[Contrib] [Labor] [Nummer 2]    EIN GEIGERZAeHLER, EIN MIKROCOMPUTER UND ICH

EIN GEIGERZAeHLER, EIN MIKROCOMPUTER UND ICH Reinhards Bastelstuebchen 2. Folge In der ersten Folge haben wir ein Projekt vorgestellt, mit dem Computer Radioaktivitaetsmessungen durchzufuehren. Wir haben einen Abriss der technischen Probleme gegeben, auf die wir bei so einem Vorhaben stossen koennen. Und wir haben versucht zu zeigen, dass mit der Loesung dieser technischen Probleme alleine noch lange nicht eitel Sonnenschein herrscht. Aber eins nach dem anderen. Zunaechst zurueck zur technischen Seite. Wir haben festgestellt, dass es in den handelsueblichen Geigerzaehlern durchaus Baugruppen gibt, an denen wir ein verwertbares Signal finden. Das kann z. B. so aussehen wie in Abbildung 1. Wir haben dort eine einfache Transistor-Endstufe, die einen Lautsprecher ansteuert. Den Transistor koennen wir uns fuer's Erste einfach als elektronischen Schalter vorstellen: Ein kleiner Steuerstrom schaltet den Transistor durch, sodass der (relativ) grosse Laststrom durch den Lautsprecher fliessen kann. Faellt der Steuerstrom wieder weg, so sperrt der Transistor und es fliesst kein Strom mehr. Vorausgesetzt, der Steuerstrom liegt nur sehr kurz an, was ja bei den Impulsen des Zaehlrohrs durchaus der Fall ist, so wird die Lautsprechermembran ganz kurz angezogen und wieder losgelassen. Wir hoeren aus dem Lautsprecher das beruechtigte 'knk'. Aus der Schaltung wird auch ersichtlich, welche Spannung nun wirklich am Lautsprecher anliegt. Da an einem durchgesteuerten Transistor praktisch keine Spannung abfaellt, ist das in unserem einfachen Beispiel ziemlich exakt die Versorgungsspannung des Geraetes, also die Batteriespannung von 9 Volt. Damit koennen wir etwas anfangen. Wir nehmen also einen Loetkolben - VORSICHT!, das Ende, das am weitesten vom Netzstecker entfernt ist, wird heiss! - und braten an dem Lautsprecheranschluss, der mit dem Transistor verbunden ist, einen Draht fest. Es waere unfein, diesen Draht jetzt einfach an den Computer anzuschliessen. Wir wissen ja nichtmal, wo. Gucken wir uns doch erst an, was wir nun fuer ein Signal abgegriffen haben. Wie das aussieht, zeigt Abbildung 2. Bei naeherem Hinsehen wird der geneigte Leser (Abb. 3) feststellen, dass das gar nicht das ist, was wir haben wollen, sondern das genaue Gegenteil und obendrein: 9 Volt... igitt. Sowas ist doch keine computerkonforme Spannung, sondern so ein 'irgendwie dazwischen'. Also: Nicht ganz verkehrt, aber voellig daneben. Jetzt muessen wir uns entscheiden, wie wir das widerborstige Signal aufbereiten wollen. Was von den am Computer vorhandenen Schnittstellen abhaengt. PC's haben zumeist eine serielle Schnittstelle, die arbeitet mit Spannungen von +12 Volt und -12 Volt. Die Homecomputer von Commodore haben einen Userport, der arbeitet mit +5 Volt. Hmmm... Ein universelle Anpassung scheint also nicht moeglich. Was wuerde Daniel Duesentrieb jetzt tun? Genau. PC aufschrauben, Serialkarte ziehen und selbige kritisch unter die Lupe nehmen. Da fallen uns zwei Bausteine auf, die verdaechtig nahe an der Buchse Position bezogen haben. Darauf steht wahrscheinlich MC 1488 und MC 1489. Oder 75188/75189. Oder MAX232. Bei diesen schwarzen Kaefern handelt es sich um sogenannte Pegelwandler. Die machen aus einem 5Volt-TTL-Signal ein +/-12Volt-RS232- Signal und umgekehrt. Na also; sowas suchen wir ja. Es reicht also, wenn wir eine Schaltung ausbrueten, die uns immer dann ein Signal von +5 Volt liefert, wenn der Lautsprecher 'knk' macht (also so aussieht, wie in Abbildung 4). Dazu muessen wir das Signal, das wir am Lautsprecher