МИНИАТЮРНЫЙ ИНДИКАТОР РАДИАЦИИ
В.СОЛОНИН, г.Конотоп, Сумской обл.
В связи с возросшей в последние годы актуальностью контроля радиационной обстановки, часто приходится слышать сожаления, что из-за недоступности микросхем и миниатюрных датчиков излучения с низким рабочим напряжением нет возможности изготовить миниатюрный индикатор радиации в виде значка, который все время можно иметь при себе и включать при необходимости.
Маленький индикатор радиации полезен в походе, при сборе грибов и ягод, во время сельскохозяйственных работ, при покупке продуктов на рынке. Предлагаемый индикатор радиации, благодаря малым размерам и весу, можно носить практически как значок. Его размеры определяются лишь использованными датчиком излучения (счетчиком Гейгера-Мюллера) и батарейкой, так как объем, занимаемый остальными деталями, составляет всего лишь половину объема спичечной коробки. Конструкция и схема позволяют применить любой датчик излучения с рабочим напряжением до 400 В. Поэтому при использовании более миниатюрных датчика и батарейки общие размеры прибора будут еще уменьшены по сравнению с теми, что показаны на чертеже.
Прибор осуществляет индикацию радиации щелчками. Чем они чаще -тем больше интенсивность радиации. Прибор чувствителен к естественному фону. С его помощью можно сравнить интенсивность излучения разных предметов по интенсивности (частоте) щелчков.
Схема, показанная на рис.1, содержит преобразователь напряжения на транзисторах VT1 и VТ2.
Puc.1
Высокое напряжение, выпрямленное диодами VD1...VD4 и сглаженное конденсатором СЗ, через резистор R5 поступает на датчик BD1. Формируемые им импульсы подаются через разделительный конденсатор С5 и резистор R6 на базу транзистора VT3, который их усиливает до мощности, необходимой для достаточно громкого срабатывания звукоизлучателя BF1. Напряжение питания VT3 формируется выпрямителем на диодах VD5...VD8 и конденсаторе С4.
Переменный резистор R2 необходим для минимизации потребляемого тока. Его движок устанавливают таким образом, чтобы сопротивление было как можно большим при наличии щелчков. Через некоторое время непрерывной работы прибора, после приработки датчика излучения, сопротивление можно еще увеличить, и щелчки не прекратятся, а потребляемый ток уменьшится. По мере разряда элемента питания G1 это сопротивление необходимо будет уменьшать. Расположение диодов VD1 ...VD4 с обеих сторон обмотки трансформатора Т1 уменьшает потребляемую энергию благодаря устранению перезаряда паразитной емкости этой обмотки.
Конструкция прибора показана на рис.2 в масштабе 1:1. Для уменьшения трудоемкости изготовления был использован навесной монтаж. Прибор смонтирован на оси 8 с резьбой. Для этого на ней в объеме 9 закреплен трансформатор Т1 (зажат с двух сторон гайками), выполненный на броневом ферритовом сердечнике Б14 проницаемостью 1500 или 2000. На его торцах сверху и снизу приклеены более крупные детали схемы, а более мелкие висят на своих выводах, припаянных к приклеенным радиоэлементам. Самые маленькие можно располагать на боковой поверхности трансформатора. Взаимное расположение деталей безразлично, лишь бы был рационально заполнен объем 9.
Puc.2
К нижнему торцу оси 8 припаяна скоба 15, согнутая из медной полосы. К ней гайкой 11 прикреплена крышка 13, вырезанная из полиэтиленовой пробки для бутылок, которая закрывает с нижней части цилиндрический корпус 12, представляющий собой отрезок пластмассовой трубки. В верхней по чертежу части оси 8 с помощью гаек 6 закреплена штанга 3, согнутая из медной проволоки, к которой припаян хомут 2 из тонкой медной полоски, удерживающий совместно с таким же хомутом 19 датчик 1. К верхней гайке 6 припаяна металлическая пластина 5, к которой приклеен звукоизлучатель 4, полученный в результате снятия пластмассового корпуса из капсюля (микронаушника) ТМ-2А. Один его вывод припаян к пластине 5, а другой, с помощью длинного и тонкого провода (например ПЭЛШО), соединен со схемой, размещенной в объеме 9. Этот провод накручивается на корпус звукоизлучателя 4 во время его навинчивания с помощью гайки 6 на ось 8. Таким образом корпус 12 жестко закреплен между крышкой 13 и звукоизлучателем 4, являющимся его второй крышкой.
Ось 8 служит общим проводом, с которым схема соединена с помощью лепестков, размещенных между гайками и удерживаемыми ими деталями. Переменный резистор R2 (7) и выключатель S1 (10) прикреплены к корпусу 12 с его внешней стороны путем вдавливания в пластмассу их выводов, разогретых паяльником, или приклеены. К скобе 15 прикреплена пластмассовая штанга 20 с помощью винтов, один из которых выступает с внутренней стороны скобы 15 и совместно с винтом 16с заточенным торцом сдавливает батарейку 17 так, что образуется электрический контакт между ее корпусом (отрицательным электродом) и скобой 15. Таким образом, батарейка 17 закреплена в скобе 15, а ее положительный электрод упирается в пружинящую пластину 21, припаянную к вырезанной из тонкого фольгированного стеклотекстолита плате 22, которая с помощью винтов 23 и шайб 14 прикреплена к скобе 15.
