DE3808060A1 - Impulszaehlschaltung fuer einen geiger-mueller-zaehler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Impulszählschaltung für einen Geiger-Müller-Zähler mit einem mit einem Ein­ gangsanschluß verbundenen rücksetzbaren Anzeigeimpuls­ zähler und einer optischen Anzeigeeinrichtung. Solche Impulszählschaltungen sind allgemein bekannt.

Beim Messen der Aktivität einer radioaktiven Substanz kann man beobachten, daß die Häufigkeit der in dem Zählgerät erzeugten Impulse, die von dem Zählgerät zu zählen sind, in weiten Grenzen schwankt. Die Meßeinrichtung des Zähl­ gerätes muß einen sich über mehrere Zehnerpotenzen erstrec­ kenden Meßbereich aufweisen. Bekannte Zählgeräte sehen Um­ schaltmöglichkeiten für die verschiedenen Meßbereiche vor, die dekadisch abgestuft sind. Wenn mit einem solchen Gerät sehr viele Messungen ausgeführt werden sollen, die zeitlich dicht aufeinanderfolgen, dann kann das manuelle Umschalten zwischen den Meßbereichen sehr lästig werden und den Meß­ vorgang zeitraubend machen. Die digitale Anzeigetechnik macht es zwar unschwierig möglich, eine vielstellige Anzeige zu erzeugen, die der Breite des Meßbereiches Rech­ nung trägt, doch würden dadurch Anzeigeergebnisse gelie­ fert, die hinsichtlich der Stellenzahl unnötig groß sind und nur verwirren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Impuls­ zählschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, die ohne die Notwendigkeit einer manuellen Meßbereichsumschal­ tung aussagekräftige Meßergebnisse in einem sich über mehrere Zehnerpotenzen erstreckenden Meßbereich liefert.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wesentliches Element der Erfindung ist eine Meßbereichs­ umschalteinrichtung, die in Abhängigkeit von der Frequenz, mit der von der zu messenden radioaktiven Substanz mittels eines Zählrohrs Impulse erzeugt werden, sowohl der Meß­ bereich der Impulszählschaltung umgeschaltet als auch eine den Meßbereich angebende Anzeige erzeugt wird. Die Impuls­ frequenz wird zunächst unabhängig von der eigentlichen Impulszählung, die von dem Anzeigeimpulszähler ausgeführt wird, erfaßt, und von dem Ergebnis dieser Impulsfrequenz­ messung wird der Meßbereich eingestellt, bevor die eigent­ liche Impulszählung zu Anzeigezwecken beginnt.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist in der Zählschaltung eine manuelle Umschaltmöglichkeit für die Meßart vorgesehen. Üblicherweise mißt ein Geiger-Müller- Zähler in Becquerel oder auch in Impulse pro Minute. Es kann aber, sofern man genormte Massen der zu messenden Sub­ stanzen in Betracht zieht, auch eine Messung in rem/a oder ggf. rem/h erfolgen. Dies wird schaltungstechnisch dadurch verwirklicht, daß mit jedem Impuls, der am Eingangsanschluß der Schaltung austritt (d. h. vom Zählrohr geliefert wird) eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen erzeugt wird, die von dem Anzeigeimpulszähler gezählt werden. Mit anderen Worten, jeder Impuls, der am Eingangsanschluß der Zähl­ schaltung auftritt, wird mit einem vorgegebenen Faktor multipliziert, der sich danach richtet, ob in rem/a oder in rem/h gemessen werden soll und der auch die Masse der gemessenen Substanz berücksichtigt.

Wenn ein Geiger-Müller-Zähler, der mit der erfindungsge­ mäßen Impulszählschaltung ausgerüstet ist, netzunabhängig betriebsfähig sein soll, dann ist es ferner günstig, wenn ein unnötiger Stromverbrauch vermieden wird. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist daher eine automatische Ab­ schalteinrichtung vorgesehen, die nach einer vorgegebenen Zeitdauer nach Abschluß einer Messung die Impulszählschal­ tung im wesentlichen vollständig abschaltet.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Impuls­ zählschaltung im Zusammenhang mit einem Zählrohr und seiner zugehörigen Stromversorgung, und

Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 ist eine Tastatur vorgesehen, die mit einer Tastatursteuerung verbunden ist, die mit einer Spannungs­ versorgungsschaltung und mit einer Rücksetzlogik (Reset- Logik) in Wechselwirkung tritt. Zu der Spannungsversor­ gungsschaltung gehört auch eine Hochspannungserzeugungs­ schaltung, die den Sensor, d. h. das Geiger-Müller-Zählrohr versorgt. Von der Tastatursteuerung wird eine in Fig. 1 mit Meßbereichsautomatik bezeichnete Meßbereichsumschalt­ einrichtung angesteuert, die die Impulse von dem Zählrohr erhält. Eine Meßzeitsteuerung ist sowohl mit dem Ausgang des Zählrohrs als auch mit der Meßbereichsautomatik ver­ bunden. Sie ist von der Rücksetzlogik rücksetzbar, die auch die Meßbereichsautomatik rücksetzt, und zwar beides beim erstmaligen Einschalten des Gerätes, sowie bei einem Wechsel der Meßart.

