Дозиметр на ардуино «RADON»
Приветствую всех! Хочу поделиться своим проектом дозиметра!
Мой проект был основан на проекте другого человека, но на данный момент там мало чего от него осталось(но ссылка на гитхаб есть в скетче)
Дозиметр/радиометр служит для замера текущего фона и замера накопленной дозы.
Реализовано 3 основных режима:
1.Текущий фон
2.Накопленная доза.
3.Поиск источника+график
Также есть тревога по превышению установленного порога.
Алгоритм работы :
Ведется подсчет частиц попавших на трубку гейгера, и взависимости сколько частиц попало в установленное время замера определяется фон, доза рассчитывается точно так же.
В режиме поиск отображается общее количество частиц попавших на датчик, в графике идет прямая зависимость, каждый пиксель это 1 частица за единицу времени, смещение графика зависит от текущего фона, при минимальном он равен 15 сек. при 1000мкРч 1с.
Все настройки хранятся в памяти.
В версии 1.7 реализовано включение и выключение при помощи удержания кнопки (Ок) (для плат с пометкой auto)
В версии 1.7.1 включение и выключение производиться внешним переключателем, а доза и время сохраняются по достижению порога дозы указном в скетче при прошивке(save_DOZ) (для плат с пометкой manual и принципиальной схемы на фото)
Интерфейс и настройка :
Интерфейс интуитивно понятен.
Влево, вправо — переключение между режимами.
Вверх — изменение единиц измерения(мкР/мкЗ).
Вниз — сброс показаний в текущем режиме.
Ок — настройки
Удержание Ок — версия 1.7(выключение устройства), версия 1.7.1(статистика)
Доза и время автоматически сохраняются в память по накоплению определенной дозы(указывается в скетче при прошивке)
В настройках можно настроить всё кроме порога по сохранению дозы(он только при прошивке)
Также есть тревога при превышении порога текущего фона и оповещение о разряде акб.
Есть режим сна, счёт фона и дозы продолжается, экран и подсветка отключены, выход из сна по нажатию кнопки ок.
Реализация :
Особых нюансов по сборке нету, все работает так сказать из коробки)
Трансформатор брал от CCFL подсветки ноутбука, но можно намотать и самому(как намотать указано на фото в схеме)
Самое наверное относительно сложное(и не дешевое) достать счетчики гейгера, в принципе продаются на авито, но цена не малая.
Еще момент, не обязательно использовать именно 2 датчика, все будет работать и с одним.
Платы версии MAX_HV не тестировал ещё, но я думаю максимоской схемотехнике можно доверять)
Увы код сюда вставить так и не смог, ругается на длину сообщения((
На фото прототип со старой версией платы, в новых уже много чего доработано и исправлено)
Вот ссылка на архив со всем необходимым https://yadi.sk/d/iBOguU24BpG5RA
Пока даже и не знаю что еще добавить по описанию, со временем думаю буду дополнять.
Если есть какие-то вопросы пишите, постараюсь помочь)
Источник
Как сделать счетчик Гейгера своими руками: схема сборки бытового дозиметра в домашних условиях
Привет всем! Как ваши дела? Сегодня я хочу показать вам, как сделать счетчик Гейгера своими руками. Я начал создавать этот прибор примерно в начале прошлого года. С тех пор он претерпел мою лень и три полных переосмысления.
Идея сделать бытовой дозиметр появилась в самом начале моего увлечения электроникой, идея радиации всегда интересовала меня.
Шаг 1: Теория
Итак, дозиметр — на самом деле очень простой прибор, нам нужен чувствительный элемент, в нашем случае трубка Гейгера, питание для неё, обычно около 400V постоянного тока и индикатор, в простейшем случае это может быть обычный динамик. Когда ионизирующее излучение ударяется о стенку счётчика Гейгера и выбивает из неё электроны, оно заставляет газ в трубке стать проводником, поэтому ток идёт прямо на динамик и заставляет его щелкать, если вам интересно, то в сети можно найти гораздо лучшее объяснение.
