Дозиметр припять своими руками

Здравствуй, дорогой Кот! Вот уже более 2,5 лет являясь твоим завсегдатаем, решил и я преподнести тебе скромный сюрприз. И так, по многочисленным просьбам трудящихся форумчан, представляю «Дозиметр Сталкера».

Сей прибор разрабатывался для домашнего пользования более года назад, когда по воле случая попался в руки отечественный газоразрядный датчик ионизирующего излучения типа СТС-5. Это так называемый счётчик Гейгера-Мюллера, в котором под действием высокоэнергетических частиц (обычно гамма и бета), пролетающих сквозь объём специальной смеси газов, находящихся под нужным давлением и в электрическом поле с достаточно высокой напряжённостью, происходит ионизация газа, вызывающая короткий импульс электрического тока через электроды датчика. Данный дозиметр построен на принципе подсчёта количества этих самых импульсов в единицу времени.

Прибор создан как простой и достаточно функциональный цифровой дозиметр и рассчитан на длительную автономную работу. Он позволяет производить контроль фонового (в соответствии спецификации датчика) излучения в четырёх режимах: сканирующего (время подсчёта 3 секунды), быстрого (время подсчёта 15 секунд), обычного (время подсчёта 1 минута) и точного (время подсчёта 10 минут) с соответствующими допусками. Также производится фиксация в энергонезависимую память максимального и минимального значений интенсивности ионизирующего излучения в микрорентгенах в час, подсчёт суммарно полученной дозы за время измерения в микрорентгенах (только для быстрого, обычного и точного режимов измерения). Текущие измеренные параметры отображаются на графическом ЖК дисплее прибора для удобства как в цифровом виде, так и в аналоговом – в виде (псевдо)логарифмической шкалы. На шкале имеются две отметки: 25 мкР/ч и 60 мкР/ч – максимально допустимые уровни по гражданским и военным нормативам соответственно. Также дозиметр имеет опциональную звуковую и визуальную в виде светодиода индикацию улавливаемых частиц, имеет опциональную подсветку экрана с возможностью выбора одного из трёх цветов, позволяет контролировать уровень заряда батареи с отключением по низкому уровню. Кроме того дозиметр осуществляет контроль исправности датчика на предмет пробоя, запотевания, не погаснувшего в виду «отравления» внутренней среды датчика или чрезмерной интенсивности излучения разряда. В дозиметре реализована функция зарядки батареи от внешнего сетевого адаптера.

Конструктивно дозиметр выполнен на одной плате печатного монтажа. В качестве клемм удерживающих датчик, применены держатели предохранителя (вставки плавкой).

Аккумуляторная батарея крепится к плате при помощи двустороннего скотча. Экран припаивается к плате сверху его «родными» металлическими лепестками, с нижних углов напаиваются полоски медной жести. Для залуживания металлических частей рамки экрана их рекомендуется обезжирить и подержать на них несколько секунд кусочек ваты, смоченной замеднённой соляной кислотой (в которой травились платы), в результате части покрываются тонким слоем меди и отлично облуживаются даже в канифоли. Монтаж экрана производится таким образом, чтобы его контактные пружины достаточно плотно прижались к площадкам на плате. При этом нужно следить, чтобы нижняя кромка световода упиралась в прозрачные части корпусов светодиодов. В идеале нижняя кромка световода должна частично их накрывать, что выставляется по максимальной интенсивности и равномерности освещения области отображения экрана. Но в виду того, что smd светодиоды одного и того же типоразмера встречаются в корпусах разной высоты, такой способ позиционирования экрана в данной конструкции не рекомендуется. После установки экрана на его нижний край наклеивается полоса непрозрачного скотча с предварительно приклеенной к нему узкой полоской светоотражающей (оконной) плёнки во внутрь, затем нижний край скотча приклеивается к плате, образуя таким образом светонаправляющую систему, которая не пропускает свет вверх и одновременно значительно повышает яркость и равномерность освещённости области отображения экрана. После пайки всех компонентов настоятельно рекомендуется вскрыть плату несколькими слоями электропрочного лака.

