Das Openmess-Projekt

[DL3HRT]

Es bleibt jetzt aber ein dicker Wermutstropfen für den typischen ,,Maker": Wo kann man nun diese tolle Schaltung als fertig bestücktes Board kaufen? 

Hier: https://www.ebay.de/itm/126190204576

[opengeiger.de]

Da lesen eifrige Ebayer mit  :


Ich hab mal eine bestellt und werde sie austesten und dann berichten.

[opengeiger.de]

So, und da ich heute schon beim Thema bin: Wir haben uns ja nun viel zum Desaster der Bürgerforscher-Messungen unterhalten, aber damit vor allem den Bereich der Dosisleistungsmessungen angesprochen.

Aber wie zum Teufel misst man denn die Hochspannung an einem Zählrohr-Treiber Modul oder einem PMT-Treiber Modul richtig? Die Qualität der Hochspannung hat je erheblich Einfluss auf die Genauigkeit der Dosisleistung-Messung. 

Wir haben in obiger Diskussion gesehen, dass diese Module meist Strombegrenzungswiderstände im hohen MegOhm Bereich beinhalten und teilweise auch schwachbrüstig unterwegs sind, d.h. nicht mal 10uA an Strom liefern können. Also der Bürgerforscher, über den der eine oder andere Profi am Stammtisch lästert, kauft bei Conrad das billigste Multimeter und hält die Prüfspitzen an die Anschlüsse von Anode und Kathode. Der Messbereich eines solchen China-Multimeters reicht oft noch gerade aus für das GM-Zählrohr. Aber wenn der Gute dann nicht auch noch die Finger an die Anschlüsse hält, dann zeigt so ein Gerät mit viel Glück die Hausnummer an. Und bei einem PMT, da geht es dann u.U. völlig in den Overload und wenn man da Glück hat, ist es danach gerade noch nicht kaputt.

Das etwas bessere Multimeter hat nun in der Regel anständige Specs und der DC-Spannungsbereich ist mit dem Innenwiderstand des Messgeräts genau spezifiziert. Meist ist der größte Messbereich dann 1000V und der Innenwiderstand 10MegOhm. Gute Profi-Messgeräte haben zusätzlich noch eine Einstellmöglichkeit für den Innenwiderstand. So kann man das 34460A von Keysight im 1000V Bereich beispielsweise auf High Impedance umstellen, wo es dann mit >10GOhm Innenwiderstand recht genau bis 1000V misst, auch an einem schwachbrüstigen Treiber Modul.

Was passiert nun, wenn ich die Messspitzen eines billigen Multimeters an den Hochspannungs-Konnektor eines solchen Treiber Moduls hinhalte?  Man sagt so: ,,Das Treiber Modul geht in die Knie". Das heißt so viel, dass wenn das Treiber Modul den Innenwiderstand des Multimeters sieht, und wenn der eben unter 10MegOhm liegt, dann kann das Treiber Modul diese Last nicht mehr treiben und die Spannung bricht auf irgendeinen Restwert zusammen. Bei 500V bedeuten 10MegOhm Last einen Strom von 50uA, der allein schon durch das Messgerät selbst fließen muss, damit es was Brauchbares anzeigt, mal abgesehen von irgendeiner vorgesehenen Last. Das können schon etliche Module überhaupt nicht. Und wenn noch ein Strombegrenzungswiderstand von sagen wir 5MegOhm auf dem Modul sitzt, dann bildet das Multimeter mit seinem 10MegOhm Innenwiderstand mit dem 5MegOhm Strombegrenzungswiderstand einen Spannungsteiler und sieht dann nur noch 67% der Spannung im Leerlauf, wenn alles gut geht. So einfach wie bei einer Mignon-Zelle ist es daher nicht mit dem Messen der Hochspannung, die für eine genau Dosisleistungsmessung sehr genau stimmen sollte.