Я думаю, все согласятся, что щелки — не самый информативный индикатор, тем не менее, у него есть возможность оповещать об увеличении радиационного фона, но подсчет радиации при помощи секундомера для более точных результатов — штука довольно странная, поэтому я решил добавить устройству немного мозгов.
Шаг 2: Дизайн
Давайте перейдём к практике. В качестве мозгов я выбрал Ардуино нано, программа очень проста, она считает пульс в трубке за определенное время и отображает его на экране, также она показывает милый значок-предупреждение о радиационной опасности и уровень заряда батареи.
В качестве источника энергии я использую батарейку 18650, но Ардуино нужно 5V, поэтому я встроил повышающий преобразователь DC-DC и литий-ионный аккумулятор, чтобы сделать устройство полностью автономным.
Шаг 3: Высоковольтный DC-DC
Я хорошо потрудился над высоковольтным источником питания, сделав его вручную, намотав трансформатор примерно на 600 витков на вторичной катушке, упаковав его с МОП-транзистором и PWM на Ардуино. Всё работает, но мне хотелось, чтобы вещи оставались простыми.
Всегда лучше, когда ты можешь просто купить 5 модулей, припаять 10 проводов и получить рабочий девайс, чем наматывать катушки и прикручивать PWM, ведь я хочу, чтобы каждый мог повторить моё устройство. Так что я нашел высоковольтный повышающий конвертер DC-DC, очень странно, но его оказалось очень трудно найти и самые популярные модули имели всего по 100 продаж.
Я заказал его, сделал новый корпус, но когда начал тестирование, он выдавал максимум 300V, в то время как в описании говорилось, что он выдаёт до 620V. Я попытался починить его, но проблема, скорее всего, была в трансформаторе. В любом случае, я заказал другой модуль, и он был другого размера, хотя описание было одинаковым… Я вернул свои деньги за первый модуль, но сохранил его, потому что он давал 400V, которые нам нужны, может быть максимум 450V, вместо 1200 (в китайских измерительных приборах что-то работает совсем неправильно…) В общем, я просто заново открыл спор…
Шаг 4: Компоненты
Итак, в итоге дизайн счетчика Гейгера Мюллера почти полностью состоит из этих модулей:
- Высоковольтный повышающий конвертер DC-DC (Aliexpress или Amazon)
- Зарядник (Aliexpress или Amazon)
- 5V повышающий преобразователь DC-DC (Aliexpress или Amazon)
- Ардуино нано (Aliexpress или Amazon)
- OLED—экран на этих фотографиях 128*64, но в итоге я использовал 128*32 (Aliexpress или Amazon)
- Также нам нужен транзистор 2n3904 (Aliexpress или Amazon)
- Резисторы 10M и 210K (Aliexpress или Amazon)
- Конденсатор 470pf (Aliexpress или Amazon)
- Кнопка-переключатель (Aliexpress или Amazon)
Аккумулятор, опциональную активную пьезо-трещалку и сам счетчик Гейгера я использовал старые советские. Модель STS-5 довольно дешевая и её легко найти на Ибэй или Амазоне, она также совместима с трубкой SBM-20 или любой другой, вам нужно просто задать параметры в программе, в моём случае количество микрорентген в час равно количеству импульсов трубки за 60 секунд. И да, вот модель кейса, напечатанного на 3Д-принтере: ссылка.
Также есть довольно дешевые наборы для создания счетчика Гейгера, которые могут вас заинтересовать: (Aliexpress или Amazon)
Шаг 5: Сборка
Давайте начнём сборку. Первое, что нужно сделать, это настроить вольтаж на высоковольтном DC-DC с потенциометром. Для STS-5 нам нужно примерно 410V. Затем просто спаяйте все модули по схеме, я использовал однопроволочные провода, это повышает стабильность конструкции и даёт возможность собрать устройство на столе, а затем просто поместить его в кейс.
Важный момент состоит в том, что нам нужно соединить минус на входе и выходе высоковольтного конвертера, я просто припаял штекер. Так как мы не можем просто присоединить Ардуино к 400V, нам понадобится простая схема с транзистором, я просто спаял их навесным методом и обернул в термоусадочную трубку, резистор 10MΩ от +400V был закреплен прямо на коннекторе.
