Compteur geiger à transistors de Sbeaugrand

Bonjour,
Voici un autre modèle de compteur Geiger à transistors :



Quelques explications

- tube: J302-beta-gamma 390v (entre 350v et 500v)
- la bobine et les condensateurs viennent d'ampoules fluo
- les transistors sont des classiques BC337
- j'ai choisit d'utiliser une bascule de Schmitt plutôt qu'un comparateur, pas sûr que ce soit très utile, mais ça me fait des cycles charge/décharge plus longs et bien distincts avec la DEL. Il y a quand même quelques inconvénients : plus de transistors et les résistances doivent être déterminées par simulation. La sélection du voltage 390v/450v de Tarsonis est sans doute plus utile. Sinon, mettre une plaque interchangeable pour la régulation, ce serait pas mal
- la bascule de Schmitt est vérifiée par simulation pour une alimentation de 3v6 à 4v (voltage pour 3 piles rechargeables). La bascule tourne autour des 400v
- la plaque fait 100x75mm
- aucune soudure, tout est câblé avec un outil à wrapper fait maison
- le fil de câblage est de type YV 0.2mm2 (AWG24). Le fil des résistances ne doit pas être trop fin pour qu'il reste droit. Aussi, la longueur de dénudage du fil à wrapper est réduite à 20mm



Remarques

- avant le tube était placé en haut mais l'oscillateur de l'alimentation faisait un parasite
- il reste un peu de place pour accrocher le support de piles et le haut parleur
- les transistors de l'alimentation sont montés sur barrettes pour pouvoir les changer en cas d'usure, mais c'est peut-être inutile car ils n'ont vraiment pas l'air de souffrir
- la simulation de la bascule est nécessaire surtout à cause du darlington en sortie du diviseur, sinon on devrait pouvoir trouver un calcul ou un algorithme

La fiche

Hello,
merci pour le partage  

Du coup, nous utilisons une circuiterie complètement différente, ce sera intéressant d'échanger

sbeaugrand a écrit:
- j'ai choisit d'utiliser une bascule de Schmitt plutôt qu'un comparateur, pas sûr que ce soit très utile, mais ça me fait des cycles charge/décharge plus longs et bien distincts avec la DEL. Il y a quand même quelques inconvénients : plus de transistors et les résistances doivent être déterminées par simulation.

Les premiers circuits geiger (voire chambre à ionisation) utilisent aussi un multivibrateur astable avec une bascule, mais :

1) je n'ai jamais réussi à obtenir une bonne régulation de la consommation
Peut être que je me suis mal débrouillé; quelle consommation globale du circuit obtiens-tu ?

2)  surtout, il faut trouver les bonnes valeurs RC pour obtenir une haute tension correcte.
Je viens juste de tomber sur un vieux circuit, j'avais carrément mis deux ajustables dessus afin d'affiner au mieux la HT (le meilleur signal n'était pas symétrique).


Comment as-tu choisi R1/C7 et R2/C8 ?

Perso je me base sur des circuits type joule-thief, qui ont l'avantage d'auto-osciller peu importent les valeurs des composants (transistor, mais aussi transfo); il suffit d'ajuster le courant de retour.

Cela permet une HT régulée avec trois transistors :

La sélection du voltage 390v/450v de Tarsonis est sans doute plus utile. Sinon, mettre une plaque interchangeable pour la régulation, ce serait pas mal

Comme le dernier article du prototype va être posté, je vais pouvoir détailler précisément par chapitre j’hésite encore entre publier en libre ou poster sur le forum). La régulation sur Zener fonctionne très bien, mais il faut être assez méticuleux car avec les intensités en jeu, on est pile dans le coude, donc une zener 200V conduit en général plutôt à 180v.

- aucune soudure, tout est câblé avec un outil à wrapper fait maison

J'adore les montages de ce genre.

