RikamIno - Radon-Ionisationskammer Break-Out für den Arduino

[Curium]

Geht mir genauso mit den Dingern von BG Electronics, was mich am meisten erstaunt, wenn man das Ding in einen Komponententester steckt, wird ein Bipolartransistor angezeigt, kann das sein????
LG Bertl

[DL8BCN]

Ich hatte mal ganz grob mit meinem Fluke Multimeter die Anschlüsse geprüft.
Die sind alle hochohmig.
Ich kann keine PN-Übergänge messen.
Ich werde die FET´s zurückgeben.
Sind wohl doch Fake Typen.

[Radioquant98]

Hallo DL8BCN,

viele SFET sind symmetrisch aufgebaut. Da kann man S und D vertauschen. Man wählt dann die beiden Anschlüsse so , wie sie besser in die Schaltung passen - Schirmung, Kriechstrom .....

Du hast doch ein pA-Meter. Messe doch einfach mal den Sperrstrom des FET - so und eingebaut.
Der Abstand zum Gate ist ja nicht sehr groß. Mal mit Reinstalkohol waschen wäre auch nicht verkehrt.
Nun und da hier Mikrobenfürzse eingefangen werden sollen sind alle eventuellen Störer zu entfernen.
Gerade die Mistdinger von Schaltnetzteilen stören sehr stark.
Nicht ohne Grund haben Ionkammern oft den Schutzring.

Das starke Rauschen bei Opengeiger, sind wohl auch Störungen.

Viele Grüße
Bernd

[DL8BCN]

Ich hatte die Stromversorgung schon komplett auf Batterien umgestellt.
Und nein, ich habe kein pA-Meter.
Ich habe eben direkt bei Mouser bestellt.
Original SMP4117A.
Leider zusätzlich 20 Euro Versandkosten und 8,38 Euro Steuern/Zoll ??
Das Hobby wird allmählich teuer  

[Radioquant98]

Na ja, Batterien sind da schonmal gut.
Aber ein offenes Gate mit noch einer Antenne dran ist ein empfindlicher Empfänger.

Ich glaube nicht so recht, daß es am FET liegt - Aufbau , Schirmung Masseverdrahtung ????? - da rächt sich der kleinste Fehler.

So recht verstehe ich die Funktion der Auswertung nicht. Vielleicht kann hier jemand das mal beschreiben.

Viele Grüße
Bernd

[DL8BCN]

Ne, ne.
Kein offenes Gerät.
Alles in zugelöteter Blechdose und die große Dose mit dem Draht und Teflon-Mittenisolator hat ein feinmaschiges Drahtgitter als Abschirmung.
Aber natürlich hast du recht!
Das ganze ist unglaublich empfindlich.

[Radioquant98]

Noch eine andere Frage: Wie wichtig ist die Qualität der Kondensatoren 100nF und 4,7My.
Ich habe einen keramischen SMD für den 100n genommen und einen kleinen Elko für den großen.

Das ist gut so. Wieviel Rippel ist damit noch auf der 5V-Schiene? Diese 5V muß rauscharm sein.

Viele Grüße
Bernd

[opengeiger.de]

Ich versuche mal ein paar Antworten zu den Kommentaren und Fragen zu geben:

@Curium: Ein n-Kanal J-FET hat auch eine npn Struktur, wenn man auf Source-Gate-Drain schaut im Vergleich zum Bipolar npn Transistor Emitter-Basis-Kollektor, das heißt mit einem Komponenten Tester sieht man von Gate zu Source und von Gate zu Drain die 0.7V Schwellspannung einer Diode wie bei einem npn-Transistor. Deswegen könnte ein einfacher Komponenten-Tester der Meinung sein es ist ein npn-Bipolar-Transistor.

@DL8BCN: Mit einem Multimeter stellt man am besten auf die Dioden Messfunktion und misst die Schwellspannung in Vorwärts-Richtung. Also Plus ans Gate und Minus an Source oder Drain. Da müsste das Instrument bei einem n-JFET dann etwa 0.7V für beide pn-Übergänge anzeigen.