Лучше сделать медный кронштейн для трубки, но я просто накрутил провод по кругу, всё работает нормально, не меняйте плюс и минус счетчика Гейгера. Я подсоединил дисплей к съемному кабелю, тщательно его изолировал, так как он располагался очень близко к высоковольтному модулю. Немного горячего клея. И сборка завершена!
Шаг 6: Финал
Помещаем всё в кейс, и мы готовы к тестам. Но у меня нет ничего для тестов в домашних условиях, но, кстати, фоновая радиация должна сработать. Что я могу сказать? Девайс работает. Да, всё верно. Но я вижу множество способов улучшить его, например больший дисплей, чтобы можно было отображать графические элементы, модуль Bluetooth, или использовать Зиверты вместо Рентгена.
Меня девайс устраивает, но если вы улучшите его, пожалуйста, поделитесь вашим устройством! Спасибо за просмотр, увидимся в следующий раз!
Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.
Источник
Простой радиометр на ATmega328PU (Индикатор радиоактивности)
Хоть в описании и присутствует слово «Arduino», по факту мы будем использовать ATmega328PU — мозг Arduino UNO, со стандартным загрузчиком, что позволит писать код на языке Ардуино. Кощунство скажите вы, но не все умеют фьюзы выставлять и писать на ассемблере, а так как суть данного проекта простота и надёжность (Понятно, что грамотный код на ассемблере лучше, но будет ли он грамотным?), то такой метод вполне себе оправдан.
Теперь перейдём к самому прибору. Идею на его создание подкинула мне одна статья на «хабре» , а именно схема преобразователя и считывающего устройства (рис. 1).
Рисунок 1 — Схема преобразователя из статьи с «хабра».
Как видно на схеме: преобразователь собран на 555 таймере, а сам он представляет собой степ-ап с умножителем напряжения и его ограничением и стабилизацией для трубки (Причём не обязательно ставить СБМ-20, можно и другой датчик, но тогда придётся изменить время замера в программе). Схема настолько проста, что работает в 90% случаев, оставшиеся 10% — неправильный монтаж или напряжение питания ниже 4В.
Собственно, самая сложная часть у нас есть, теперь скрестим её с микроконтроллером и семисегментным дисплеем (рис. 2).
Рисунок 2 — Полная схема радиометра
Согласен, выглядит страшно, но не всё так cложно. Левая часть — это повторение преобразователя выше (рис. 1). Для микроконтроллера ATMEGA328PU применена схема включения с внешним кварцем на 16МГц. Да семисегментный индикатор занимает большую часть вывод Атмеги, да и транзисторов по разрядам нет, казалось бы уже плохо, но потребление этого индикатора достаточно маленькое, тем более работает схема в динамической индикации, поэтому Атмеге ни что не угрожает. По поводу не рационального использования выводов: кроме семисегментного индикатора, пары кнопок и пищалки я подключать ничего и не собирался, поэтому зачем экономить выводы? (СБМ-20 — это не какой-то супер датчик, чтобы делать к нему цветной экран со всякими наворотами).
P.s. Здесь каждый решает на свой вкус и цвет, но как по мне надо тут думать рационально =).
Теперь о работе схемы:
При попадании частицы в датчик, он срабатывает и замыкается — напряжение на катоде поднимается до 10В и это открывает BC547. Транзистор просаживает сигнал, что приводит к срабатыванию прерывания в ATMEGA328PU, дальше полученные данные обрабатываются и выводятся на экран. Датчик же из-за просевшего напряжения тут же гасит разряд, поэтому импульс очень короткий.
Прибор имеет 2 режима: быстрый и точный:
1) Быстрый, как понятно из названия, производит замер за 36 сек или при повышении фона за меньшее время (Отладка этого режима всё ещё в процессе).
2) Точный же производит замер по нажатию кнопки в течение 60с. По окончанию замера начинает дико пищать и ждать повторного нажатия на кнопку.
