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Dies ist ein Projekt von Chetan Reinhard Sannyas Meditationzentrum Deutschland
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Schaltungsvorschlag für einen Geigerzähler                       
Eigenbau Schaltung   23.03.2009

Im Zeitalter der Atomkraft tut die Bevölkerung gut, wenn sie damit rechnet, das radioaktiver Abfall versehentlich oder absichtlich in der Umwelt verteilt wird. Geschäftemacher könnten versuchen Kosten für die Entwicklung einer umweltfreundlichen Technologie zu sparen. 

Vielleicht ist dein Badezimmer schon ein heimliches Atommüllendlager und du hast es nicht bemerkt ?! Vielleicht spielen deine Kinder auf einem Spielplatz im Sandkasten und... wer weiß... Atommüll lässt sich leicht und fast unbemerkt vergraben. Der Mensch hat kein eigenes Sinnesorgan, welches radioaktiven Abfall wahrnehmen kann.

Wenn dich die Gamma- und Beta- radioaktive Belastung in deiner Umgebung interessiert, kaufst du dir einen guten und geeigneten handelsüblichen Geigerzähler. Basteler können so ein Gerät auch selbst bauen. Ich habe mich mal von verschiedenen Schaltungsvorschlägen zu dem Thema inspirieren lassen und es ist dabei nun ein eigener Schaltungsvorschlag für so ein Gerät entstanden.

Das GM-Zählrohr ist das Herzstück des Gerätes. Es ist nicht leicht, hier eine gute Zählröhre mit gleichermaßen hoher Gamma- und Beta- Empfindlichkeit zu erhalten. Leider ist mir bisher keine kostengünstige empfehlenswerte einzeln erhältliche handelsübliche Zählrohre bekannt.  Die vorgeschlagene Schaltung kann jedoch genutzt werden, bevor ein defekter Geigerzähler mit einem intakten hochwertigen Zählrohr komplett ungenutzt im Mülleimer verschwindet.

Das nächste Bild zeigt einen Schaltungsvorschlag für einen Geigerzähler.

In der vorgeschlagenen Schaltung können Hochspannungen über 1000 Volt entstehen. Deshalb sind für den Nachbau, Fachkenntnisse im Umgang mit Hochspannung und  Kenntnisse von Vorsichtsmaßnahmen im Umgang mit Hochspannung nötig.  

Für die Schaltung wurden leicht erhältliche Bauteile verwendet. Eine Oszillator-Schaltung wurde mit dem Schmitt-Trigger- Baustein 40106 realisiert. Zwei der sechs Schmitt-Trigger erzeugen eine Rechteckspannung mit einer Frequenz von etwa 470 Hz. Ein Transistor BUZ71 formt die Rechtecksignale in schmale Impulse und ein umgekehrt betriebener Netztransformator 34V/230V 0,5 VA transformiert hieraus eine um etwa das 10 fache erhöhte Wechselspannung.  Es wird bei 5 V Betriebspannung etwa 50 V Wechselspannung erzeugt. Eine Hochspannungskaskade formt hieraus die Spannung  für die Zählröhre.

Die Zählrohrspannung wird mit der Höhe der Betriebsspannung eingestellt. Auf den üblichen geregelten Sperrwandler wurde verzichtet. Der dafür erhöhte Bauteileaufwand würde in dieser Schaltungvariante keinen Vorteil erbringen. Mit P1 lässt sich die Betriebsspannung Ub zwischen etwa 4,5 Volt bis 7,5 Volt einstellen.  Je nach Höhe der Betriebsspannung 4,5V< Ub<7,5V stellen sich am Ausgang der Hochspannungskaskade Spannungen zwischen 300 bis 600 Volt ein. Die Hochspannung sollte vor dem Einsetzen der Zählröhre mit einem sehr hochohmigen Voltmeter überprüft werden ( 1 GOhm Eingangswiderstand).

Zwei weitere Schmitt-Trigger des IC 40106 bilden in Verbindung mit einer Diode den Signalverstärker und eine Impulsbreitenverlängerung. Hierüber werden die Zählimpulse auf einen handelsüblichen Digitalzähler-Baustein geleitet. Inzwischen wird der kleine 7010 Digitalzähler nicht mehr hergestellt.  Ähnliche Zähler funktionieren ebenfalls , doch benötigen evtl.. einen Kondensator (ca. 0,22µF) in der Impulszuleitung.

Dieses Schaltungskonzept  ist für feinfühlige Messungen bis maximal etwa 100 Impulse pro Minute geeignet . Für Messungen an sehr stark strahlenden Präparaten (z.B. Pechblende) kann die Impulsbreitenverlängerung mit einem Teilerbaustein (z.B. 4017) überbrückt werden.
Schaltungsvorschlag Geigerzähler Schaltplan Bauanleitung
Bild 1: Schaltplan und Bauvorschlag für einen Geigerzähler (Mini-Monitor mit Zähler)

Aus dieser sehr einfachen Grundschaltung wurde ein hochwertiges Strahlenmessgerät entwickelt mit welchem sehr empfindlich
Radioaktivität auch in Lebensmitteln gemessen werden kann...   
--> Der YB-Mini-Monitor misst Radioaktiviät in Lebensmitteln auf wenige 
Becquerel pro Kilogramm genau.

