Дозиметр (индикатора радиации и т.д.)

[Timoshka]

Уважаемые специалисты, помогите, пожалуйста, разобраться со схемой дозиметра или индикатора радиации.
Пишу дипломный проект - устройство контроля радиационной и химической обстановки объектов жизнедеят-ти. Сейчас сижу над детектированием радиации. В журнале "Радио" нашел много статей на эту тему (особенно их много у Виноградова Ю.).
В качестве схемы-образца - "Продуктовый дозиметр" (Радио, №4,5 2000г.), хотя такая же измерительная часть в устройствах "Радиационный Сторож-Р" (Радио, №1, 1994г.), "Измеритель интенсивности ионизир. излучения" (Радио, №7, 1990г.), "Радиационный сторож в радиоприемнике" (Радио, №10, 1994г.) и др.
Если оперировать обозначениями на схеме Продуктового дозиметра, то мне не понятно назначение резистора R17 (3М), R16 (75к).
Резистор на 15М (R15) понимаю, что нужен для разряда питающего конденсатора C8 и получения искомого импульса? Как правильно рассчитать номиналы R15, R17, R16, C8, C9.
Кстати, конденсатор C9 выполняет только разделительную роль (отделяет импульс и постоянную составляющую питания счетчика Гейгера) или какую-то ещё?

Что интересно: руководитель сказал, что резисторы номиналом 3М и 15М будут шунтироваться самой платой (диэлектриком), у которой якобы сопоставимые сопротивления. Что делать с этой проблемой, если она вообще существует (в статьях об этом не говорится)?

Извините за детские вопросы, но в схемах с конденсаторами и резисторами я не могу до конца понять все происходящие процессы. Заранее спасибо за помощь.

[ASD]

Конденсатор С9 заряжается (а не разряжается) через резистор R15 до высокого, около 400 В напряжения, даваемого выпрямителем на диодах VD3, VD4. Конденсатор С8 - сглаживающий в этом выпрямителе. Его емкость должна быть достаточно большой, чтобы напряжение на выходе выпрямителя не "проседало" в паузах между импульсами генератора на транзисторе VT1. Тем больше, чем ниже частота этих импульсов.

Когда в датчике BD1 под действием пролетевшей частицы возникает газовый разряд, конденсатор С9 разряжается через датчик, резистор R16 и входные цепи элемента микросхемы DD11.1. Чтобы газовый разряд в датчике прекратился после разрядки конденсатора и датчик восстановил свою чувствительность, необходимо, чтобы ток текущий через резистор R15, был недостаточен для поддержания непрерывного разряда. По этой причине сопротивление этого резистора выбирают большим. Но всему есть предел. Если сделать его слишком большим, к прилету следующей радиоактивной частицы конденсатор С9 не успеет зарядиться, а чувствительность датчика - восстановиться. С повышением интенсивности радиации будет расти процент незарегистрированных частиц, т. е. показания дозиметра будут заниженными.

Поскольку конденсатор С9 заряжен до напряжения 400 В, без резистора R16 в момент разряда все это напряжение окажется приложенным ко входу элемента DD11.1 и повредит его. Резистор R16 и имеющиеся внутри микросхемы защитные диоды образуют ограничитель, не позволяющий входному напряжению выйти за допустимые для микросхемы пределы. Он номиналов этого резистора и конденсатора С9 зависит и длительность формируемых на входе элемента DD11.1 импульсов. Она должна быть достаточной для надежного запуска одновибратора, собранного на элементах DD11.1 и DD11,2.

Поскольку импульсы, поступающие с датчика, имеют отрицательную полярность, в паузах между ними необходимо поддерживать на входе 9 элемента DD11.1 положительное напряжение высокого логического уровня. Это делает резистор R17.