Также перед включением радиометр ждёт 2 импульса, что сигнализирует о рабочем состоянии прибора, в противном случае выводит сообщение об ошибке («Err 1» — ошибка датчика). Самодиагностику можно пропустить по нажатию кнопки, но это не рекомендуется, обычно если прибор не проходит эту процедуру, значит аккумулятор сел или что-то не так (Запитка напрямую от литий-ионного аккумулятор — не самая лучшая затея, при 4В — 555 таймер не стартует, поэтому рекомендуется использовать его КМОП аналог TLC555 и ему подобные, правда номинал резистора R10 придётся подобрать). Надо сразу предупредить, что точка — это не дробь , а режим работы: крайнее правое положение: [мкР/ч], левее — [мР/ч], ещё левее — [Р/ч], самое левое положение — таймер (Режим точного замера).
Наладка:
Ну тут всё просто. Резистор R10 регулирует выходное напряжение, лично у меня вместо него стоит перемычка для обычного таймера, а для КМОП — резистор 1-2кОм, я поставил 1кОм, но преобразователь стартует вяло, но в рабочий режим входит без проблем. При правильной сборке прибора и его работе из пищалки послышаться попискивание и «—-» сменится на нули, а потом появятся и значения фона в [мкР/ч].
Плата:
В этот раз у нас будет Easy EDA, так как мой вариант в Sprint Layout просто ужасен.
Рисунок 3 — печатная плата
Также Гербер и саму схему с платой я прикрепил архивом с .json файлами от EDA.
Скетч
Скетч до безобразия простой. Для работы с индикатором пришлось написать собственные функции отображения чисел и надписей (рис. 4).
Рисунок 4 — пример одной из самописных функций (Для привлечения внимания).
Пишу я в Visual Studio, используя утилиту Vmicro, что советую и другим ардуинщикам — студия значительно ускоряет процесс поиска необходимых функций и классов.
Процесс вычисления мощности дозы очень прост, так как он счётный: МК, получив импульс со входа ждёт 36с (Время из даташита СБМ-20, за которое кол-во импульсов датчика равняется мощности дозы в [мкР/ч]), подсчитывая импульсы, по окончанию 36с, выводится полученное значение и обнуляются переменные. Если за 36с или меньшее время МК насчитал больше 20 импульсов, то скорость счёта повышается, конечно, так как я не считаю среднее значение, то показания будут дёргаться, но для этого с каждой тысячью импульсов требуемых для ускорения счёта увеличивается на 20. Это позволяет достаточно неплохо стабилизировать показания ( Может быть и костыль, но я всё же не крутой программист). Если в период счёта нажать кнопочку, то запустится точный замер (Может покажется странно, но как по мне это довольно неплохая метка, которая говорит о том , что прибор считает, а не завис или ещё что-то). После нажатия режим переключается на таймер и на экране ведётся обратный отсчёт. По окончанию замера значение будет сохранено, а радиометр будет пищать, говоря о том что, замер окончен. Время точного замера можно выставить в шапке скетча, программа сама пересчитает коэффициент для приведения значения к 36с (36с / время). И да скетч необходимо залить в МК через программатор до установки, в плате под это дело не предусмотрена возможность.
Кратко о моём прототипе
Корпус из ДСП, кнопочки выдраны со старой аппаратуры + кривая плата, но данный Франкенштейн работает, если не думать о начинке, то вполне себе забавный приборчик получился. Собственно гранит (Похож на покотовский, но может и токовский, вообщем природная смесь всего и вся) и как положено слегка радиоактивен (рис.5):
Как видно наш прибор регистрирует повышенный фон от гранита (Фон на улице 13мкР/ч)
Итог
Вот так можно собрать достаточно простой индикатор радиометр для изучения всего и вся. Если говорить о стоимости: то мне все детали обошлись в 300р (Покупал всё в местном радиомагазине, да и то потому что АТМЕГА сама по себе 110р и индикатор 80р + мелочь). Если заказывать с Али, то ещё меньше. Зато в отличии от других простых схем, она умеет измерять и причём достаточно точно (Точность и удобство тут зависят напрямую от скетча, следовательно, программиста). Верхний предел измерений не известен, скорее всего коло 150 мР/ч, это из паспорта на СБМ-ку).
Источник