2011年05月29日

PIN Photo-Diode版γ線カウンター(ガイガーカウンタ)

マキシムのアプリケーションノートの検出回路と1チップマイコン(マイクロチップ PIC)を組み合わせて基板化。
回路図と基板レイアウト/基板各層のPDFファイルをアップロードします。
γ線カウンター回路図
γ線カウンター基板レイアウト図
γ線カウンター基板各層図

主な特長
・可能な限り秋葉原のお店(大半は秋月電子で)で手に入るパーツを採用(手持ちで提供可能なパーツは在庫分が使える様に)。
・PINフォトダイオードはBPX61(あるいはS6775辺り)を想定しています。
 浜松ホトニクス S6775 は、秋月電子で@500で入手可能となりました。入手のしやすさと単価からこのセンサーが有望ではないかと考えています。
・1チップマイコンにPIC18F2550を採用。USBを利用する事も可能(CDCクラス/HIDクラス等に)。
・シリアルポート(3線式/コードを準備して下さい)と接続するだけでもOK(USBは未使用)。
・I2C接続のEEPROMとRTCが利用可能。時刻の記録と一緒に計測値を出力させる事も可能。
・16文字2行のLCD (何を表示するかはファームウェア次第)
・データロガーとして(GPSと時刻で同期させ位置と計測値を可視化)
・ケースとしてタカチ LC135H-9Vに収まる基板外形。
 ※ケースのシールドが不十分な場合は適宜対策を施して下さい。
・アナログ回路部分のシールドは4面の壁になる部分はプリント基板で準備をしてみました。“フタ”部分はアルミテープやアルミ板等ご用意頂ければと考えています。
 角になる部分はヤスリ等で45度に削って頂く必要があります。
・バッテリは006P(9V)、長時間使用する場合は外部電源(φ5.5/φ2.1) 9V(電圧はきっちりしている必要はありません.スイッチング電源は避けた方が良い)を使用して下さい。



PIC18シリーズ(PIC18F2550)のファームウェア製作をご協力頂ける方がいらっしゃいましたらご連絡下さい。

■2011年6月6日 試作基板が出来ましたので画像を載せます.
PIN-GC-1105001基板

■2011年6月12日 ガイガーカウンターミーティング@3331 草の根プロジェクトで発表したPowerPoint(PDF化)資料をアップロードしました.
GCM PPT資料(PDF)

■2011年6月24日 Mouser Electronics, Inc. にPS100-7-CERの見積り の情報
 単価は3,808.2円(10個の時).送料は無料(のはず).納期はオーダー後5〜10日.
今回の試作基板ではぴったり実装する事は出来ませんが,実験用パーツとして使いたい方がいらっしゃいましたらご連絡下さい.10個まとまりそうであれば私の会社の方からオーダーしようと思います.国内送料は応相談で(メール便から宅配便まで,送料ご負担下さい).
http://jp.mouser.com/ProductDetail/Pacific-Silicon-Sensor/PS100-7-CER-PIN/?qs=IxDs%252b9hDEuBsI5G9Q8Zqcw%3D%3D
(共同購入が決まりそうな場合は別途ページを作成します(会社のSSLが使えるページでオーダー受け付けの予定).頒布時には封筒代等若干の事務手数料を加算させて頂きたく思います.)

■2011年7月12日 Mouser Electronics, Inc. からのメール.
 PS100-7-CER-PINの在庫状況について8個在庫,残り2個は7/25(この日に発送?)の予定です.少し予定が早くなりました.

■2011年8月4日 回路図の修正版(開発者向け)
 γ線カウンター回路図 修正版
 タクトスイッチが現状はショートしています.パターンカットとジャンパーが必要

■2011年8月22日 回路図の修正版(開発者向け)
 デバッグレポート有難うございます.
 γ線カウンター回路図 修正版
 USB D+/D-ラインとR15/R16の関係の間違い.R15とR16をクロスする形に実装することが分かる様に修正.
 X-talはUSBを利用する際に4MHzの整数倍である必要があるので暫定的に8MHzに修正.

この記事へのコメント
pinダイオードを使用したガイガーカウンタの
ハードを作成されているようですがその基板
も作成されているようですのでその基板を提供
させて戴けるなら当社でもそれで試してみたいのですがいかがでしょうか
又当社で18F2550のソフトも組んでおりますのでなにかお手伝いできるかもしれません。
ご連絡お願い致します。
Posted by 佐藤厚一 at 2011年06月21日 17:36
PINダイオードによる放射線カウンターの記事興味深く読ませていただきました。自分も是非つくってみたいと思います。まだ、キット化されていないのでしょうか?もし、基板等余剰があるのなら分けていただきたいのですが。カウンター部分(2550)はGM管のカウンターと同じでしょうか?
Posted by 永富隆廣 at 2011年06月24日 16:54
佐藤様コメント頂きまして有難うございます.
 諸々お伝えしたい事をメールさせて頂きました.

永富様コメント頂きまして有難うございます.
 基板は殆ど完成品のレベルなのですが,PIN-PD絡みのセンサー回路の動作確認等まだ試作レベルの状態です.試作ではインバーター蛍光灯のノイズの問題(電源とシールドで対策可能かどうかの確認),逆バイアス電圧を24V程度まであげられないか,といった辺りの検討をした上で,リリース版としたいと思っています.
 リリース版では10mm角のセンサーになる可能性もあります(なるべく低線量でも検出したい).