abgreifen, zunaechstmal umdrehen. Wie das gemacht wird, wissen wir eigentlich schon, denn genau das passiert ja in der Geigerzaehler-Endstufe mit unserem Signal: Solange kein Impuls anliegt, ist der Transistor gesperrt und wir messen 9 Volt an unserem Abgreifpunkt. Wenn der Impuls kommt, steuert der Transistor durch und wir messen fast 0 Volt. Wir schalten also einen weiteren Transistor dazu und kriegen am Ausgang das umgedrehte ('invertiert' sagt der Fachmann) Signal. Jetzt muessen wir nur noch die Spannung so reduzieren, dass unter keinen Umstaenden mehr als 5 Volt herauskommen koennen. Bei unseren beispielhaften 9 Volt waere das einfach. Man muesste nur zwei gleichgrosse Widerstaenden in Reihe zwischen Ausgang und Masse legen, und haette am Verbindungspunkt der beiden Widerstaende die Haelfte von 9 Volt, also etwa 4.5 Volt, was genau genug an die noetigen 5 Volt herankaeme. Das ist aber aus verschiedenen Gruenden unserioes, also lassen wir uns etwas anderes einfallen. Das passende Bauteil wird Zenerdiode genannt. Das ist kein Tippfehler: Der Erfinder hiess Zener, nicht Zehner. Eine Zenerdiode, kurz Z-Diode genannt, hat die angenehme Eigenschaft, Spannungen zu begrenzen. Wenn wir eine geeignete Z-Diode einbauen, zum Beispiel eine ZPD 5V1, so ist es ziemlich egal, ob 6 oder 18 Volt anliegen; an der Z- Diode liegen immer nur 5.1 Volt an. Unsere Schaltung sieht dann so aus, wie in Abbildung 5 gezeigt. In jedem anderen Falle muessten wir uns nun noch Gedanken machen, ob unser Signal auch die richtige Form hat. Ob der Impuls schnell genug von 0 auf 5 Volt ansteigt und ob er schnell genug wieder auf 0 absinkt. Oder ob er etwa ganz gemaechlich ansteigt und noch langsamer absinkt. Deswegen fangen wir ja mit dem Beispiel Geigerzaehler an. Das Zaehlrohr liefert naemlich bereits einen recht sauberen Impuls, so dass wir uns umstaendliche Aufbereitungsmassnahmen sparen koennen. Jetzt kommt der entscheidende Schritt. Wir schliessen unsere Schaltung an den Rechner an. Leider gibt es hier keine allgemeingueltigen Loesungen, da die ganze Sache von Rechner zu Rechner variiert. Fuer den C64 zum Beispiel empfiehlt sich der Anschluss an den Userport und zwar vorzugsweise an den Pin, der bei Verwendung des Userports als Serialschnittstelle mit dem Signal 'Ring Indicator' belegt wird. (Mit dem Hintergedanken, uns damit die eigentliche Serialschnittstelle freizuhalten, um eventuell die gemessenen Daten an einen anderen Rechner weiterzuleiten). Bei PC's wirds leider etwas umstaendlicher. Hier verfolgen wir auf der Serialkarte, wo die Leiterbahn von Pin 22 der Serialbuchse hinlaeuft. Das wird mit Sicherheit ein Pegelwandler-Baustein sein. Je nach Typ des Bausteins (im Zweifelsfall in ein Datenblatt sehen) und Aufbau der Schnittstelle, suchen wir den zu Pin 22 gehoerigen TTL-Ausgang heraus und klemmen dort unsere Schaltung an. Dann muss nur noch die Masse beider Geraete verbunden werden, und los geht das Messen. Nun, jedenfalls im Prinzip. Das eigentliche Messen ist eine Softwarefrage, und mit der beschaeftigen wir uns das naechste Mal. Und es sei nocheinmal darauf hingewiesen: Wir haben uns hier auf die einfachste moegliche Schaltung konzentriert, damit niemand ueberfordert wird. Sie wird in 90 Prozent aller Faelle funktionieren. In der Praxis koennen Probleme auftauchen, z. B. kann der Impuls zu kurz sein, um registriert zu werden. Dann muss man ihn verlaengern. Oder die Impulsflanken koennen zu flach sein, dann muss man das Signal weiter aufbereiten. oertliche Bastelfreaks koennen da bestimmt weiterhelfen. (goblin)

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