Eigenbau mit SBT-10A und Ortsauflösung (wenn's denn funktioniert...)

[DL3HRT]

In der Firmware für den AATiS-Geigerzähler mache ich es ähnlich. Damit die Anzeige schnell reagiert arbeite ich mit zwei unterschiedlichen Zeitbasen für die Mittelwertbildung. Bei einer gemessenen Dosisleistung < 0.3µSv/h wird der Mittelwert über die letzten 30 Sekunden gebildet und auf 1 Minute hochgerechnet. Liegt die gemessene Dosisleistung darüber, so erfolgt die Mittelwertbildung über die letzten 10 Sekunden. Der Messwert wird zusätzlich als Balkenanzeige mit quasi-exponentiellem Verlauf angezeigt. Das hat sich zur Suche von Quellen recht gut bewährt.

Parallel dazu wird der Datenstrom eines angeschlossenen GPS-Empfängers ausgewertet, so dass man georeferenzierte Messwerte erhält und auf einer SD-Karte abspeichern kann. Bei angeschlossenem GPS-Empfänger werden Messwerte im Sekundentakt abgespeichert, die über die letzten 10 Sekunden gemittelt sind. Das funktioniert z.B. mit einem Vacutec 70031A sehr gut, da es ausreichend viele Impulse bringt. Man darf nur nicht zu schnell über das Gelände laufen.

[Henri]

Hallo Tom,

das klingt so spannend, dass ich es selber mal ausprobieren werde. Bislang werden gleich nach Gerätestart nur 10 Impulse gezählt, damit man schon mal einen groben Anhaltspunkt hat, und danach auf 100 Impulse umgeschaltet. Per DIP-Schalter kann man auch 400 cnts als Basis wählen, dann ist das Ergebnis schon sehr genau. Aber Deinen Ansatz finde ich sehr spannend.


Hallo DL3HRT,

einen GPS-Logger mit SD-Karte wollte ich mir auch mal bauen. Allerdings bin ich dabei steckengeblieben, dass man tatsächlich ja eine hohe Updatefrequenz (1 Messwert pro Sekunde) benötigt, was die SD-Karte extrem mit Schreibzugriffen belastet, wenn man die Verbindung nach jedem Messwert wieder schließt. Auf der anderen Seite darf man aber nicht einfach den Strom wegnehmen, wenn die Karte noch angemeldet ist, weil sie dann beschädigt werden kann. Ich wollte die Karte deshalb eigentlich geöffnet halten und die Verbindung erst schließen, wenn das Gerät ausgeschaltet werden soll oder wenn die Batterie alle ist. Hierfür wollte ich einen kleinen 5,5V  GoldCap als Puffer nehmen, der den Betrieb nach Abschalten noch ein paar Sekunden aufrecht erhält. Aber die Spannung im GoldCap sinkt so schnell unter einen brauchbaren Wert, dass das nicht funktioniert. Das Laden des GoldCap dauert eh schon ewig, was auch ein Problem ist, wenn man schnell hintereinander aus- und wieder anschaltet.

Man könnte natürlich auch was nach dem Prinzip "Relais mit Selbsthaltung" (transistoriert) basteln, und der Arduino schaltet dann, wenn man das Abschalten per Drucktaster initiiert, nach erfolgreichem Speichern seine eigene Selbsthaltung aus. Daran stört mich noch ein wenig, dass ich die LiIon-Zelle (mit DC/DC Wandler und Ladeschaltung) dann nicht vollständig ausnutzen kann, weil ich nicht genau vorhersagen kann, ab wann die Wandlerschaltung den Konverter abschaltet. Die Abschaltschwelle müsste dann also mit etwas "Sicherheitsabstand" eingerichtet werden, und das bedeutet in der Praxis sicherlich ein paar Stunden Laufzeitverlust.


Hast Du Dir was um diese Problematik herumgebastelt, oder lässt Du es drauf ankommen? Ich fänds halt schade, wenn man das Gerät eine ganze Wandertour hat loggen lassen, und zu Hause dann feststellt, dass die SD-Karte defekt ist.
   
Viele Grüße!

