Il PULSAR

[Enotria]

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C'era una volta, tanto tempo fa, in cui io mi divertivo ad auto costruire tutto quello che mi passava per la mente.
Certamente allora non avevo bisogno di tre paia di occhiali solo per fare una saldatura e, miracolo dei miracoli, saldando una pista, non attaccavo fra loro anche le due adiacenti, come invece faccio ora, pasticciando tutto.

Di quei tempi lontani mi sono rimasti alcuni progetti fatti abbastanza bene, anche perché ho sempre avuto la mania di fare le cose il più semplicemente possibile: non mi piacciono le complicazioni.

Oggi mi è capitato fra le mani il mio vecchio progetto per costruirmi un PULSAR, cioè uno strumento utile per verificare la precisione e la taratura dei contatori Geiger: ratemeter, scaler, ecc.

Tutto sommato non è male, mi ha servito fedelmente per molti anni e, forse, nella sua semplicità, può ancora interessare qualcuno di voi. Per questi motivi, provo a rimettere assieme i pezzi del progetto ed a proporvelo.

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Per la migliore flessibilità, ho tenuto separato l’oscilloscopio in quanto basta verificare ogni tanto la rispondenza della forma d’onda dell’impulso generato ai canoni standard dettati dalla Ludlum, per il resto del tempo l’oscilloscopio può così venir utilizzato in altri compiti.

Il PULSAR vero e proprio contiene al suo interno alcuni componenti acquistati già pronti: il voltmetro ed il frequenzimetro digitale. E’ infatti perfettamente inutile sprecare tempo a progettarli, quando in qualsiasi fiera li potete trovare, perfetti allo scopo e per pochi euro.
Molto meglio utilizzare il nostro tempo alla progettazione del gruppo oscillatore, per noi molto più importante.

Vediamo allora uno schema a blocchi semplificato:

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Abbiamo quindi quattro strumenti, ciascuno svolge funzioni ben separate: l’oscilloscopio, fisicamente separato per i motivi appena detti, ci serve per verificare che la forma d’onda dei nostri impulsi sia conforme agli standard di taratura, con un impulso costante, indipendentemente dalla frequenza generata (quello che si modifica sono le pause, non gli impulsi).
Poi abbiamo un voltmetro per alta tensione, per tenere sotto continuo controllo la tensione generata dal Geiger in prova e che alimenta la sonda e verificare quindi la sua stabilità nel tempo.
Poi il cuore del PULSAR, un generatore di impulsi costruito in modo da privilegiare la sua stabilità che deve essere quanto più possibile insensibile alle variazioni di alimentazione, di temperatura e di tempo. Sempre per motivi di stabilità, il generatore può operare da 500 cps fino a 5000 cps, quindi su frequenze piuttosto alte, più facili da mantenere stabili. Ci penserà poi un gruppo divisore formato da varie decadi, a creare i suoi sottomultipli senza più modificare il generatore. Il generatore di impulsi termina poi il suo compito con uno squadratore che, indipendentemente dalla frequenza, forma l’impulso standard che il geiger in prova dovrà rivelare.
Ma, anche così, nonostante tutti gli accorgimenti adottati, un frequenzimetro digitale ci mostra sempre il valore reale dell’oscillazione, garantendo sempre la stabilità necessaria sotto qualsiasi condizione di lavoro.

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(Continua)

[marconmeteo]

E' un ottimo strumento; io in genere utilizzo un generatore di impulsi HP, però cè sempre la scomodità di dover impostare le varie funzioni. Uno strumento come questo è molto pratico e di pronto utilizzo, dovrei decidermi a costruirne uno (magari con l'utilizzo di un Arduino) e il tuo ha quel sapore vintage.....
Attendo il completamento del post e poi potrei farci un pensierino (se riesco anche a trovare il tempo, ho un sacco di cose ancora ferme).

[Enotria]

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Vediamo ora lo schema elettrico, considerate però che tutto è ridotto al minimo possibile perché già allora avevo parecchie difficoltà a lavorare in piccolo.
Cercando la documentazione, ho ritrovato i miei schizzi originali, ve li ripropongo cercando di chiarire i miei scarabocchi.

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In alto a sinistra c’è un 555 che genera gli impulsi la cui frequenza è regolata dal potenziometro da 470K in coppia con il condensatore da 2n2.
La frequenza generata è piuttosto alta per avere una migliore stabilità, a questo seguono tre stadi divisori per 10, in modo da avere impulsi anche ai valori più bassi.

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Il commutatore ad una via e quattro posizioni serve appunto per prelevare il segnale con quattro decadi di differenza.

Tanto per capirci, se io regolo il generatore ad una frequenza di 5000 CPM, con il commutatore posso regolare il fondo scala dello strumento in prova a 5000, 500, 50 e 5 CPM rispettivamente.
Resta solo ancora un particolare: il generatore e le successive decadi hanno lavorato con delle onde quadre, al contrario, il segnale che devo inviare al geiger è un impulso di lunghezza ben definita, qualsiasi sia la frequenza del mio generatore.
A questo pensa il secondo integrato 555: quando gli arriva l’onda quadra, lui emette un impulso che è regolato dalla coppia trimmer da 10K e condensatore da 3n3.
Per fare bene, la taratura va fatta con l’ausilio di un oscilloscopio regolando il trimmer per un impulso della durata desiderata, più o meno lunga a seconda della bontà dei geiger che dobbiamo verificare.

