9zip.ru - технологии для людей
9zip.ru Радиотехника, электроника и схемы своими руками Дозиметр радиолюбителя

Казалось бы, уж сколько всяких дозиметров придумано! И для сталкеров, и для путешественников. Зачем делать ещё один?

Ответ простой, всем хочется сделать под свои требования. Наши требования оказались простыми, но уже придуманные дозиметры не смогли им удовлетворить:
  • непрерывный подсчёт в реальном времени, без необходимости ожидания
  • настройка подсветки
  • настройка звука
  • встроенный вольтметр: высокого напряжения и батареи
  • генерация импульсов для преобразователя высокого напряжения посредством МК
И вообще, дозиметры - сфера новая, неизведанная, нужно потренироваться, заодно и совместить приятное с полезным, так как дозиметр радиолюбителю всё же нужен, чтобы проверять различные шкалы вольтметров, светящиеся ручки у переключателей, да и просто нет-нет да замерить радиационный фон в зоне обитания.

Что же получилось? На данный момент получилась альфа-версия. Вот что она умеет.

Подсчёт идёт непрерывно. Программно это организовано в виде массива на 30 секунд. Каждую секунду в массив записывается количество поступивших за неё импульсов, а затем указатель массива увеличивается. Когда он достигает 30, то обнуляется. Перед выводом на экран сначения массива суммируются. Таким образом, показания всегда считаются за последние 30 секунд. Разумеется, первые 30 секунд показания неверные, и на экран они просто не выводятся. Затем подсчёт уже идёт в реальном времени – не надо ожидать никаких интервалов.

Каждое срабатывание счётчика гейгера сопровождается звуковым сигналом, генерирующимся через аппаратный ШИМ микроконтроллера - линия SOUND на схеме. Нормальный, красивый звук. Подсветка также ШИМится - линия LED. В ясную погоду её можно выставить в ноль и экономить батарею, в темноте - можно увеличить яркость.

Вольтметр непрерывно отображает напряжение на аноде счётчика гейгера, а программно его можно выставить на любом уровне (мало ли, для какой-нибудь экзотической трубки). Меандр для высоковольтного преобразователя генерируется ШИМом - линия PWM.

На вход ADC1 (24) МК заведено напряжение с аккумулятора, уровень заряда отображается графически на экране в правом верхнем углу и в цифровом виде ниже, с точностью до десятых вольта.

Отображение всей информации ведётся на двухстрочном ЖК дисплее WH1602.

Схема дозиметра радиолюбителя
Нажми для увеличения

Чтобы не мотать повышающий трансформатор, был взят готовый, от CCFL инвертора ЖК монитора. Он включён как обратноходовый, поэтому посредством изменения ширины импульса на первичной обмотке можно получать любое нужное напряжение на вторичной.

Вольтметр высокого напряжения организован делителем из резисторов на 20МОм и 200кОм. Такое высокое сопротивление выбрано для меньшего влияния на и без того слаботочный преобразователь.

В аноде СБМ20 установлен резистор на 4,7МОм. Совместно с катодным резистором на 100кОм они также образуют делитель напряжения. При срабатывании счётчика, на катодном резисторе появляется импульс, который приводит к прерыванию микроконтроллера. Изначально сопротивление анодного резистора предполагалось сделать 10МОм, но при нём амплитуда импульса оказалась недостаточной. Возможно, требуется просто увеличить сопротивление катодного резистора. Диод с этой линии к плюсу питания призван защитить МК от возможного завышенного напряжения.

Для крепления СБМ20 используются пружинящие контакты держателя предохранителя.

Все транзисторы - logic level с материнских плат компьютеров, поэтому работают без драйверов.

По мере допиливания информация будет дополняться.

У МК осталось очень много ресурсов, поэтому возможно дополнение функционала этого прибора.

Есть, над чем ещё подумать и что доделать.

Корпус дозиметра

Корпус изготовлен из пластика, под грунтовку из баллончика и покраску (из другого баллончика).

Схема дозиметра сейчас потребляет 20мА при величине высокого напряжения, равной 400В и достаточно яркой подсветке экрана, питается от аккумулятора для мобильного телефона. Встроен готовый китайский модуль контроля заряда-разряда, повышающий преобразователь - на микросхеме MC34063, можно также применить NCP3063 или подобную.

Печатная плата имеет такой большой размер (8,5 х 12,5 см), потому что была задумана для макетирования и отладки дозиметра, но после всего так и осталась.

Если тебе понравился этот проект, поставь лайк в любой социальной сети. Когда их наберётся 10, будут выложены печатная плата и прошивка.