Was man nun aber als Poor Man tun kann, ist, sich einen 1GOhm Widerstand mit 1% Genauigkeit z.B. bei Mouser.de oder Digikey.de kaufen und den als Serienwiderstand in die Leitung zur Messspitze einbauen. Wenn das Messgerät dann nicht ganz lausig ist, dann ist der Innenwiderstand von 10MegOhm im Multimeter auch relativ genau und bildet mit dem 1GOhm einen Spannungsteiler von 100:1. Man bekommt dann also statt 500V etwa 5V angezeigt. Um ganz genau zu sein zeigt es 4.95V an, denn angenommen der 1GOhm zusätzlicher Serienwiderstand wäre exakt und die 10MegOhm Innenwiderstand des Multimeters auch, dann wäre der Teilfaktor 10/1010= 0.0099 oder andersrum ausgedrückt 101:1 und der Innenwiderstand zwischen den Messspitzen wäre 1.010GOhm was bei 500V dann einen Messstrom von 495nA bedeuten würde. Mit dem kämen dann sicher die meisten Treiber Module klar, so dass das Messgerät zwar immer noch nicht ganz die Leerlaufspannung anzeigt, aber die Last ist dann ziemlich vernachlässigbar. Wenn nicht, kann man es eh getrost entsorgen. Man muss also den Anzeigewert auf dem Multimeter mit 101 multiplizieren, um wieder auf 500V zu kommen (wenn ich mich jetzt nicht total verrechnet habe  ). Damit sollte man dann im Betrieb seine Hochspannung einfach gelegentlich nachmessen und das auch mal mit der Probe, die am meisten ,,Musik" macht.

Von Murata beispielsweise bekommt man so einen 1GOhm mit 1%, für bis zu 800mW und 7kV für unter 1Euro (MHR0317SA108F70).

Edited: Im Anhang zwei Photos der Probe bei der Messung an einem TTN Lora WAN Messknoten mit Pigi Modul  vom TDRM Aachen

[DL8BCN]

Zur Hochspannungsmessung kann man ebenfalls das Forum bemühen😂
Siehe hier:
https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,1249.0.html
Ab Beitrag 8 ein Bild von meinem Selbstbautastkopf.

[DG0MG]

Anodenwiderstand, der mit 5.1MegOhm angegeben ist. Der sollte ganz nah am Rohr sitzen und das anodenseitige Ende darf keine zusätzliche Kapazität erzeugen, sonst geht das schnell auf die Lebensdauer des Zählrohrs. [..] Das gilt es insbesondere dann zu beachten, wenn man das Zählrohr ,,Remote" betreiben will, also abgesetzt von der Auswerteelektronik und nur durch ein Kabel verbunden. Nimmt man beispielsweise ein RG58 Koaxialkabel zur Verbindung,

Ich bin der Meinung, dass man im Jahr 2024 überhaupt nicht mehr das Zählrohr mit Koaxkabel von der HV-Versorgung absetzt. Insbesondere nicht, wenn man was "höherwertiges" bauen will. Die HV-Erzeugung gehört ans Zählrohr, wenn zwischen Sonde und Anzeige ein Kabel sein soll. Das machen alle namhaften Hersteller schon lange so (BERTHOLD, FAG, AUTOMESS usw.). Ich hatte das hier schonmal auseinanderklamüsert: https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,446.0.html Sogar einen Stecker hatte ich vorgeschlagen und dessen Anschlussbelegung.

Das hat den Vorteil, dass man die Sonde auch anderweitig verwenden kann, z.B. an einen Datenlogger anschliessen oder so. Momentan schwebt mir vor, eines der chinesischen Billiggeräte (z.B. den FS2011) um ZR und HV-Erzeugung zu erleichtern und als "Eingang" eine solche Buchse einzubauen, an die ich dann meine schon existierenden Sonden Si-8b, 6*SBM-19 anschließen kann. Die Software von @Gissio gibt da ja schon viele Möglichkeiten her, da braucht man programmiertechnisch erstmal nicht das Rad neu erfinden.

Nach gleichem Prinzip hab ich ja auch eine Sonde für den FH40F2 (mit Transistor-HV)



und dem Automess 6150AD6/E (mit GA500) gebaut:

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Hochspannung ans Zählrohr!

[opengeiger.de]

Das machen alle namhaften Hersteller schon lange so (BERTHOLD, FAG, AUTOMESS usw.).

Seit wann ist das beim Autmess so? BL8BCN hat ein Foto in dem Post
https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php?msg=18804

Da sieht es so aus als sei das 70031A Rohr ohne HV am Automess 6150 angeschlossen. 