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Il segnale è ora della giusta frequenza e della giusta forma, va solo ridotto di ampiezza per meglio regolare la sensibilità del nostro geiger in prova. A questo provvede un semplice partitore con un potenziometro da 47K.

Nel mio schema originale questa ultima parte, visibile in basso a sinistra nello schema elettrico, è male descritta e piuttosto confusa: si vede che già allora non avevo le idee molto chiare.
Si può capire che vi è un partitore resistivo per abbassare di 1:1000 la tensione HT e poi viene inviata al voltmetro digitale, mentre un condensatore ad alto isolamento ed uno zenner proteggono il generatore di impulsi da eventuali alte tensioni residue.
L’altra presa che si vede sotto è per l’oscilloscopio, in caso si voglia vedere la forma e l’ampiezza del segnale inviato.


Vediamo ora come utilizzare lo strumento.
Collegato il Pulsar con un cavo munito di BNC come fosse una sonda, come prima cosa leggiamo la tensione HT se è regolare. Poi verifichiamo la frequenza del generatore: il frequenzimetro digitale ci indica i cps (impulsi al secondo) per cui per sapere i CPM emessi basta moltiplicare per 60.
Quindi, se nella foto vedete il frequenzimetro che indica 836 significa che l’oscillatore emette una onda quadra da 836 Hz, che il successivo squadratore traduce in impulsi ed esattamente 836 cps, equivalenti quindi a circa 50.000 CPM.
Questo sarà quindi il numero di impulsi emessi, salvo la posizione del commutatore, che ci permetterà di ottenere oltre i 5.000 CPM, anche i 500 CPM, oppure ancora i 50 CPM.
In pratica, già solo commutando le decadi di divisione, noi avremo i punti di taratura sia per il fondo scala, sia per l’inizio scala, di qualsiasi ratemeter.

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Nel caso che il ratemeter avesse lo strumento con fondo scala a 10.000 CPM (es. Eberline ASP-1), basta regolare il generatore a 1.667 Hz per avere in uscita 100.000 CPM, 10.000 CPM, 1.000 CPM e 100 CPM.

Regolando poi con il potenziometro l’ampiezza del segnale di uscita, noi possiamo abbassarlo fino a che lo strumento in prova non rivela più il segnale. Questo ci darà una idea della sensibilità del geiger e, se colleghiamo anche l’oscilloscopio, potremo misurare l’ampiezza minima dell’impulso utile ad essere rivelato.


Vi chiedo scusa per la poca chiarezza, ma sono appunti che ho ritrovato e che avevo scritto non meno di venti anni fa. Io stesso faccio fatica a capirli oggi, ma penso che, con un po’ di fantasia, siano sufficienti per assemblare lo strumentino.
Del resto è comodissimo e rapido nell’utilizzo e, a me, tanto è bastato.

[marconmeteo]

Ottimo ed interessante; non capisco se l'alta tensione è quella del contatore a cui colleghi il pulser o se viene generata dal circuito del pulser stesso (non vedo però tale circuitazione nello schema che hai postato per cui deduco sia quella dl geiger in esame).
Una cosa a cui non avevo pensato è stata la soluzione di partire da una frequenza alta ed utilizzare dei divisori, io erroneamente avrei optato per ottenere le diverse gamme, a commutare varie capacità nell'oscillatore. Ovviamente la tua soluzione offre una stabilità e precisione maggiore.

[Enotria]

Si, l'alta tensione è quella presente sul BNC del geiger in prova: da una parte il partitore ne preleva 1/1000 e la misura, dall'altra gli arrivano gli impulsi del generatore e, se è collegato, l'oscilloscopio visualizza l'impulso, permettendone la misurazione di ampiezza e lunghezza. L'oscilloscopio può anche essere utile per individuare eventuali auto oscillazioni del geiger e che si sovrappongono al segnale.

La presenza delle decadi è comodissima perché quasi tutti gli strumenti prevedono la presenza di diverse scale, ciascuna di 1/10 superiore all'altra. In questo modo con una sola commutazione si tara il fondo sala (es. 500 CPM) e l'inizio della scala successiva.

Negli strumenti con scala logaritmica (es. Nuclear Enterprises RM-5) si hanno immediatamente quattro diversi punti di taratura della scala.

Naturalmente l'oscilloscopio ben di rado viene collegato, semplicemente sul potenziometro della sensibilità vi ho segnato un punto bianco che indica il limite per una buona sensibilità: se per sentire gli impulsi devo andare oltre il punto bianco, vuol dire che il geiger in prova è "sordo" come una campana.

[marconmeteo]

Ottimo, grazie. Appena termino la lista di cose da restaurare/riparare me ne faccio uno.

[Francesco]

Grazie dell'ottima spiegazione, il pulsar è molto comodo per controllare se uno strumento è calibrato a dovere o meno. Se ne trovano già pronti (es. Ludlum, Eberline ecc..) ma costano abbastanza la tua è un'ottima soluzione e la spesa è minima.
Se un giorno avrò tempo proverò a realizzarlo per chi ha molti strumenti come me è ottimo averne uno.

Al museo di Emiliano ho visto un Eberline che può funzionare a batterie ottimo strumento.

[Emiliano]

è questo?

[Francesco]

è questo?

Si esatto è proprio quello è davvero un bel apparato poi è molto comodo da avere nel museo cosi puoi controllare gli apparati.

[Emiliano]

Non è qui solo per far bella mostra di se staticamente, è pronto sul banchetto da lavoro!