Схематически прибор не имеет выключателя питания. Включение/выключение питания осуществляется удерживанием более двух секунд кнопки Меню/Питание. Кратковременным нажатием этой кнопки осуществляется вызов меню, вход в подменю и принятие выбранной опции. Кнопкой Выход/Отмена осуществляется выход из меню, выход из подменю и отмена выбранной опции. Навигация по пунктам меню осуществляется кнопками Вверх и Вниз. Функция зарядки батареи включается автоматически при подключении зарядного устройства к находящемуся в выключенном состоянии дозиметру. Во время зарядки производится отображение статуса (осуществляется зарядка или уже окончена) и текущего уровня заряда батареи (только при осуществляющейся зарядке), также постоянно светится светодиодный индикатор. Функция отключается при отключении зарядного устройства или при включении дозиметра. При достижении полного заряда батареи прибор переходит в режим капельной дозарядки, на экране при этом индицируется статус завершённой зарядки, а светодиодный индикатор периодически загорается, индицируя протекание тока зарядки.

В приборе не применены дефицитные или дорогие компоненты, всё подобрано по концепции «нарыто в своём сундуке». В качестве датчика могут быть использованы отечественные газоразрядные датчики ионизирующего излучения типов СТС-5 или СБМ20. В качестве батареи применён литий-ионный аккумулятор от телефона Nokia 3310 с напряжением 3,7В и ёмкостью 1150 мА*ч. В качестве дисплея – монохромный ЖК дисплей с разрешением 84х48 точек от той же модели телефона. Вместо микроконтроллера ATmega8 подойдёт обновлённый – ATmega8A. Допускается замена транзисторов их аналогами, кроме транзистора, стоящего в блокинг-генераторе. Полевой транзистор в цепи зарядки аккумулятора – любой N-канальный MOSFET «логической» серии (у которых гарантируется полное отпирание при напряжении исток-затвор -5В) с током стока не менее 500мА и насколько возможно низким сопротивлением канала в открытом состоянии. Не могу вспомнить, какой именно применил я, возможно, это был IRLML5103. В качестве звукового «индикатора» — 32-омная «пищалка» с материнской платы ПК. Для изготовления импульсного трансформатора за основу был взят каркас с ферритовым сердечником от резонансного дросселя миниатюрной 9Вт электролюминесцентной лампы-«сберегайки» фирмы Deluxe.

Немагнитный зазор сердечника пришлифовкой на абразивной бумаге уменьшен до

0,5мм. В качестве зарядного устройства – «китайская» импульсная зарядка для мобильника с напряжением х.х. порядка 8-11В с перепаянным соответствующе подходящим установленному на плате разъёмом. Печатная плата разведена в SprintLayout 5.0, в слое М2 обязательно должна быть включена «металлизация» (заливка общим проводом). Все данные о типах элементов и их номиналах в файле присутствуют. Печатная плата изготавливалась методом ЛУТ. В качестве корпуса применён корпус от китайского мультиметра типа DT-830B, думаю в сундуках многих Котов такого добра найдётся в достатке.

Собранный без ошибок из заведомо исправных деталей и запрограммированный корректным вариантом прошивки прибор в настройке не нуждается. В выключенном состоянии прибор потребляет не более 45 мкА. Включенный прибор при выключенной подсветке потребляет не более 15 мА. Высоковольтный преобразователь построен по принципу прямоходового импульсного преобразователя на основе блокинг-генератора. Его ток потребления не должен превышать 1-2 мА. Выходное напряжение должно быть в пределах 400 +/- 20В. В виду чрезвычайно большого внутреннего сопротивления данное напряжение можно измерить только вольтметрами электростатического типа. При программировании прибора следует обратить внимание на тип устанавливаемого экрана. Прошивка написана под два часто встречающихся «китайских» варианта ЖКИ (под оригинальный прошивка не создавалась в виду дороговизны и чрезвычайно редкой распространённости оного). Их отличительные особенности – наличие или отсутствие дуги слева рамки экрана.