Herni

[NoLi]

Wie hat denn SAFECAST beim "bGeigie Nano" das eventuelle Datenverlustproblem beim GPS-Logger und der SD-Karte gelöst?
https://safecast.org/devices/bgeigie-nano/

Gruß
Norbert

[Henri]

Mit Safecast ist das so eine Sache. Auf der Webseite sieht man viele tolle Entwickler, die viel tolle Hardware in die Kamera halten, aber mal die Schaltpläne oder gar die Software zu veröffentlichen, aus dem Projekt also "Open Source" zu machen, das tun sie nicht (ich hoffe, ich habe jetzt nicht irgendein github-Repository übersehen). Die Hardware ist meiner Meinung nach auch reichlich überteuert, dafür dass sie zum großen Teil nur eine Backplane für verschiedene Billigmodule aus China darstellt, und das Konzept, Ortsdosisleistungen mit Pancake-Zählrohren zu messen, überzeugt mich auch nicht sonderlich. Das Ergebnis, also der in beachtlich kurzer Zeit erfolgte Aufbau einer Messcommunity und die relativ lückenlose japanweite Kontaminationskarte, die dabei entstanden ist, ist allerdings beeindruckend, und auf ein paar 100 nSv mehr oder weniger kommt es dabei ja auch nicht an.

[DL3HRT]

Hast Du Dir was um diese Problematik herumgebastelt, oder lässt Du es drauf ankommen? Ich fänds halt schade, wenn man das Gerät eine ganze Wandertour hat loggen lassen, und zu Hause dann feststellt, dass die SD-Karte defekt ist.

Ich habe der Einfachheit halber den OpenLog-Datenlogger verwendet. Der realisiert das alles selbst und schreibt den Datenstrom mit, den er über die serielle Schnittstelle empfängt.
Schau hier: https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,5.msg2329.html#msg2329
   

[Henri]

Hallo,

ich glaube nicht, dass der openLog sich darum kümmert. Das ist ja nur ein µC, der von Seriell an SPI durchreicht, und auf dem Platinchen ist auch nur das Allernotwendigste, damit der Atmega überhaupt läuft. Eingangsspannungsüberwachung und Kondensatorpuffer sehe ich dort nicht. Ich vermute, er wird nach jeder Logzeile die Verbindung zur Karte wieder trennen und damit einen Schreibzugriff initiieren, da ein Offenhalten der Kartenverbindung (und ein Schreiben nur dann, wenn der Puffer voll ist) zu riskant ist.

Bei sekündlichem Schreiben habe ich am Tag 84400 Schreibzugriffe. Meist ist in den Karten billiges MLC-NAND, das kann 100.000 Schreibzugriffe, allerdings *pro Zelle*. Da es ewig dauert, bis alle zellen ein Mal vollgeschieben sind, selbst bei den vom Flashcontroller durchgeführten "Wartungsvorgängen", ist das also eher ein Problem für Geräte, die jahrelang durchlaufen sollen, aber nicht für was, was man am Wochenende mal ein paar Stunden mitloggen lässt. Vermutlich macht es Sinn, der Einfachheit halber in Kauf zu nehmen, dass die SD-Karte ein Verschleißartikel ist.
Was mich dennoch stört, ist, dass bei sekündlichem Öffnen/Schließen der Karte die Wahrscheinlichkeit doch recht hoch ist, dass so ein Vorgang mal mit dem (versehentlichen) Abschalten des Gerätes zusammenfällt und das die Karte beschädigt. Und z.B. 60 komplette Logzeilen im eh schon viel zu knappen knappen RAM zwischenzuspeichern und nur jede Minute mal kurz zu schreiben ist auch nicht richtig praktikabel.



Ansonsten lohnt sich so ein openLog Baustein auch nur, wenn man einen Logger an vorgefertigte Lösungen anflanschen möchte, die man nicht mehr ändern möchte oder kann. Wenn ich eh meinen µC programmiere, kann ich auch gleich von dort auf die SD-Karte schreiben und auf dieses Extra-Stück Hardware verzichten. Es sei denn, es gibt Probleme mit den Schnittstellen. Dann könnte der ganz paktisch sein. Ich habe z.B. tolle günstige SPI TFTs, bei denen aber der CS-Pin eingespart wurde. Da die SD-Karte ja auch SPI braucht und die gängigen Arduinos nur 1x Hardware-SPI haben (Soft-SPI war mir zu langsam), kann man nicht beide am gleichen Controller betreiben.


Viele Grüße!

Henri

[DL3HRT]

Ansonsten lohnt sich so ein openLog Baustein auch nur, wenn man einen Logger an vorgefertigte Lösungen anflanschen möchte, die man nicht mehr ändern möchte oder kann.