При этом пластина 21 электрически не контачит со скобой 15 и винтами 23, а соединена проводом через выключатель 10 со схемой, размещенной в объеме 9. Для предотвращения радиального перемещения батарейки 17 применено пластмассовое кольцо 18, прикрепленное винтами с нижней стороны штанги 20 возле хомута 19, соединенного проводом со схемой, размещенной в объеме 9. На корпусе 12 можно прикрепить шпильку или булавку для крепления прибора к одежде как значка.
Как видно, конструкция выполнена из подручных материалов, поэтому ее легко изготовить. Так как описанная конструкция содержит открытый датчик 1, то прибору ничто не препятствует регистрировать любые ионизирующие излучения, воспринимаемые датчиком BD1. Однако необходимо беречь датчик от повреждений и во время контроля радиации к нему не прикасаться, так как из-за этого возможны ложные срабатывания. Высокое напряжение, прикладываемое к датчику, для человека опасности не представляет, так как оно подается через резистор с большим сопротивлением - 15 МОм.
Если после правильной сборки преобразователь не работает, необходимо поменять местами выводы обмоток трансформатора Т1, подключенные к коллекторам транзисторов или к базовым резисторам. Работу преобразователя можно контролировать, измеряя напряжение на конденсаторе С4. Его величина влияет только на громкость щелчков. Переменным резистором R2 ее необходимо устанавливать минимальной, при которой еще следуют щелчки от естественного фона. Столь высокое напряжение (25 В) для капсюля BF1 совершенно безвредно, так как оно прикладывается к нему импульсами.
Обмотки I, II, III, IV трансформатора Т1 содержат по 2 витка провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм, а обмотки VI и V - соответственно 60 и 1000 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,05 мм. Вначале наматывают обмотку V. При этом необходимо следить, чтобы начальные и конечные витки обмотки не контактировали, иначе произойдет пробой изоляции высоким напряжением (в этом случае преобразователь может вообще не запуститься). Для этого во время намотки необходимо сделать хотя бы две прокладки из тонкой конденсаторной бумаги. Нужно следить, чтобы у стенок катушки витки не проваливались. Затем наматывают обмотку VI, а затем - остальные обмотки. Такая очередность намотки несколько увеличивает коэффициент использования сердечника. К диоду VD2 необходимо подключать внешний конец обмотки. При этом витки обмотки V, ближайшие к другим обмоткам, не будут иметь высокое напряжение.
Конденсаторы СЗ, С5 должны выдерживать напряжение 400 В. Если нет таких миниатюрных конденсаторов, можно использовать запас по напряжению, с которым изготавливаются конденсаторы, то есть применить экземпляры с меньшим пробивным напряжением. Это оправдано тем, что в случае пробоя этих конденсаторов никакие другие элементы не выходят из строя. Если имеются конденсаторы с указанной на схеме емкостью типа КСО, то уменьшить их размер можно сточив напильником их пластмассовый корпус или разбив его молотком. Можно применить конденсаторы с меньшей емкостью, чем указано на схеме, но при этом необходимо следить, чтобы транзистор VT3 не начал открываться пульсациями на конденсаторе СЗ, и чтобы сильно не снизилась громкость щелчков. А вообще, чем больше емкость этих конденсаторов, тем лучше. Остальные конденсаторы - типа КМ.
Переменный резистор R2 - любого типа с малыми размерами. К его движку необходимо прикрепить ручку. Транзисторы VT1, VT2 можно применить с любым буквенным индексом, а транзистор VT3 -любой, этой же проводимости, выдерживающий напряжение 30 В. Возможно, при замене транзистора VT3 появится необходимость уменьшения сопротивления резистора R6, но не меньше чем до 1 МОм, чтобы не снижать ресурс датчика BD1. Датчик излучения BD1 можно заменить на СБМ-21 или СБМ-10. Эти датчики - миниатюрные, что резко уменьшает размеры всего прибора. Однако из-за меньшей чувствительности этих датчиков уменьшается и чувствительность самого индикатора. Однако прибор все же остается чувствительным даже к естественному фону. При этом конструкция претерпевает минимальные изменения. Изменяются только детали крепления датчика. Диоды VD1...VD4 можно применить с любым буквенным индексом. Диоды VD5...VD9 могут быть любые миниатюрные с пробивным напряжением не меньше 30 В и предельной частотой не меньше 1 МГц.
Можно увеличить напряжение питания прибора до 3 В. При этом необходимо в 2 раза уменьшить число витков обмоток V, VI. В этом случае отпадает необходимость в переменном резисторе и уменьшается потребляемый ток. Вместо цепи из двух последовательных резисторов R2, R4, можно будет включить один постоянный резистор с сопротивлением, подобранным по минимальному потребляемому току.
Радиолюбитель 1-2001г.