Дело в том, что в них стоят разные контроллеры, которые во многом сходны, но имеют разные смещения областей отображения относительно внутреннего адресного пространства памяти и отличные некоторые команды. Поэтому с «не своим» вариантом прошивки информация на экране будет отображаться не корректно. При программировании необходимо установить фуз-биты микроконтроллера на работу совместно с внешним 4МГц кварцевым резонатором и отключение порта JTAG. Также рекомендуется проверить напряжение, при котором закончится процесс зарядки, оно должно составлять не более 4,17В – при таком напряжении окончилась зарядка в телефоне, где находилась применённая мной батарея до этого. Порог отключения по низкому уровню установлен в районе 3,65В.

ВНИМАНИЕ! Литий-ионные аккумуляторы являются чрезвычайно взрыво- и пожаро-опасными в случае механических, температурных или электрических воздействий. Настоятельно рекомендую ознакомиться с соответствующей информацией перед началом работы с ними! Также в устройстве присутствует потенциально опасное высокое напряжение. Высокое выходное сопротивление источника не позволит нанести серьёзный ущерб организму, но разряд накопительного конденсатора является достаточно ощутимым. Также новичкам настоятельно рекомендуется ознакомиться с техникой электростатической безопасности, поскольку ряд применённых элементов чрезвычайно чувствительны к статическому электричеству.

На этом, вроде, всё. Прошу прощения за отсутствие электрической схемы, поскольку ввиду своей чрезвычайной кошачьей лени в своих поделках рисую сразу платы. А также за «оптимальность» и «грамотность» в исходнике – с микроконтроллерами и языком Си познакомился относительно недавно.

P.S. А вот представьте себе, многие из нас когда-то были пионЭрами и бегали с вот такими светящимися в темноте компасами, даже не подозревая, что входило по тем временам в состав их светящейся краски:

Вот цитата из Википедии: «До 70-х годов XX века радий часто использовался для изготовления светящихся красок постоянного свечения (для разметки циферблатов авиационных и морских приборов, специальных часов и других приборов), однако сейчас его обычно заменяют менее опасными изотопами: тритием (T1/2 = 12,3 года) или 147Pm (T1/2 = 2,6 года). Опасность таких приборов состоит в том что они не содержали предупреждающей маркировки, выявить их можно только дозиметрами.»

Источник

Самодельный дозиметр радиации: схема, как сделать

Измерение радиационного фона в домашних условиях позволяет контролировать уровень загрязнения помещения и окружающего пространства. Дозиметр радиации своими руками можно изготовить как с помощью простых подручных средств, так и с использованием современных технологий. Получившийся прибор не уступит в функциональности некоторым магазинным аналогам.

Можно ли сделать дозиметр своими руками

Самостоятельно довольно сложно собрать профессиональный многофункциональный прибор, который будет способен к измерению бета и гамма-излучения. Чаще всего под портативным дозиметром понимают устройство, способное показывать уровень заражения прилегающей территории радионуклидами.

Важно! Очень часто под дозиметром подразумевают радиометр. Второй прибор показывает именно степень заражения, а не общее количество содержащейся в воздухе радиации.

Получившийся в домашних условиях дозиметр получается не самым чувствительным, однако он способен указать на наличие критического уровня заражения. Несмотря на техническое несовершенство, устройство вполне может подойти в качестве страховки человеческой жизни в тяжелых условиях.

Как собрать дозиметр радиации своими руками

Существует большое количество схем по сбору портативного устройства для измерения радиационного фона. Для начинающих постигать основы радиотехники подойдут самые простые устройства на резисторах СБМ-20. Более опытные любители могут сконструировать дозиметр радиации своими руками с двух- или трехпроводным детектором, а также используя векторные или интегральные резисторы.

