Il motivo per il quale ho costruito un geiger a nixie è molto semplice: dato che adoro i tubi nixie volevo usarli in un progetto. Il punto è che avevo già assemblato un orologio-sveglia-lettore MP3, che per i miei standard è decisamente inutile. Infatti sul mio comodino uso Google home per tutto. Quindi cercando in rete ho deciso che non c’era alternativa al fare uno strumento di misura. I display nixie furono prodotti proprio per questo uso, dato che erano molto costosi. Detto ciò mi sono accorto che praticamente tutti gli strumenti per misure elettriche che avesse un senso possedere già li avevo… quindi? Ho costruito un contatore geiger! Mi ha sempre appassionato il mondo della radioattività, grazie a questo dispositivo avrei almeno potuto quantificarla.

Tipologia di contatore

Arrivato a questo punto non avevo la più pallida idea di come controllarlo. In realtà sapevo benissimo di poter usare sia un microcontrollore che una logica cablata, il problema fu scegliere tra i due. Ovviamente un sistema di tipo programmabile era per molti versi la scelta migliore, ma questo sarebbe risultato in contrasto con il metodo di gestione originale di un display nixie. Inoltre, dovendo controllarle mediante dei circuiti integrati dedicati, per non incorrere nello strazio di quaranta transistori per alta tensione – poco meno di 200V in corrente continua – ho optato per la logica cablata.

Logica cablata sul circuito stampato?

Ed ecco che mi sono sentito fare un milione di volte domande su come integrare la logica cablata si un circuito stampato… “Come li metti tutti quei relè su un PCB?” Quello che non ho mai capito è come tutti si siano dimenticati che logica cablata non è solo nei quadri elettrici: agli albori dell’elettronica non esistevano i processori e nulla era programmabile.

Un microcontrollore in realtà non è altro che una serie di porte logiche configurate in un sistema talmente generico da poter eseguire qualunque operazione. Un istruzione per una CPU non è solamente una parola binaria – di varia lunghezza: 8, 16, 32 o 64bit – che fa in modo di disporre una logica combinatoria fatta di transistori per l’esecuzione di un’istruzione. Ad esempio, se viene fornito il codice che rappresenta l’istruzione di una somma la logica “sboccherà” del latch che invieranno un numero di un registro ad un sommatore. A me è bastato disporre delle porte per eseguire una sola istruzione. Detto ciò si può intuire come sia semplice con solo una manciata di integrati TTL.

Schemi elettrici del contatore geiger

In breve gli impulsi provenienti dalla sonda vanno a dei contatori. Sapendo che la radioattività si misura in CPM, basta mostrare a schermo gli impulsi ricevuti in un minuto. I contatori vengono a questo punto resettati ogni 60s – ogni 6s per le decine di CPM ed ogni 600ms per le centinaia – per cui all’istante prima del reset mostrano proprio il valore che interessa a noi. Il problema ora è mostrare solo quel numero e nessuno intermedio. Per farlo basta copiare quel dato binario in un registro e poi riavviare il conteggio, così modo da mostrare a schermo il contenuto del buffer.

Cablaggio

Segue una galleria del cablaggio. Il tutto è stato realizzato con filo molto sottile su basetta millefori.

Case del contatore Geiger

Quindi mi sono adoperato per creare un bel case, l’ho realizzato con una valigetta porta attrezzi del BricoMan. Non è stato difficile forarla ed adattarla a questo scopo, in modo tale da potervi anche riporre all’interno la sonda ed il cavo di prolunga per essa.

Sventure e “plugin”

Appena finito di costruirlo lo portai in classe e, sfiga sfiga, un mio collega, Simone B., nell’intento di misurare la radioattività delle chiavi di casa sua – fortunatamente non radioattive – fece scoppiare la sonda. Per fortuna quel mio amico è uno stinco di santo e decise di riacquistarmene una nuova, che non essendo possibile trovare venne sostituita con una migliore. Un guaio diventato un bene oserei dire. Qualche giorno dopo portai questo contatore all’open day della mia scuola superiore, l’istituto tecnico Antonio Badoni di Lecco. L’anno dopo, non sapendo come passare un pomeriggio realizzai anche un allarme acustico con soglia per il contatore, sempre in logica cablata – avevo trovato in giro dei comparatori integrati a 4 bit in TTL!!