 また肝心のマイコンのファームウェアの開発が必要です.開発可能な方であれば話しは別です.CPM値の表示をする等“使える状態”にまだなっておりません.8月半ば頃にはある程度のことが分かると思います.

 カウンター(マイコン)部分は現在,コンパレータの入力として利用する様にしていますが,ADCとして使うのもアリ(単なるパルスではなく発生した電圧からエネルギーを計測可?)かも知れません(マイコンのA/D速度等検討する必要があります)です.
 アナログ部分の回路のパターンカット/ジャンパーなどすれば,コンパレータ出力にして,INT2で割り込みをかけるという方法も出来ると思います.

 パルスをカウントする,という意味ではGM管を使った場合と同じになると思います.
Posted by Kazuharu Aihara (オーナー) at 2011年06月25日 02:44
PIN-PD共同購入につきまして、よろしければ参加させていただけないでしょうか。
まずは1個(応募少数なら2個でも)購入し実験してみたいと思っています。

試作基板をGCMでも見せていただきましたが素晴らしいですね。期待しております。
Posted by 竹内大祐 at 2011年06月25日 11:46
竹内様コメント頂きまして有難うございます.
5個であれば即決出来る状況にはなりました:-) 共同開発をされている方と相談したり,ここのコメントの状況で出来れば10個単位で早めにオーダーしたいな,と思っています.
Posted by Kazuharu Aihara (オーナー) at 2011年06月30日 00:48
初めまして。
PIN-PD共同購入の件、よろしければ私も参加を希望します。

とりあえず2〜3個でお願いできればと思います。

試作基板の動作の方も期待しております。
(当方は万能基板に手組みでショボショボとやっております)
Posted by ますい at 2011年07月01日 19:43
ますい様
コメント頂きまして有難うございます.2〜3個というであればほぼ10個単位で行けそうですので,共同購入します!のページを作成しようかと思います.
基板の方は試作版が落ち着いてから,という事になると思います.回路(特にセンサー周り)について何かアドバイス等ございましたらコメント頂ければと思います(ブログ上のコメントでのやり取りはしづらいのでメールや即時性からはTwitterが良いかも知れません).
Posted by Kazuharu Aihara (オーナー) at 2011年07月02日 00:57
PIN-PD共同購入の件、私も参加したいのですが
今からでも間に合いますか。とりあえず数量は1〜2くらいで考えています。
Posted by yama at 2011年07月07日 00:01
yama様
コメント頂きまして有難うございます.皆さん謙虚で希望数に幅を持たせて頂いておりますので大丈夫です.Twitterでは発注したことをお知らせしましたが,改めて.既に数量10個発注してあります.納期(発送が?)は7/29頃の予定です.私の希望はPIN-PD利用のカウンターを出来るだけ多くの方に試して頂いてセンサー部分の回路の性能向上(ノウハウ蓄積・共有のため情報公開をお願いします)を図りたい,ということです.到着までにはオーダー用のページを作ります(のはず.駄目そうな時には別の方法を考えます)のでしばらくお待ち下さい.
Posted by Kazuharu Aihara (オーナー) at 2011年07月07日 00:41
twitterでやり取りさせて頂きましたが、PICkit3でプログラムできる環境揃えたいと思います。

PICkit3につけるアダプタつくらないといけませんね。本体側とあわせて2つZIFソケットが要ると…こっちもどうするのか考えなきゃ、です。

大きいPIN-PDについては欲しい気持ちはあるんですが、当面小さいので(S6775はこれでも大きい方だと思う)。
Posted by gmax at 2011年07月07日 06:41
PIC16F88のソースリストならすでに作りました。3種類あって、2桁LED+内部コンパレータ,2桁LED+外部コンパレーター、4桁LED+外部コンパレータ,PIC18F2550用は8月には作る予定です。
基板回路、PICのIOピンアサインは多少違うでしょうが、使えるかもしれません。
Posted by 生涯エンジニア at 2011年07月18日 08:22
生涯エンジニア様
 コメント頂きまして有難うございます.7月後半は相当厳しい状況にありましてお返事が遅くなってしまい済みませんでした.リンク先のブログも拝見させて頂きました.筋金入りの方だな,というのが率直な感想です.
 まだ少し片付けならない仕事がありますが,少しファームウェア作成の道が近くなって来ました.
 お知恵を拝借する事もあろうかと存じます,その節はご指導頂ければ幸いです.
Posted by Kazuharu Aihara (オーナー) at 2011年08月01日 23:33
もう完成してしまっているかもしれませんが、
18F2550はいろいろいじったことがあるので(汎用、HIDのUSBクラスなど)
何かお手伝い出来るかもしれません
開発環境はmplab+純正Cコンパイラですか?
Posted by k346 at 2011年10月27日 01:51
k346様
コメント有難うございます.本来でしたらもう出来ていて当然という時期ではありますが,私担当分は殆ど進んでいない状況です.
共同開発に名乗りを上げて頂いて,回路の改造をされた方はそれなりの進捗状況というところです.
開発環境は,MPLAB+C18です.取り敢えずCDCかなと思っておりますが,使う人によってはHIDや汎用の方が適当なのかも知れません.
Posted by Kazuharu Aihara (オーナー) at 2011年10月27日 05:31
pin フォトダイオード、eeprom、リアルタイムクロック以外は一通り揃ってるので
それらを注文しつつ、以前j408γを使って作ったGCをUSB仕様に改造しつつ
部品が到着したらそちらに置き換える
こんな感じでやろうかなと思っています。
でっかい万能基板あってよかった。
Posted by k346 at 2011年10月27日 06:19
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