GeigerLog & RadPro an FNIRSI GC-01

[DG0MG]

Hat Dein GC-01 denn die gestern eingestellten Parameter gespeichert?

[ullix]

Heute morgen waren die Einstellung auf Default zurückgesetzt, aber ich schwöre, ich war es nicht :-/.
Seit ein paar Min läuft es definitiv auf 330V, und CPM=~17, also keine (erkennbare) Licht Empfindlichkeit.

EDIT: bei einem einfachen Ausschalten des GC-01 bleiben die Einstellungen erhalten; daran kann es nicht gelgegen haben.

[Elektroniknerd]

Apropos Regelung: ich nutze das Wort im ingenieursmäßigen Kontext, da setzt es zwingend die Erfassung der Istgröße und eine Regelschleife voraus.

Die PWM anhand der Zählrate auf den zu erwartenden Stromverbrauch einzustellen, ist in diesem Kontext eine Steuerung, keine Regelung.

Technisch gesehen ist das fundamental unterschiedlich, selbst wenn das Systemverhalten von außen betrachtet ähnlich aussieht. Von daher wird das auch sehr streng unterschieden.

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Wenn man die PWM fest so einstellt, dass bei Hintergrundstrahlung die Zählrohrspannug knapp stimmt, dann wird der Messbereich nach oben stark begrenzt sein.

Man könnte mit einer Last von 10...20uA überprüfen, was da passiert. 330V mit 30Mohm macht 11uA. Last dran hängen, die Spannung bricht ein (wir können ja wetten...[Edit] 200V?) PWM so einstellen, dass 330V Anlieen.
Last wegnehmen. Hat man jetzt mehr als 500V (maximal gewünschte.Spannung am Zählrohr) dann geht das so nicht.
Man kann den Messbereich kleiner machen 60MOhm Last, 5,5uA ...) und noch mal probieren. Wie viel mSv/h das dann sind und wie das System sich bei Überlast verhalten wird, mag ich nicht prognostizieren. Zu wenig Daten, zu wackelige Schaltung...

[ullix]

Mein GC-01 ist die CH32F103R8T6 (WCH) Variante. Ich würde gerne die APM32F103RBT6 (Geehy) Variante auch kaufen. Kann man bei irgendwelchen Verkäufern erkennen, welche Variante die verkaufen?

[ullix]

@Elektroniknerd 's Belastungsvorschläge scheinen mir in die richtige Richtung zu gehen. Ich würde noch so argumentieren: (Ich nehme die Daten, die ich von GMC countern und M4011 tube kenne; die GC-01 DAten kenne ich derzeit nicht)

Die HV soll 400V betragen. Der Anodenwiderstand ist 3 MOhm. In einem Puls ist der Tube-Widerstand 0 Ohm. Die Pulsdauer - schneller Anstieg, langsamerer Abfall ist 150µs. Ich approximiere das als einen Rechteckimpuls von 100µs. Ein optimistischer Countrate-Maximalwert für so eine Röhre ist CPS=3000.

Dann ist der Strom während des Pulses 400V/3M = 133µA. Der mittlere Strom ist: 133µA * 100µs * 3000/s = 40µA. Daraus ergibt sich:

Mit CPS=3000 sind R=10M notwendig als Belastungs an den 400V.
Mit CPS=1000 sind R=30M notwendig.
Mit CPS=30   sind R= 1G notwendig.
Mit CPS=0.3 (=Background) sind R= 100G notwendig; nicht machbar.

Müßte man nicht irgendwie abschätzen/simulieren können, zu welchen Spannungen/Strömen in der gegebenen GC-01 Schaltung welche Einstellungen von PWM Freq & Duty Cycle führen?

[Elektroniknerd]

Der Anodenwiderstand ist hier 2MOhm, davor sitzen 2 RC Filter mit noch mal je 2 MOhm. Da weiß ich nicht, was das soll. (Ja klar Filtern... aber doch nicht mit so einer Dimensionierung!)

 C28 auslöten?
 Dann hätte man sinnvollere 4MOhm Anodenwiderstand und weniger fragwürdigen Innenwiderstand der Versorgung...

[ullix]

Hier ein weiteres Sonnen-Count-Recording; diesmal die HV (durch rumprobieren) auf 405V eingestellt.

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Meine Conclusion:

• Die Tube ist stets Licht-Empfindlich
• bei jeder HV Spannung
• je höher die Spannung, umso höher die Count Rate

Eigentlich nicht überraschend. Wie schon gesagt, überraschend ist eigentlich nur, warum manche Glass-Tubes keine Licht-Empfindlichkeit zeigen.