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Progetto di Alessio Spachtholz

Calibratore di tensione 0-4kV [] Hardware

Necessità

Spesso mi è capitato, nel calibrare (già sento puzza di un calibratore…) una scheda elettronica, di necessitare di una tensione con valore noto ad un numero di cifre elevato. Per ovviare a ciò inizialmente ho pensato che bastasse misurare con un buon voltmetro l’uscita, che so, di un potenziometro. Ahimè mi trovo costretto a dire che questa procedura non è sufficiente, in quanto se la sorgente non è perfettamente stabile il suo valore di potenziale, dal momento della misura del multimetro a quello della scheda in calibrazione, sarà variato, e spesso non di poco (fino a parti per 100 – o frazioni di esse). Questo fenomeno è dovuto principalmente al ripple (sto assumendo una tensione continua), ma possono avvenire fenomeni di mal-regolazioni degli sbalzi di linea (caso estremo il trasformatore, tensione di uscita proporzionale all’ingresso, quindi al fetente ENEL!!) e molti tipi di rumore od interferenza.

Che fare?

Semplice, comprare un buon calibratore. Arriveder… forse no… fig… Che prezzi!

Quindi…?

Cosa ho fatto?

Semplice, se una cosa costa troppo la si fa da sé, no?! Quindi ne ho costruito uno, devo dire anche migliore di quanto pensavo potessi fare!

Il cuore del calibratore

Il calibratore si basa su di un modulo elevatore di tensione che fa… Diciamo tutto! Esso genera una tensione PERFETTAMENTE costante tra 0V e -4kV (tensione negativa… No big deal!) a partire da 24V con l’incredibile valore di ripple inferiore a 10ppm. Il punto è che è sufficiente fornirgli, oltre che all’alimentazione, un ingresso per impostare la tensione, uno per la corrente (sì è anche corrente costante!!), ed un enable. A questo punto c’è chi potrebbe dire che se ci schiaffo un potenziometro per ingresso non risolvo nulla, perché ottengo una tensione precisamente multipla di una a caso… Fregati! non è così: il modulo fornisce 10V di riferimento per fare ciò, quindi il problema è risolto. Ora basta trovare un mobiletto e due ritocchi.

Il case

Il case che ho utilizzato era un timer per fotografia regalatomi dall’ing. Alberto Celot, il quale lo costruì negli anni ’70. Il timer aveva ormai troppi elettrolitici da sostituire, così ho deciso di asportarne il contenuto, che ho comunque conservato, e ridare nuova vita al “guscio”.

Ho iniziato con la stuccatura delle incongruenze nel metallo, alla quale sono seguite svariate (mi pare addirittura 5!) mani di vernice spray, intervallate dalle bestemmie dei miei vicini che mi hanno trovato in mezzo ai box con un case in ferro appeso alle canaline elettriche dei neon per un filo telefonico, mentre lo spruzzavo di vernice spray azzurra (ma ci vogliamo tutti bene, vero…?).

Risultato finale, un calibratore in piena regola!

come potete vedere alla fine non è venuto malaccio, ho messo delle boccole rear, due potenziometri (grossolana 10 giri e fine 1 giro) per la tensione ed uno per la corrente, una bella etichetta per coprire un buco… Dove c’era una presa 230V… L’alimentazione al modulo è fornita mediante switching e sulla destra ho messo una gabbia di Faraday per proteggere la tensione da rumore esterno, e proteggere l’esterno da 4kV. L’interruttore 1kV-4kV l’ho inserito solo perché la maggior parte dei multimetri digitali ha portate fino a 1000V, in questo modo non rischio di rompere nulla (a meno che rischio di dimenticarmi la portata da 4kV inserita). L’ho testato con il mio Siglent SDM3055 e non si schioda di un digit, non oscilla proprio!!

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