@DG0MG Aber Prinzipiell bin ich mit Dir, das Zählimpulssignal alleine zusammen mit 5V über eine längere Strecke zu übertragen ist viel zweckmessiger als die Hochspannung mit dem überlagerten Zählimpulssignal. Der einzige Nachteil, man braucht ein Hochspannungsmodul pro Sonde und den Platz im Sondengehäuse dafür. Aber bei 18Euro für das Theremino-Modul relativiert sich das schnell  .

[DG0MG]

Da sieht es so aus als sei das 70031A Rohr ohne HV am Automess 6150 angeschlossen. 

Das ist auch so. Aber das ist ein AUTOMESS 6150, der aus dem TOTAL 6150 hervorgegangen ist - ich sag jetzt mal: Älter als 40 Jahre. Den 6150AD2/4/6 gibts gefühlt seit kurz nach 1990. Seit dieser Gerätegeneration ("Digital") kommen aus der Sondenbuchse nur noch 5V heraus.

[DL8BCN]

Mein Konstrukt ist auch nur ein Eigenbau und das 70031A gehört ja normalerweise nicht an das Gerät.
Es ist nicht gesagt das das optimal ist, aber es hat erstmal funktioniert.
Es wäre natürlich schade um das Zählrohr, wenn man es sich mit solchen Basteleien kaputt macht.Wobei der Anodenwiderstand natürlich dicht am ZR sitzt.
Das Problem ist aber wohl nur der Langzeitbetrieb, wie ich es verstanden hatte.
Gruß, Rainer

[Xodor]

In der Dokumentation vom GA-500 steht auch, dass die Plus Leitung zum Zählrohr so kurz wie möglich gehalten werden soll, so wie DG0MG es auch bei seinem Aufbau gemacht hat.

Ich habe jetzt seit Anfang Dezember das GA-500 mit einem J305 Zählrohr, einem uC als Counter und einem CubeCell Board an einem LiFePo4 Akku in einem HT-Rohr bei mir im Garten am laufen. Ich konnte bisher keine Abweichungen oder Drift durch die Temperaturunterschiede feststellen. Meine Meßwerte decken sich recht genau mit denen der ODL-Sonde, welche nur ca 8km Luftlinie von mir entfernt steht. Auch der Anstieg der Aktivität bei Regen ist so ziemlich deckungsgleich mit den gemessenen Werten der ODL-Sonde.
Ich halte die GA-500 Schaltung für sehr brauchbar. Vor allem hat mich die geringe Stromaufnahme von wenigen Mikroampere überzeugt, da es mir bei meiner Sonde auf möglichst niedrige Stromaufnahme ankam. Auf Laderegler und Solarzellen habe ich bewusst verzichtet.

[opengeiger.de]

Man muss natürlich bei einer Geräteentwicklung immer ein wenig die spätere Anwendung im Blick behalten. Wenn man "im richtigen Leben" Messgeräte entwickelt, dann will das Management in der Regel die "eierlegende Wollmilchsau" mit maximaler Flexibilität. Bei diesem Projekt ist es aber so, dass es mir hauptsächlich darum geht, eine möglichst hohe Qualität der Dosisleistungsmessung hinzubekommen, um eben mit einer Home-Brewed Lösung gegen Profi-Equipment antreten zu können. Und da sehe ich primär eine mobile Anwendung, mit der ich in die Pampa gehen kann und an einem Hotspot die Umgebungs-Äquivalentdosisleistung möglichst genau bestimmen kann.

Gemessen an der Konkurrenz, also dem Profi-Equipment, ist das natürlich marketing-technisch gesagt ein ,,Uphill-Battle" und da denke ich darf man jetzt nicht darauf achten, dass z.B. das Gerät mit zwei AA-Zellen 12h oder 48h läuft. Zur Not kommt eben ein LiPo-Akku rein, der an einem Modell-Bau Ladegerät geladen wird. Wenn man die Entwicklung später für eine private ODL-Sonde nutzen kann, die mit einem Solarpanel völlig autark im Garten läuft und ihre Daten per Lora-WAN ins Netz funkt, dann wäre das natürlich ,,mega". Aber das seh ich jetzt erstmal nicht als primäres Ziel. 