Die PWM Einstellungen sind für mich unvorhersagbar. Hier ein paar getestete:
   
frequency: 9207.16 Hz duty cycle: 75.0 %      --> 650V  ### Factory Default PWM setting
frequency: 1250 Hz      duty cycle: 11.0 %      --> 330V
frequency: 5000 Hz      duty cycle: 11.0 %      --> 235V
frequency: 5000 Hz      duty cycle: 20.0 %      --> 347V
frequency: 5000 Hz      duty cycle: 25.5 %      --> 405V

Eine WARNUNG: die Default Einstellung von 650V ist drastisch zu hoch! Das bringt die Tube in die Nähe des Leuchtstoffröhren Zustands. HV sollte irgendwas um 400V sein.

Eine Tabelle wie diese von @DG0MG zu haben wäre hilfreich. Ist aber mühselig. Dazu würde ich gerne eine automatische Messung mit GeigerLog programmieren. Die PWM Werte zu messen geht ja bereits. Wenn @Gissio es ermöglicht, diese auch zu setzen, lässt sich das machen?

[DG0MG]

Wenn @Gissio es ermöglicht, diese auch zu setzen, lässt sich das machen?

Das hatte "Davegsm82" hier schonmal vorgeschlagen: https://github.com/Gissio/radpro/discussions/47

"3 - Serial/USB command/control? - potentially via Geigerlog - more for development purposes than anything else, USB logging is great, would be awesome to be able to send commands to the device to change parameters/UI settings."

und @Gissio hatte darauf geantwortet:

"Regarding your third suggestion. Is it so hard to set up Rad Pro with the keyboard? I don't see a favorable cost-benefit in adding this capability."

Ehrlich gesagt wär' ich da auch kein Fan davon. Es ist einfach unsinnig, eine technische Unzulänglichkeit mit einem riesen Haufen Gehirnschmalz beheben zu wollen, wenn es hinterher trotzdem eine Unzulänglichkeit bleibt. Nämlich weiterhin nur eine STEUERUNG der HV, keine REGELUNG (in Form einer Regelschleife), wie @Elektroniknerd richtig bemerkt hat.

Aber ich habe eine Idee, was man machen könnte, um zu beweisen, dass eine ECHTE Regelung Vorteile bringt - hauptsächlich im Stromverbrauch: Wir müssen eine echte Regelung erstmal HARDWAREMÄSSIG implementieren, um zu schauen, wie gut das geht. Und das Ganze möglichst, ohne viel zu ändern.
Wie wäre es, die PWM-Impulse, die aus dem Prozessor kommen und zum Transistor mit der Spule gehen, mit einem Logikgatter zu blockieren, wenn die Spannung am ZR hoch genug ist? Das sollte doch mit einem CMOS 4093 und zwei drei weiteren Bauteilen hinzubekommen sein?

[DG0MG]

Das stelle ich mir etwa so vor:

So sieht es original aus:

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

und so würden, wenn die HV hoch genug ist, PWM-Pulse nicht mehr zum Transistor geleitet werden.

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Die Spannung sollte sich bei 403 Volt einpendeln (Summe der Z-Spannungen der Z-Dioden). Die Logik, die hier die Gatter des 4093 übernehmen, könnte auch die Software im Controller machen. Wie schon geschrieben, könnte man den Duty-cycle der PWM gleitend größer und kleiner machen.
Mal sehen, ob ich dazu komme, das mal zusammenzufrickeln und die Auswirkung auf die Stromaufnahme zu messen.

[Dsl71]

Die Logik, die hier die Gatter des 4093 übernehmen, könnte auch die Software im Controller machen.

Genau, nach dem Prototypenbau auf jeden Fall ;-)

hmm sowas könnt ma dann im Bosean FS-600 und dem FS2011 auch dazubasteln, diese haben die 440V/400V Zener Kaskade ja schon -> weniger Bauteile (nur 3) nötig.

[Elektroniknerd]

Mal sehen, ob ich dazu komme, das mal zusammenzufrickeln und die Auswirkung auf die Stromaufnahme zu messen.

Das Prinzip sieht ja gut aus, aber die Dimensionierung wird so nicht wie gewünscht funktionieren:
der 100k braucht 17µA um die Schaltschwelle (1,7V) vom 4093 zu erreichen. Die müssen durch den 20MOhm kommen, und dann fallen an dem 17µA*20MOhm=340V ab. Dazu noch die 400V an den Zenerdioden, das ist mehr als gewünscht.