- avant le tube était placé en haut mais l'oscillateur de l'alimentation faisait un parasite

Yep, j'avais un peu ça dans le prototype sur plaque d'essai, avec les connections longues. Sur circuit, cela a tendance à disparaître avec des connexions courtes côté BT.
C'est surtout un souci dans les circuits qui suivent, dont la sortie sonore. Mais même certains montages "pro" en kit peuvent présenter ce problème

pour une alimentation de 3v6 à 4v (voltage pour 3 piles rechargeables).

Perso j'ai pas mal réfléchi à l'alimentation d'un circuit geiger.
Le premier proto de ce topic était sur 1,5V alcaline, mais cela représente pas mal d'inconvénients : beaucoup plus de composants, et circuit très sensible à la décharge de la pile (dès 1,3V cela devient critique).

Si on n'a pas de circuit survolteur, il est nécessaire de tourner au moins au dessus de 2,1V, sinon on ne peut réguler finement à cause des montages darlington sur la base du transistor de transfo.
Au dessus de 3V, c'est open-bar car tout devient plus simple, mais de mon côté, je perds un peu l'aspect nomade avec deux alcalines ou une CR2032.
Envisages-tu d'autres versions ?

Au niveau des composants deux petites questions :

- où as-tu trouvé R3 de 100M ? En récup, j'ai un jour trouvé une 400M, mais surtout, les quelques fournisseurs de la région n'ont pas au dessus de 10M.

- J'étais sûr d'avoir posté un truc à ce sujet dans ce topic mais non, c'est toujours dans mes brouillons !
Pour R3 la résistance de charge du tube R13, as-tu mis du 1/2W. Il me semble voir des 1/4W. J'avais plusieurs incohérences lors de mes tests, et me suis rendu comptes que les 1/4W pouvaient présenter des courants de fuite car elles ne sont théoriquement pas calibrées pour. Du coup, on a en général une résistance équivalente beaucoup moins élevée, surtout pour les valeurs au dessus de 5M. Cela a tendance à perturber la régulation, mais aussi un peu endommager le tube si on est clairement en dessous de la valeur recommandée. Je vais poster ça de suite

La fiche

On peut héberger la ficher sur le serveur d'Oldu si cela te tente

Salut à tous,
Des réponses aux questions de Tarsonis :

La consommation avec 3.6V
- sur l'alimentation stabilisée : 0.30A en charge, 0.01A en décharge
- sur ampèremètre fonction max : 138mA / 9.3mA
- sur voltmètre fonction max : 230mA / 9.3mA
- sur oscilloscope : 236mA max / 16mA min
Les valeurs de l'alim ne sont pas précises mais la mesure ne perturbe pas le fonctionnement. Avec l'ampèremètre le transistor Q7 n'est pas bien bloqué pendant la charge, et avec le voltmètre et l'oscilloscope les cycles charge/décharge sont plus rapides. J'utilise une résistance de 1 ohm et un condensateur de 1000 uF pour la mesure par voltmètre ou oscilloscope.

Code:

     +---(V)----+
     |          |
O----+--/\/\/\--+--+------------O
        1 ohm      |
3v6               === 1000 uF
                   |
O------------------+------------O

La moyenne donnée par l'oscilloscope permet d'avoir une estimation de la consommation globale de l'oscillateur : entre 22mA et 38mA.
Il faudrait enlever la DEL pour être plus précis.



Peut-être est-ce beaucoup. Ce qui me plaît dans ce montage c'est que je ne manipule pas de fil très fin, j'ajoute simplement deux enroulements de gros fil. Et il n'y a pas besoin de transistor PNP.
Pour optimiser il faudrait je pense commencer par voir pourquoi la recharge doit être faite si souvent, puis débrancher la DEL.

R1 et R2 viennent d'ici (le site n'existe plus) :



Avec des enroulements d'AWG28 et plus de tours, l'oscillation fonctionnait, mais plus avec les 8 tours de gros fil de 1mm (avec gaine). Moins de tours et moins de capacité parasite, j'ai du rajouter des condensateurs. 100 nF donnait 250 kHz, 200 nF 200 kHz, 300 nF 150 kHz. Je ne sais plus ce qui m'a fait choisir 200 nF, probablement un temps de charge de 0 à 400V plus court.