Die Meßart ist, gesteuert über die Tastatur und die Tasta­ tursteuerung, mittels einer Umrechnungsschaltung änderbar, in der, wenn sie wirksam gemacht ist, für jeden zugeführten Impuls eine Impulskette mit einer vorgegebenen Anzahl von Impulsen erzeugt wird. Die Umrechnungsschaltung kann, je nach eingestelltem Meßbereich, Impulse entweder vom Zähl­ rohr direkt oder in geteilter Form, d. h. nur jeden zehnten, jeden hundersten oder jeden tausendsten Impuls usw. erhal­ ten. Die Umrechnungsschaltung ist mit einer in Fig. 1 mit Anzeige-Dekodierung bezeichneten Schaltung verbunden, die die Anzeigeimpulse zählt und in für eine optische Anzeige­ einrichtung geeignete Signale dekodiert. Außerdem ist eine akustische Anzeigeeinrichtung vorgesehen, die mit der Um rechnungsschaltung und der Tastatur verbunden ist.

Die Meßzeitsteuerung ist mit einer Abschaltautomatik ver­ bunden, die auf die Tastatursteuerung einwirkt und nach einer vorgegebenen Zeitdauer nach Abschluß einer Messung die Stromversorgung der dargestellten Schaltung weitest­ gehend abschaltet.

Die Einzelheiten der Schaltung nach Fig. 1 und ihre Funk­ tion werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläutert, in der einzelne Unterbaubruppen aus Fig. 1 mit gestrichelten Linien gegeneinander abgegrenzt sind.

Tastatur und Tastatursteuerung

Die Tastatur umfaßt Drucktasten S 1, S 2 und S 3, die mit der Tastatursteuerung verbunden sind, die aus einer mit der Taste S 1 in Reihe liegenden Diode D 18, einem parallel zu der Reihenschaltung aus Taste S 1 und Diode D 18 geschalteten Transistors T 8, einem ersten Schieberegister IC 21 a, einer Diode D 26 und einem zweiten Schieberegister IC 21 b besteht, wobei an den Takteingang des letztgenannten Schiebere­ gisters die Taste S 3 und an den Rücksetzeingang die Taste S 2 angeschlossen sind. Der A 1-Ausgang des ersten Schiebe­ registers IC 21 a dient der Steuerung des Transistors T 8 an der Basis desselben, während der A 2-Ausgang über die Diode D 26 mit dem Rücksetzeingang R des ersten Schieberegisters IC 21 a verbunden ist. Der Ausgang der Taste S 1 ist über einen Kondensator C 17 mit dem Takteingang des Schieberegisters IC 21 a verbunden. Der Ausgang der Diode D 18 ist mit den Eingängen der Tasten S 2 und S 3 verbunden. Die beiden Schieberegister sind jeweils zweistufig. Der Eingang der Taste S 1 ist mit einer Stromquelle verbunden, an die auch der Stromversorgungsanschluß des ersten Schieberegisters IC 21 a ständig angeschaltet ist. Die Stromversorgung des zweiten Schieberegisters wie auch der vielfältigen anderen Schaltkreise der Zählschaltung, die vorzugsweise in inte­ grierter Schaltungstechnik ausgebildet sind, erfolgt über einen Spannungsregler, der mit dem Ausgang der Diode D 18 verbunden ist. Die Stromversorgungsleitungen vom Spannungs­ regler zu den einzelnen Schaltkreisen sind der Übersicht­ lichkeit halber nicht dargestellt und für die Erläuterung der Erfindung auch nicht notwendig.

Der Taste S 2 ist ein Kondensator C 18 parallelgeschaltet, der bewirkt, daß infolge des Einschaltens der Impulszähl­ schaltung durch Drücken der Taste S 1 dem zweiten Schiebe­ register IC 21 b ein Impuls zugeführt wird, der die Impuls­ zählschaltung in die Betriebsart rem/a schaltet. Dieser Impuls ist zugleich Rücksetzimpuls für alle in der Impuls­ zählschaltung rückzusetzenden Einzelbaugruppen.

Die Funktion der Tastatursteuerung ist wie folgt: beim erstmaligen Drücken der Taste S 1 gelangt ein Impuls mit steiler positiver und exponentiell abklingender negativer Flanke an den Takteingang CL des Schieberegisters IC 21 a, das hierdurch getriggert wird, so daß am A 1-Ausgang des­ selben ein Signal mit hohem Pegel (H-Pegel) ansteht. Dieses Signal öffnet den Transistor T 8, dessen Emitter-Kollektor- Strecke zu der Reihenschaltung aus Taste S 1 und Diode D 18 parallelgeschaltet ist, wodurch sichergestellt wird, daß am Ausgang der Diode D 18 die Speisespannung vorhanden bleibt, auch wenn die Taste S 1 wieder losgelassen wird. Eine er­ neute Betätigung der Taste S 1 bewirkt, daß H-Pegel vom Aus­ gang A 2 des ersten Schieberegisters IC 1 a abgegeben wird. Dieses Signal gelangt über die in Durchlaßrichtung gepolte Diode D 26 zum Rücksetzeingang dieses Schieberegisters, woraufhin alle Ausgänge ihren Grundzustand, nämlich niedri­ gen Pegel (L-Pegel) einnehmen. Der Transistor T 8 wird dadurch in den Sperrzustand gebracht, womit der Ausgang der Diode D 18 spannungslos gemacht wird. Hierdurch wird mit Ausnahme des ersten Schieberegisters IC 21 a, die Strom­ versorgung der Impulszählschaltung abgeschaltet. Der Wider­ stand R 38 dient der Entladung des Kondensators C 17, der den Ausgang der Taste S 1 mit dem Takteingang des ersten Schieberegisters IC 21 a verbindet.