YB-Mini-Monitor in verschiedenen Ausführungen...
YB-Mini-Monitor YBMM04
YB-MM-SI8b
Zählröhren :
1x SI8b
YB-Mini-Monitor YBMM-aby
YB-MM-SBT11
Zählröhren :
1x SBT11
YB-Mini-Monitor YBMM04
YB-MM-04
Zählröhren :
4x SBM20
YB-Mini-Monitor YBMM02
YB-MM-02
Zählröhren :
2x SBM20
YB-Mini-Monitor Basis Protektor
YB-MM-BP
Basis Protektor

Zählröhren :
1x SBM20
YB-Mini-Monitor YBMM01  Digitaler Impulszähler mit optischer Schnittstelle passend zum YB Mini Monitor
YB-MM-01 mit ext. Impulszähler
Zählröhren :
1x SBM20
genaueres zum YB-Mini-Monitor auf folgender WEB Seite :  Der YB-Mini-Monitor

Kontaminationsmonitor, Messung von Alpha- Beta- und Gamma-Strahlung


Der Schaltungsvorschlag (Grundschaltung nach Bild1) beinhaltet die grundlegenden Baugruppen, die für einen Zähler nach dem Geiger-Müller Prinzip erforderlich sind und bietet noch einiges an Entwicklungsmöglichkeiten. Zwei Schmitt-Trigger des ICs 40106 bleiben ungenutzt und können z.b. für eine kleine zusätzliche Zeitschaltung eingesetzt werden, die den Zähler nach einer einstellbaren Messzeitspanne stoppt.

Als Zählrohr ist ein russisches Standard-Zählrohr gut geeignet.  Die Röhrchen  funktioniert ab Spannung zwischen 300 Volt bis 400 Volt (Nennspannung: 330V).

russisches Standard-Zählrohr, standard Russian Geigercounter tube

Bild2: russisches Standard-Zählrohr

Sobald es sich ergibt, möchte ich die vorgeschlagene Grundschaltung erweitern. Der Fortschritt wird voraussichtlich in unregelmässigen Zeitabständen hier auf dieser Web-Seite aktualisiert.

YBnSv-Dosimeter (Dosiszähler) :
Im Jahr 2011 habe ich aus aktuellem Anlass die Grundschaltung ausgebaut.  Das ungeregelte Hochspannungsteil ist nun auf ein geregeltes Hochspannungsteil verbessert und die Spannungsstabilisierung ist durch einen Transistor in Basisschaltung mit Zenerdiode vereinfacht. Ein 4017 teilt die Impulsrate durch sechs. Auf diese Weise summiert der Zähler die Dosis näherungsweise in nSv auf. Die ausgebaute Schaltungsvariante zeigt das folgende Bild.

Verbesserte Geigerzähler Schaltung
BILD3: Dosiszähler, Geigerzähler Eigenbau

Die Kalibrierung des Dosiszählers dieser Schaltungvariante auf nSv möchte ich nun kurz erläutern. Geigerzähler russischer Bauart , welche eine SBM20 Zählröhre einsetzen sind meiner Erfahrung so eingestellt, das 10 Impulse in 56 Sekunden einer Äquivalentdosis von 0,1µSv/h = 100nSv/h entspricht. Das habe ich einem kalibriertem Geigerzähler russischer Bauart abgeguckt. Die im Bild3 dargestellte Teilerschaltung mit dem 4017 soll nun eine dazu passende Teilung realisieren. 
Das am 4017 einzustellende Teilerverhältnis rechnet sich dann so :
Wird der Dosiszähler in einer Umgebung mit 100nSv/h Äquivalentdosis aufgestellt, dann soll dieser in einer Stunde 100 Impulse zählen. 
1 SBM20 liefert bei 100nSv/h (0,1µSv/h)  10 Impulse in 56 Sekunden ,
das entspricht f1= 10/56s = 0,1785 IPS  (Impulse pro Sekunde)
1 SBM20 mit nachgeschaltetem Teiler soll 100 Impulse in 3600 Sekunden liefern, 
das entspricht f2= 100/3600= 0,0277 IPS
Das Verhältnis T= f1/f2 = 0,1785 / 0,0277 = 6,44 liefert das erforderliche Teilerverhältnis. Die simple Teilerschaltung mit dem 4017 ermöglicht ganzzahlige Teiler. Die  geforderte Teilung 6,44 lässt sich mit dem 4017 näherungsweise auf  6 oder 7 einstellen. Das von Q6 am 4017 abgeleitete RESET Signal liefert einen Teiler durch 6 für den Dosiszähler. (Siehe Bild3)  Der wegen dem ganzzahligen Teiler in Kauf genommene systematische Fehler ist dann kleiner 10%. Wer die Schaltung des Dosiszählers nach Bild3 nachbaut, sollte die Funktion der Zählröhre und die korrekte Kalibrierung auf jeden Fall überprüften. (z.B.durch Vergleichsmessungen mit einem anderen kalibrierten Strahlenmessgerät) .

