Kleine rauscharme Experimentierstromversorgung 300V…1300V=

[Radioquant98]

Hallo Zusammen,

voriges Jahr hatte ich mir vorgenommen eine Stromversorgung für SEV und Zählrohre zu bauen.
Heute ist der Prototyp fertig geworden.

Als Grundlage dient die AN118-2 von Linear Technology.
http://bee.mif.pg.gda.pl/ciasteczkowypotwor/Katalogi%20Catalogs/Linear%20Technology/an118fa.pdf

Gehäuse Strapubox 123x70x51: https://www.ebay.de/itm/295675455196
DVM210 Voltcraft: https://www.ebay.de/itm/364243247563
Poti 500k lin mit Schalter: https://www.ebay.de/itm/174261626629?var=473259663412
Ein LiIon-Lademodul aus China zwei LiIon-Zellen 18650 parallel und sonstige Kleinteile.

Das DVM210 braucht eine potentialgetrennte Betriebsspannung von etwa 9V bei etwa 1mA.
Diese wird mit einem kleinen ungeregelten Eintaktsinuswandler erzeugt.
Die Hochspannung erzeugt ein einstellbarer Royerwandler(Gegentaktsinuswandler).
Die Hochspannung lässt sich auch mit einem 10M-Ohm-Instrument messen, ohne zusammen zu brechen.
Um Strom zu sparen lässt sich für längere Betriebsdauern der Eintaktsinuswandler, also das Digi, und Beleuchtung getrennt abschalten.
 
Die Beleuchtung im Digi muß umgebaut werden. Original sind da zwei grüne LED in Reihe geschalten.
Um die Beleuchtung direkt am Akku betreiben zu können habe ich zwei superhelle rote LED eingebaut – fehlen noch auf dem Bild. Dazu die Änderungen laut Bild, Leiterzug trennen, zwei Widerstände und zwei Drahtbrücken. Zusätzlich habe ich noch eine dünne Streufolie auf den Lichtleiter gelegt – kann, muß aber nicht – sieht aber besser aus.

Bei dem Lademodul muß man das richtige kaufen. Auf der Platine muß auch der DW01 darauf sein. Dieser steuert Lade- und Entladeschluß.
Auch sollte man die korrekte Funktion überprüfen.
Laut https://www.mikrocontroller.net/topic/466134 schalten Manche die Ladung nicht bei maximal 4,2V ab.
Als Ladebuchse habe ich eine Hohlbuchse eingebaut – der Mikro-USB traue ich nicht.

Die Meßbereiche des Digis werden mit dem Schiebeschalter umgeschaltet. Nach links zur Betriebsspannung und nach rechts zur Hochspannung.

Schaltplan folgt noch.

Viele Grüße
Bernd

[DG0MG]

Wow, ganz schön aufwendig, gleich 3 Induktivitäten - und alle auch noch selbergewickelt?

[opengeiger.de]

Schönes Werk! Und die Platine noch selbst geätzt!   

[wrdmstr inc.]

respekt, sehr schöne Konstruktion

btw..der blaue "frolyt" ist der noch aus DDR Produktion? 

[Radioquant98]

Ja, alles echte Handarbeit und die Trafos auch selbst gewickelt und zu 90% Bauteile aus der Bastelkiste.

Das sind alles Frolyts aus DDR-Zeiten - die Blauen und Schwarzen, egal wie alt, sind von höherer Qualität als viele Moderne.

Da ich nicht viel Platz habe, sind meine Geräte alle so klein, wie möglich. Hie habe ich gerade so alles hinein bekommen. Erst sollten drei 18650 parallel rein, mußte aberauf Zwei geschrumpft werden. Wenn nur die HV ein ist und mit 100M belastet wird zieht der Wandler jenach Spannung 20...40mA. Ich muß mal testen, wie lange es mit den zwei gebrauchten Zellen läuft.
Die Effiziens ließe sich eventuell mit speziellen Low-Sat-Transistoren noch erhöhen.
Es besteht ja auch noch die Möglichkeit es mit Ladekabel dauernd zu betreiben.

Ursprünglich wollte ich ein noch kleineres China-Digi einbauen. Die Arbeiten bei kleinem Umbau von 3...5V. Da hätte ich den zweiten Wandler nicht gebraucht. Aber die sind so unlinear, da kann man auch mit einem nassen Finger messen. Außerdem läßt sich der Nullpunkt nicht umschalten und die vierte Stell kann man gleich zukleben die springt um mehrere Digits.

Aber eine Leuchtdiode zur Betriebsanzeige werde ich noch einbauen. Mal gucken, ob ich eine Rote finde, die bei 100...500µA schon leuchtet.

Und danke für die Lorbeeren
Bernd

[DL8BCN]

Ja das ist Handwerkskunst wie ich es mag
Schönes Projekt!

[Radioquant98]

Hallo,

und hier erstmal noch die Schaltung.

Viele Grüße
Bernd

edit dg0mg: Korrigierte Schaltplanversion hier: https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php?msg=27679

[DL8BCN]

Sehr schön, sauber handgezeichnet😎

[Radioquant98]

Hallo,

noch ein paar Erläuterungen.

Bis auf den LT1431 , den Hochohmwiderständen und den HV-Dioden sind alle Bauelemente aus der Bastelkiste, also Ausgelötete.

