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Mi anterior Geiger, modelo AN-1, fue el ejemplo de la construcción de un detector o contador Geiger-Müller con materiales muy básicos. Era un "All transistor" casi salido de mediados de los años 60, sin ningún circuito integrado, montado en el interior de la carcasa de un tester de aguja y utilizando además como elemento generador de alta tensión el módulo de una luz fluorescente normal de emergencia.
Con todo, el AN-1 tiene características interesantes, como el hecho que es capaz de funcionar con cualquier tubo entre 300 y 1200 volts, y su lectura en CPM (cuentas por minuto) es independiente de su anchura de pulso.
En la idea de desarrollar otro instrumento del mismo tipo pero algo más sofisticado, el siguiente paso ha sido el AN-2, de concepción bastante más depurada, con la misma versatilidad pero con un tamaño mucho más pequeño y con una autonomía que multiplica por cinco la del modelo anterior.

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El nuevo Geiger tiene una evidente diferencia con el anterior, la caja es un sólido contenedor de plástico ABS de color blanco y apenas mide 5,5 x 10,5 x 2,5 cm. Además no es aprovechada de otros montajes y tiene un aspecto que considero más profesional y atractivo. Pero todo eso no significaría nada si no hubiera depurado considerablemente el circuito interior. En éste solo hay dos transistores y el resto de funciones las lleva a cabo un circuito integrado muy común del tipo CMOS 4093.
La idea inicial de este circuito ha sido la economía de componentes y la estabilidad de funcionamiento, y aunque no lo haya expresado en el título, también está construido con materiales reciclados de otras placas y montajes, calculando que entre todo habré gastado unos 2 ó 3 € para dejarlo totalmente acabado.

Los pasos para su construcción han sido los siguientes:

1) - Diseñar una fuente conmutada de alto rendimiento, ya que mientras la del AN-1 consumía entre 25 y 35 mA, ésta no debería superar los 5 mA.
2) - Mantener la posibilidad de regulación de la tensión de salida, para permitir la conexión de diferentes tubos detectores.
3) - Aprovechar al máximo un circuito integrado digital, común y barato, como es el CMOS 4093, de 4 puertas Schmitt-NAND.
4) - Permitir los dos procedimientos habituales de adquisición de la señal del tubo Geiger, el paralelo y el serie.


- El circuito del Geiger AN-2

El diseño preliminar y las pruebas me han llevado alrededor de quince días, con pruebas parciales que me han permitido ir sorteando los problemas imprevistos que siempre surgen en un nuevo circuito. El diagrama final ha quedado así:




A partir de aquí, aquellos lectores que se interesen más por los conceptos generales y el montaje mecánico del aparato pueden saltar directamente al apartado "Construcción del AN-2...", pero para quienes prefieran una exposición más detallada de su funcionamiento, diré que el circuito tiene dos partes claramente diferenciadas, la superior donde se muestra el generador de alta tensión y la inferior con el amplificador de impulsos, el conformador y el sistema de representación de valores.


- La fuente de alimentación conmutada

Como ya expliqué en la parte teórica del AN-1, los tubos Geiger se basan en una ionización en avalancha producida por cierto tipo de partículas subatómicas y radiaciones electromagnéticas ionizantes en el seno de un gas. Pero para que esto ocurra es necesario que el tubo esté polarizado con una tensión eléctrica relativamente alta, de entre 300 y 1.000 volts.
El consumo del tubo detector es en cambio insignificante, de pocos microampers durante fracciones de tiempo muy cortas, que raramente superan los 100 microsegundos. Por este motivo, la potencia eléctrica que ha de suministrar este tipo de fuentes es muy reducida, y su consumo de corriente se deberá casi exclusivamente a la necesidad de compensar las pérdidas de la propia fuente.

En el Geiger AN-1 utilicé parte de una la reactancia electrónica aprovechada de una luz de emergencia estropeada, pero como sus componentes estaban dimensionados para dar hasta 6 vatios de potencia, aun trabajando casi en vacío, el consumo superaba los 25-35 mA. En el AN-2 en cambio, sólo necesito unos pocos milivatios y por tanto he optado por un circuito totalmente nuevo y más adecuado estas reducidas necesidades.

