Labortagebuch3: Quick and dirty
Auf mehrfachen Wunsch ein kurzer Zwischenbericht:
16-Bit AD-Wandler und Microcontroller erfolgreich verkabelt und programmiert.
Nach hartem Kampf reden die Beiden endlich
vernünftig miteinander
Das 68HC11-Modul (vor dem Steckbrett) übernimmt später im Gerät die Steuerung, Datenauswertung und Speicherung auf USB-Stick.
Zur Entwicklungsumgebung:
Ich verwende ein "On-Board" 68HC11-Forth mit integriertem Assembler.
Soll heißen: Die Programmiersprache Forth läuft incl. Interpreter, Compiler und Assembler direkt auf dem Mikrocontroller und benötigt gerade mal 16 Kbyte Speicherplatz!
Das Laptop dient nur als Terminal, das via RS232 mit dem Modul verbunden ist.
Hier mehr zur Progrmmierumgebung Forth:
http://de.wikipedia.org/wiki/Forth_%28Informatik%29
Dank diesem Forth-System kann ich jede einzelne Leitung und jedes Register des Controllers unmittelbar ansprechen.
Für die Entwicklung von Controllersteuerungen ist diese Methode einfach, schnell und effektiv. Leider kennt Forth kaum einer.
Wie auch immer:
Nachdem ich meine (seit Jahren brachliegenden) Programmierkentnisse wieder aktiviert hatte, ging es also an die Ansteuerung des AD-Wandlers.
Der Wandler befand sich zwar im Laborfundus, ich hatte aber noch nie damit gearbeitet.
Erstmal die Datenblätter durchgearbeitet, die zeitliche Ablaufsteuerung in Assembler programmiert: Und getestet und geändert und getestet und...
Es war ja nicht so, daß gar nichts funktioniert hätte - Ich bekam durchaus Messwerte vom Wandler, nur stimmten die einfach nicht!
Naja, nach etlichen Stunden Programmiererei (und etlichen Bierchen) bin ich "in mich gegangen" und habe mal nachgedacht
Ergebniss:
Das Datenblatt des Herstellers ist fehlerhaft!!!
In Rot habe ich meine Korrekturen eingefügt
Quelle:
http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX195.pdf
Zwischenzeitlich verstehe ich gar nicht mehr, warum mir das nicht gleich auffiel...
Nun läuft der Wandler jedenfalls extrem gut:
Obwohl der Versuchsaufbau und die wilde Verkabelung Probleme mit Streukapazitäten und Störeinstrahlungen schon zwangsläufig garantiert,
ist das 16-Bit Wandlerergebniss erstaunlich genau!
Oszillogramm eines Beta/Gamma-Peaks
Die eigentliche Wandlungszeit beträgt derzeit 142 µs, die Gesamtzeit des Interrupts (mit Auswertung und Speicherung) 250 µs.
Bisher takte ich den Controller mit 2 MHz, ergibt also eine max. Messfrequenz von 4 KHz oder 240.000 Imp/min am Sensor.
Da sowohl der 68HC11 als auch der AD-Wandler problemlos die doppelte Taktfrequenz vertragen, werde ich wohl den Quarz austauschen!
Begründung:
Mangels Szintillatorkristall (auf den ich noch 2 Monate warten muß
) betreibe ich den Sensor ja als Halbleiterdetektor nach diesem Aplikationsbeispiel:
Damit komme ich auf eine Zählrate (mit schwacher Thoriumprobe) von ca. 337 Imp/min.
Mit einer mittelstarken U-Probe lande ich wohl bei ca. 1000-2000 Imp/min. (wird gerade getestet)
Vorversuche haben ergeben, daß die Nachweiswahrscheinlichkeit für Beta/Gammaquanten bei dieser Versuchsanordnung bei ca. 0,001 liegt. Geht man also von einer Nachweiswahrscheinlichkeit von (grob) 0,5 beim Szintillator aus, kommt man auf ca. 20.000-40.000 Imp/min. Ein starker nat. Gammastrahler könnte also durchaus Zählraten von 200.000 Imp/min. und mehr erreichen.
Suma:
Zunächst erscheint eine zeitliche Auflösung von 125 µs (bei 4 MHz Takt) als völlig ausreichend. Die Teilchen/Quanten kommen aber nicht regelmäßig im 125 µs-Takt, sondern oftmals kommt der nächste Impuls schon wesentlich früher! Und gerade bei niedrigen Aktivitäten sollte man möglichst wenig Registrierungen verlieren.
Das Ziel liegt also bei einer möglichst kurzen Wandlungszeit!
Und hier mal ein erstes Spektrum:
Wie man sieht, ist eigentlich gar nichts zu sehen
Naja, etwas kann man schon sehen:
Der Peak bei Kanal-#80 ist wohl das Eigenrauschen des Sensors. Der geht normalerweise von Kanal-#0 bis ca. #150 kontinuierlich abwärts, entsprechend ca. 0-50 KeV. Der steile Anstieg bei #50 liegt an meiner Bias-Einstellung. Ich werte keine Ereignisse vor diesem Bereich aus! Kurz: Die Triggerschwelle liegt bei ca. 0,5V.
Mit sehr viel Enthusiasmus (und noch mehr Bier) könnte man die Abflachung bei #150 als "Peak" interpretieren.
Was das Spektrum aber sehr schön zeigt:
Hard- und Software laufen erstmal. Mit Sicherheit noch nicht annähernd optimal, aber auf diesem Fundament kann man aufbauen!
Quick and dirty!
Glück auf
Krumi
Nachtrag für Friedolin:
Dein ausgemusterter Laptop ist noch zu späten Ehren gekommen.
Läuft jetzt im DOS-Modus als Terminal und ist völlig unterfordert
Ein totalitäres System erkennt man daran, daß es die Kriminellen verschont und den politischen Gegner kriminalisiert
(Alexander Issajewitsch Solschenyzin)
untertagerettung.de
montanhistorik.de
Rest per PN.)
Zur Messung:
