ガイガーカウンター（３）
実験・観測のための据え置き用で、ＰＣ操作の遠隔制御ができるガイガーカウンターを部品から自作した。ＰＣでスタート/ストップや データの保存、読み出し、約１０秒おきに連続測定と表示ができ、また、温度も同時に測定するようにした。グラフィック表示は、ガイガーカウント値（ＣＰＭ）と 温度を 同時に折れ線グラフで表示する。
ＰＣとの接続は ＵＳＢのＣＤＣクラスを使用したので、カウント入力はデジタルとし、前段にＤ−ＦＦ（ﾌﾘｯﾌﾟﾌﾛｯﾌﾟ）を設け、ループでの数え落しが無いようにした。（ただし、送られてくるパルスの幅が約０．５ｍＳなので、１ｍＳ以下の短い間隔のダブルパルスは、１つとしてしか測定できない。）
１． 温度計付きガイガーカウンターのハードウエア：
全体の構成は、据え置き型の実験などに適するように、数ｍの距離を離してケーブルでつなぐセパレート型とし、被測定物と 操作・データ処理PCとの間隔をあける構成にした。また、温度測定回路も基板に含めることにした。
・ 高圧電源は、昇圧トランスに磁路が閉じた”写ルンです”（使い捨てカメラ）の基板から取り出したストロボフラッシャー用のトランスを用いた。（ｃｆ．磁路がオープンのインダクタを用いると、出力が数秒間隔のモーターボーティングが起こって大幅な数え落としになった。） これを使うと、６V電源で４００V、倍圧整流で８００V管に適していたので、ここでは電源５Vで、マイコンのCCP１出力（PWM信号： パルス幅１μS、周期１００μS、５V）の尖頭値を ５００ΩVRで多少切って、LND７１２のプラトー電圧５００V（＊ LND７１２： 透過性の良い雲母窓、α ＋ β ＋ γ線のすべてを検出、ネオン＋ハロゲン、適正電圧５００V、動作電圧４５０〜６５０V、開始電圧３２５V）に収まるように調整した。
ガイガー管に必要な電流は微々たるものなのでトランスはこんなもので充分であるが、途中の配線で漏電しないように、高圧ケーブルには 耐圧２０ｋVのシリコン被覆線を用いた。
・ ガイガー管 LND７１２からの出力は、入力アンプ（２SC１８１５）の時定数の設定もあって、シュミットトリガ・インバータ（４０９３）OUTで約０．０５ｍSのパルス幅となる。この信号を、D-FFの７４HC74のCPに入れ、パルスを”状態”に変換して、マイコンのデジタル入力として扱えるようにした。マイコンでの処理後は、クリヤパルスを送ってD-FFを元の状態（Q1 = L)に戻す。したがって、パルスが入っている時は、０．１ｍS（入力パルスが収まる待ち時間） ＋ １ｍS（測定時間） の１．１ｍSが、１パルスを処理するのに必要となる。パルスが入っていない時は１ｍＳのみ。
＊ ＬＮＤ７１２単独のカウント数は、約６００００ｃｐｍ（１ｋｃｐｓ）までは ほぼ直線的に増加し、６０００００ｃｐｍ（１０ｋｃｐｓ）で飽和する。
・ 作成した本機による 閃ウラン鉱によるテストでは、ビニールシート越しで数千ｃｐｍ、直で１００００ｃｐｍを越えた。 大きめのマントルで １０００ｃｐｍくらい。 やはり、Ｄ−ＦＦデジタルで受けると、ＩＮＴ入力よりも数え落とし無くカウントする。
２． マイコン・プログラム：
USB−CDCクラスを使用するため、ガイガー管からの入力信号はデジタルで受ける。（INT入力（ＩＮＴ割込み）は使えない。）
・ メインループはUSB状態のチェックのみで、ｐｒｏｃｅｓｓ ＩＯ が主な処理を行うルーチンになる。
ｐｒｏｃｅｓｓ ＩＯ では、ＰＣからの”０”を受けて、接続”ＯＫ”を返し、接続状態を確認する。
次に、ＰＣからの、計測指示信号”１”を受けて、カウント数と アナログ入力（温度）の データ処理を行う。ＰＣプログラムのタイマーで指示信号の間隔を決める。（マイコン内１０秒、ＰＣ１０秒＋α） 処理した信号は、バッファにセットし、ＵＳＢ−ＣＤＣでＰＣに送られる。