Ich will jetzt als erstes, die volle Performance des 70031A Zählrohr-Detektors ins Messgerät retten. Da will ich nichts falsch machen, deswegen auch der Fokus auf das Interface zwischen dem Zählrohr und der digitalen Zähl- und Auswerteelektronik. Ich habe jetzt mal das Zählrohr-Treiber Modul von Theremino und RH-electronics bestellt und das werd ich genau vermessen. Aber ich sehe auch noch einen anderen Weg, den man mittlerweile mal verfolgen kann, bis diese Module da sind. Das ist eben ein gut performendes Hochspannungs-Modul zu verwenden und die Zählimpulsauskopplung mit Zählimpuls-Verstärker selbst zu bauen. Das IMEX-Hochspannungsmodul aus Litauen war ja ein Vorschlag, wo ich aber wegen des Vergusses skeptisch bin, da kommt man nirgends ran zum nachmessen. Der andere, allerdings nicht ganz billige Weg wäre z.B. ein HV-Modul von Advanced Energy vom Typ ,,0.5US5-P0.1" das gibt's bei Mouser für 187.55Euro. Das kann 200uA bei 500V ist von der Spannung einstellbar und schnuggelig klein. Von der Performance bleibt da kein Auge trocken, der Blick ins Datasheet lohnt durchaus mal.
https://www.advancedenergy.com/getmedia/24758fcd-8974-4bdc-88fd-8db172dde906/en-hv-us-series-data-sheet.pdf

Gut, wenn man also vom Weihnachtsgeld noch was übrig hat, dann wäre aber gleich (möglichst vor der Bestellung) die nächste Frage wie macht man denn die anodenseitige Auskopplung jetzt richtig wenn man sie selber machen will? Da gibt's von VacuTec nur ne spartanische Anleitung in Form eines Messaufbaus:

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Darin ist nun R2 der berühmte Anodenwiderstand, R1 der Strombegrenzungswiderstand des HV Moduls und C1 die Auskoppelkapazität. Der Pfeil danach zeigt auf einen Verstärker, aber mit welcher Eingangsimpedanz? Klar ist, ein Zählimpuls soll mit möglichst geringer Pulsdauer am Verstärker rauskommen und den Verstärker nicht übersteuern. Die Specs nennen eine Totzeit von <150us für R2 = 5.1MegOhm, das wird in etwa die Dauer eines einzelnen Zählimpulses sein, aber sonst sind eben keine Angaben gemacht.  Jetzt kann man Tante Google bemühen und findet unzählige Vorschläge, die beliebig unterschiedlich sind. Hat jemand Vorschläge für R1, C1 und den Verstärkereingang oder Erfahrung damit?

[DG0MG]

Das "Geiger Tube Theory"-Dokument der Firma CENTRONIC kennst Du?

• https://qa.ff.up.pt/rq2020/Bibliografia/etc/geiger_tube_theory.pdf

[Peter-1]

Frage:
Habe ich es richtig verstanden, dass das Projekt sich auf das 70031A stützt?
Das 70031A wird nur schwer zu bekommen sein, oder eben Spezialisten vorbehalten sein. Das SBM-20 ist dagegen billiger und leichter zu erhalten, aber ohne Energiekompensation. Wäre es nicht eine günstigere Lösung sich um eine Kompensation für das SBM-20 stark zu machen?
Aber auch wenn es unbedingt das 70031A sein soll so sind doch einige Punkte für mich noch sehr dunkel.
a) Aufbau mit vielen Einzelteilen (Transistoren) , oder nur Module verwenden?
b) wären unterschiedliche Aufbauvarianten gut? Z.B. 1.Modul nur bis Impulsausgang, 2.Modul Impulseingang bis Analogausgang für Instrument, usw.

Mit LTSpice läßt sich viel vorab klären.

Gruß
Peter

[DL8BCN]

Ich denke auch, das man im Vorfeld klären sollte, ob man das Vacutec 70031A überhaupt und zu angemessenem Preis geliefert bekommt, bevor man viel Arbeit in so ein Projekt steckt.
Grundsätzlich finde ich Bernds Projekt aber super.

[opengeiger.de]

Das "Geiger Tube Theory"-Dokument der Firma CENTRONIC kennst Du?