La résistance R3 de 100M vient de chez RS. C'était pour un amplificateur de mesure (ou amplificateur d'instrumentation), ça compte comme récup ?
Dans gogol on peut la trouver avec la ref RGP0207CHJ100M. Elle tolère 750V donc j'ai eu de la chance.
Pour R13 de 10M, si elle devient équivalente à une 5M, elle convient au tube J302 :

Traduction d'un commentaire sur le J302

Ce tube chinois J302 GM est assez comparable au populaire SBM-20 (décharge de l'armée russe sur E-bay), mais un peu moins sensible en raison de ses petites dimensions. Dans les schémas du SBM-20 (la plupart), le J302 est complètement interchangeable. Résistance anodique de 2,5 à 6 Mohm à une tension de 400V. Compte le rayonnement gamma et le rayonnement bêta dur. Lors du comptage du fond, ce tube semble également répondre à la lumière du jour et aux lampes lumineuses. Vous devez certainement en tenir compte lors de l'intégration et de la mesure. (Fond sombre: 4 cpm. Avec la lumière directe du soleil:> 8 cpm) Le sel de régime riche en potassium donne déjà une réponse bêta significative. Ce tube GM est suffisamment sensible pour détecter de faibles traces de radioactivité. Construire votre propre compteur Geiger n'est pas difficile avec une certaine expérience, mais ... méfiez-vous du 400V. Cela peut mordre mal. Le bricolage est payant, car la plupart des compteurs GM sont assez chers. Vous trouverez suffisamment de schémas sur Internet.

Donc encore un coup de chance puisqu'avant je n'avais pas cette information. 10M fonctionnait bien alors je n'ai pas cherché plus loin.
Je corrigerai le schéma pour qu'il soit valable pour des résistances limitées à 250V. Merci pour cette info précieuse.
Je n'ai pas assez de temps pour faire d'autres versions mais l'idée du régulateur interchangeable pour d'autres tubes me tente bien. Après optimisation si possible.

Hello,
J'ai scindé les sujets pour plus de clarté

sbeaugrand a écrit:
Les valeurs de l'alim ne sont pas précises mais la mesure ne perturbe pas le fonctionnement. Avec l'ampèremètre le transistor Q7 n'est pas bien bloqué pendant la charge, et avec le voltmètre et l'oscilloscope les cycles charge/décharge sont plus rapides. J'utilise une résistance de 1 ohm et un condensateur de 1000 uF pour la mesure par voltmètre ou oscilloscope.

J'ai aussi remarqué une interaction avec certains multimètres sur les circuits oscillants. Perso j'ajoute en parallèle à l'alim un condo 220µF et un 2e en parallèle au circuit. Mais avec plus de 200mA à charge, cela ne suffit plus.

Et il n'y a pas besoin de transistor PNP.

Etrange, j'ai déjà lu quelque part cette aversion au PNP.

As-tu des détails à ce sujet. Perso, je trouve à peu près autant de l'un que l'autre en récup.

Pour optimiser il faudrait je pense commencer par voir pourquoi la recharge doit être faite si souvent, puis débrancher la DEL.

Il y a amha un point potentiel :

- Les condos électrochimiques ne conservent pas longtemps leur charge car ils présentent un courant de fuite assez important, via la résistance d'isolation qui dépasse à peine la dizaine de MΩ en général (ceux des lampes fluo sont pires en général). Donc tu as effectivement ta constante de temps RC entre les chimiques et la 100MΩ de contrôle (>100s) mais en parallèle cette résistance parasite qui décharge tout beaucoup plus rapidement.
Plus de détails dans l'article Un Compteur Geiger Passif où j'utilise des condos MKT afin d'avoir une autonomie d'un peu plus de 10h sur une charge unique à 450V sur 2µF.