Genau das war beim AATiS-Geigerzähler der Grund. Da wird ein PIC mit sehr wenig Programmspeicher eingesetzt. Mit dem hätte ich die SD-Karte niemals direkt schreiben können.

[Turbo-Tom]

Sorry wenn ich den "Hijack Attempt" hier so unverhofft unterbreche  ... (nichts für ungut, macht ruhig weiter...)
Aber dieses Wochenende hatte ich Gelegenheit, weiter mit der Firmware zu kämpfen (ist eigentlich nicht meine Baustelle, aber wenn's sein muss, geht auch das...braucht nur Zeit), und ich bin zu einer vorläufig lauffähigen Version gelangt.

Was bis jetzt geht:

- Bootloader über WiFi (...meistens...  )
- Einschalten, Unterscheidung zwischen Batterie-, Lade- und Netzteilbetrieb
- Unterspannungsabschaltung
- Programmierbare Spannungsregelung des Wandlers für die Zählrohrspannung
- Betriebsmodus Imp/s; 60s gleitender Mittelwert Imp/min (mit "Beschleunigung"); 60s Mittelwert skaliert auf Sv/h 137Cs (basierend auf Imp/min Mittelwert); Akkumuliert Impulse; Akkumuliert Sv 137Cs; Messung mit Ortsauflösung (mit Ausgabe Imp/s über alle Kanäle); Imp/s mit Übertragung über WiFi/Seriell-Emulation.
- Umschaltung des Betriebsmodus
- Reset des Akkumulierten Zähelrwertes
- Lautsprecher stumm / aktiv
- Konfigurationsmodus, abhängig von Betriebsart, einstellbare Parameter:
  . Zählrohspannung, Zählbetrieb
  . Referenzspannung Diskriminator Zählbetrieb
  . Display-Helligkeit Zählbetrieb ohne Kommunikation
  . Skalierungsfaktor Imp/min -> Sv/h
  . Zählrohrspannung Betrieb mit Ortsauflösung
  . Diskriminatorspannung Betrieb mit Ortsauflösung
  . Display-Helligkeit Betrieb mit Ortsauflösung
  . Display-Helligkeit Zählbetrieb mit WiFi-Kommunikation
- Abschalten auf Benutzerwunsch (alle Schalter sind "Soft-Buttons")

Alles zusammen sind das gut 1100 Zeilen Code, gemischt Assembler (Interrupt Routinen) und Basic (C war nie "meins" -- worin sich auch mein Alter abschätzen lässt  ).

Da das zur WiFi-Kommunikation eingesetzte ESP8266-Modul bei weitem leistungsfähiger ist als der verwendete PIC, ließe sich dort ohne Probleme noch eine Web-Server-Erweiterung installieren, die die Messdaten grafisch auf einer Web-Site zur Verfügung stellt. Das ist aber nicht "meine Baustelle", mir reicht es aus, über die seriell-Emulation Zugriff darauf zu haben.

Wenn jemand Interesse daran hätte, an dem Projekt mitzuarbeiten, könnte ich mich überreden lassen, die soweit erarbeiteten Informationen zu veröffentlichen.

LG,
Thomas


P.S. Bitte ignoriert einfach den "Schwachsinn", ein auf 137Cs konfiguriertes Messgerät zur Messung von Thorium-haltigen WIG-Schweisselektroden im µSv/h-Modus zu nutzen... (Bild)

[Henri]

Sorry wenn ich den "Hijack Attempt" hier so unverhofft unterbreche

Ups, erwischt...     kommt nicht wieder vor 

Du warst ja ganz schön fleißig am Wochenende...

[Peter-1]

Hallo Thomas,

großen Respekt vor deinem Projekt. Und es funktioniert auch noch !
Da du dich aber sehr intensiv mit dem SBT10A beschäftigt hast kennst du sicher auch Meßgrößen die nicht allgemein verfügbar sind. Dazu meine Fragen:
a) Wie groß ist der Strom bei Zündung einer Kammer? Kann der Impuls zwischen 10 - 20 µA liegen?
b) zünden meist mehrere Kammer mit?
c) wo hast du das Abdeckgitter her?
d) gibt es ein fertiges Gehäuse für das Zählrohr ?

Ich will nur ein einfaches Gerät bauen, aber das soll modular sein, also auch für andere Zählrohre. Als Modul will ich das Theremino-Geiger-Modul nehmen und dann mit weiteren Transistoren und ICs eine Anzeige (Imp/s) betreiben und auch über USB an den PC übergeben.