Die Funktion der Tasten S 2 und S 3 in Verbindung mit dem zweiten Schieberegister IC 21 b wird später erläutert werden.

Hochspannungserzeugung

Zur Hochspannungserzeugung für das Zählrohr ZR dient eine konventionelle, aus Sperrschwinger, Kaskadennetzwerk sowie Zehnerdioden und Regeltransistoren aufgebaute Schaltung, die üblicher Bauart ist und die mit dem Ausgang der Diode D 18 verbunden ist. Auf eine nähere Erläuterung dieser Schaltung kann an dieser Stelle verzichtet werden.

Meßbereichsautomatik

Die Meßautomatik, mit der der Meßbereich der Im­ pulszählschaltung in Abhängigkeit von der Frequenz der vom Zählrohr ZR abgegebenen Impulse automatisch umgeschaltet wird, besteht im wesentlichen aus einem ersten 1 : 10-Teiler IC 14, einem zweiten 1 : 10-Teiler IC 15, einem ersten D-Flip­ flop IC 17, einem ersten Monoflop IC 5, einem zweiten D-Flip­ flop IC 13 a, einem BCD/Dezimal-Dekoder IC 12, einem dritten 1 : 10-Teiler IC 10, einem vierten 1 : 10-Teiler IC 16, einem dritten D-Flipflop IC 13 b, einem fünften 1 : 10-Teiler IC 11 sowie einigen Torschaltungen, mit denen die vorgenannten Baugruppen miteinander verbunden sind.

Der Takteingang des ersten 1 : 10-Teiler IC 14 ist mit dem Eingangsanschluß E der Impulszählschaltung verbunden, der mit dem Zählrohr ZR verbunden ist. Der -Ausgang des ersten Teilers IC 14 ist mit dem einen Eingang einer UND-Schaltung IC 7 a verbunden, deren Ausgang mit dem Takteingang des zweiten Teilers IC 15 verbunden ist. Der -Ausgang desselben ist über einen Inverter IC 8 d mit dem Takteingang des zwei­ ten D-Flipflops IC 13 a verbunden. Der Takteingang des ersten D-Flipflops IC 17 ist mit dem Eingangsanschluß E verbunden. Der -Ausgang des D-Flipflops IC 17 ist mit dem Trigger­ eingang des ersten Monoflops IC 5 verbunden. Dessen -Aus­ gang ist mit dem zweiten Eingang der UND-Schaltung IC 7 a ver­ bunden, sowie mit dem einen Eingang einer weiteren UND- Schaltung IC 7 b. Der -Ausgang des Monoflops IC 5 ist mit dem Takteingang eines vierten D-Flipflops IC 9 a verbunden, das zu der Meßzeitsteuerung gehört, die später erläutert wird.

Der -Ausgang des zweiten D-Flipflops IC 13 a ist mit dem A 0- Anschluß des Detektors IC 12 verbunden. Dessen Ausgänge Q 0, Q 1 und Q 3 sind über EXOR-Schaltungen IC 19 mit der Anzeige­ einrichtung LCD verbunden, die später noch erläutert wird, und weiterhin ist der Q 0-Ausgang mit dem einen Eingang einer UND-Schaltung IC 6 verbunden, während der Q 1-Ausgang mit dem einen Eingang einer UND-Schaltung IC 6 b und der Q 3- Ausgang mit dem einen Eingang einer UND-Schaltung IC 6 a verbunden ist. Alle drei vorgenannten UND-Schaltungen sind an ihrem zweiten Eingang mit dem Eingangsanschluß E ver­ bunden. Die Ausgänge der UND-Schaltungen IC 6 a und IC 6 b sind über eine ODER-Schaltung IC 23 d mit dem Takteingang des dritten Teilers IC 10 verbunden, während der Ausgang der UND-Schaltung IC 6 c mit dem einen Eingang einer EXOR- Schaltung IC 18 b verbunden ist. Der -Ausgang des zweiten D-Flipflops ist mit dem einen Eingang einer ODER-Schaltung IC 23 c verbunden, deren Ausgang mit dem Rücksetzeingang R des dritten Teilers IC 10 verbunden ist. Der zweite Eingang dieser ODER-Schaltung IC 23 c ist mit einer Rücksetzleitung verbunden, die über einen Kondensator und Entkopplungs­ dioden mit den Ausgängen der Tasten S 2 und S 3 verbunden ist.

