ガイガーロガー製作〜ハードウェア編 - ブログ／こばさんの wakwak 山歩き

　GPS連携ガイガーロガー作りを開始しました。
　ようやく電気配線じゃなくて電気工作って趣になる予定です。

　ネットで収集した基本概念を踏襲しつつ、できるだけ部品点数を減らし(省エネ性を犠牲にしてでも)、各部品の定数はオシロ見ながら「美しいと感じる波形」になるように近づけたつもりですが、詳しい方おられたら是非とも「こんな回路いかん！」とか叱ってやって下さいませ。
　分不相応にもアノード側(高圧側)でパルス検知しています。

回路図(クリックすると大きく見えます)


高圧生成部分と制御用電源	ガイガーミューラー管の周辺

高圧生成部分の部品

S-05584	小型インバータ	800円	最大800Vまで、付属する冷陰極管は捨てます
UF2010	ファーストリカバリ高圧ダイオード	40円	インバータが80kHzなのでTRR<1μsくらいの
1kV 3300pF	高圧コンデンサ	約50円	耐圧1kV以上で容量1000p〜0.01μFくらいの
LM1117T-ADJ	低損失可変レギュレータ	約200円	2〜3Vの間で微調整できるもの
1/4W 120Ω	抵抗	約1円	使用する可変レギュレータの仕様に合せて選択
1/4W 100Ω	抵抗	約1円	使用する可変レギュレータの仕様に合せて選択
10V 10μF	電解コンデンサ	約10円×2	発振防止
1P	ピンヘッダ	約1円×4	秋月インバータの足に使います

制御用(マイコン向け)電源

XC6202P332TB	低損失レギュレータ	50円	3.3V品。マイコンを5V仕様にするなら5V品にする
10V 10μF	電解コンデンサ	約10円×2	発振防止

ガイガーミューラー管の周辺

J305βγ	GM管	4000円くらい	プラトー電圧400V前後のものが扱いやすい
1/4W 10MΩ	抵抗	約2円	10M〜22MΩくらい
1/4W 1MΩ	抵抗	約1円
1kV 10pF	高圧コンデンサ	約50円	直流遮断用なので大きい容量は必要ない
50V 47pF	コンデンサ	約5円	パルスを横へ引っ張ります
1/4W 100kΩ	抵抗	約1円
2SA1015	PNPトランジスタ	約5円	PNPなら何でも可

　秋月の完成品小型インバータを用いることで、消費電力的には少々不利にはなりますが、本当にこんだけでいいのかなぁ〜ってくらいの超シンプル回路となりました。
　ちなみに秋月インバータは最終段にある表面実装コンデンサをショートカットして使います。

　カップリングコンデンサから右側には正電圧は来ないはずなのですが、何かの拍子で VCC を上回る電気が流れてきたら、VBE>0 になってトランジスタが壊れるかもしれません。
　最悪の事態下で、万一にもカップリングコンデンサの容量が抜けてツーツーになったときは・・・トランジスタのベースに400Vが印可されるなんて怖くて想像できませんが、たぶん後段の部品を巻き添えにして瞬殺でしょうか・・・？

　保護回路は今後の課題として、まずは回路をブレッドボード上に組み上げます。

　制御用(マイコン向け)電源を除いた核心部を 17×5×2 のブレッドボードに何とか納めました。
　大変に賑やかです。

　普通はプラトー電圧の微調整のため、1GΩの抵抗で分圧しながらテスターの20Vレンジあたり使って・・・とやるのですが、この秋月インバーターは大変にパワフルなのでテスター当てたくらいでは電圧降下しません。(ただし最高で800V来る可能性があるので、1000V測定可能なテスターを推奨します)
→1GΩ分圧しての計測も試したが変化なしだった故、「大変にパワフル」と断定しました。

　普通の1000Vテスターを使ってプラトー電圧の追い込みをかけることが出来ます。(アノード抵抗10MΩの左側を計測)

　この秋月インバータは5V入力で最大の800V(半波整流したあと)が出ますが、試行錯誤の結果、2.28V を印可したところで丁度 380V になりました。(J305βγの最適プラトー電圧)
　希望する電圧になるように可変レギュレータの電圧(秋月インバータの入力)を調整します。

　実際にガイガーミューラー管をつないで SENCE ポイントにオシロ当てて通電させます。

　通常は VCC の電圧を維持していて、ガイガーミューラー管が放射線を検知すると GND(0V) までストーンと下がる負論理の波形を描きます。(上記オシロの波形は VCC=3.3V 時)
　マイコン側で、この負論理を捉えてカウントしたらオシマイって寸法です。
　終段の 2SA1015 はスイッチとしてしか使ってないので、いちお 3.3V系でも 5V 系でも使えます。(プラトー電圧は別系統の電源で作ってるので制御電圧とは無関係)

　オシロで波形みてるだけではツマラナイ・・・とは言えマイコン部までは辿り着けない、ってことで、手持ちガイガー YS-GC712 の登場と相成ります。

　こちら、回路を追った結果、PIC16F88 の3番ピンにトランジスタからの負論理トリガーを得てカウントする仕組みぽいので、3番ピンだけ折り曲げたICソケットを挟んで3番ピンをメイン回路から切り外し、今回つくったこばさんガイガーの SENSE ポイントにつなぎ替えてカウントさせます。(電源電位は共通がよいので、YS-GC712から5Vを奪います)