@Radioquant98: Ob man immer davon ausgehen kann, das J-FETs symmetrisch aufgebaut sind, das wage ich zu bezweifeln. Bei vorwiegend HF-Anwendungen des Bauteils wird das meiner Meinung nach nicht so sein. Aber bei diesem konkreten Typ kann ich es nicht sagen. Bei der Annahme über das Rauschen muss ich Dich aber wirklich enttäuschen, das sind keine Störungen. Das ist genau wie bei zählenden Strahlungsmessgeräten (Geiger- Szintillationszähler) der Tatsache geschuldet, dass eine kurze Messzeit mehr statistische Unsicherheit erzeugt als eine lange Messzeit. Bei hoher Strahlungsintensität erzeugst Du viele Ionen, die den Draht schnell laden, damit wird die Messzeit bei dem verwendeten Messverfahren kurz und streut stärker als bei einer geringen Strahlungsintensität bzw. Ionenkonzentration wo der Ladevorgang lange dauert und damit die Messzeit lang wird und weniger streut. Es ist aber richtig, dass kleinste Ladungsmengen gemessen werden und man deswegen aufpassen muss, dass man sich nichts einfängt. Aber das worauf man aufpassen muss ist eben, das das Messgerät mit all seinen Dosen ein Fradayschen Käfig bildet und der Kammer-Draht als empfindliche Elektrode komplett in dem Käfig liegen muss. Also nix Antenne! Deswegen muss Kammer und J-FET Abschirmdose mit einem Kondensator für Wechselspannungen quasi kurzgeschlossen sein, und ein feinmaschiges elektrisch gut leitfähiges Gitter muss die Gaseintrittsöffnung verschließen. Wenn so alles gut miteinander elektrisch verbunden ist, kann da nicht passieren. Dazu haben schon zu viele Leute solche Kammern erfolgreich gebaut. Und ja, eine Batterie erzeugt weniger Störungen, dennoch betreibe ich meine Kammer mit einem getakteten 19V Netzteil eines Laptops und die Drainspannung am J-FET kommt von einem getakteten 5V USB-Netzteil über den Arduino. Also ganz so schlimm kann das eigentlich wirklich nicht sein mit der Empfindlichkeit gegenüber Störungen. Aber klar, mitdenken muss man natürlich schon – wie immer. Du schreibst: ,,So recht verstehe ich die Funktion der Auswertung nicht." Sag mal genauer, welche Auswertung Du meinst? Das was der Arduino tut? Oder die Nachbearbeitung mit Excel?

[opengeiger.de]

Das Rauschen und die Filterung des Messignals beim Rikamino könnte den einen oder anderen interessieren. Deswegen hab ich das mal kurz zusammengeschrieben und mit ein paar Grafiken illustriert. Ist aber eher was für fortgeschrittene Funkamateure und solche, die sich ein wenig mit Signalverarbeitung auskennen. Ich wollt es wegen der Länge auch nicht als Text posten, sondern habe es als pdf angehängt.

Hier nur das Ergebnis als Bild: Das vom Rauschen befreite RikamIno-Messignal der letzten Messung

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

(mehr dazu im angehängten Text, siehe die unscheinbare Büroklammer "RauschenUnd Filterung.pdf")

[DL8BCN]

Ich habe heute die 2N4117 bekommen.
Wenn ich Zeit finde teste ich damit.
Die haben das Thomson Logo.
Thomson ist nicht wirklich die High-End Firma🤷🏼
Ich weiß auch nicht, ob die wirklich der Hersteller der Transistoren waren, oder ob sie nur mit dem Namen ,,gebrandet" sind.
Ansonsten warte ich auf die Lieferung von Mouser.

[Peter-1]

Kleine Zusatzinfo aus meiner Impuls-Ionenkammer nach Theremino.
Es ist bei dieser Kammer extrem wichtig, dass nicht nur ein Lüftungsgitter verwendet wird, sondern auch gegen Staub zwischen 2 Drahtgitter ein Stofffilter liegt. Damit wird eine wesentliche Verbesserung erreicht. Ohne das Staubfilter ist die Kammer gegen Luftbewegung sehr empfindlich.

Ob das auch bei anderen Bauarten zutrifft kann ich nicht sagen.

[Radioquant98]

Hallo Opengeiger,

ich habe ja auch nicht behauptet, dass der symmetrisch sein muß.

