaient le fait de la carte son du PC, mais pas du montage en lui même...
Mais deux pics très proches ne sont pas assimilés à un seul de plus grande amplitude....le temps mort mini du tube empêche cela....mais il faudrait que je vérifie sur des sources avec une grande activité
Sinon, deux pics quasi-simultanés à l'oreille sont vraiment séparés dans le temps :


Autre topic où l'on parle du code :[logiciel Geiger] Code!

Sinon, rien à voir, mais j'ai essayé
d'avoir une source avec 5 starters au néon usagés, dont j'ai récupéré
les électrodes. Que dalle !! zéro radiations...

Etrange, le SBT9 est censé détecter les alphas et bêta.....toutes les électrodes de starter testées (plusieurs marques) présentent de mon côté une faible radioactivité....peut être une histoire de sensibilité ?

oups , pour la lampe néon, y a bien sûr une résistance 10MOhm que j'ai oublié de dessiner (paint est ton ami !)

Désolé de la critique, j'avais pas vu le montage qui explique du coup tout à fait la forme de sinus. mais pourquoi un tel montage d'ailleurs ?
Car du coup, moi, j'ai fait des enregistrement du signal brut... (niveau de repos 0V et pics positifs à fronts raides). ça conviendra quand même pour votre application ??
trois enregistrements : niveau naturel, aiguille du cadran, américium 241. je les poste si ça va sur le bon thread...

Clovis #2 a écrit:Car du coup, moi, j'ai fait des enregistrement du signal brut... (niveau de repos 0V et pics positifs à fronts raides). ça conviendra quand même pour votre application ??

Ça devrait. Sinon, on considérera que c'est un bug à corriger dans l'appli!

Clovis #2 a écrit:trois enregistrements : niveau naturel, aiguille du cadran, américium 241. je les poste si ça va sur le bon thread...

Merci d'avance!

Merci castor bricoleur.

Le tube utilisé vient de ibé et à dû me coûter dans les 70E.
Envoyé depuis HongKong sous une 'fausse identité' (câble USB de 15E), sans doute pour les problèmes de douane. Tu as raison d'être méfiant mais qui ne tente rien n'a rien...

J'ai posté les sons dans le thread 'courbes et impulsions'

Re !

Clovis #2 a écrit:
j'avais pas vu le montage qui explique du coup tout à fait la forme de sinus. mais pourquoi un tel montage d'ailleurs ?
Car du coup, moi, j'ai fait des enregistrement du signal brut... (niveau de repos 0V et pics positifs à fronts raides).

Pour deux raisons, mais libre à chacun de tirer les signaux qu'il souhaite, tant que le logiciel fonctionne...on a de bons programmeurs pour l'adaptation
- Les signaux sinusoïdaux me semblent mieux acquis par les cartes son, et plus faciles à traiter avec les circuits transistor/r/c, auxquels je souhaite restreindre mon compteur geiger. Les fronts raides sont très riches en harmoniques, et déstabilisent certaines de mes mesures.
- je préfère prendre les signaux sur la partie basse tension plutôt que sur la HT, même protégée par un pont diviseur. S'il y a un soucis sur la BT, il y a au pire une tension de 3V sur la carte son, si cela arrive sur la HT (compos grillé, dessoudé, faux contact, etc...), on peut avoir plusieurs dizaines de volts (voire carrément centaines) et endommager la carte son.

OK donc pour moi c'est bon puisque au final dans mon cas, j'utiliserai les signaux carrés issus de mes circuits logiques qui sont incapables de griller quoi que ce soit. La récup direct en bas du tube c'était juste pour vous fournir des fichiers son avec la forme d'onde typique du tube GM et pas un signal 'dirac' sans intérêt pour un algo de discrimination.
Merci et a+

PS : Je confirme, mes starters (des philips S10) ne donnent rien...

sur gogol : "Les starters Philip* S2 et S10 sont des produits particulièrement respectueux de l'environnement car ils ne contiennent ni plomb ni substance radioactive."

Re !
Je vais porter cette mention dans le topic

Clovis #2 a écrit:"Les starters Philip* S2 et S10 sont des produits particulièrement respectueux de l'environnement car ils ne contiennent ni plomb ni substance radioactive."

J'y pense soudainement, comme je suis toujours plus intéressé dans une solution récup qu'un vrai tube geiger, ces starters Phill*ps ne seraient-ils pas la solution de substitution? Le point gênant était la présence de radioactivité, qui semble absente de ces modèles.
Il faudrait que je vois comment on peut tester ça...

Salut !
De ce que j'ai pu tester, les tubes légèrement radioactifs ont un amorçage qui démarre au 0,5V près. Il faut se tenir juste en dessous pour détecter la radioactivité du starter, quasiment identique à celle perçue par le tube geiger sur les électrodes.
Peut être que les tubes non-radioactifs ont une tension de plateau plus large; l'idéal serait donc une HT variable...
Bonne chance pour le projet, ça en intéressera plus d'un !