Il est possible d'utiliser des condos de beaucoup plus faible capacité. La plupart de mes circuits ne dépassent pas 10nF sur le 500V. Tu gagnes largement en temps de charge, même si cela se produit plus souvent, mais également en sécurité car 10nF, ça pique un peu, mais 3,3µF sous plus de 200V, c'est plutôt de l'ordre la brûlure et plus.

La résistance R3 de 100M vient de chez RS. C'était pour un amplificateur de mesure (ou amplificateur d'instrumentation), ça compte comme récup ?
Dans gogol on peut la trouver avec la ref RGP0207CHJ100M. Elle tolère 750V donc j'ai eu de la chance.

J'ai l'impression que ce sont 750V ohmique, mais pas d'isolation, car la tenue du diélectrique est de 300V (Dielectric Strength)
Datasheet :
https://www.alliedelec.com/m/d/9b755d7db7a1398532ac8ad04bab0c3e.pdf

Pour R13 de 10M, si elle devient équivalente à une 5M, elle convient au tube J302 :

Disons que ce sont mes mesures; il y a peut être des composants qui tiennent mieux et d'autres moins. A l'échelle de nos montages, cela influe surtout sur la stabilité de la tension, mais aussi de la réponse du tube. Dans les cas critiques (faible résistance sous forte impédance HT), cela peut réduire la durée de vie du tube.

Bonjour à tous,

J'ai opté pour 2 résistances à 470 megaohms pour la mesure, elle sont effectivement plus courantes que les 100 megaohms. En plus cela améliore le temps de décharge qui passe d'environ 5 secondes à 50 secondes. On apprécie encore plus la bascule dans ce cas. La consommation a probablement été divisée par dix.



Un petit calcul théorique donne 71 secondes de décharge dans les résistances de mesure. Théorique car il prend les tensions théoriques de la bascule. Mais c'est juste pour se donner une idée, et voir que la consommation est principalement due à la mesure.

L'énergie restituée par les condensateurs égale l'énergie dissipée dans les résistances donne :

Code:

echo | awk '{ c1=2.8e-6; c2=2.7e-6; c3=4.7e-6; c=1/(1/c1+1/c2+1/c3); r=2*470e6+100e6; u1=405; u2=377; u=(u1+u2)/2; print 0.5*c*(u1*u1-u2*u2)/(u*u/r)}'
79.2059

La différence avec les 50 secondes doit être due à la fuite de courant des condensateurs. Moi je laisserai comme ça mais on pourrait prendre des condensateurs à film 100 nanofarad, ou des condensateurs polyester PET 1 microfarad. Il peut y en avoir dans les ampoules, même à DEL.

Sur les PNP:
"Les transistors NPN sont plus répandus car ils ont de meilleures performances que les PNP (la conductibilité du silicium N est meilleure que celle du silicium P, ainsi que la tenue en tension)."
Voir aussi : https://fr.answersexpress.com/pnp-transistor-characteristics-63774
Je ne suis pas contre les PNP. Pour ma part je cherche plutôt à avoir le minimum de références. En fait je fais peu de récupération de composants, j'achète en essayant de prendre les composants les plus courants en espérant qu'ils seront aussi disponibles en récupération.
Quand on fait du montage sans soudure avec un outil à wrapper les pattes ne doivent pas être trop petites. Cela limite la récupération (sauf à trouver de vielles armoires de composants dans une cave), mais les avantages sont quand même très intéressants :
- pas besoin de respirer les vapeurs de soudure
- pas besoin de se mettre à l'écart des personnes qui ne veulent pas respirer les vapeurs de soudure
- les montages sont modifiables plus facilement
- moins d'appréhension pour les débutants
Les inconvénients :
- c'est fastidieux et plus lent que le fer
- il faut acheter quelques supports pour les CI (mais je le faisais déjà pour ne pas souder directement les CI)
Le mieux est bien sûr de pouvoir utiliser l'une ou l'autre méthode selon la situation.



Si j'ai un peu de temps le prochain model sera pour un tube à fabriquer soi-même :

http://einstlab.web.fc2.com/geigerE/GeigerE.pdf

Ne pas être dépendant des tubes "du moment" de l'internet est un peu le but.