（＊ ＰＣからの指示信号”０”、”１”は、キーボード入力で行っても、 ＴｅｒａＴｅｒｍ等のソフトでマイコンからのデータを確認できる。）
・ ＣＰＭ換算は、N = N * ６ として、Ｂ．Ｇ．の約２２ｃｐｍ、マントル（直）の約１０００ｃｐｍになるように設定した。
温度のアナログ値はオペアンプで約３倍になっているので、そのまま桁数を合わせてデータとした。（０〜Ｖｒｅｆ＋ ＝ ０〜３．０７２Ｖ を ２10 = １０２４分割、 ３０７２/１０２４＝３）
・ ＰＩＣ１８Ｆ２５５０（ＵＳＢマイコン）のプロジェクト構成と プロジェクトフォルダは、ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０とほぼ同様。
（→ ２．（１） HardwareProfile の Low-PinCount USBDevelopementKit は不要。 LinkerScript は２５５０用を使用。）
・ 注） マイクロチップ社は仕様を頻繁に変えるため、最近のHI-TECH Cコンパイラ MPLAB IDE Ver8.66（HI-TECH Ver9.81)以降では ＰＩＣ１６、１２などは文法が一部変更され、OPTIONなどは使えない。以前の書式のプログラムを使う場合は、ヘッダの部分に追加が必要。
・・・・ 先頭の #include <pic.h> を消して、先頭に #define _LEGACY_HEADERS、 #include <htc.h> を追加する。
● マイコン・プログラム： （ＰＩＣ１８Ｆ２５５０）、 ＰＷＭ信号発生プログラム： （ＰＩＣ１６Ｆ６２８Ａ）
＊ ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０ で作っても問題なく動きます
３． PCプログラム：
ＰＣプログラムは ＶＢ２０１０（ビジュアル・ベーシック２０１０）で作成した。 ２つの ＰｉｃｔｕｒＢｏｘに、ＣＰＭと 温度を 横軸を時間としてグラフィックを作成し、ＣＰＭは 片対数表示として ＣＰＭの急激な変化を１つのグラフで表現できるようにした。（＊ グラフィックウィンドウを複数に分けたり、測定値の増加に伴い目盛りのレンジが自動的に変動するようなプログラムを考えても良いと思われる。）
・ ＣＯＭポート用Windows API 関数と ＤＣＢ構造体モジュール等は、３２．の ＤＤＳ周波数特性測定装置（２．）と同様に入れた。
・ 計測ボタン２により タイマーを起動し、Timer1_Tick 関数の繰り返し時間間隔を １０秒＋αに設定した。（マイコンの測定時間 １０秒 より少し長く取る）
・ グラフの罫線は、Handles PictureBox1.Paint などとして、各 Private Sub に入れた。
・ グラフィックは、太さ＝２ ピクセルのペンで、それぞれの ＰｉｃｔｕｒｅＢｏx に 折れ線グラフで描画する。Ｙ座標成分の対数への変換は、関数 Private Function Conv で行った。 罫線へのグラフの位置合わせ調整は、各Ｗ、Ｈの分割値と切片で、測定しながら行った。
また、LOG 0 = -∞ オーバーフロー・エラー対策として、数値が０のとき 数値に３を入れることで解決した。
・ グラフの保存と読出しは、SaveFileDialog1、OpenFileDialog1 を用いて、ＣＳＶファイルとして、ＣＰＭ、温度の交互の連続文字データの列として扱った。（エクセルで開くと、縦に、ＣＰＭと 温度 との数値が交互に並ぶ。）
● ＰＣプログラム： （Ｍｏｄｕｌｅ１．ｖｂ 含む）
（使用例）： トライアック-整流電源による電解実験。 電源ノイズ、放電ノイズによる誤カウントに注意。ＧＭ管をケースごとアルミ箔で覆って 測定系のアース（ガイガーカウンター基板のアース）につなげれば収まる。
