BetterGeiger S-1 / S-2 / S2-L - Low cost scintillator detector

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Letzte Woche kam er endlich an, der Better Geiger S2L  .

Äußeres Erscheinungsbild:
Gegenüber dem S-1 hat das Gehäuse die gleichen Abmaße. Der wesentliche Unterschied zum S-1 besteht im größeren Display, welches deutlich besser ablesbar ist und im verbesserten Tastenfeld. Beim S-1 gab es zwei Schiebeschalter und einen Drucktaster, der S2L kommt mit sechs Folientastern daher, die in der Frontfolie integriert sind, wodurch sich ein guter Staub- und Spritzwasserschutz ergibt.

Bedienung und Anzeigemodi:
Die Bedienung ist durch die Piktogramme auf den Tastern einfach und weitestgehend selbsterklärend. Eingeschaltet wird mit dem linken oberen Taster. Mit dem Taster oben in der Mitte wird zwischen den einzelnen Anzeigemodi umgeschaltet. Wie man den Ticker ein- und ausschaltet, dürft ihr selbst erraten  .

Zur Demonstration habe ich eine Cerberus GR-16 Röhre vor dem S2L platziert.
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Nach dem Einschalten startet das Gerät immer mit der Anzeige der Dosisleistung in µSv/h. Ich hätte mir gewünscht, dass der S2L immer mit dem zuletzt aktiven Displaymodus startet. Vielleicht kann ich den Entwickler noch davon überzeugen.
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Im nächsten Modus werden mrem/h angezeigt.
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Es folgen die Impulse pro Minute (CPM).
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Und danach die Impulse pro Sekunde (CPS).
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Im nächsten Modus werden die Mittelwerte für die Zählrate und die Dosisleistung, sowie die Dosis seit dem Einschalten des S2L angezeigt.
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Der vorletzte Modus zeigt die gemessene Gesamtdosis an. Das macht aber nur Sinn, wenn das Gerät ständig eingeschaltet ist.
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Im letzten Zyklus wird der Bildschirm abgeschaltet um Energie zu sparen. Ich spare mir an dieser Stelle ein Foto des schwazen Bildschirms . Als Einschaltkontrolle blitzt im Sekundentakt ein Punkt auf dem Bildschirm auf.

Wie schon sein Vorgänger ist der S2L in einer praktischen flexiblen Silikonhülle verpackt. Die lässt sich leicht entfernen und auch wieder anlegen, was für den Batteriewechsel wichtig ist.
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Gespeist wird der S2L aus zwei AA-Batterien. Damit soll eine Betriebsdauer von ca. 40 Stunden erreicht werden. Mit abgeschaltetem Bildschirm soll sich die Betriebsdauer verdoppeln.
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Ich habe natürlich die Stromaufnahme bei verschiedenen Spannungen gemessen. Der erste Wert gibt den Strom bei eingeschaltetem Display an und der zweite Wert den Strom bei abgeschaltetem Display.

U / V   mA
 3,0  32/19
 2,8   35
 2,6   40
 2,4  45/24
 2,2   50
 2,0  55/33


Bei einer Spannung kleiner als 2,0 V wird Batteriealarm ausgelöst und das Gerät schaltet sich ab.

Der eingeschaltete Piezo kann einen großen Einfluss auf die Stromaufnahme haben. Bei einer Dosisleistung von 10 µSv/h kann man mit einer Verdopplung der Stromaufnahme rechnen.

Empfindlichkeit:
Der S2L hat einen CsI-Szintillator mit einem Volumen von 3 cm³. Das lässt eine hohe Empfindlichkeit erwarten und in der Tat liefert der Detektor eine mehr als doppelt so hohe Zählrate als der RadiaCode-103  . In meinem Arbeitszimmer ergibt sich als Nullrate für die Hintergrundstrahlung ein Wert von ca. 18 Impulsen pro Sekunde.

Da sind wir auch gleich bei meinem größten Kritikpunkt. Die Impulse gehen 1:1 auf den Piezo, so dass sich selbst die Hintergrundstrahlung sehr nervös anhört. Mir ist schon das häufig Ticken des RadiaCode-103 fast schon zu viel, der S2L verdoppelt die Tickerrate nochmals.

Ich habe den Entwickler kontaktiert und gefragt, ob nicht ein "Click-Divider" realisiert werden kann. Die Antwort war etwas ernüchternd. Diese Funktion ist geplant, erfordert aber eine Hardwareänderung. Offensichtlich gehen die Impulse direkt von der Auswerteschaltung auf den Piezo und werden nicht vom Mikrocontroller erzeugt. Das ist konzeptionell nicht sehr clever gewesen  .