Об утечках. Ваш преподаватель прав, они имеют место и влияют на работу высокоомных цепей. Но существуют известные технологические приемы, уменьшающие как сами утечки, так и их влияние. Плату делают из негигроскопичного изоляционного материала с высоким объемным и поверхностным сопротивлением (из стеклотекстолита, а не обычного текстолита), зазоры между печатными проводниками - как можно больше, готовую плату тщательно промывают от остатков флюса и покрывают влагозащитным лаком. Иногда на пути тока утечки в плате делают воздушный зазор (пропил), заставляя этот ток пройти больший путь и увеличивая этим сопротивление утечки. Иногда на пути тока утечки предусматривают участки фольги, соединенные с общим проводом, отводя этим ток "на землю" и не допуская его в "опасные" места. В общем, не так страшен черт, как его малюют.

Ничего не забыл?

Как видите, для точного расчета требуется слишком много отсутствующих в справочниках исходных данных. Поэтому ограничиваются, как правило, прикидочным расчетом, а его уточняют как по результатам собственных экспериментов, так и по опыту "предыдущих поколений".

[Timoshka]

Спасибо ВАМ огромное, ASD, за простое и понятное разъяснение.
Не могли бы сообщить:
1) Какую из современных микросхем можно использовать вместо К561 (как отечественных, так и импортных).
2) Стоит ли в блокинг-генераторе использовать вместо биполярного полевой транзистор (в целях экономии питания аккумулятора).
3) В какой литературе можно найти информацию про технологические приемы уменьшения токов утечек.

[ASD]

1) Какую из современных микросхем можно использовать вместо К561 (как отечественных, так и импортных).

А какой в этом смысл? Самые современные из выпускаемых сегодня микросхем КМОП с точки зрения применения в дозиметре не имеют никаких преимуществ перед К561. А у "часовых" микросхем серии К176 (К176ИЕ4, К176ИЕ12) вообще нет аналогов. Если уж переходить на современную элементную базу, то нужно всю счетно-индикаторную часть делать на микроконтроллере.

2) Стоит ли в блокинг-генераторе использовать вместо биполярного полевой транзистор (в целях экономии питания аккумулятора).

А Вы уверены, что получите большую экономию? Главные потери не в транзисторе, а, например, в трансформаторе, магнитопровод которого в блокинг-генераторе принципиально работает в режиме насыщения. Есть и потери, например, на перезарядку частотозадающего конденсатора. Блокинг-генератор это самое простое, но не самое экономичнон решение. Выгоднее отказаться от него, оставив только ключ на полевом транзисторе и ненасыщающийся трансформатор, а импульсы для управления ключом генерировать с помощью того же микроконтроллера. Заодно появится возможность стабилизировать высокое напряжение, а, следовательно, и чувствительность датчика при разрядке аккумулятора.

3) В какой литературе можно найти информацию про технологические приемы уменьшения токов утечек.

Не знаю. Скорее всего, в каком-нибудь учебнике по конструированию и технологии производства электронной аппаратуры. А если полистать журналы "Радио" за много лет, то можно по крупицам в разных статьях узнать много полезного. И не только про боьбу с утечками.

[Timoshka]

У меня все-таки остались "непонятности" с работой схемы.
1 Скажите, пожалуйста, какие примерно устанавливаютя потенциалы (до разряда и после разряда счетчика Гейгера ) в точках: между C9 и R15, C9 и R16.
2 Каково сопротивление (примерное, ориентировочное) счетчика Гейгера до разряда и в момент разряда.
3 В момент появления импульса на входе 9 DD11.1 устанавливается строго нулевое или большее значение напряжения. И какова амплитуда фиксируемых импульсов, чем эта амплитуда задается (в журнале радио №9 1992г. в характеристиках счетчика Гейгера написано, что амплитуда выходного импульса не менее 50В для СБМ 20).
4 Какое примерное входное сопротивление DD11.1, использовать для расчетов (входной ток я понимаю порядка мкА, правильно?)
5 Резистор КИМ (или С3-14) для R15=15МОм отсутствует в продаже. Чем его можно заменить?

Спасибо, заранее.

[СНГ]

Дипломник Timoshka!
Ответить на Ваши последние, конечно, несложные вопросы на форуме можно, но возникает вопрос: "А руководитель дипломного проекта зачем?" При таком руководителе пора руководству учебного заведения выходить на форум и спросить, кому перечислить гонорар за консультации (и даже руководство) по данному дипломному проекту, если последние будут продолжаться.