Expliquemos antes un poco las particularidades del integrado 4093. Es un tipo digital de tecnología CMOS que contiene 4 puertas NAND de doble entrada en su interior. Dichas entradas tienen la característica Schmitt, que es la existencia de un umbral muy claro de un valor aproximadamente la mitad de la fuente de alimentación, que establece el punto que el 4093 interpreta como la existencia o ausencia de tensión. Como es un NAND (es de cir un AND seguido de un inversor NOT) con las entradas por debajo del umbral, la salida estará a 1, con tensiones por encima, la salida está a 0. Además, el umbral Schmitt es en realidad doble, ya que tiene un valor de activación, y otro de desactivación, algo más bajo que el anterior.

Por otra parte, en este montaje la cuatro NAND se utilizan con las dos entradas unidas, y por tanto el conjunto se convierte en un simple inversor o puerta NOT, con lo que su salida estará siempre invertida con respecto a la entrada.

Regresando a la fuente conmutada, observamos que la puerta NAND Nº1 está en configuración autoosciladora, y su salida ataca directamente el gate de un transistor mosfet de potencia. Esta puerta genera ondas cuadradas asimétricas, en las cuales la marca, es decir, el tiempo que la salida está arriba, es mucho más corta que el espacio, en que está abajo. Estos tiempos respectivos se ajustan mediante el potenciómetro VR1, ya que dependiendo de la posición del cursor, cambian las resistencias entre el cursor y cada extremo, haciendo que el tiempo de carga del condensador C3, que se efectúa por la rama del diodo D3, pueda ser distinta del de descarga que se efectúa por la rama del diodo D2.

El VR1 ha de ajustarse para que los tiempos de señal sean de 10 microsegundos para la marca y de 100 microsegundos (más o menos) para el espacio, lo cual nos arroja un período total de 110 microsegundos y por tanto una frecuencia de oscilación de unos 9 Khz.




- A impulsos de esta señal, el transistor mosfet actúa como un interruptor conduciendo o cortando la corriente a través del primario de transformador, provocando que la inductancia del bobinado genere una fuerza contraelectromotriz en forma de pico de tensión opuesto en signo a la corriente. Dicho pico se produce por la elevada pendiente de la onda cuadrada y en este caso concreto su valor supera los 120 volts, muy superior por tanto a los 9 volts de alimentación que utilizaremos para el montaje.

- El segundo bobinado de este transformador tiene una relación de espiras de 1/10, con lo cual, el pico del primario aparecerá aumentado en el secundario hasta una cifra cercana a los 1200 volts, los cuales serán rectificados con un diodo D4 y filtrados por condensadores C4 y C5 hasta conseguir la corriente continua necesaria para la alimentación del tubo Geiger.


- El sistema de regulación de tensión

En estas condiciones la fuente va "embalada" es decir, genera toda la tensión que puede dar, pero a nosotros nos interesa el poder reducirla a voluntad para que se adapte a una gama muy variada de tubos detectores de partículas. Por este motivo se ha añadido un sistema de regulación que permite establecer de forma fácil una salida entre 350 y 1.100 volts.

El sistema se basa en una realimentación o "feedback" que mide el valor de salida y de acuerdo a un punto prefijado, arranca o detiene el oscilador para mantener la salida estable en dicho punto. La toma de tensión de referencia se efectúa a la salida del divisor de tensión formado por R4 y VR2. Cuando la salida supera el umbral del diodo zener de 47 volts y polariza el transistor TR1, las entradas de la puerta 2 se sitúan por debajo de la tensión Schmitt y la salida invertida sube casi hasta el voltaje de alimentación, polarizando la puerta osciladora 2 a través del diodo D1 y provocando su detención. Desde este instante, la tensión de salida comenzará a disminuir lentamente, dejando de polarizar el zener e iniciando el proceso contrario que arrancará de nuevo el oscilador.

Si conectamos un osciloscopio a la salida, observaremos que esta forma de regulación crea trenes de impulsos separados por una duración variable según el estado de las pilas y la tensión a la que tengamos ajustada la fuente. En las pruebas efectuadas entre 400 y 1.000 volts he obtenido una estabilidad excelente, como reflejan los datos que vienen a continuación. Por ejemplo, en la segunda línea, para un tensión de salida de 500 volts, la tensión de alimentación podría bajar desde los 9,5 nominales hasta los 4 volts sin que la salida varíe más del 2%. En estas condiciones, el consumo máximo a 9,5 volts es de sólo 2,2 mA.