Der 100k kann/muss viel hochohmiger werden. Der muss ja nur die Leckströme von CMOS-Gattereingang und dem Reststrom der Zenerdioden (unterhalb ihrer Durchbruchspannung) "absaugen".
 
Der 20MOhm kann viel kleiner sein - bis runter auf 0. Im geregelten Betrieb ist die Spannung ja so klein, dass die Zenerdioden grade so fast nichts mehr durchlassen. Dann braucht man seine strombegrenzende Wirkung gar nicht mehr. Sondern nur im "nicht-Regelfall", dafür das nix kaputt geht. Das tut es aber auch mit 0 Ohm nicht. Vorsehen würde ich ihn dennoch, damit kann man den 10n langsamer laden und die Regelung "weicher" machen.

Den 10n würde ich erst mal weglassen .. bzw, gleich steckbar machen, damit man da einfach ein paar Werte ausprobieren kann...

[ullix]

Stelle grade fest, dass die Input Impedance der ADCs im STM chip nur 50kOhm beträgt. Uppsie. Ohne OpAmp läuft da keine HV Spannungsmessung.

[Elektroniknerd]

Ich bin da auch drüber gestolpert, beim Versuch das genauer raus zu bekommen, hatte ich allerdings den Eindruck, dass es sich dabei um die empfohlenen Quellenimpendanz handelt.
Und wenn man sich da fragt "warum?" und was passiert, wenn man sich nicht dran hält, dann steht zu vermuten, dass es darum geht, die AD-Wandler-Eingangskapazität, nachdem der Multiplexer den Pin adressiert hat, schnell genug für hohe Samplerate auf eine Spannung, die auf 1/2-LSB genau stimmt, aufzuladen.
Davon brauchen wir aber nix, insofern hatte ich die Hoffnung, da einfach mal zu gucken, was so geht und ob das nicht reicht.
Grobüberlegung:  Bei 50MOhm Vorwiderstand und 50kOhm Spannungsteilerwiderstand gegen Masse vor dem Wandler hat man bei 400V 0,39V am Wandler. Bei 12bit auf 3,3V sind das 484 Steps. Nicht dolle, aber effektiv ist ein LSB dann so grob 1V ... und wenn die Regelung das auf 10V genau hin bekommt, dann reicht das doch. 

[ullix]

Ich hab meinem DVM einen RS232 Adapter spendiert, und mit etwas Code in GeigerLog kann ich jetzt auch die Anoden-HV loggen!

RadPro ist eingestellt auf:

Code Auswählen Erweitern

Tube HV PWM frequency:        5000.00 Hz
Tube HV PWM duty cycle:       24.25 %
Ich nutze diverse Uran und Thorium Quellen direkt an der nackten Röhre. Damit schaffte ich CPM=5000, aber kaum mehr. In GeigerLog sieht das dann so aus: in blau CPM (linke Skala) und in hellgrün die HV in Units von 100V (rechte Skala):

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Ich hab so was bisher noch nirgends gepostet gesehen, scheint mir ein Novum?

In GeigerLog ist mit einem einfachen Scatterplot mit linearem Fit von HV (= Variable Xtra) vs CPM schon mal das wichtigste korrekt zu sehen:

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Mit etwas mehr Mühe und einem Spreadsheet findet man:

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

In Blau ist HV (linke Skala) vs. CPM. Sieht sehr linear aus, war das zu erwarten? Nimmt man als untere Plateau Spannung 360V an, dann ist mit diesem HV Generator bei CPM=8000 Schluss.

In Rot ist die StdDev (rechte Skala) der HV zu sehen. In Gelb ist die StdDev von CPM (skaliert mit Faktor 2000) gezeigt. Beide verlaufen auffallend ähnlich.

Ich interpretiere das so, dass die Spannung mit sehr kurzer Zeitkonstante (wenige millisec?) der CountRate folgt.

@Elektroniknerd :  kann man aus der Schaltung Rückschlüsse ziehen über die Zeitkonstanten, die im HV Generator eine Rolle spielen?

[DG0MG]

Kannst Du die original-Firmware wieder installieren und vergleichen, wie es dort aussieht?

Aber grundsätzlich ist das Verhalten natürlich erwartungsgemäß: Eine ungeregelte HV-Quelle mit recht hohem Innenwiderstand (Vervielfacherkette) bricht umso weiter ein, je größer die Last ist. Soetwas baut man nur, wenn sich die Last nicht ändert. Deshalb wäre ja eine Regelung so wichtig, die unter Last "mehr Gas gibt".