Hello,

sbeaugrand a écrit:
Sur les PNP:
"Les transistors NPN sont plus répandus car ils ont de meilleures performances que les PNP (la conductibilité du silicium N est meilleure que celle du silicium P, ainsi que la tenue en tension)."
Voir aussi : https://fr.answersexpress.com/pnp-transistor-characteristics-63774

Ah oui ce genre de truc. Là, c'est à propos d'un challenge VS Mosfet, voire dans le cadre de l'implémentation sur circuit intégré.
Dans la pratique, à notre échelle il n'y aura quasiment aucune différence, à part éventuellement la fréquence de transition.
Si tu prends les deux séries NPN/PNP des bidouilleurs, BC546-7-8-9 et BC556-7-8-9, ils sont strictement symétriques à part la fT (300MHz pour le NPN et 150MHz pour le PNP). Donc hors circuit haute fréquence, même caractéristiques.

Je ne suis pas contre les PNP. Pour ma part je cherche plutôt à avoir le minimum de références. En fait je fais peu de récupération de composants, j'achète en essayant de prendre les composants les plus courants en espérant qu'ils seront aussi disponibles en récupération.

En général pour bidouiller ses circuits, on peut taper dans les séries usuelles 547-537+symétriques avec un complément 2n2222 et quelques trucs un peu plus punchy. Après quand on monte dans la puissance ou les HF, on doit aller plutôt sur du Mosfet (bien que le bipolaire soit utilisable avec des perf un peu moindres). En récup, c'est fréquent; mais en réparation cela devient un peu exotique pour trouver la bonne référence.
Mais heureusement, la plupart des pannes ont "rarement" pour origine un transistor cramé....

Les inconvénients :
- c'est fastidieux et plus lent que le fer
- il faut acheter quelques supports pour les CI (mais je le faisais déjà pour ne pas souder directement les CI)
Le mieux est bien sûr de pouvoir utiliser l'une ou l'autre méthode selon la situation.

Et on peut difficilement faire de la HF avec
Là je bricole une balise simple qui envoie des bip-bip-bip en continu sur une bande FM, c'est un cauchemar avec les capas parasites dès que les câbles dépassent le cm.

Quand on fait du montage sans soudure avec un outil à wrapper les pattes ne doivent pas être trop petites. Cela limite la récupération (sauf à trouver de vielles armoires de composants dans une cave), mais les avantages sont quand même très intéressants :
- pas besoin de respirer les vapeurs de soudure
- pas besoin de se mettre à l'écart des personnes qui ne veulent pas respirer les vapeurs de soudure
- les montages sont modifiables plus facilement
- moins d'appréhension pour les débutants

Du coup, je m'interroge : pourquoi pas utiliser plutôt une plaque d'essai ? Surtout pour les débutants.

Si j'ai un peu de temps le prochain model sera pour un tube à fabriquer soi-même :
http://einstlab.web.fc2.com/geigerE/GeigerE.pdf

Amha, sur la plateforme que tu utilises, cela pourrait exacerber les problèmes existants car les tubes GM atmosphériques nécessitent en général plus de 3kV pour fonctionner à peu près correctement.
Ce ne sont plus les mêmes circuits, mais aussi, plus les mêmes dangers

Ne pas être dépendant des tubes "du moment" de l'internet est un peu le but.

Perso je bidouille avec des tubes des années 70-80 qui fonctionnent comme au premier jour. Par exemple, le SBM20 a une durée de vie d'environ 20 milliards de coup, cela laisse de la marge... en gros 2000 ans en monitoring de bruit de fond... ou 19 Sv en environnement irradié. On est mort plusieurs fois avant d'avoir atteint la limite

J'ai toujours un projet en cours avec une pression 1/10e, une grille/anode en nickel et corps en verre, mais je manque de temps pour finaliser.
Sinon, tu peux regarder du côté de la chambre à ionisation, c'est rustique et à toute épreuve, mais on perd pas mal en sensibilité.