Tensión de salida (Volts)

Tensión mínima de  alimentación (Volts)

Consumo (mA)

400		4		2
500		4		2,2
600		4		2,4
700		4		2,6
800		4		2,9
900		6,5		3,2
1000		7,2		3,6

De ello se desprende que para salidas de 700-800 volts, más que suficientes para la mayoría de los tubos Geiger, en este circuito podríamos incluso utilizar sin problemas tensiones de alimentación tan bajas como de 4,8 volts, manteniendo un buen margen de regulación.


- Curva típica de un tubo Geiger y tensión de "plateau"

Bien, ya tenemos una bonita fuente estabilizada que nos genera una tensión adecuada a nuestro tubo Geiger. Respecto a esto, debo decir que el valor de tensión adecuado lo suministra el fabricante del mismo y esta situado en el el centro de lo que en el argot del tema se llama "plateau", o mesa, para entendernos.
Este concepto tiene que ver que las características del tubo, cuya sensibilidad frente a las radiaciones cambia con la tensión de polarización, pero como puede apreciarse en el siguiente gráfico, no lo hace de forma lineal.




EL "plateau", entonces, es una zona de pendiente relativamente plana, insertada entre dos mucho más crecientes, en que una considerable variación en la tensión, apenas cambia la sensibilidad. La conexión del tubo a la fuente siempre se efectuará por lo tanto a esta tensión y a través de una cierta resistencia de alto valor, normalmente comprendido entre 3 y 20 Megaohms, cuya función es limitar la corriente máxima de descarga, pero manteniendo también el mínimo flujo necesario para "barrer" los iones positivos en el menor tiempo posible. El valor de esta resistencia también suele suministrarla el fabricante.


- La conexión del tubo Geiger

Hay dos maneras básicas de obtener la señal de salida: en paralelo y en serie, como muestra la imagen que viene a continuación.




En el sistema 1, el paralelo, la breve caída de tensión que provoca el tubo al cebarse se extrae mediante un condensador desde el ánodo. El impulso es negativo y de una amplitud considerable, el problema es que es una salida en alta impedancia y que la capacidad del condensador debe limitarse a pocos picofaradios, puesto que en caso contrario la carga que haya acumulado se descargará en el momento del disparo a través del propio tubo, creando un pico de intensidad muy superior al limitado por la resistencia, y causando no sólo un considerable tiempo muerto de insensibilidad tras cada detección, sino también un notable acortamiento de la vida del tubo.

Por este motivo, en muchos Geigers se utiliza el sistema 2, en donde el cátodo del tubo está colocado en serie con una resistencia de valor medio. La señal es de una amplitud mucho menor, pero también lo es la impedancia de salida, con lo cual el circuito amplificador puede aprovecharla mejor y permitirá añadir un cable prolongador sin que su capacidad parásita afecte demasiado. Aparte de ello, aquí la señal es positiva y de duración más breve que en el sistema 1.
No obstante, el procedimiento serie tiene un inconveniente importante; que el cátodo, frecuentemente constituido por el cuerpo metálico del propio tubo, no está conectado a masa, y por tanto puede ser afectado por interferencias externas, como el zumbido de la red, transitorios de chispas o ondas electromagnéticas. Por este motivo, sólo suele usarse para tubos geigers internos o rodeados de un blindaje adicional, lo cual puede aumentar su tamaño y disminuir su sensibilidad.

En mi caso, he optado por incluir los dos sistemas, con un pequeño conmutador (A-B) soldado al mismo circuito impreso, que permite elegir uno u otro a voluntad..

De esta parte del esquema sólo resta comentar la prepolarización formada por R5, D5 y R6, que elevan el nivel de continua en ausencia de señal a un valor próximo al umbral Schmitt de la puerta 3, permitiendo que sea activada por señales de amplitud superior a 1,5 volts.

Para diseñar el resto del circuito, necesitaré saber cuáles son los valores de señal que da cada uno de los tubos Frieseke que pienso utilizar en el AN-2. Para una tensión de polarización de 500 volts, con el montaje en serie nº 2 y una resistencia de carga de cátodo de 470 K son los siguientes:

FHZ-74 (tubo para altas dosis 50 Rems/hora)	19 volts.
FHZ-76 (tubo para bajas dosis 1 Rem/hora)	17 volts.
FHZ-72 (tubo sensible beta/gamma)	4,8 volts.
FHZ-73 (tubo sensible para líquidos)	2,2 volts.