[Erich]

Hallo Turbo-Tom und andere

TT schreibt: "das die zehn Anoden kapazitiv über zehn Komparatorkanäle auswertet, miteinander "oder"-verknüpft an einen Lautsprecher sowie einen Summenzähler weiterleitet"

nun frage ich mich, wie groß ist hierbei die zeitliche Auflösung? Wenn sie gering ist, würde z.B. bei gleichzeitiger Zündung von 2-n Kanälen nur 1 Event in der Summe registriert werden. Was hat das wieder für eine Auswirkung auf die Bestimmung der korrekten Zählrate?

Gruß
Erich

[NoLi]

Dann gehen die Impulse der anderen Kanäle unter und werden nicht registriert.

Passiert aber auch bei "einkanaligen" GM-Zählrohren öfter, wenn die Zählrate zu hoch wird (Stichwort "Totzeit"). Geiger-Müller-Zählrohre sind halt konstruktionsbedingt gegenüber anderen Detektoren (Szinti-, Proportional-) relativ langsam in der Impulslieferung...und je größer sie sind, desto begrenzter wird Aktivität, die man ohne Verluste messen kann.

Gruß
Norbert

[Henri]

Dann gehen die Impulse der anderen Kanäle unter und werden nicht registriert.

Passiert aber auch bei "einkanaligen" GM-Zählrohren öfter, wenn die Zählrate zu hoch wird (Stichwort "Totzeit"). Geiger-Müller-Zählrohre sind halt konstruktionsbedingt gegenüber anderen Detektoren (Szinti-, Proportional-) relativ langsam in der Impulslieferung...und je größer sie sind, desto begrenzter wird Aktivität, die man ohne Verluste messen kann.

Gruß
Norbert

Wenn man mag, kann man allerdings die Totzeit rechnerisch korrigieren. Bei hohen Zählraten hat man ja eine relativ gleichmäßige Impulsverteilung über die Zeit, und wenn man weiß, wie lang die Totzeit des Zählrohrs nach einem registrierten Impuls ist, kann man die Totzeiten pro Messintervall aufsummieren und ausrechnen, wie viele Impulse wahrscheinlich in diese Totzeit gefallen sind.

Berücksichtigen muss man außerdem, dass die Auswerteelektronik dicht hintereinander auftretende Impulse als einen einzigen Impuls wertet, wenn der zeitliche Abstand nur gering genug ist. Entweder, weil der "HIGH" Pegel gar nicht wieder unterschritten wird, bis der zweite Impuls eintrifft, oder weil die Logik schlicht nicht so schnell ist, um die zwei einzeln registrierten Impulse auch einzeln zu verarbeiten. Außerdem kann es vorkommen, dass sich das Zählrohr bei Eintreffen des zweiten Impulses noch nicht wieder vollständig regeneriert hat. Der zweite Impuls führt dann zu einem niedrigeren Signal, das eventuell die Schwelle zur Registrierung noch nicht überschreitet. Auch das kann man alles rausrechnen, wenn man möchte. Oder man gestaltet die Elektronik entsprechend schnell und empfindlich, dass nur noch die Totzeit des Zählrohrs berücksichtigt werden muss.

Natürlich hat das auch seine Grenzen, denn wenn der Totzeitanteil sehr groß wird, kann man kaum noch Aussagen darüber treffen, was sich in dieser Zeit abspielt - der Extremfall ist dann die Dauerentladung, bei der die Totzeit unendlich ist und somit gar keine Impulse mehr registriert werden.

Viele Grüße!

Henri

[Peter-1]

Liebe SBT10A Besitzer.

Wie hoch ist ednn die Zählrate CPM ohne ein Präparat und ohne eine Abschirmung?
Die ODL ist in weiten Gebieten Deutschlands 0,1 - 0,15 µSv/h. Hier in Nürnberg am Flughafen heute 0,114µSv/h. Ich soll mein Rohr im Jan. bekommen 

[Henri]

Liebe SBT10A Besitzer.

Wie hoch ist ednn die Zählrate CPM ohne ein Präparat und ohne eine Abschirmung?
Die ODL ist in weiten Gebieten Deutschlands 0,1 - 0,15 µSv/h.

Hallo Peter,

ich habe hier bei ca. 80 nSv/h etwa 1,8 cps. Das wären auf Deine Verhältnisse umgerechnet 135 - 200 cpm.

Viele Grüße!

Henri