Независимо от выбора схемы будущего устройства, при его сборке стоит использовать несколько простых правил. Они позволят получить максимально качественный прибор, который будет безопасен для жизни и здоровья человека. Большинство экспертов советуют:

Использование 400 вольтовых счетчиков. Если модуль рассчитан на 500 вольт, придется вносить дополнительные корректировки в настройки цепи.
Перед началом использования прибора необходимо измерить его выходную мощность при помощи 10 Мом вольтметра. Оно должно составлять ровно 400 вольт. Стоит помнить, что несмотря на малую удельную мощность, при неправильной настройке конденсаторы могут нести опасность здоровью.
Необходимо исключить возможность доступа к элементам, на которые подается высокое напряжение. Корпус должен плотно закрывать электрические приборы.
Подключение всех узлов производится при отключенном питании и разряженных конденсаторах.

Несмотря на выбор схемы будущего устройства, общий принцип работы дозиметра радиации будет практически одинаковым. Он будет выдавать некоторое количество звуковых сигналов. При нормальном радиационном фоне этот показатель будет на уровне 30. Увеличенное количество сигналов говорит о значительном повышении уровня загрязнения окружающей среды.

Схема простого дозиметра своими руками за 3 минуты

Такой метод позволяет получить самодельный прибор для измерения радиации в максимально короткие сроки. Технология подразумевает минимальный набор навыков и самое простое оборудование.

Чтобы изготовить такое устройство, потребуется:

пластиковая бутылка;
консервная банка;
простой тестер;
20 см медной или стальной проволоки;
транзистор кп303.

У жестяной банки удаляют верхнюю часть и слегка полируют края наждачной бумагой, чтобы не поранить руки. Бутылку обрезают под горлышко, оставляя около 10-15 см — она должна плотно входить в банку. В крышке делают 2 отверстия — в одно из них вставляют проволоку, чтобы она выходила на 1-2 см. После этого второй конец загибают и вставляют во вторую дырку.

Важно! Конец проволоки ни в коем случае не должен касаться дня жестяной банки.

Ножку транзистора прикручивают к получившейся петле. К его истоку и стоку подключают клеммы тестера. После этого можно приступать к непосредственной калибровке дозиметра. В качестве эталона используют лабораторные источники излучения.

Схема дозиметра своими руками на СБМ-20

Более продвинутые модели можно собрать, использовав специальные счетчики. СБМ-20 состоит из герметичной трубки — катода, сквозь который проходит анод в виде проволоки. Внутри полость наполнена газом — это обеспечивает оптимальную электропроводность.

Также для дозиметра радиации своими руками потребуется:

счетчик на 400 вольт СТС-5;
резистор до 2 вт;
керамические или бумажные конденсаторы.

Дозиметр состоит из двух пластиковых блоков — сетевого выпрямителя и индикатора. Их соединяют между собой разъемом. Сетевой выпрямитель собирают согласно схеме. Перед включением необходимо зарядить конденсаторы — для этого прибор включают в сеть на небольшой промежуток времени.

Важно! Устройство в сборе должно иметь закрытый блок с резисторами. Недопустимо прикасаться к их контактам голыми руками.

После зарядки к дозиметру подключают телефоны с высокими показателями сопротивления. При естественном природном уровне радиации аппарат будет регистрировать редкие телефонные сигналы. Загрязнение окружающего пространства повлечет более частые сигналы. Если дозиметр совсем замолчал — скорее всего, кончился заряд конденсаторов. Полностью заряженное устройство способно работать около 20 минут.

Дозиметр с двухпроводным детектором своими руками

Такой прибор отлично подойдет для улавливания значительных изменений радиации. Процесс изготовления такого дозиметра не доставит сложностей опытным радиолюбителям.