Si utilizamos en cambio el montaje paralelo Nº 1, estas tensiones pueden aparecer fácilmente multiplicadas por 10.

También he probado el tubo General Electric CV2247 procedente de un viejo detector militar inglés llamado Radiation Meter Nº 1, pero es muy posible que esté en mal estado, porque pese elevar la tensión de polarización a 800 volts, la señal apenas se levanta 1 volt y su plateau es tan estrecho, que a 785 volts ya no funciona, y a 840 entra en autoencendido permanente.

Los tubos FHZ-76 y el FHZ-74		El tubo sensible FHZ-72		El tubo para líquidos FHZ-73

Bien, ya hemos dilucidado algunos puntos más del sistema de Hans Geiger, que pese a su sencillez se ve afectado por fenómenos más complejos que también debemos considerar.


- El amplificador y conformador de señal

El circuito amplificador y conformador de señal está formado por las puertas 3 y 4 del integrado 4093, y su misión es "estandarizar" el impulso de entrada para que independizarlo del tubo que lo produce. De esta manera, el instrumento indicador sólo será sensible a la frecuencia de los impulsos, o lo que es lo mismo, a las CPM (Cuentas Por Minuto) producto de la ionización del gas.

Ya he dicho que las entradas de las puertas NAND son del tipo CMOS, es decir, son un condensador y por tanto su impedancia es altísima, especialmente a bajas frecuencias, por este motivo es necesario incorporar una resistencia que permita de nuevo la carga de C6 cuando cesa la descarga del tubo Geiger.
El diodo D6 tiene una misión importante, y es la de evitar que impulsos demasiado grandes alcancen las entradas de la puerta y puedan dañarlas. El diodo será un circuito abierto mientras el impulso no sobrepase los 9 volts de la batería, pero si este valor se ve superado, desviará toda la tensión sobrante hacia el sistema de alimentación del circuito, el cual lo absorberá sin darse cuenta.
El impulso procedente del tubo Geiger tiene una entrada brusca pero una salida más amortiguada, mostrando a veces formas irregulares en la cresta, pero gracias a las características Schmitt de este integrado, las salidas son siempre en lógica inversa y con una señal totalmente cuadrada.

- La posición A del conmutador selecciona el método paralelo Nº 1 y corresponde a la unión mediante condensador, en esta caso el C6 de muy bajo valor, lo cual es bueno para el tubo. En este caso la activación del al puerta no se efectúa cuando el tubo se ceba, porque entonces la señal es negativa con respecto a masa, sino cuando el tubo se recupera y la tensión vuelve a subir.

- La posición B del conmutador selecciona el metodo serie Nº 2. Las puertas Schmitt-NAND están alimentadas a 9 volts y por tanto tienen un umbral mínimo de activación de unos 5 volts. Esto será especialmente grave con el sistema serie Nº2. Con los tubos FHZ-76 y FHZ-74 sobrará margen de señal, pero el tubo largo FHZ-72 da apenas 4,8 volts y el FHZ-73 da sólo 2,2, con lo cual ninguno de los dos superará el umbral.
Para solventar este problema he colocado un sistema de prepolarización que eleva el pedestal de la señal de entrada a un mínimo de 4 volts, formado por un divisor R5-R6 en serie con el diodo D5, con lo cual, hasta el tubo FHZ-73 va a activar el amplificador.

La señal de salida de este paso es conducida a tres puntos diferentes:


El monoestable tiene la característica que la señal de salida es también cuadrada pero de duración fija, con independencia de la duración del impulso de entrada. En este caso, por ejemplo, la entrada será de algunas decenas de microsegundos, pero la salida quedará fijada en 8 milisegundos, suficiente para mover la aguja de un instrumento indicador, que no es demasiado sensible, en la escala baja de hasta 400 CPM, y a la vez, mantener suficiente linealidad para la escala alta de hasta 4.000 CPM.