Der vierte Teiler IC 16, dessen Takteingang CL mit dem Aus­ gang der UND-Schaltung IC 7 b verbunden ist, ist mit seinem Q-Ausgang über eine Inverterschaltung IC 8 c mit dem Takt­ eingang CL des dritten D-Flipflops IC 13 b verbunden. Dessen Q-Ausgang ist mit dem A 1-Anschluß des Detektors IC 12 ver­ bunden, sowie über einen Inverter IC 8 a mit dem einen Ein­ gang einer UND-Schaltung IC 6 d. Weiterhin ist der Q-Ausgang des dritten D-Flipflops IC 13 b mit dem einen Eingang einer NAND-Schaltung IC 8 b verbunden, deren anderer Eingang mit dem Q-Ausgang des zweiten D-Flipflops IC 13 a verbunden ist. Der Ausgang der NAND-Schaltung IC 8 b ist mit dem einen Ein­ gang einer ODER-Schaltung IC 23 b verbunden, deren anderer Eingang mit der schon erwähnten Rücksetzlei­ tung verbunden ist. Der Ausgang der ODER-Schaltung IC 23 b ist mit dem Rücksetzeingang R des fünften Teilers IC 11 ver­ bunden. Dessen Takteingang CL ist mit dem -Ausgang des dritten Teilers IC 10 verbunden, der auch mit dem einen Eingang der schon erwähnten UND-Schaltung IC 6 d verbunden ist, deren anderer Eingang den Ausgang der Inverterschal­ tung IC 8 a empfängt. Der Ausgang der UND-Schaltung IC 6 d ist mit dem einen Eingang einer EXOR-Schaltung IC 18 a verbunden, deren anderer Eingang den -Ausgang des fünften Teilers IC 11 empfängt. Der Ausgang der EXOR-Schaltung IC 18 a ist mit dem anderen Eingang der schon erwähnten EXOR-Schaltung IC 18 b verbunden. Deren Ausgang liegt an dem einen Eingang eines bilateralen Schalters IC 22 c, der zu der Meßzeit­ steuerung gehört.

Die Rücksetzeingänge der Teiler IC 14, IC 15 und IC 16 sowie des Monoflops IC 5 sind mit der Rücksetzleitung direkt ver­ bunden, während die Rücksetzeingänge des D-Flipflops IC 17 IC 9 a, IC 13 a und IC 13 b über eine Diode D 17 mit der Rücksetz­ leitung verbunden sind.

Die Funktion der Meßbereichsautomatik ist wie folgt: nach Erkennen des ersten radioaktiven Zerfallvorgangs nach dem Einschalten der Schaltung mittels der Taste S 1 gibt das Zählrohr ZR einen Impuls ab. Durch diesen entsteht kurz­ zeitig ein Kurzschluß im Zählrohr, wodurch der Eingangs­ anschluß E, der über einen Widerstand R 10 an der vom Span­ nungsregler abgegebenen Betriebsspannung liegt, kurzzeitig mit Masse kurzgeschlossen wird. Die Eingangsspannungen an den Takteingängen CL des ersten Teilers IC 14 und des ersten D-Flipflops IC 17 sowie an den einen Eingängen der UND- Schaltungen IC 6 a bis IC 6 c werden kurzzeitig null. Das darauf folgende Ansteigen des Potentials auf H-Pegel triggert sowohl den ersten Teiler IC 14 als auch das erste D-Flipflop IC 17. Der invertierende (-)Ausgang des ersten D-Flipflops IC 17 geht von H auf L und triggert mit dieser negativen Flanke den ersten Monoflop IC 5. Dieser schaltet daraufhin seine Ausgänge Q und für eine durch seine Zeit­ konstante festgelegte Zeit um. Da das D-Flipflop IC 17 als Speicher wirkt, ist dieser Vorgang nur beim ersten detek­ tierten Eingangsimpuls wirksam (nach dem Einschalten an der Taste S 1 bzw. nach einem späteren Rücksetzen durch Be­ tätigung einer der Tasten S 2 oder S 3). Ist die Impulsfolge am Eingangsanschluß E nun so hoch, daß noch vor Ablauf einer festgelegten Meßzeit (wie später noch beschrieben wird) ein Überlauf in der im vorliegenden Beispiel 4stel­ ligen Anzeigeeinrichtung LCD erfolgen würde, gschieht folgendes. So lange die Ausgänge Q und des Monoflops IC 5 in den quasi-stabilen Zustand geschaltet sind, gelangt infolge der Teilung durch den ersten Teiler IC 14 jeder zehnte Eingangsimpuls auf den Takteingang des zweiten Teilers IC 15. Dessen Ausgang führt dann jeden einhundert­ sten Impuls der Eingangsimpulsfolge. Der Ausgang des zwei­ ten D-Flipflops wird hierdurch gesetzt. Ist die Frequenz der Eingangsimpulsfolge so hoch, daß während der durch die Zeitkonstante des Monoflops IC 5 bestimmten Umschaltzeit sogar mehr als tausend Impulse erfaßt werden, so wird über den vierten Teiler IC 16 des dritten D-Flipflops IC 13 b gesetzt.

Abhängig von den Schaltzuständen der beiden D-Flipflops IC 13 a und IC 13 b schaltet der Dekoder IC 12 einen seiner Aus­ gänge Q 0, Q 1 und Q 3 auf H. Dadurch wird vermittels drei der schon erwähnten EXOR-Schaltungen IC 19 ein entsprechen­ der Dezimalpunkt der Anzeige LCD gesetzt, was ein Hinweis auf den eingeschalteten Meßbereich ist. Eine Verknüpfung dieser Ausgänge an die EXOR-Schaltungen IC 19 mit dem Aus­ gang einer weiteren EXOR-Schaltung IC 18 c ist notwendig, um den angezeigten Dezimalpunkt mit der Backplane-Ansteuer­ frequenz der Anzeige LCD zu synchronisieren.

