9zip.ru Радиотехника, электроника и схемы своими руками Миниатюрный дозиметр на микроконтроллере

Данный вариант дозиметра появился по многочисленным просьбам, как дальнейшее совершенствование предыдущего, построенного на микроконтроллере ATMEGA8 с довольно специфическим дисплеем от мобильного телефона Siemens. Первое оказалось излишним для такого простого устройства, а второе делало повторение затруднительным. Здесь описан уже третий вариант самодельного дозиметра, и он - максимально прост к повторению. Почти все детали можно свободно найти на Aliexpress и выпаять с плат от неисправной электроники. Сложности могут возникнуть, разве что, с доставанием счётчика Гейгера СБМ-20 (или СТС-5), но при желании его также можно найти.


нажми для увеличения
Кратко пробежимся по схеме дозиметра. На ШИМ-контроллере CE8301 построен преобразователь из 3,7 в 5 вольт для питания всей логики от литиевого аккумулятора. На основе этой микросхемы в маленьком "транзисторном" корпусе сделаны многие миниатюрные модули преобразователей напряжения на Aliexpress.

Высоковольтный преобразователь 5В - 400В выполнен на распространённой микросхеме MC34063 с внешним ключом. Полевой транзистор включен по упрощённой схеме, что стало возможным благодаря сверхмалой нагрузке данного преобразователя. В верхнем плече делителя напряжения обратной связи используется составной высокоомный резистор с суммарным сопротивлением 32 МОм. Номиналы резисторов этого делителя можно смело уменьшить, пересчитав, т.к. КПД данного преобразователя достаточно высок. Изначально такое большое сопротивление было выбрано для того, чтобы не делать лишней нагрузки на преобразователь. При подключении счётчика Гейгера важно соблюдать полярность: положительный вывод должен быть подключен к резистору R9.

Здесь же используется повышающий трансформатор от CCLF-инвертора, выпаянный с платы ЖК-монитора. Он и счётчик Гейгера являются самыми крупными деталями в этом устройстве. Две первичные обмотки этого трансформатора соединены последовательно (на схеме это не показано). Но более подходящим здесь был бы вот такой миниатюрный высоковольтный трансформатор.

Операции подсчёта импульсов срабатывания счётчика Гейгера выполняет микроконтроллер ATtiny85. Его ресурсов более, чем хватает для этих целей. Отображение информации ведётся на миниатюрный OLED дисплей с последовательным интерфейсом. На экране отображается только подсчитанный радиационный фон в микрорентгенах и уровень заряда аккумулятора в виде привычного значка батарейки с разной степенью заполнения. Каждое срабатывание счётчика Гейгера индицируется звуковым сигналом.

На резисторах R6 и R7 выполнен делитель для измерения напряжения аккумулятора. Диод D3 установлен на всякий случай, он защищает вход микроконтроллера от возможных импульсов амплитудой больше 5 вольт.

Вся схема собрана на односторонней печатной плате (детали - с одной стороны, дисплей - с другой) размерами 95 * 55 мм, под готовый китайский корпус размерами 100*60*25 мм. Печатная плата пока только такая, она дорабатывалась по ходу сборки. Возможно, она будет улучшена.



Разъём ICSP здесь не разведён, для программирования используется удобная прищепка.

печатная плата: dosimeter_pcb.pdf (уже отзеркалена для ЛУТ'а)
прошивка: dosimeter_tiny85_oled.hex, 8 MHz internal RC generator

детали для сборки:
шим CE8301 или BL8530
МК ATtiny85
дисплей 128*32
шим MC34063
ВВ трансформатор
текстолит
корпус 6*10 см

---

Сборку дозиметра следует производить поэтапно. Сначала на плате распаивается преобразователь 3,7 - 5 вольт и проверяется его работоспособность. Питание от литиевого аккумулятора подключается через выключатель к линии, обозначенной на схеме, как +3V3. На плате контактные площадки для подключения помечены, как "+" и "-". В любой точке VCC должно быть 5 вольт. Затем распаивается повышающий преобразователь 5 - 400 вольт для питания счётчика Гейгера. При проверке на катоде высоковольтного быстрого диода D2 должно быть 400 вольт, проверяется мультиметром. Затем можно припаивать остальные детали и программировать микроконтроллер. Область платы вместе с деталями, обведённую на фото красной линией, следует протереть спиртом и покрыть цапонлаком для устранения возможных утечек высокого напряжения при повышенной влажности. На высыхание лака требуется 24 часа.

Изменения в схеме: C5 увеличить до 100 нФ (напряжение - 400 или 630В). Параллельно резистору R8 установить конденсатор ёмкостью 100 - 220 пФ. Параллельно C6 поставить тантал на 100 мкФ.