- Las resistencias ajustables VR3 y VR4 permiten ajustar de forma independiente las dos escalas que vamos a disponer.
- Los tres diodos D7, D8 y D9 limitan la amplitud del impulso de salida frente al desgaste de la pila, estableciéndolo en 1,8 volts.
- El diodo D10, el condensador C8 y la resistencia R10 convierten la secuencia de impulsos en una tensión continua que mantiene una cierta relación de proporcionalidad logarítmica con la frecuencia y que finalmente moverá la aguja del instrumento indicador.


- Construcción del AN-2, la parte electrónica

Aunque la expresión "componentes reciclados" ya no figure en el título de este montaje, aquí también voy a utilizar una mayoría de componentes de este origen, como resistencias, condensadores, diodos o los dos únicos semiconductores que hay. El resto, naturalmente, deberemos comprarlos, aunque ninguno de ellos es especial y su coste total no va a superar los tres o cuatro euros. Y sin embargo hay uno que no vamos a encontrar fácilmente en ninguna tienda de recambios; se trata del mini-transformador de alta tensión, que casi seguro deberemos por fabricar por nosotros mismos.


- El mini-transformador de alta tensión

A través de comentarios publicados por usuarios de diversos foros de electrónica me he dado cuenta que para mucha gente bobinar un pequeño transformador siempre ha representado un problema casi insalvable, aunque dicho transformador sea de lo más sencillo y sólo tenga sólo un par de centenares de espiras.
En nuestro caso necesitamos un transformador del tipo "switching", con núcleo de ferrita y una relación de espiras de 1:10. El primario será de 40 ó 50 espiras y por tanto un secundario deberá ser de 400 ó 500. El tipo de hilo a utilizar será de pequeño diámetro, determinado por el tamaño del núcleo que utilicemos, el cual a su vez deberá ser adecuado para la potencia que debe transformar.

En este punto podríamos ensarzarnos en una miríada de cálculos donde sé por experiencia que es difícil contemplar todas las variables, o bien realizar un par de pruebas y a partir de ellas decidir las modificaciones necesarias para encontrar una solución más rápida.

Las primeras pruebas las he efectuado con dos pequeños transformadores sin modificar, sacados de viejas placas de una centralita telefónica DKDA, y tal vez ha sido pura coincidencia que siendo diferentes de modelo y tamaño, ambos han dado una tensión rectificada y filtrada que rondaba los 650-680 volts. Ésto estaría muy bien si quisiéramos montar un Geiger con tubos de hasta 500 volts. Sin embargo nuestra idea es que la fuente pueda suministrar hasta 1.100 volts estabilizados, y por lo tanto está claro que les falta relación de espiras para alcanzar dicho valor.

Para ello he acudido a mi caja de pequeñas inductancias, donde guardo una cincuentena de pequeños filtros y transformadores de núcleo de ferrita. Estos componentes han sido casi todos sacados de viejas placas de reactancias de fluorescente o de monitores de ordenador. En general he intentado utilizar núcleos en que la forma de baquelita tuviera divisiones, ya que de esta forma me evito el tener que aislar el bobinado cada pocas capas, teniendo, eso sí, la precaución de proteger con un pequeño trozo de cinta adhesiva el hilillo de entrada que va hasta el centro de la bobina, puesto que irá tocándose con toda la bobina a medida que esta crezca y por tanto su aislante estará sometido a una creciente diferencia de potencial.

En la primera prueba he dado a mano 40 espiras de hilo de 0.2 mm. en el primario y 400 espiras de hilo de 0,1 mm. en el secundario. Para este último bobinado había hecho antes una prueba con hilo de 0,05 mm. (50 micras), pero realmente es tan delgado, que resulta casi invisible y demasiado fácil de romper al manipularlo.



En la imagen anterior se muestra el proceso de bobinado manual del primer mini-transformador, el cual no ha llevado más de quince minutos de trabajo. Los núcleos de ferrita en forma de "U" los he podido despegar sin romperlos calentándolos con el soldador. Y en la imagen siguiente se puede ver el elemento acabado, con el primario ocupando la división de la derecha, y el secundario repartido entre las tres de la izquierda.