О счётчиках Гейгера:

У самогасящихся счетчиков такой параметр, как счетная характеристика будет ухудшаться в виду распада многоатомных молекул газа, который его наполняет. В частности, уменьшается протяженность плато и, в то же время, увеличивается его наклон. В процессе эксплуатации, вследствие изменения состава смеси газов и повышения их давления плато счетчика смещается. По этой причине при работе счетчика периодически нудно проверять его счетную характеристику для корректировки величины рабочего напряжения. Также на протяженность и наклон плато влияет и сопротивление нагрузки счетчика. С её увеличением протяженность плато увеличивается, а наклон его, соответственно, уменьшается. Использование схемы эмиттерного повторителя позволяет увеличить протяженность плато счетчика. Для того, чтобы уменьшить влияние паразитной емкости и сопротивления входной цепи измерительной схемы на характеристики счетчиков нагрузочное сопротивление счетчика можно делить на два участка. Измерительную схему в таких случаях целесообразно подключать к меньшему сопротивлению.

Неправильно выбранное сопротивление помимо ухудшения счетной характеристики может явиться причиной появления многократных разрядов. Объясняется это тем, что сопротивление нагрузки в галогенных счетчиках часто выбирается в пределах 5-10 МОм, в то время как входное сопротивление измерительной схемы обычно не превышает 1-2 МОм. Собственные емкости счетчиков и схем их включения в среднем составляют 15-20 пФ, а емкости связи между сопротивлением нагрузки и измерительной схемой иногда достигают 100 пФ и более. При относительно небольшом входном сопротивлении схемы и значительном перенапряжении потенциал на аноде счетчика восстанавливается значительно раньше, чем заканчивается генерация электронов в разрядном промежутке, за счет медленных вторичных процессов. В результате создаются условия для повторной вспышки разряда. Образуется повторный всплеск импульса. Процесс может повторяться, пока емкость связи не зарядится до потенциала, превышающего перенапряжение на счетчике. С этого момента восстановление потенциала на аноде счетчика происходит с постоянной времени цепи нагрузки счетчика.

Для исключения многократных разрядов, ухудшающих характеристики прибора с галогенными счетчиками, следует увеличить входное сопротивление измерительных схем (до 5 МОм) или уменьшить емкость связи до 5-10 пФ. В цепи нагрузки счетчика используют делитель, с части которого подают выходные сигналы на вход измерительной схемы (в случае небольшого ее входного сопротивления).

Аплитуда тока, проходящего через счетчик, зависит от его внутреннего сопротивления в момент разряда.

Влияние режима питания на "мертвое" время счетчика. При разряде электроны собираются на нить счетчика за 10-7 с. Значительно медленнее движутся к катоду положительные ионы. По мере удаления ионов от нити их экранирующее действие уменьшается, и область, в которой снова возможна ударная ионизация, расширяется. При попадании в счетчик ионизирующей частицы в нем вновь могут образоваться импульсы, сначала небольшие, а затем - возрастающие до нормальной величины.

Промежуток времени, в течение которого не может быть зарегистрирована последующая ионизирующая частица, прошедшая через счетчик, называется "мертвым" временем. Его длительность определяется скоростью движения положительных ионов к катоду счетчика и составляет около 10-4 с.

Временной интервал от конца "мертвого" времени и до момента полного собирания положительных ионов на катоде, соответствующий полному восстановлению способности счетчика регистрировать ионизирующие частицы, называется временем восстановления.

Потери в счете ионизирующих частиц возрастают особенно при измерении интенсивных потоков излучений.

При измерениях интенсивных потоков ионизирующих частиц вместо счетчиков, работающих в гейгеровском режиме, для уменьшения величины просчетов целесообразно использовать пропорциональные счетчики. Скорость счета пропорциональных счетчиков может достигать нескольких миллионов импульсов в минуту без существенной потери в скорости счета. Такая высокая скорость счета пропорциональных счетчиков обусловлена небольшим "мертвым" временем. Недостатком схем с пропорциональными счетчиками является необходимость дополнительного усиления сигналов, что усложняет схему. Рабочее напряжение пропорциональных счетчиков устанавливается в соответствии с паспортными данными. С увеличением напряжения счетчик переходит в режим ограниченной пропорциональности, что затрудняет дискриминацию фоновых импульсов и ухудшает его разрешающую способность. Дальнейшее увеличение напряжения может привести к изменению параметров счетчика или выходу его из строя. Уменьшение рабочего напряжения улучшает разрешающую способность и устойчивость работы счетчика. Однако одновременно с этим уменьшается амплитуда генерируемых счетчиком импульсов, что вызывает необходимость дополнительного усиления сигналов.