Ebenfalls abhängig von dem Zuständen der beiden D-Flip­ flops IC 13 a und IC 13 b ist, ob während der eigentlichen Meß­ zeit von beispielsweise 60 Sekunden, die von der später zu erläuternden Meßzeitsteuerung vorgegeben ist, die dritten und fünften Teiler IC 10 und IC 11 dazugeschaltet werden, also eine Teilung durch 100 oder 1000 erfolgen soll. Ist der "normale" Meßbereich aktiv, also keine Teilung erfor­ derlich, so gelangt das Eingangsimpulssignal vom Eingang E über die UND-Schaltung IC 6 c und die EXOR-Schaltung IC 18 b an dessen Ausgang. Abhängig davon, ob eine Teilung des Ein­ gangssignals durch 100 oder 1000 erforderlich ist, werden somit die Teiler IC 10 und IC 11 dazugeschaltet. Entspre­ chende Synchronisation bewirken die ODER-Schaltungen IC 23 b und IC 23 c, der Inverter IC 8 a, die NAND-Schaltung IC 8 b, die UND-Schaltung IC 6 d und die EXOR-Schaltung IC 18 a. Das am Ausgang der EXOR-Schaltung IC 18 b liegende Signal ist in diesem Falle eine durch 100 bzw. 1000 geteilte Eingangs­ impulsfolge.

Meßzeitsteuerung

Die Meßzeitsteuerung besteht im wesentlichen aus einem zweiten (Präzisions-)Monoflop IC 4, dem vierten D-Flip­ flop IC 9 a, einem fünften D-Flipflop IC 9 b, einem sechsten D-Flipflop IC 17 und dem bilateralen Schalter IC 22 c sowie einer UND-Schaltung IC 7 d.

Von diesen ist der Triggereingang des Präzisionsmonoflop IC 4 mit einem zweiten Anschluß des bilateralen Schalters IC 22 c verbunden. Der Q-Ausgang des Monoflops IC 4 steuert die Basis eines Transistors T 6, dessen Emitter an Masse liegt und dessen Kollektor mit dem Takteingang des sechsten D-Flipflops IC 17 verbunden ist. Weiterhin ist der genannte zweite Anschluß des bilateralen Schalters IC 22 c mit dem Takteingang C 1 des fünften D-Flipflops IC 9 b verbunden. Dessen Q-Ausgang ist mit dem Rücksetzeingang eines Anzeigezählers und -dekoders, der der Anzeige LCD zuge­ ordnet ist, verbunden. Der Q-Ausgang des sechsten D-Flip­ flops IC 17 ist mit einem Eingang einer ODER-Schaltung IC 23 a verbunden, die an ihrem anderen Eingang mit der schon erwähnten Rücksetzleitung verbunden ist. Der -Aus­ gang des sechsten D-Flipflops IC 17 ist mit dem anderen Eingang der schon erwähnten UND-Schaltung IC 7 d verbunden. Der Q-Ausgang des vierten D-Flipflops IC 9 a ist mit einem dritten Anschluß des bilateralen Schalters IC 22 c verbunden. Die Rücksetzeingänge des fünften und des sechsten D-Flip­ flops IC 9 b bzw. IC 17 sind mit derselben Leitung verbunden, die den Rücksetzeingängen der anderen D-Flipflops eine Rücksetzspannung zuführt.

Die Funktion der Meßzeitsteuerung ist wie folgt: nach Ablauf der Einstellzeit für die Meßbereichsautomatik, die etwa 1,23 s nach Erkennen des ersten Eingangsimpulses am Eingangsanschluß E endet, triggert das Rückkippen des ersten Monoflops IC 5 in seinen stabilen Zustand das vierte D-Flipflop IC 9 a. Dessen Ausgang Q geht nun so lange auf H- Pegel, bis ein H-Signal an seinen Rücksetzeingang R gelegt wird, was durch Einschalten der Schaltung an der Taste S 1 oder durch Betätigen einer der Tasten S 2 und S 3 erfolgt. Dieser H-Zustand schaltet den bilateralen Schalter IC 22 c derart, daß der erste Impuls der Eingangsimpulsfolge (der geteilt oder ungeteilt sein kann, je nach Frequenz der Impulsfolge) den Präzisionsmonoflop IC 4 triggert, der eine Rückkippzeit von beispielsweise 60 Sekunden aufweist. Gleichzeitig triggert dieser Impuls auch den fünften D- Flipflop IC 9 b. Dies hat zur Folge, daß der Aktiv-l-Rück­ setzeingang des Zähler-Dekoders IC 1 rückgesetzt wird. Gleichzeitig schaltet, wie bereits erwähnt, der Q-Ausgang des zweiten (Präzisions-)Monoflops IC 4 für 60 Sekunden auf H. Über den Transistor T 6 wird das sechste D-Flipflop IC 17 auf das Abschalten des bilateralen Schalters IC 22 c nach erfolgter Messung vorbereitet. Wird das sechste D- Flipflop IC 17 nämlich mit einer steigenden Flanke getrig­ gert (dies ist nach Ablauf der Meßzeit der Fall), dann bleibt der Zustand dieses D-Flipflops IC 17 an seinem Q-Aus­ gang auf H. Dies hat zur Folge, daß der Signalzweig am Ausgang der EXOR-Schaltung IC 18 b aufgetrennt und der Zähler-Dekoder IC 1 gesperrt wird.

Umrechnungsschaltung

Die Umrechnungsschaltung besteht im wesentlichen aus einem Multivibrator IC 2, einem dritten Monoflop IC 3, einem zwei­ ten bilateralen Schalter IC 22 a und einigen peripheren Bauelementen.

