環境モニタ

相似則〜環境モニタの必要性〜

• Townsend 1st coefficent:α=f(E)→α/N=f(E/N)(N:粒子数密度)
  Townsend 1st coefficentの粒子数密度依存性は相似拡大に当たる。
  相似則(similarity low)。
• PV=nRT->n/V=P/RT
  粒子数密度は圧力に比例し、絶対温度に反比例。→E/pと同義
• gas gainも同様の関係になる。
  相似則から導かれる温度3%増減(圧力3%減増)時のTGCの出力電荷。
  10℃程度の温度変化、30hPa程度の圧力変化に相当。
  
  1%オーダーの圧力温度変動で10%オーダーでgainが変動する。
  
  
  
  
• HVをV*(T/T0)*(P0/P)でnormalize。(P0,T0は基準圧力、温度) →1%オーダーになる。
  

環境モニタ

• 各種センサー。
• 安価。
• 50[Ohm]受けでも読める。
• 正極性出力

OpAmp

• AD8532~250円
  250mA出力。単電源2回路入り。5V/usec。Unity Gain Stable.
  こういった用途の出力段に使えるが、生産中止になるようだ。
• AD705~250円
  Picoampere Input Current Bipolar.Voffset=30uV、0.6uV/℃、Ibias=80pAなど、
  DC特性が良い高精度OpAmp。

Temperatuer & Humidity

• 摂氏直読温度センサIC~250円
  気温を測るのは非常に楽。電源を繋ぐと、0mV+10mV/℃の出力。
• TDK湿度センサーユニットCHS-GSS~1200円
  電源5Vを接続するだけで駆動。相対湿度100%で1V出力。電圧計で直読み可で楽。
  TDKが業界のシェアのほとんどを占めているとどこかで見た。

Atomospheric pressure

• フジクラ半導体圧力センサーFPM-15PA~1500円(ちょっと高く買ったかも。)
  ピエゾ抵抗効果を利用した拡散型の半導体圧力センサ。
  大気圧計で電圧出力のあるものはなかなか探せなかった。
  1000hPa程度から数hPaの変化を知るには0.数%の精度での絶対圧測定なので、
  大気圧の測定は厄介。駆動回路未完。

Current monitor for SatoDenshi HV

• 1000倍の出力はAD705で100倍、ローパスフィルタ、AD8532で10倍し、
  バッファーの役割も持たせる。サトウ電子のカレントモニタ出力は、
  10nAで0.1mVの出力。これを1000倍して100mV。leak current monitor用。
• 0.5倍の出力は抵抗分割し、AD8532でvoltage follower。
  放電すると100usec程度で数Vの出力。これを捉える用途。

Voltage monitor for SatoDenshi HV

• サトウ電子のvoltage monitor outが負極性で1kV=1Vなので、
  AD8532で0.5倍の反転増幅。出力インピーダンスが10[kOhm]なのでやりずらい。

使用例

上から湿度、温度、voltage、current。横軸の単位は[sec]。
湿度は37%付近から上下。温度はおよそ26℃、電圧は2kV、
リークカレントは10nA程度(offset calibration済み)から250nA以上へ。
ここで頭打ちなのはADCがOver Flow。そしてトリップ。
TGCにお湯を近付け、息を吹きかけ、トリップさせた。
放電モニター用の出力が見えるほどのカレント上昇なし。

上から湿度、温度、voltage、current。三角markerは放電検出用current monitor。
50秒付近と65秒付近でHVの電圧つまみを素早く捻り、電流パルスを作った。
これに応じて、各電流モニターが反応している。ピークで80uA程度のカレント。
この時は20msec/sampling。