Fortsetzung folgt....



Lesermeinungen und Projekte :                                         

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30.07.2011 von Manuel :
Hallo Che,
es ist soweit. Wir haben nun schon mehrere Geigerzähler (basierend auf
deinem Hochspannungsgenerator) gebaut und 2 sind auch schon online -
Wir würden uns sehr freuen, wenn du einen Link auf die Entwicklungsseite
http://geigernet.origo.ethz.ch/
auch auf deine Geigerzähler Seite
machen könntest.
Viele Grüße,
Manuel
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16.02.2012 von Torsten
Hallo chetan,

Ich habe einen geigerzähler selber gebaut und dafür teils deine Schaltung verwendet.
21.02.2012 von Torsten
So, ich habe den Geigerzähler mal auf meiner HP online gestellt.
bronken.de
der oberste Beitrag.
Die Software ist noch was buggy, aber das krieg ich noch hin.

Torsten
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22.02.2012  von  K.
habe ich so umgesetzt wie hier beschrieben:
http://katze.dead-men.de/upload/241_my_geiger.png

und hatte in längerer Betriebszeit nie Probleme damit. Allerdings sollte
man die Verbindungsleitungen kurz halten, weil das Zählrohr, solange
kein Impuls kommt, ja eigentlich "in der Luft hängt" und wie eine  Antenne wirkt.

Grüße von der Katze
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TIP: Wie wird ein Voltmeter mit 1 GOhm Eingangswiderstand hergestellt.

Der Messbereich eines preiswerten Digitalvielfachmessgerät , wird mit einer Reihenschaltung aus  82 Stück 12 MOhm Vorwiderständen erweitert.

Das so beschaltete Gerät zeigt nun im 2000mV - Gleichspannungs-Messbereich  Spannungen zwischen 0 und 2000 Volt an. Hierzu eignet sich jedes handelsübliche digitale Gleichspannungsmessgerät (Vielfachmessgerät)  mit 1 MOhm Eingangswiderstand
Weiteres zur Bauanleitung des 1Giga-Ohm-Voltmeter gibt es auch auf meiner folgenden
WEB-Seite : 3-Kanal-Logger
200 KV Voltmeter mit 1 GOhm Eingangswiderstand

Ein weit verbreitetes Strahlenmessgerät ist der SV500.
Eine kleine Schaltung, welche an den Köpfhörerausgang des SV500 angeschlossen werden kann, sorgt für eine kontinuierliche Anzeige des Background-Levels in µSv/h und für eine optische Einzelimpulsanzeige..
Kontinuierliche Backgroundanzeige für das SV500 Strahlenmessgerät


Für weitere Experimente mit Hochspannung...
Hier gibt es noch eine Bauanleitung zu einem
Hochspannungsgenerator im Eigenbau.

Hier geht es weiter mit einem neuen Bastelvorschlag zu einen
Gamma-Beta-Strahlendetektor im Eigenbau.

Eine Übertragung der Zählimpulse kann auch über die PC-Tastatur an einen PC erfolgen. Das folgende kleine Programm zählt die Anzahl der Tastaturbetätigungen von F9 und F10 und schreibt Zähergebnisse einmal pro Minute auf eine Datei. Die Datei kann dann von Auswerteprogrammen gelesen werden.
Tastenzähler  mit dem PC


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Inzwischen sind einige Bauvorschläge für Geigerzähler sowie auch
private Messstationen für radioaktive Umgebungs-Strahlung im Internet zu finden.
Ich habe mal für den intressierten Leser ein paar Links dazu herausgesucht. und aufgelistet:

Messung von Radioaktivität in Lebensmitteln :
http://www.meditation.homepage.t-online.de/dateien/Messung-von-Radioaktivitaet-in-Lebensmitteln.pdf

Eigenbau-Zählrohr:
http://www.b-kainka.de/bastel76.htm

Geiger-Müller-Zähler  M.Bindhammer:
http://www.b-kainka.de/Geiger-M%FCller-Z%E4hler.pdf

Geigerzähler Stefan Barth
http://sbarth.dyndns.org/seiten/rahmen.php?nav=geigerzaehler
 
Radioaktivität selbst messen Peer Janssen
http://user.baden-online.de/~pjanssen/radioaktivitaetsmessung.html


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(letzte Textänderung auf dieser Seite : 22.10.2015)