Die Schaltung ist so ausgelegt, daß unmittelbar nach dem Einschalten der Zählschaltung die Anzeige beispielsweise in rem/a erfolgt. Durch Betätigen der Taste S 3 wird die Meß­ art auf beispielsweise Impulse pro Minute umgeschaltet, bei erneuten Betätigen von S 2 jedoch auf rem/a zurückgeschaltet wird.

Von der Umrechnungsschaltung ist der Triggereingang des dritten Monoflops IC 3 mit dem Ausgang einer UND-Schaltung IC 7 c verbunden, deren Eingänge mit dem Q-Ausgang des zwei­ ten Monoflops IC 4 bzw. mit dem zweiten Anschluß des bilate­ ralen Schalters IC 22 c und somit mit dem Triggereingang des zweiten Monoflops verbunden sind. Weiterhin ist der Ausgang der UND-Schaltung IC 7 c mit dem einen Anschluß des bilate­ ralen Schalters IC 22 a verbunden. Ein zweiter Anschluß des­ selben ist über einen Widerstand R 39 mit dem Q-Ausgang des Multivibrators IC 2 verbunden. Der Q-Ausgang des dritten Monoflops IC 3 ist mit dem Einschalteingang des Multivibra­ tors IC 2 verbunden. Der Rücksetz- oder Ausschalteingang desselben ist mit dem B 1-Ausgang des zweiten Schiebere­ gisters IC 21 b verbunden, der auch mit dem dritten Anschluß des bilateralen Schalters IC 22 a und mit einem LZB-Eingang der Zähler-Dekoder-Schaltung IC 1 verbunden ist. Der Takt­ eingang dieser Schaltung ist über den schon erwähnten Widerstand R 39 mit dem Q-Ausgang des Multivibrators IC 2 verbunden. Der Rücksetzeingang des dritten Monoflops IC 3 und des zweiten Monoflops IC 4 sind mit dem Ausgang der ODER-Schaltung IC 23 a verbunden. Weiterhin ist der Q-Aus­ gang des zweiten Monoflops mit einem Eingang einer der EXOR-Schaltungen IC 19 verbunden, deren Ausgang mit dem Doppelpunkt L der Anzeige LCD verbunden ist, welcher Doppel­ punkt L als Anzeigeeinrichtung für die eingestellte Be­ triebsart dient.

Die Funktion dieser Umrechnungsschaltung ist wie folgt:
die (geteilten oder ungeteilten) Impulse vom Zählrohr ZR gelangen über die UND-Schaltung IC 7 c auf den Triggereingang des dritten Monoflops IC 3. Dessen Ausgang Q macht im H-Zu­ stand den Multivibrator IC 2 aktiv. Da ein detektierter Impuls nur sehr kurz ist und ein darauffolgender Impuls erst relativ spät folgt, wird dieser Effekt dazu genutzt, den detektierten Impuls mit einem Faktor zu multiplizieren, der einer Meßwertanzeige in rem/a entspricht. Dieser Faktor wird durch die Rückkippzeit des dritten Monoflops IC 3 und durch die Schwingungsfrequenz des Multivibrators IC 2 be­ stimmt. Während des quasi-stabilen Zustands des dritten Monoflops IC 3 gelangen mehrere (Faktor-)Impulse zum Multi­ vibrator IC 2 über den Widerstand R 39 auf den Zähleingang C 1 der Zähler/Dekoder-Schaltung IC 1, das die Impulsfolgen dekodiert und die Anzeige LCD ansteuert. Nur so lange die Messung in rem/a ausgeführt wird, wird dies in der Anzeige LCD durch die Aktivierung der Doppelpunkt-Markierung L signalisiert. Während dieser Zeit werden die Impulse auch noch durch eine akustische Anzeigeeinrichtung hörbar ge­ macht.

Soll die Anzeige lediglich die aufsummierten Impulse wäh­ rend der durch die Meßzeitsteuerung bestimmten Meßzeit anzeigen, muß die Taste S 3 betätigt werden. Dieses Betäti­ gen triggert den Ausgang B 1 des zweiten Schieberegisters IC 21 b in den H-Zustand. Hierdurch wird der Multivibrator IC 2 rückgesetzt, der zweite bilaterale Schalter IC 22 a wird geschlossen und die Zähler/Dekoder-Schaltung IC 1 wird am Anschluß LZB in den Impuls-Mode geschaltet, in welchem die führenden Nullen in der Anzeige LCD unterdrückt werden. Die Impulse gelangen direkt vom Ausgang der UND-Schaltung IC 7 c über den bilateralen Schalter IC 22 a zum Takteingang C 1 der Zähler/Dekoder-Schaltung IC 1.

Abschaltautomatik

Die Abschaltautomatik besteht im wesentlichen aus einem bilateralen Schalter IC 22 d, einem Kondensator C 20, einem Ladewiderstand R 36, einem Entladewiderstand R 35 und einer Sperrdiode D 25 und wird von dem sechsten D-Flipflop IC 17 gesteuert und wirkt auf das erste Schieberegister IC 21 a ein.

Der bilaterale Schalter IC 22 d ist an seinem einen Anschluß mit der Ausgangsspannung des Spannungsreglers verbunden. Sein zweiter Anschluß ist mit dem Rücksetzeingang R des ersten Schieberegisters IC 21 a verbunden. Sein dritter Ein­ gang ist mit dem Ladekondensator C 20 verbunden, der über den Ladewiderstand R 36 mit dem Q-Ausgang des sechsten D-Flipflops IC 17 verbunden ist. Dem Ladewiderstand R 36 ist der Entladewiderstand R 35 relativ kleiner Größe und in Serie mit diesem die Diode D 25, in bezug auf die Spannung vom Q-Ausgang des D-Flipflops IC 17 in Sperrichtung gepolt, parallelgeschaltet.