- Más mini-transformadores

Una vez probado en una fuente experimental, este mini-transformador ha dado hasta 1150 volts, lo cual está muy bien para un primer intento, pero tal vez sea porque me ha picado la curiosidad, que me he puesto a fabricar algunos más, tanto del mismo tipo como otros más sencillos y de tamaño más reducido, utilizando únicamente los núcleos de ferrita y el bobinado apilado, sin divisiones laterales pero separados por una capa de cinta transparente cada dos capas de 50 espiras.
Otra de las pruebas ha sido variar el número de espiras pero manteniendo la relación 1/10. He fabricado de 40/400, de 50/500 y de 60/600, sin notar demasiadas diferencias de rendimiento entre ellos.

Seminúcleos de uno de los mini-transformadores, sobre los que realizaré los bobinados		El transformador acabado. Véase el tamaño comparativo con los dedos

Para el siguiente minitransformador he utilizado seminúcleos en "m", a los que les he roto una patita para convertirlos en "U". También he utilizado una parte del separador de bobinados original de baquelita, porque he comprobado que es la manera más fácil de realizar el bobinado de alta tensión, que en este caso será de 600 espiras, 200 en cada separación.
Otra diferencia es que el bobinado primario lo he tenido que dividir en dos partes de 30 espiras, situadas en cada parte inferior de la U, la cual se cierra en su lado más grueso en el eje de la bobina de alta.

En el último transformador he cortado las patas de la "U" de ferrita para que sea más corto, quedando con unas medidas de 14 x 11 mm. realmente pequeño. En la siguiente imagen, a la izquierda puede verse este transformador, y a la derecha, seis de los siete que dispongo ahora. Los tres realizados hace dos días y los tres nuevos, mucho más pequeños que los anteriores, todos los cuales pueden compararse por el tamaño de la punta de un bolígrafo.
El primero que construí no está en la imagen, ya que es el instalado en el circuito de alimentación que mostraba al principio de este mensaje. Algunos de ellos, especialmente los que no están hechos sobre una forma previa de plástico o baquelita, me han llevado algo más de tiempo, pero en todo caso, nunca superior a los veinte minutos, así que nadie que quiera construir un Geiger tiene la excusa de decir que no puede por la dificultad de bobinar el transformador.

En este minitransformador el bobinado primario está situado sobre la ferrita y dividido en dos partes		Seis mini-transformadores de conmutación capaces de convertir 9 volts en 1.200. El más pequeño de 11 x 14 mm.

- El transistor de potencia

Otro componente importante es el transistor de potencia TR2, aunque el calificativo "de potencia" es más para definir el tipo de transistor que no para las exigencias del trabajo que realiza en este circuito, cuyas "necesidades energéticas", creo que ya lo he citado, apenas superan la decena de milivatios.
Al describir el funcionamiento del circuito ya hemos dicho que este elemento actúa como interruptor, funcionando en clase C, a todo a nada, con brevísimos tiempos de conmutación entre ambos estados, lo cual hace que las pérdidas internas sean muy bajas y por tanto alto su rendimiento.

Los transistores Mosfet se adaptan muy bien a esta función, porque la potencia necesaria para controlarlos es casi residual. Con un Mosfet, la salida de la puerta Nº1 del integrado no necesita de una adaptación de impedancias adicional, y puede ir conectada directamente a su "gate" o electrodo de control.
Para este circuito podremos elegir entre cientos de Mosfet distintos, en realidad cualquiera que tenga un VDG (Voltaje Drenador-Gate) igual o superior a 200 volts. En mi caso he probado con los conocidos IRF 630, 730 y 830, e incluso con un BUK455, aunque sus escasos 100 volts de VDG me han aconsejado prescindir de él. Otro de los buenos candidatos a sido un pequeño D2NC6 (600 Vdg, 6 Amps), de montaje SMD, conseguido de reactancias electrónicas Osram en mal estado, e incluso se me ha ocurrido probar un tipo distinto de componente, llamado IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor - transistor bipolar de puerta aislada) que aúna las ventaja de los Mosfet y los transistores convencionales. Este IGBT es del tipo 2N60C3, de 600 volts y 24 Amps, también del tipo de montaje superficial, y a igual que el anterior obtenido de las reactancias Osram.

El rendimiento de todos ellos ha sido muy similar, aunque posiblemente el que mejor se ha portado ha sido el IGBT, que ha arrojado un consumo total de la fuente de 1,5 mA a 500 Volts y de 3,5 mA para 1.000 volts.