Der Royer arbeitet mit normalen 600mW-Typen. Die in der Originalschaltung angegebenen Low-Sat-Typen werden wohl erst bei größeren Leistungen notwendig.
Der Schalenkern des Trafos ist ein 21x13 Manifer 163, AL 400 vom KWH – es geht aber auch jeder Ähnliche. Mein Prototyp hat sogar AL2200, nur da ist die Schwinfrequenz etwas niedriger. Die Sekundärwicklung ist je nach der Spannungsfestigkeit des verwendeten Wickeldrahtes entsprechend oft mit Lagenisolation zu versehen. Als Lagenisolation verwende ich ,,Scotch Magig Tape" hauchdünnes Dokumentenreparaturklebeband – das ist wesentlich dünner und flexiebler als andere Klebebänder.

Die Drossel ist ein Schalenkern 18x11 Manifer 163, Al 125 mit 120Wdg 0,3CuL – Die Induktivität ist unkritisch 1,8...2,2mH. Auch der Kern ist unkritisch, aber er muß einen Luftspalt haben. Die Windungszahl muß dann halt neu berechnet werden und die Drahtstärke so dick, wie gerade drauf passt.

Die HV-Dioden müssen schnelle Schalttypen mit geringem Sperrstrom sein.
Für die BAV199 funktionieren auch alle anderen pA-Dioden.
Der Mosfet ist ein SMD mit kleiner von Gate to Source Threshold Voltage so etwa1,5...2V mit sehr kleinem R-DS-on – zu Finden in Laptops.
Für den LT1431 kann auch der LT1635 oder jede andere Rail to Rail OPV für eine Betriebsspannung unter 2,5V + einer separaten Referenzspannungsquelle von 1...2V sein.

Der Eintaktsinuswandler ist mit einem Kern 11x7 AL500 aufgebaut.
Primär 20+20Wdg 0,15CuL – Isolation – 100Wdg 0,1CuL.
Der Transistor ist ein Gewöhnlicher mit kleiner Stromverstärkungsgruppe, die Dioden sind gewöhnliche Si-Schaltdioden.
Die Zenerdiode ist nur zum Schutz des Digis vor zu hoher Betriebsspannung da.

Also alles kein Hexenwerk.

Royer sind eigentlich nur für feste Spannungen und Leistungen effektiv zu entwickeln. Für einstellbare Stromversorgungen sind sie deshalb nicht so gut geeignet – Effizienz. Aber hier kommt deren Störarmut zum tragen. Und dieser Vorteil überwiegt den etwas schlechteren Wirkungsgrad.

Und danke für die Blumen - bei mir ist noch immer Alles echte Handarbeit.

Viele Grüße
Bernd

Noch vergessen. Die Hochohmwiderstände habe ich aus Melf 10M zusammgelötet. Damit es nicht garso diletantisch aussieht, habe ich jeweils eine Seite verzinnt, in ein dünnes Glasrohr(defekte Leuchtstoffröhre vom Laptop) gesteckt und mitHeißluft verlötet.

Achtung: im alten Schaltplan muß es richtig heißen BAV199 statt BAV99

[Radioquant98]

So, ich habe mal noch ergänztund berichtigt.

Viel Spaß beim nachbauen.

Viele Grüße
Bernd

[Peter-1]

Tolle Arbeit!
Wie sieht es denn mit der Langzeitstabilität aus? Nach welcher Zeit steht die Spannung besser +/- 1 Volt? Das ist extrem wichtig bei der Versorgung eines PMTs.

[Radioquant98]

Hallo Peter,

das halte ich für völlig übertrieben, wenn ich mir die anderen hier verwendeten Schaltungen ansehe. Der TL431 und TL1431 sind wesentlich stabiler als Zenerdioden.
Die Stabilität entspricht Derer + der Widerstände.

Solch hochgenaue Meßinstrumente habe ich nicht und nach meinen Meßinstrumenten steht die Spannung kurz nach dem Einschalten auch unter Lastwechsel.

Erkläre mir doch bitte mal was passiert wenn die 1000V um 1V schwankt - das sind 0,1% - das kann keine Zenerdiode und die hochvoltigen gleich garnicht.

Viele Grüße
Bernd

[Radioquant98]

Hall Zusammen,

ich frage ich euch mal Alle, oder zumindst Diejenigen, die hier aktiv mit SEVs messen, was passiert wenn die HV so wenig wegläuft. Von der Messerei habe ich leider noch garkeine Erfahrung.
Leider habe ich auch keine hochpreisigen Spnnungsmsser mit dieser Auflösung und über 1kV geht auch keines. Nur mit Vorwiderstand mit normalen Widerständen, welche ebenfalls noch Abweichungen bringen. Noch dazu muß man bedenken, daß Widerstände auch spannungsabhängig sind , jehochohmiger um so mehr.

Womit meßt ihr ?????

Viele Grüße
Bernd

[Peter-1]

Hallo Bernd,

leider reagiert ein PMT sehr empfindlich auf eine Änderung der Spannungsversorgung.
Wie in der Grafik von Hamamatsu zu sehen ist, reichen 0,1% Spannungsänderung für 12,3% Verstärkungsänderung. Die Verstärkung ist aber Teil der Energiekalibrierung  bei einem Szintillator. Daher ist mir die Stabilität über Stunden so wichtig.
Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

[Radioquant98]

Hallo Peter,

bei der dicken Linie kann ich das Bestenwillens nicht ablesen. Die Linie ist doch schon mindestens 10V dick.

Viele Grüße
Bernd