2014-01: Hier meine Erfahrungen zum Pollin-Geiger-Mueller-Zaehlrohr(GMZ). Den Schaltplan hab ich neu gezeichnet. Im Originalplan ist die Schrift so klein gezeichnet, dass man sie nicht mal vergroessert vernuenftig entziffern kann.

Ich habe zunaechst 2 Stueck mit R5=10M und 20M gebaut und nun noch einen zum weiteren experimentieren nachbestellt. Fuer den Stromverbrauch ist hauptsaechlich die Feedback-Schaltung verantwortich. Wenn man R5 hochohmig macht (z.B. R5=20MOhm), fliessen immernoch 20uA Verlust, die die Primaerseite zum haeufigen nachladen zwingt. Bei mir brachte 5nF Puffer zwischen Pin5 des MC34063 und Masse einen deutlich besseres Regelverhalten. Dann habe ich R5 durch Z-Dioden (200+120+30V) und 10MOhm ersetzt und R9+TR1 durch 1MOhm ersetzt, was den Verlust auf 1.25uA reduziert und etwa 366V lieferte. Weniger geht ohne Aufwand nicht, da die Z-Dioden einen minimalen Strom brauchen. Ich hatte auch mit Glimmlampen experimentiert, sehe aber ausser dem sichtbaren Regeln keinen Vorteil. Man kann die Spannung zwar nicht mehr regeln, aber fuer niedrige Verluste ist es sowieso sinnvoll im unteren Spannungsbereich ab 360V zu arbeiten. Bei einem MC34063 habe ich wohl durch meine Messerei den Referenzeingang zerstoert, wodurch Pin5 auf Masse zog und der Chip nicht mehr regelte. Er liess sich trotzdem noch verwenden. Zum einen kann man R10 durch 2Ohm ersetzen, um die Peakspannung von 630V auf ca. 400V runter zu drosseln. Zum anderen kann man ueber einen Transistor den Feedbackstrom aus den Z-Dioden verstaerken und dann die 220uA zum entladen des C1 an Pin3 kompensieren. Diese Regelung funktioniert aehnlich gut der urspruenglichen ueber Pin5.

Dann habe ich mich gefragt, ob man die Schaltung nicht so modifizieren kann, dass sie noch mit 5V (aus USB) laeuft und mit Steckbrett experimentiert. Die Grundidee dabei ist, den zweiten Treibertransistor im Chip durch genuegend hohe Widerstaende R13 (500Ohm) und Emitterwiderstand (1k) unter der Einschaltschwelle zu halten, und an Pin 8 einen PNP-Transistor anzuschliessen, der dann am Kollektor das IRFDC20-Gate mit genuegend Spannung ansteuern kann und ein 140Ohm Widerstand gegen Masse sorgt fuer schnelles Entladen des Gates. Bei 5V braucht diese HV-Schaltung etwa 2.5mA im Leerlauf und 33mA um ein DVM mit 10MOhm Eingangswiderstand auf 366V zu halten. Die gleiche HV-Schaltung laeuft auch mit 9V-Batterie bei 2.6mA. Schaltplan fuer 5V folgt hier:

Die Pulse kann ich dann an die Soundkarte eines alten Laptops leiten und erhalte so eine Dauermessstelle. Den 7505-Chip muss man bei 5V Betrieb natuerlich bruecken. Mein Teststrahler KCl und das durch Fliesen verseuchte Bad sind mit 100 min Messzeit genau genug messbar (5-9cpm).