- El montaje mecánico

Las cajas de montaje siempre han sido un problema para mí, ya que en el único comercio de electrónica de mi isla apenas puedo encontrar tres o cuatro tipos distintos, ninguno de los cuales es adecuado para dar la apariencia de un montaje profesional. Al final me decido por una pequeña cajita de plástico ABS blanco, que tenía guardada en mi cajón de sastre, el problema es que tal vez sea demasiado pequeña, y que una vez comience a colocar componentes en su interior, después no pueda ni cerrar la tapa.

Aparte de los elementos internos, la caja deberá alojar un instrumento indicador de aguja, aprovechado de una vieja platina Sony, y dos pequeños conmutadores deslizantes de 1 circuito 2 posiciones, uno de los cuales será el interruptor de alimentación, y el otro el selector de las dos escalas de medida.




A igual que el sistema adoptado en el Geiger AN-1, he colocado también una base conector BNC, esta vez en la cara superior de la caja, donde utilizando un adaptador podré conectar los distintos tubos de que dispongo. Y ante la falta de espacio he decidido cambiar el altavoz para escuchar los "cliks" de detección de las partículas por un pequeño "botón" piezoeléctrico, aunque el volumen que pueda dar a 9 volts seguro que no será nada del otro mundo.

La pequeña caja se abre y cierra a presión mediante dos pestañas. Su espacio interior es aún más reducido, dejando apenas 2 cm. de altura que puede representar un problema para algunos componentes, como el transformador de alta tensión o el condensador de 1500 microfaradios del integrador de salida. Además, el circuito impreso deberá estar a dos alturas distintas, una parte sobre el indicador de aguja y la otra al lado de la pila, y por tanto también deberá estar dividido en sendos trozos convenientemente interconectados.




Una vez montada la fuente de alimentación de alta tensión, cuyo circuito mide sólo 4,5 x 1,5 cm, coloco provisionalmente algunos elementos en la caja para hacerme una idea de los problemas con que puedo encontrarme. El circuito de la fuente hubiera podido ser aún más pequeño, pero no he encontrado resistencias de alto valor, como la de 90 megaohmios necesaria para el divisor de tensión del estabilizador, y he debido hacerla con cuatro de 22 megas en serie.

La fuente de alta tensión colocada provisionalmente en la posición que va a ocupar, al lado de la pila. El resto del circuito estará sobre el instrumento indicador		Montaje improvisado pero funcional de la fuente, conectada a un tubo Geiger FHZ76 y al osciloscopio para visualizar las señales.

El siguiente paso fue montar el resto del circuito, cuidando muy bien el espacio y la distribución de componentes, ya que la caja es realmente pequeña para este montaje. En la foto siguiente ya podemos ver más o menos como queda, destacando la distribución que nos deja el espacio justo para la pila o el pequeño conmutador rojo que permite los dos sistemas de captura del impulso del tubo.



Sin embargo, ahora me encuentro con un problema inesperado, porque resulta que el mini-altavoz que elegí en un principio para que indicara los "clicks" de las partículas detectadas, no es piezoeléctrico, sino de bobina, y su baja impedancia no me permite atacarlo directamente con la salida de la puerta NAND Nº 3. Podría colocar un transistor en configuración de colector común, pero siguiendo la filosofía de inicio de este montaje, no quiero añadir más componentes evitables, que además aumentarán de forma considerable el consumo de la pila.
También tengo cápsulas piezoeléctricas, naturalmente, pero su tamaño no me permite incluirlas en ningún punto de la caja, a menos que prescinda de la pila de 9 Volts y la cambie por tres pilas de botón de litio, lo cual tampoco me satisface por precio, por complicación interior y hasta por estética.

La solución ha sido desmontar la cápsula piezoeléctrica y aprovechar solamente la membrana activa. Para ello he medido el espacio de cámara de resonancia entre la membrana y el frontal de la cajita circular de plástico, más que nada, porque tales membranas son muy sensibles a las frecuencias de resonancia, afectadas a su vez por la cámara que tengan asociadas, hasta el punto que excitando la membrana con un generador de 2 Khz para que dé un sonido fuerte, si se saca de su caja deja de oírse casi por completo.
Después, con un soldador lápiz de 14 w. he soldado con mucho cuidado dos cablecillos a la cápsula. Tomando especial cuidado en no fastidiar la metalización situada sobre la cerámica

Despiece de la cápsula piezoeléctrica que ha de trabajar como mini-altavoz		Soldando con mucho cuidado dos cablecillos a la membrana piezoeléctrica

Seguidamente he "fabricado" una nueva cámara de resonancia aprovechando que la pared de la caja del Geiger es de ABS y de un grosor de 3 mm. El rebaje de forma circular, de un diámetro ligeramente menor que la membrana, tendrá una profundidad de 2 mm, y la he realizado con el Dremel y una fresa de vidia.