Die Funktion dieser Schaltung ist wie folgt: nach Ablauf der Meßzeit wird das sechste D-Flipflop IC 17 getriggert, wodurch sein Q-Ausgang H-Pegel annimmt. Dieser läßt über den Ladewiderstand R 36 den Kondensator C 20 auf. Erreicht die Kondensatorspannung eine vorgegebene Größe, beispiels­ weise die halbe Ausgangsspannung des Spannungsreglers, in vorliegendem Falle beispielsweise 2,5 V, so wird, über seinen dritten Anschluß der bilaterale Schalter IC 22 d ge­ schlossen, womit dem Rücksetzeingang R des ersten Schiebe­ registers IC 21 a eine Rücksetzspannung zugeführt wird. Durch die Rücksetzung des Schieberegisters IC 21 a wird der Transistor T 8 in den Sperrzustand versetzt, womit der Aus­ gang der Diode D 18 spannungslos gemacht wird. Dieses Ab­ schalten erfolgt mit einer Zeitkonstante, die von der Größe des Ladewiderstandes R 36 und der des Kondensators C 20 bestimmt ist. Wird innerhalb dieser Zeitkonstante jedoch die Anzeige LCD durch erneutes Drücken einer der Tasten S 2 oder S 3 zurückgesetzt, und damit der Grundzu­ stand der Zählschaltung wieder hergestellt, dann wird auch der Q-Ausgang des sechsten D-Flipflops IC 17 auf L-Pegel gesetzt. Dies hat zur Folge, daß sich der Kondensator C 20 schnell über den Entladewiderstand R 35 und die Diode 25 entlädt. Der beschriebene Schaltungsbetrieb wird dann, vom Grundzustand ausgehend, erneut gestartet.

Optische Anzeige und Ansteuerung derselben

Die optische Anzeige und ihre Ansteuerungseinrichtung be­ steht im wesentlichen aus der Zähler/Dekoder-Schaltung IC 1 und der Anzeige LCD.

Die Zähler/Dekoder-Schaltung IC 1 zählt die an seinem Takt­ eingang C 1 anliegenen Impulse und dekodiert sie derart, daß eine 4stellige Anzeige LCD angeschlossen werden kann. Eine Kaskadierung mehrerer solcher Kombinationen ist mög­ lich.

Akustische Anzeige

Die akustische Anzeige besteht im wesentlichen aus einem Piezo-Schallwandler W mit einer integrierten Ansteuerelek­ tronik in Form eines bilateralen Schalters IC 22 b, einer Diode D 27 und einem Schalttransistor T 7. Die Ansteuerung des bilateralen Schalters IC 22 b erfolgt über eine Entkoppel­ diode vom Q-Ausgang des dritten Monoflops IC 3 in der Um­ rechnungsschaltung und auch über eine weitere Entkoppel­ diode von der bereits genannten Rücksetzleitung her.

Die Funktion der akustischen Anzeige ist wie folgt: sowohl beim Einschalten der Schaltung an der Taste S 1 als auch beim Umschalten auf eine der Betriebsarten mit den Tasten S 2 bzw. S 3 werden Rücksetzimpulse erzeugt, die den bilate­ ralen Schalter IC 22 b kurzzeitig schließen und dem Schalt­ transistor D 7 eine Spannung zuführen, die den Piezo-Schall­ wandler W kurzzeitig zum Ertönen bringen. Ein H-Pegelsignal am Eingang der akustischen Anzeigeschaltung normiert dabei einen kurzen Eingangsimpuls auf einen Impuls konstanter Dauer. Diese Dauer wird durch eine RC-Schaltung aus einem Widerstand R 34 und einem Widerstand C 15, die an die Aus­ gangsspannung des Spannungsreglers angeschlossen ist, und durch die Schaltschwelle des bilateralen Schalters IC 22 b vorgegeben. Selbst ein kurzer Impuls schließt diesen Schal­ ter. Das Signal wird über die Diode D 27 auf den Steuerein­ gang des bilateralen Schalters IC 22 b rückgekoppelt. Bei kurzen Impulsen wird somit der Piezo-Schallwandler W aus­ reichend lange angesteuert, um eine gute Hörbarkeit zu ge­ währleisten. Erst wenn die Spannung über dem Kondensator C 15 einen gewissen Schwellenwert überschritten hat, wird die Verbindung durch die bilateralen Schalter IC 22 b wieder gelöst und damit der Piezo-Schallwandler W abgeschaltet.

Es sei schließlich erwähnt, daß die verschiedenen Bauele­ mente ggf. in hochintegrierten Schaltungen zusammenge­ faßt werden können. So können beispielsweise die D-Flip­ flops IC 13 a und IC 13 b in einem einzigen Chip zusammenge­ faßt sein. Gleiches gilt für die D-Flipflops IC 9 a und IC 9 b, für die Inverter IC 8 a, IC 8 c und IC 8 d, die als NAND- Schaltungen mit miteinander verbundenen Eingängen zusammen mit der NAND-Schaltung IC 8 b in einem Chip vereinigt werden können, für die verschiedenen EXOR-Schaltungen IC 18 a bis IC 18 c, für die Schieberegister IC 21 a und IC 21 b, usw. Auch die bilateralen Schalter IC 22 a bis IC 22 d können in einem einzigen Chip vereinigt sein. Es ist möglich, einen voll­ ständigen Geiger-Müller-Zähler mit der Schaltung etwa in der Größe eines Taschenbuchs auszuführen und mit einer Blockbatterie, die 9 V Spannung liefert, zu betreiben.