Anpassungen:
- Entfernen R12 (Anzeige ohne Beleuchtung, bei Bedarf 
  Ersatz durch 220R mit 6mA fuer schwache Beleuchtung)
- Entfernen LED1 und R20 spart ca. 5mA
- Einstellen auf kleinste Roehrenspannung (360V) reduziert Verluste
  durch Feedback-Schaltung deutlich (ca. 1/3)
- Ersatz R5 R9 und TR1 durch 10M, 25k und 10k senkt Stromverbrauch
  von ca. 120mA auf ca. 50mA bei 9V, bei 40uA Feedback-Strom (16mW),
  besser noch auf 20M, 50k, 20k verdoppeln,
  (noch sparsamer ist eine Z-Dioden-Kette mit etwa 360V Nennspannung
   und 1M gegen Masse mit 1.25uA Feedback-Strom,
   pin5 von IC2 (REF-) benoetigt nur ca. 20nA zum regeln)
- Zusaetzlicher C14 mit 10-47n verbessert Regelverhalten deutlich
  Stromverbrauch sinkt von 50 auf ca. 18mA (100mW HV-Generator)
- Entfernen des Piepsers (nervt bei Dauerbetrieb und zieht viel Strom)
- Ersetzen C7 durch unter 1nF (Pulsverlaengerung sonst 
  mit 47ms zu gross), Pulslaenge dann ca. 50us,
  (ohne C7 gibt es Probleme mit Mehrfachzaehlungen laengerer Pulse
   bei Nutzung anderer Zaehlrohre z.B. VA-Z-116S) 
- Zufuegen C15 mit 10uF an LED2 um deutlichen Blitz auch bei
  50us Pulslaenge (ohne C7) zu erzeugen
- Entfernen R15 und ersetzen D4 durch Bruecke (wozu sollte das dienen?
  spart auch 10uA)
- TR2 kann durch 25k ersetzt werden, was ca. 300uA spart
  auf etwa 4.6V an LCD.VO einzustellen (sehr feinfuehlig)
- C13 weggelassen
- D5 (ca. 0.7V) durch Bruecke oder Pico-Sicherung (500mA-Traege mit 3mV/11mA)
  ersetzbar fuer kleine Nutzspannung wo die 0.7V Spannungsabfall zuviel ist
- Ausgang J1 mit Spannungsteiler (20:1) 10k und 470R ueber 47nF 
  entkoppelt an Soundkarte knackt ohne Verstaerkung deutlich
- ca. 5-9 cpm

Versorgungsspannung:
- maximale Spannung durch Elkos (16V), Regelverluste 7805 (500mW/20mA=25V),
  IC1-Gate max. 20V, IC2 (MC34063) max. 40V
- IC2 (MC34063) unguenstig beschaltet (braucht minimal 7.5V,
  Test mit 9V-Altbatterien bis 7.8V hinter D5 bzw. 8.6V vor D5 liefen noch)
  ueber internen 100R-Basis-Emitterwiderstand fallen 0.7V ab,
  ueber R13 dann mindestens 0.7V*180/100=1.26V,
  IC1 benoetigt im unguenstigen Fall 4V am Gate, so dass 5.4V 
  an pin 2 noetig sind, daraus ergibt sich 5.4+1.26+0.7=7.5V an IC2,
  Anlaufverhalten verbessert sich mit Reduzierung der Pulsweite
  durch einspeisen von ca. 50uA an IC2.pin3 (100k an +5V) 
- ToDo: teste R2=0R R13=0R sollte bei 5V noch 5V-0.7V=4.3V ans Gate bringen
    oder pin8 an VCC
- bei geringer Betriebsspannung (5V) 
  R10 bis 2R2 vergroessern (verbessert Peak-Erkennung), evl. dann
  noch IC2.pin3 mit 100k an 5V die Pulsweite reduzieren um 
  einregeln bei 5V-Betrieb (D5 und EA von IC4 gebrueckt) zu beschleunigen
- 5V Alternative mit pnp von pin8 aus das Gate treiben, R2 entfernen,
  R13=500 an VCC, R3=138 fuer steilere Flanken 
  und 1k zwischen IC2.pin2 und Masse (mit R2=2R2 und 100k an pin3 getestet)
  D5 und IC4 E und A bruecken ermoeglicht komplete Speisung aus 5V-USB,
  3-13 Ladepulse (30kHz) etwa alle 24ms bedeuten 3mA Verbrauch des HV-Teils,
  damit ist der uC mit 6mA groesster Verbraucher
- L1 hat ca. 0R7, IC1.DS ca. 3R
  Frequenz verringern (C1=4n7 12kHz, C1=1n 33kHz)

ToDo:
- kleinst noetigen C4 bestimmen (schnellere Loeschung? fuer andere Roehren)
- 5V Betrieb ohne pnp, nur R13=0 R2=0 moeglich? evl. pin8 an VCC? messen!
- Impuls Oszibild 8us Anstieg 1us Peak 155us Abfall unter Q1BE
  Gate-Spannung (-2V(peaks)...4.81V 20kHz) vs. R10 (-163mV...350mV)
- Zweites Zaehlrohr fuer hoehere Empfindlichkeit
  Vier parallele Zaehlrohre mit jeweils 10M Anodenwiderstand und parallelen
  75pF getestet. Ein SBM20-1 ist aber immernoch besser.
- uP ATtiny2313 (2k Flash, 128B RAM, SPI, 2.7V-5.5V) umprogrammieren,
  um die 6mA zu reduzieren (8MHz idle 2mA or 4MHz 2mA or 1MHz 350uA)