Ich habe aber schon den Punkt auf der Platine lokalisiert, wo ich nur ein Transistorbeinchen hochbiegen muss, um einen Impulsteiler einfügen zu können.

Im nächsten Beitrag werde ich das Innenleben des S2L vorstellen.

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Die Folientastatur ist eine sehr sinnvolle Änderung in Bezug auf Langlebigkeit. Das war ja auch eins der ersten Dinge, die wir kritisiert haben (oben nachzulesen). Auch das Ein- und Ausschalten per Taster (nicht per Schiebeschalter) hat Robert umgesetzt, wie vorgesschlagen. Ebenfalls zeigt das Display jetzt wirklich µSv/h als Einheit an.

Der fehlende Clickdivider ist wirklich ein Manko, das aber erst durch den größeren Szintillator entstanden ist.

Hatten wir eigentlich beim ersten Modell die Stromaufnahme gemessen?

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Hatten wir eigentlich beim ersten Modell die Stromaufnahme gemessen?

Ich kann mich nicht erinnern, werde heute Abend zu Hause nachschauen. Vermutlich liegen beide Modelle sehr ähnlich, da sich am Schaltungskonzept nichts geändert hat. Der Szintillator liefert halt mehr Impulse. Das macht sich aber nur bei eingeschaltetem Ticker in der Stromaufnahme bemerkbar.

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Hatten wir eigentlich beim ersten Modell die Stromaufnahme gemessen?

Ja, hatten wir. Die Stromaufnahme des S-1 ist tatsächlich etwas höher.

U / V  mA
 3,0  53/38
 2,8  59/43
 2,6  66/49
 2,4  70/53
 2,2  79/58
 2,0  88/64

Er hat auch noch unterhalb 2 V gearbeitet, aber irgendwann war die Messung fehlerhaft. Da finde ich die jetzige 2 V Grenze zuverlässiger.

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Damit ihr euch ein besseres Bild machen könnt, habe ich ein kurzes Video erstellt. Die beiden Geräte haben die Hintergrundstrahlung in unserer Küche gemessen. Die Zählrate des S2L war um den Faktor 11 höher, als die Zählrate des älteren S-1 (909 cpm vs 81 cpm).

Man sieht gut die Fortschritte beim Display und bei den Tasten. Der S-1 wirkt irgendwie gebastelt, während der S2L den Eindruck eines fertigen Produkts macht.

Beim genaueren Hinhören merkt ihr sicher, was ich mit "nervösem Hintergrund" gemeint habe und warum ein "Click-Divider" unbedingt erforderlich ist.

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Nach dem Lösen der vier Schrauben im Gehäuseboden kann man das Gehäuse aufklappen.
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Wo beim S-1 noch Taster eingelötet waren, befindet sich jetzt ein flexibles Flachbandkabel zu den Tastern, die in der Gehäuseoberschale unter der Frontfolie montiert sind.
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Auf der Platine fällt einem sofort der große schwarze Detektorblock ins Auge. Der ist nicht mittig angeordnet und in der Tat wirkt sich das auch auf die Position der höchsten Emfindlichkeit aus. Die höchste Empfindlichkeit hat der S2L nicht etwa, wenn man das Gehäuse mittig vor eine Quelle legt, sondern etwas links neben der Mitte. Der Unterschied ist nicht sehr groß und bei einigen Zentimetern Abstand von der Quelle vernachlässigbar.

Das Display lässt sich leicht abziehen. Darunter kommt wieder der vertraute (und alte) ATMEGA328 zum Vorschein. Ich hatte gehofft, dass mittlerweile ein modernerer Controller mit mehr Ressorucen bezüglich Speicher verbaut ist, leider ist es bei der Hoffnung geblieben.
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Auf der Unterseite der Platine gibt es keine Bauelemente, dafür aber eine Reihe von Testpunkten.
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Im nachfolgenden Foto ist im linken Bereich die Spannungsaufbereitung für den SiPM zu sehen. Bei meinem Exemplar beträgt die Spannung 41 V.
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Der Detektor hat nur zwei Anschlüsse. Das heißt, dass sich im Inneren des Detektorblocks außer dem Szintillator und dem SiPM keine weitere Elektronik befindet. Unterhalb der beiden Lötanschlüsse für den Detektorblock ist der Impulsverstärker zu sehen.
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Zum Entfernen der Platine muss man die Anschlussdrähte des Detektorblocks ablöten. Der Detektorblock selbst ist mit doppelseitigem Klebeband auf die Gehäuseunterschale geklebt.
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Unter der Platine befindet sich ein 3D-Druckteil mit zwei senkrechten Zapfen. Diese dienen als Stütze für das Display.
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Soweit zum Innenleben des Geräts. Vergleichstest folgen bei Gelegenheit.