При регистрации интенсивного излучения напряжение дискриминации пропорциональных счетчиков следует выбирать в пределах плато дискриминационной характеристики. При небольшом напряжении дискриминации одновремененно с увеличением чувствительности счетчика возрастает и число импульсов от фоновых частиц В случае регистрации сильно ионизирующих частиц на большом фоне слабоионизирующего излучения необходимо увеличивать напряжение дискриминации, хотя это может привести к некоторому уменьшению чувствительности счетчика. Для уменьшения y-фона при регистрации b-частиц используют защиту счетчиков (из чугуна, свинца, ртути), а также электронные схемы, исключающие фоновые импульсы (схемы компенсации, антисовпадений и т. д.).

Коронные счетчики частиц имеют протяженное плато с отрицательным наклоном, поэтому их рабочее напряжение следует выбирать в начале плато. В области плато амплитуды импульсов шумов и сигнала не зависят от напряжения на электродах счетчика.

С увеличением сопротивления нагрузки этих счетчиков наклон плато уменьшается, а протяженность увеличивается. Чувствительность счетчика может регулироваться изменением дискриминации. Напряжение дискриминации для этих счетчиков выбирается исходя из условий отсечки импульсов коронного разряда и фонового излучения. В противном случае возможность эксплуатации счетчика исключена.

У самогасящихся счетчиков срок службы, как уже было отмечено, определяется во многом расходом многоатомных молекул, содержащихся в гасящей примеси. С их распадом в счетчике происходит повышение давления, что смещает плато в область повышенного напряжения, а также увеличивает его наклон. Следует отметить, что расход молекул гасящей примеси при разряде уменьшается при напряжениях, которые соответствуют началу (первой трети) плато. Поэтому выбор этого напряжения зависит от желаемых потерь счета импульсов и срока службы.

При отсутствии же особых требований к сроку службы рабочее напряжение можно выбирать на 100 вольт больше, чем в начале счета. Для того, чтобы увеличить амплитуду импульсов срабатывания рабочее напряжение следует выбирать в середине или же в конце плато. Особое внимание следует уделить тому, что нужно избегать даже кратковременных перегрузок в работе по напряжению и интенсивности измеряемого излучения, потому что это может привести к изменению параметров или даже выходу счетчика из строя.

Для уменьшения собственного фона стеклянные счетчики необходимо помещать в светонепроницаемые экраны. Чувствительность счетчиков к свету в процессе эксплуатации (особенно при больших скоростях счета) увеличивается.

Счетчики с галогенной и кислородной гасящей добавкой нечувствительны к перегрузкам и интенсивности облучения. Однако длительное нахождение счетчиков в условиях непрерывного разряда или в потоках излучений, значительно превышающих допустимые, приводит к выходу их из строя.

Большое влияние на режим работы оказывает пороговая чувствительность схемы. С её повышением напряжение начала счета смещается в сторону меньших значений.

20.10.2015 © 9zip.ru
Авторские права охраняет Роскомнадзор

Понравилась статья? Похвастайся друзьям:

Хочешь почитать ещё про схемы своими руками? Вот что наиболее популярно на этой неделе:
Регулируемый блок питания из блока питания компьютера ATX
Схемы, устройство и работа энергосберегающих ламп
Практика переделки компьютерных блоков питания в регулируемые лабораторные
Штрилиц одобряет.

Есть вопросы, комментарии? Напиши:

Имя
Комментарий
Длина текста:
число с картинки
Правила прочитал(а)

Алексей01 окт 2016 15:28
Можно печатку и прошивку и фьюзы какие

LA12 мар 2016 20:57
Пока дорабатывается, скоро будет выложена.

yu12 мар 2016 16:19
подскажите, где можно взять прошивку для МК?

Пользовательские теги: схемы дозиметров на сбм 20 схема озиметра на мк [ Что это? ]

Дальше в разделе радиотехника, электроника и схемы своими руками: Питание мощных светодиодов от сети 220 вольт на HV9961, простой импульсный преобразователь для питания мощных светодиодов непосредственно от сети 220 вольт.

Главная 9zip.ru База знаний радиолюбителя Контакты

Девять кучек хлама:

Радиотехника, электроника и схемы своими руками Ремонт домашней электроники Виртуальный музей старых радиодеталей XX века Ламповый звук hi-end и винтажная электроника Катушки Теслы Радиодетали и модули с Aliexpress Интернет и сети Сотовые операторы Инструкции



Дайджест
радиосхем
Новые схемы интернета - в одном месте!

Конкурс
для всех
Участвуй в новом конкурсе для радиолюбителей в ноябре-декабре 2016 и получай призы!



Гостевушечка


Сколько тебе лет?
Попытаемся составить портрет современного радиолюбителя...

Голосование запущено 07 ноября 2016, приняли участие 152 человека.