---

Новая версия схемы и печатной платы. Учтены изменения, добавлены перечисленные ранее детали. Печатная плата - под готовый миниатюрный высоковольтный трансформатор с Aliexpress от ноутбучного ccfl инвертора.


нажми для увеличения
Список измненений (на схеме помечены красным):

• индуктивность дросселя преобразователя - от 22 до 100 мкГн
• добавлен тантал C8 по питанию 5 вольт
• токовый шунт R3 для MC34063 увеличен до 1 Ом. возможно, будет работать и с сопротивлением 0,5 Ом. это сделано с учётом применения конкретного трансформатора
• добавлен подстроечный резистор R15 на случай, если не удаётся подобрать точные резисторы для делителя
• собственно, повышаюший трансформатор - готовый, миниатюрный
• увеличена ёмкость времязадающего конденсатора C4
• добавлен R14 в затвор полевика
• добавлен C9

Печатная плата: dosimeter_pcb_v2.pdf (отзеркалена)

---

Вариант от Александра со счётчиком СБТ-9:

Фото дозиметра и его печатная плата в "lay". DC-DC использовал MT3608 3v - 5v. R7 заменил на 8.2 кОм.

Печатная плата: dosimeter_sbt9.zip
Прошивка для СБТ-9 dosimeter_tiny85_oled_sbt9.hex

В прошивке изменена чувствительсность счётчика с 78 имп/мкР для СБМ-20 до 40 имп/мкР для СБТ-9 (по данным из книги Виноградова Ю. А. "Ионизирующая радиация: обнаружение, контроль, защита.", 2002).

---

Вариант дозиметра для счётчика Гейгера СИ22Г. Изменения в схеме коснулись в основном способа снятия импульса с СИ22Г, потому что корпус у него достаточно массивный и при снятии импульса с катода начнёт ловить помехи, поэтому его лучше заземлить. Делитель в цепи обратной связи микросхемы MC34063 можно переделать на новые номиналы, чтобы избавиться от настройки, но это не обязательно.


нажми для увеличения

прошивка: dosimeter_oled_si22g.hex

---

нажми, чтобы увеличить

---

Вариант реализации от Николая.

geyger_m.zip (.lay6)

---

Вариант дозиметра от Александра

Использовал на повышайку готовый дроссель 10 мгн 0510 размер, остальное делал по схеме 74hc14, затем запрограммироваровал Тини85 на 3,3 вольта и тактовый генератор 8 мгц. При таком генераторе тини 85 может работать от 1,8 вольта. Ардуино или атмега 328р начинает работать с 3.3 вольта при 8 мгц тактовой частоты независимо, внешний кварц или внутренний. Заменил на OLED дисплее стабилизатор 662k на mcp1700 3302e для того, чтобы вообще уменьшить ток потребления до миниума. Подключил СБМ-21, включил дозиметр, замерил 8.5 ма, прибор для замера использовал аналоговый китайский MF47F.

Почти все детали использовал smd кроме дросселя и резистора на 10 мом и два конденсатора 22 пф 250 вольт. Почему не использовал smd? Мне лень было сверлить просечки меду контактами резисторов и конденсаторов на высоковольтной стороне.

схема, печатная плата: attiny85_sbm21_smd.zip
прошивка для СБМ-21: dosimeter_oled_sbm21.hex

---

Переделки схемы для тех, кому важно минимальное потребление. Исходная схема потребляет 22-25мА при напряжении аккумулятора от 4,2 до 3,6 вольт.

Первый вариант переделки - это убрать повышающий преобразователь 3,6 в 5 вольт и питать всю схему напрямую от аккумулятора. В этом случае потребление составляет 13-15 мА.

Второй вариант - это замена делителя напряжения в цепи стабилизации +400 вольт на стабилитроны. В этом случае потребление схемы составляет 16-17 мА.

Третий вариант - скомбинировать первые два вместе. Потребление схемой в этом случае будет 10-11 мА.

Изменения на схеме выделены красным цветом.


нажми, чтобы увеличить

---

Вариант сборки дозиметра от Алексея

Переделка дозиметра «Мастер-1», вренее использование только корпуса от него. Корпус компактный и поместится почти в каждый карман. Но очень неудобен отсек для батареек, поэтому все это место я выпилил и поместил туда модуль зарядки, аккумулятор 100 mAh, выключатель. Для аккумуляторного отсека дополнительно сделал подложку и заднюю мини панель из стеклотекстолита. Схема простая, поэтому конструкция собрана на макетной плате, с обратной стороны которой находятся SMD компоненты. Преобразователь на 74HC14.

Понравилась статья? Штрилиц говорит: поделись с друзьями!