Ja,  , hatte ich oben gepostet:
https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php?msg=26959

[opengeiger.de]

Frage:
Habe ich es richtig verstanden, dass das Projekt sich auf das 70031A stützt?
Das 70031A wird nur schwer zu bekommen sein, oder eben Spezialisten vorbehalten sein. Das SBM-20 ist dagegen billiger und leichter zu erhalten, aber ohne Energiekompensation. Wäre es nicht eine günstigere Lösung sich um eine Kompensation für das SBM-20 stark zu machen?
Aber auch wenn es unbedingt das 70031A sein soll so sind doch einige Punkte für mich noch sehr dunkel.
a) Aufbau mit vielen Einzelteilen (Transistoren) , oder nur Module verwenden?
b) wären unterschiedliche Aufbauvarianten gut? Z.B. 1.Modul nur bis Impulsausgang, 2.Modul Impulseingang bis Analogausgang für Instrument, usw.

Mit LTSpice läßt sich viel vorab klären.

Gruß
Peter

Nein, ein selbst kompensiertes SBM-20, das haut mir jeder Profi um die Ohren, selbst wenn ich's richtig gemacht hätte  . Man muss die Leute mit den eignen Waffen schlagen. 

Das 70031A ist immer wieder zu haben. Dafür sorgt offensichtlich ein bestimmter Ebay Verkäufer. In der letzten Tranche, die er verkauft hat, kostete 1 Zählrohr 60Euro, der Zustand war wie neu, nur die Anschlußkabel waren etwas gekürzt. Einige Foren-Mitglieder haben dieses Rohr schon früher bei diesem Verkäufer bekommen, allerdings etwas billiger. Und wer googelt merkt schnell, dass dieses Rohr in vielen kommerziellen Überwachungsstationen verwendet wird. Da sind also einige auf dem Markt. @DL8BCN, was hast Du denn für Deines bezahlt?

Wenn ich versuchen würde ein SBM-20 energie-zu-kompensieren, bräuchte ich Zugriff auf ein gut aufgestelltes Isotopenlabor und wenn ich die verschiedenen Spezialfolien als Filter kaufen muss, kostet mich das mit allen Fehlversuchen ein Vermögen. Also ja, es muss ein 70031A (oder zur Not ein 70031E) sein.

Frage:
Habe ich es richtig verstanden, dass das Projekt sich auf das 70031A stützt?
Das 70031A wird nur schwer zu bekommen sein, oder eben Spezialisten vorbehalten sein. Das SBM-20 ist dagegen billiger und leichter zu erhalten, aber ohne Energiekompensation. Wäre es nicht eine günstigere Lösung sich um eine Kompensation für das SBM-20 stark zu machen?
Aber auch wenn es unbedingt das 70031A sein soll so sind doch einige Punkte für mich noch sehr dunkel.
a) Aufbau mit vielen Einzelteilen (Transistoren) , oder nur Module verwenden?
b) wären unterschiedliche Aufbauvarianten gut? Z.B. 1.Modul nur bis Impulsausgang, 2.Modul Impulseingang bis Analogausgang für Instrument, usw.

Mit LTSpice läßt sich viel vorab klären.

Gruß
Peter

Ziel ist auch soviel wie möglich fertige Module zu verwenden, wenn sie das tun, was sie sollen. Von der Ökonomie her ist ein gutes Modul immer um Einiges günstiger, als wenn man es selber baut.

Es gibt nur zwei gute Gründe etwas selber zu bauen:
a) man bekommt etwas nicht oder nicht zu einem vernünftigen Preis oder Qualität geliefert
b) man will lernen wie man so was baut bzw. wie es funktioniert

Und ja, es werden sicher mehrere Aufbauvarianten möglich sein. Aber wie schon gesagt, mein Fokus ist erstmal ein portables Gerät, mit dem ich z.B. in der Kapelle auf dem Killesberg messen kann.

Ich muss auch betätigen, "im richtigen Leben" gehört die Simulation immer dazu. Bevor man viel Geld ausgibt oder viel Zeit mit Aufbauten verbringt, kann man schon mal simulieren. Nur, man kann viel simulieren und liegt halt manchmal eben doch falsch. Leider reimt sich das nicht: "Wer viel simuliert, simuliert viel Mist"  sonst könnt man sichs besser merken  . Und in der Tat, ich hab LT Spice schon angeschmissen. Aber der experimentelle Aufbau gehört immer dazu und Simulation und Experiment müssen einfach zusammen passen, sonst bekomm ich Zweifel.

Und Erfahrung hilft immer. Drum frag ich gerne mal einen Kollegen.