In wieweit ein Rauschen der Betriebsspannung bei der Auswertung mittels Prozessor störend wirkt , kann ich nicht beurteilen – kann ja Vieles herausgerechnet werden.

Nun eine 100%ige Abschirmung gibt es nicht. Es gibt ja nicht nur elektrostatische Störungen.

Sage bitte mal , was genau gemessen wird.
Spannung am Gate von bis Volt usw. Was daraus errechnet wird ist uninteressant. Also was wird  wie gemessen ?

Viele Grüße
Bernd

[DL8BCN]

Ich habe jetzt meine beide J-FET Typen mit dem Multimeter in der Dioden Messfunktion getestet.
Bei beiden kann man vom Gate jeweils zu Drain und Source ca. 0,78V messen.
Die Transistoren sind also generell in Ordnung.
Ich werde dann wohl am Wochenende mit den 2N4117 in der Messkammer testen.

[opengeiger.de]

Sage bitte mal , was genau gemessen wird.
Spannung am Gate von bis Volt usw. Was daraus errechnet wird ist uninteressant. Also was wird  wie gemessen ?

OK! Dann nochmal in einfachen Worten: Gemessen wird die Periodendauer des sägezahnförmigen Spannungsverlaufs am Gate des JFET. Das Spannungssignal am Gate, entsteht dadurch, dass sich das Gate, das mit dem Kammerdraht verbunden ist, durch den Ionisationsstrom in der Kammer langsam auflädt, und sobald eine obere Schwelle erreicht ist durch den Mikrocontroller wieder entladen wird. Diese Schwelle muss individuell ermittelt werden, sie unterliegt einer gewissen Streuung von JFET zu JFET. Auch der untere Wert auf den das Gate durch den Mikrocontroller entladen wird, ist individuell von JFET zu JFET leicht verschieden. Von der Periodendauer des Sägezahns wird nach der Messung der Kehrwert berechnet, das ist die Zahl der Zyklen pro Zeiteinheit. Das ist vergleichbar zur Zählrate eines Geigerzählers. Diese Messgröße z.B. in Zyklen/h  muss gegen einen Radonmonitor kalibriert werden, so dass man sie in eine Aktivitäts-Konzentration in Bq/m^3 umrechnen kann. Wie groß der Messfehler dabei werden kann, wenn man das genauso so macht, ist noch nicht genau bestimmt. 

Ansonsten empfehle ich Dir mein pdf-Dokument zu der RikamIno-Kammer aus dem allerersten Post zu lesen, da steht alles sehr viel detaillierter drin:   

https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php?action=dlattach;attach=32984

[DL8BCN]

Moin noch mal.
Wie sollte denn ein Messwert mit einem hochohmigen Multimeter aussehen?
Ich frage, weil ich noch nicht so weit bin mit meinem Arduino.
Kann man denn ohne den Arduino überhaupt eine sinnvolle Messung am Ausgang (Source) der Messkammer machen?
Geht es über eine Spannungsmessung im Millivoltbereich, oder benötigt man ein Picoamperemeter?
Dann ist meine über eine Rampe ansteigende Spannungsmessung vielleicht doch gar nicht so verkehrt, da ja keine Entladung erfolgt, nähert sich die Spannung einem Maximalwert im niedrigen Voltbereich.
Ich hatte erwartet, das ich ohne nennenswerte Radonbelastung oder andere radioaktive Quellen eine niedrige Spannung messen kann, die sich irgendwo im zweistelligen Millivoltbereich stabilisiert.
Wenn nun Radon oder andere Radioaktivität dazukommt, sollte die Spannung ansteigen und sich hoffentlich wieder irgendwann stabilisieren.
Das war meine laienhafte Vorstellung, wie so eine Kammer funktioniert.
Das ist dann wohl falsch.
Es könnte also sein, das das Problem gar nicht am FET liegt, sondern vor der Werkbank sitzt

PS: @opengeiger: Ich habe mir jetzt mal dein komplettes .PDF durchgelesen.
Tatsächlich ist der im Vorteil der lesen kann
Eine reine Spannungsmessung mit einem DVM macht also gar keinen Sinn!
Mit dieser neu gewonnenen Erkenntnis werde ich jetzt mit dem Arduino weitermachen.
Allerdings habe ich dann demnächst einen großen Pool an JFET´s wo ich den besten aussuchen kann