Creando la nueva cámara de resonancia en la propia pared interior de la caja del Geiger		La cámara de resonancia, aunque con un agujero desproporcionado		La membrana piezoeléctrica pegada con epoxi en su alojamiento

Al final, el resultado salta a la vista. En cuando al agujero de salida, primeramente me he pasado un pelín. En la caja original de la cápsula, tal agujero es de 3,5 mm de diámetro, pero como la idea es cubrir el frontal con una etiqueta perforada, y la superficie efectiva de salida del sonido debería ser la misma, le he dado una superfice mayor, aunque centrada la máximo con el eje de la propia caja. Sin embargo, después de efectuar un par de pruebas utilizando un generador de audio, he llegado a la conclusión que ajustar la resonancia con la etiqueta superpuesta será casi imposible, y por este motivo he optado por "reconstruir" con plástico el agujero de 3,5 original.

Esto ya estaba arreglado, pero ahora es necesario separar la membrana vibrante de la pila que va colocada sobre ella. No tengo mucho espacio, ya que el grosor de la pila es de 17 mm. y como la altura disponible es de 20, sólo dispongo de un margen de 3 mm.. Para ello recorto dos formas de cartulina de 1 mm. que pego entre ellas e impermeabilizo con una capa de Imedio. El conjunto, como muestra la imagen que viene a continuación, tiene forma de U, separa la pila a una distancia prudencial y deja libre la membrana para que pueda oscilar.

La siguiente imagen muestra los componentes colocados en su totalidad y los circuitos impresos conectados tanto entre ellos como a los conmutadores frontales. Si se retira la batería, puede verse además como ha quedado la membrana piezoeléctrica.




- Confeccionando las carátulas

Ah... queda por mostrar el cambio de la carátula del indicador de aguja y la del frontal del propio aparato. Para la primera de ellas he creado primeramente con el programa Galva una escala lineal de 0 a 10, subividida en 100 separaciones y la he pegado de forma provisional debajo de la aguja del instrumento. Después he conectado un generador de baja frecuencia PLL a la entrada del circuito detector-amplificador de impulsos y he ido dando los valores en Hz que corresponden a unidades CPM o Cuentas por Minuto, equivalencia que se obtiene dividiendo los valores CPM por 60.
De esta manera he obtenido una escala de equivalencias de unos 30 ó 40 valores para cada uno de los dos alcances, de 0-400 y de 0-4000 CPM, cuyos topes corresponden respectivamente a frecuencias de 6,66 Hz y 66,6 Hz.

A igual que hice en el Geiger AN-1, después he intentado hacer coincidir los valores obtenidos con una escala logarítmica estandar, pero seguramente por falta de linealidad del instrumento indicador, ello ha resultado imposible. Por esto he preferido colocar uno a uno los valores reales, cosa que también he hecho con el programa Galva, imprimiendo después el resultado en una HP Lasercolor, utilizando papel-cartulina de 200 g/m2.
En este caso ha bastado una sola escala, ya que tanto el tope como lo valores intermedios de 0-400 y 0-4.000 coincidían al milímetro.

La nueva escala está  impresa y a punto de ser recortada y pegada en el instrumento indicador		El instrumento acabado con la nueva escala de doble alcance

Lo siguiente ha sido abrir de nuevo el programa Galva y confeccionar la carátula frontal. Para ello he realizado algunos bocetos y pruebas de formas y colores, ya al final he dado con algo que me gusta bastante. El papel utilizado es de tipo normal, sin tratamiento satinado, puesto que así la tinta se fija mejor y no salta con pequeñas raspaduras. Además, la carátula frontal está protegida por una capa adicional de Aironfix transparente.
Una vez a punto, he recortado con un cúter las aberturas rectangulares del instrumento indicador y de los conmutadores frontales, así como la forma circular del agujero frontal que disimula el más pequeño de 3,5 mm de la salida del mini-altavoz.