2011/07/01

自作ガイガーカウンタ用の歩数計改造メモ

最近、ガイガーカウンタを自作した。
同士が増えてきたので、参考のために書いておく。

【1】ガイガーカウンタ GMC-01-CL の回路
中国製のGM管 J408γ を利用したもので、felis_lynx さんの回路を少しアレンジしたものである。
回路図は→ SCH  PDF

改良版記事は→「自作ガイガーカウンタシリーズ関連メモ -その3- 自作ガイガーカウンタの改良
改良版回路図は→ SCH  PDF

【2】歩数計の改造
カウンタとして使用する歩数計の改造はラジオペンチさんの「100円ショップの万歩計(歩数計)の高速化、ダイソー編」を参考にした。

GMC-01-CL では、この歩数計の内部にトランジスタ1個を内蔵した。
(回路図の四角で囲んで、Step counter (DAISO No. 13624) と書いてある部分。このようにしておけば、通常のシンク形(オンでグランウンドに落とすタイプ)のドライバーにつなげるので、応用範囲が広くなる。(*1))

また、個別電池だとメンテが大変なので、電池を取っ払った。

従って、ラジオペンチさんの改造の写真では分からない部分があるので、以下に写真をアップしておく。

歩数計:ダイソー No. 13624

写真1 改造前の歩数計基板

写真2 CT 取り外し後

写真3 R1 に並列に5.1kΩ追加後
最新版ではR1はショートした。(*1)

写真4 基板表の電池の端子やばねなど(写真7参照)を取り外したところ。
ちょっときれいになっているのは、アルコールで掃除したから。

写真5 基板表にトランジスタ(Q2)と抵抗(R20)を追加

写真6 できあがりの基板裏面

写真7 基板をケースに取り付けたところ(周りにあるのは取り外した部品)

以上、蓋をして本体に取り付ければおしまい。
尚、この改造での最高動作速度は、1.5 2~5 Vp-pの正弦波入力で約50 100Hz (6,000cpm)だった。
本当はもう少しカウントして欲しい(追記参照)。 (2011/7/7 変更)

ためしに、Q2のコレクタを10kΩでプルダウンしてみたがさほど変わらなかった。
高線量でカウント漏れの可能性があるが、今のところはこれでがまん。

高線量になると理論的にどれほどのカウントミスをするか計算してみた。
「自作ガイガーカウンタ用の歩数計改造メモ - その2 -」
参照。

それによると、今回のダイソウーの歩数計では、
500cpmの測定で 8% のカウントミス確率
1000cpmの測定で 15% のカウントミス確率
5000cpmの測定で 57% のカウントミス確率
があることが分かった。
従って、この歩数計では数100 cpm の高線量域では直線性が悪くなり、誤差も大きくなることが予想できる。
それを考慮して使いこなすことが必要である。(2011/7/7 追記)

追記1 (2011/7/1) 今回の"物"の最高動作速度は約50Hz (50cps = 3,000cpm)だったが、前回の"物"は100Hz(100cps = 6,000cpm)までカウントした。ラジオペンチさんの記事でも100cpsだったと思うので、今回の"物"は外れ?かもしれない。
発振器の出力電圧を少し上げて、2V p-p (-1~1V)以上にすると、100Hz+αまでカウントするようになった。実際のガイガーカウンタでは、0~1.5V の振幅(今回の実験の 3V p-pに相当)でドライブするため特に問題はないようだ。(2011/7/7追加訂正)

追記2 (2011/7/1) 記事を書き終えた後、ラジオペンチさんの記事を読みかえすと、6月20日の追記があった。
それによると、R1を0オーム(R1をショート)にしても大丈夫そうで、最高動作速度も上がるようだ。次回試してみたい。 <--- 試して成功した。追記3 および「自作ガイガーカウンタシリーズ関連メモ -その3- 自作ガイガーカウンタの改良」参照。

追記3 (2011/7/8) R1を0オーム(R1をショート)にしてみた。確かに、最高動作速度が向上した。その結果、は下記の通り、ほぼ120Hzまでカウントできた。

(尚、歩数計の測定は手動で行っているため、手動の反応が±1秒とすると、その誤差は、±1秒/600秒 = ±0.17%ほど見込まれる)

発振周波数測定値誤差
Hz cpm cpm %
104.8 6,288 6,271 -0.28%
110 6,600 6,597 -0.05%
120 7,200 7,179 -0.29%
125 7,500 6,972 -7.04%
130 7,800 5,517 -29.3%
測定条件:入力信号 方形波、3V p-p (-1.5V to 1.5V)
測定方法:入力信号を手動でオンオフし10分間計測
測定器:発信器 AG-203 (TRIO), カウンタ:TR5822 (TakedaRiken), 2465CTS (Tektronix)
測定回路


来歴
2011/7/12 R1をゼロΩ化するなど、最新情報に変更した。

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