Schließlich ist auch vorgesehen, die Messung in Sievert/Jahr (Sv/a) oder in Sievert/Stunde (Sv/h) vorzunehmen, wobei eine weitere Drucktaste angeordnet sein kann.

Claims (9)

1. Impulszählschaltung für einen Geiger-Müller-Zähler mit einem mit einem Eingangsanschluß verbundenen rücksetzbaren Anzeigeimpulszähler und einer optischen Anzeigeeinrichtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) eine Torschaltung (IC 7 c) zum Durchleiten von Impulsen zu dem Anzeigeimpulszähler (IC 1),
• b) eine erste Zeitgebereinrichtung (IC 4) mit einem Ausgang (Q), der mit der Torschaltung (IC 7 c) verbunden ist, und einem Eingang (Tr), der mit dem Eingangsanschluß (E) der Schaltung verbunden ist, und die vom ersten Impuls, der an ihrem Eingang (Tr) erscheint, getriggert wird und die Torschaltung (IC 7 c) für eine vorgegebene Zeit­ dauer öffnet,
• c) die Anzeigeeinrichtung (LCD) weist Einrichtungen (P) zur Anzeige der Zehnerpotenz des Zählergebnisses auf, und
• d) zwischen dem Eingangsanschluß (E) und der Torschaltung (IC 7 c) ist eine Meßbereichsumschalteinrichtung zur automatischen Umschaltung der Zehnerpotenzanzeige (P) in Abhängigkeit von der Impulsfrequenz angeordnet.

2. Impulszählschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbereichsumschalteinrich­ tung enthält: eine dritte Zeitgebereinrichtung (IC 5), die vom ersten, am Eingangsanschluß (E) auftretenden Impuls ge­ triggert wird und für eine feste zweite Zählzeit ein Aus­ gangssignal abgibt, eine erste mehrstufige dekadische Zähl­ einrichtung (IC 14, IC 7 a, IC 15, IC 7 b, IC 16), der die Impulse am Eingangsanschluß (E) zugeführt sind und diese während der festen zweiten Zählzeit zählt, einen mit dieser Zähl­ einrichtung verbundenen Dekoder (IC 12), der die Zehner­ potenzanzeigeeinrichtung (P) steuert, eine zweite dekadi­ sche Zähleinrichtung (IC 10, IC 11), deren Stufenausgänge über Torschaltungseinrichtungen (IC 6 d) mit dem Anzeige­ pulszähler (IC 1) verbunden sind, die selektiv von dem Dekoder (IC 12) geschaltet sind.

3. Impulszählschaltung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch einen Impulsgene­ rator (IC 2), der für eine von einer zweiten Zeitgeberein­ richtung (IC 3) vorgegebene Zeitdauer Impulse einer vorge­ schlagenen Frequenz erzeugt, wobei die zweite Zeitgeberein­ richtung (IC 3) von einem Eingangsimpuls getriggert wird, und eine Schalteinrichtung (S 2, S 3, IC 21 b, IC 22 a), mit der wahlweise der Ausgang (Q) des ersten Impulsgenerators (IC 2) mit dem Takteingang (C 1) des Anzeigeimpulszählers (IC 1) verbindbar bzw. davon trennbar ist.

4. Impulszählschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (LCD) eine Einrichtung (L) zur Anzeige der Betriebsart, in der der erste Impulsgenerator (IC 2) mit dem Anzeigeimpuls­ zähler (IC 1) verbunden ist, aufweist.

5. Impulszählschaltung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit­ gebereinrichtungen jeweils von Monoflops (IC 3, IC 4, IC 5) gebildet sind.

6. Impulszählschaltung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine automatische Abschalteinrichtung aufweist, enthaltend eine vierte Zeitgebereinrichtung (R 36, C 20), die bei Ablauf der von der ersten Zeitgebereinrichtung (IC 4) bestimmten Meß­ zeit getriggert wird, und eine von ihr angetriebene Schalt­ einrichtung (IC 22 d, IC 21 a), die nach Ablauf der von der vierten Zeitgebereinrichtung (R 36, C 20) bestimmten Zeit die Impulszählschaltung im wesentlichen vollständig aus­ schaltet.

7. Impulszählschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Zeitgebereinrichtung (IC 4) wieder-triggerbar ausgebildet ist.

8. Impulszählschaltung nach den Ansprüchen 6 und 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die vierte Zeitgeber­ einrichtung von einem RC-Glied (R 36, C 20) gebildet ist, dessen Eingangsanschluß mit dem Q-Ausgang eines D-Flip­ flops (IC 17) verbunden ist, dessen Setzeingang (C 1) mit dem Ausgang der ersten Zeitgebereinrichtung (IC 4) verbunden ist.

9. Impulszählschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die erste Zeit­ gebereinrichtung bildende Monoflop (IC 4) einen Rücksetz­ eingang (R) aufweist, der mit der Schalteinrichtung (S 1, S 3) verbunden ist und bei Betätigung derselben eine Rücksetz­ spannung erhält.