Для его сбора своими руками необходимо:

конденсатор проходной;
двухпроводной детектор;
3 резистора;
одноканальный демпферный элемент;
пластиковый контейнер.

Двухпроводной детектор обеспечит лучшую чувствительность к перепадам радиации

Для конструкции не используют расширители, предпочитая им резонансные выпрямители. Демпфер ставят непосредственно после детектора для снижения амплитуды колебаний. За ним устанавливают проходной конденсатор — именно он определяет исходную дозу радиации. Изготовленный своими руками по такой технологии дозиметр будет более чувствительным к колебаниям радиации, однако потребует больше времени в сборке.

Дозиметр с трехпроводным детектором своими руками

Более сложные устройства относят уже к профессиональным приборам измерения. Они показывают не только уровень радиации, но и текущую мощность излучения. Задача сборки такого дозиметра может стать сложной даже для опытных радиолюбителей.

Важно! Детектор устанавливают лишь после закрепления всех проходных конденсаторов.

Для сборки используют электролитические резисторы закрытого типа и одноканальные демпферы. В выборе расширителей отдают предпочтение низкочастотным вариантам. Замер радиации выполняется только резонансными выпрямителями.

Дозиметр радиации на трехканальном детекторе позволяет замерять также мощность излучения

Мощность собранного своими руками дозиметра зависит от используемого выходного резистора. Отдельным моментом при сборке такого аппарата стоит отметить довольно частый отказ от использования стабилитронов — они являются причиной высоких погрешностей при измерении.

Как сделать самому дозиметр с векторными резисторами

Векторные элементы являются дополнением к более традиционным приборам с сетевыми детекторами. Основным отталкивающим фактором в изготовлении таких дозиметров радиации является итоговая цена основной запчасти — ее приобретение может вылиться в довольно внушительную сумму.

Векторные резисторы более дорогостоящие по сравнению с другими аналогами

Как и в случае с детекторными дозиметрами векторные резисторы устанавливают лишь после закрепления всех проходных конденсаторов. Число последних может варьироваться от одного до двух на одну модель в зависимости от желаемой мощности. Для нормальной работы необходимы конденсаторы объемом около 20 пФ.

Важно! При большом количестве проходных конденсаторов может значительно увеличиваться сопротивление, и, как следствие, итоговые погрешности.

После установки векторных резисторов в дозиметр радиации можно переходить к монтажу выпрямителя. Лучше всего использовать модели резонансного типа. Кроме того, эксперты говорят о возможности применения позиционных выпрямителей. После полного сбора устройства его помещают в пластиковый корпус и калибруют в лабораторных условиях.

Самодельный дозиметр с интегральными резисторами

Изготовленный по такой технологии прибор отличается высокими показателями чувствительности. Схема дозиметра радиации своими руками на микроконтроллере не представляет сложностей для опытных радиолюбителей. Встречаются как одноканальные, так и многоканальные модели.

Первым делом для изготовления дозиметра радиации своими руками необходимо подобрать корпус. Подойдет обычная пластиковая коробка соответствующих размеров. В нее устанавливают демпфер. Дальнейшая сборка совпадает с технологией изготовления прибора с векторными резисторами.

Особенностью интегральных резисторов является высокая точность измерения

Важной особенностью является установка конденсаторов после резисторов. В среднем понадобится около 3 элементов. Чувствительность конденсаторов напрямую зависит от используемого расширителя. После подбирается специальный счетчик двоичного типа. Их устанавливают непосредственно на сам детектор.

Заключение

Дозиметр радиации своими руками — отличное решение, которое позволяет самостоятельно регистрировать увеличение уровня загрязнения радионуклидами. Изготовленный прибор позволит вовремя заметить смещение радиационного фона. Правильно сконструированное устройство может конкурировать с более технологичными и дорогостоящими магазинными аналогами.

Источник