DIY модуль дозиметра и его подключение к Arduino
10.06.2022 11:48, автор SergSXM
Блуждая по просторам китайского интернет-магазина я наткнулся на набор для сборки дозиметра на базе счётчика Гейгера и решил собрать себе такой.
Цена набора была около 27$. Приехал в таком виде:
Оказалось, это набор Geiger Counter RadiationD v1.1 CAJOE. Документацию можно найти здесь. В набор входит лампа J305Br. Ее основные характеристики:
- рабочее напряжение: 380-450 В;
- собственный фон: 12 импульсов/мин;
- рабочая температура: -40...+55 °C;
- рабочий ток: 0,015-0,02 мА;
- излучение: бета, гамма;
- чувствительность к гамма-излучению: 0,1 МэВ;
- коэффициент пересчёта: 151 импульс/мин = 1 мкЗв/час;
Все детали аккуратно упакованы, плата залуженная, с пистонами, так что с пайкой компонентов проблем никаких не было. После пайки обнаружилось что лампа немного меньше чем установочное место, видимо стеклодуву не хватило сил. Пришлось просверлить отверстие поближе и немного покустарить. В итоге получилось так:
После сборки необходимо провести настройку (до первого включения и того как вставите трубку Гейгера):
1) установить R100 в положение 50 Ом;
2) установить перемычку J4 (Test);
3) подключить минусовой щуп мультиметра к земле на плате (любой минусовой контакт);
4) подключить плюсовой щуп мультиметра к контакту J2 (находится рядом с J4);
5) установить на мультиметре режим DC 200 вольт;
6) подать питание 5 В на плату;
7) отрегулировать R100 так, чтобы мультиметр показывал 57 В (если вы используете 10 МОм мультиметр, в противном случае используйте формулу Vout=Vread*((60M+Rmultimetr)/Rmultimetr) );
После настройки можно убрать перемычку J4. Теперь можно вставить трубку и запустить модуль:
В целом о наборе остались очень положительные впечатления, заработал сразу и без проблем.
Следующим этапом я решил подсоединить набор к Arduino с экранчиком. В сусеках обнаружились Arduino Nano и 0,91-дюймовый OLED 128*32 с шиной I2С. Схема подключения:
В итоге получилась такая конструкция:
Думая о компоновке будущего корпуса, я перепаял разъём P3 на другую сторону платы.
Скетч для Arduino можно скачать здесь.
Для управления служат две кнопки. Нажатие на кнопку может быть коротким (менее 1 сек) и длинным.
Короткое нажатие на кнопку 1 меняет интервал усреднения показаний (1, 2, 5, 10 минут). Длинное нажатие на кнопку 1 меняет яркость экрана.
Короткое нажатие на кнопку 2 переключает страницы экрана. Длинное нажатие на кнопку 2 переключает режим графической/сервисной информации. На картинке ниже показаны страницы экрана.
В левой части экрана всегда показан текущий уровень излучения, время усреднения, а также доза с момента включения прибора.
Верхний ряд — графические страницы. Страница 1 (deathmeter ☠️) показывает опасный уровень излучения (незакрашенный сектор 0-10 мкЗв/ч условно безопасен, закрашенный сектор 10-100 мкЗв/ч — требуется срочно искать укрытие). Страница 2 показывает график изменения излучения за последние 7 минут.
Нижний ряд — сервисные страницы. Страница 1 показывает время работы устройства в формате [часы]:[минуты].[десятки секунд] и текущую частоту импульсов с трубки Гейгера (импульсов/мин). Страница 2 содержит справочные данные по уровням излучения (0,15 мкЗв/ч — норма, 10 мкЗв/ч — опасность, 100 мкЗв/ч — прячься). Страница 3 содержит справочные данные по уровням дозы (0,02 Зв — считается нормой за год, 1 Зв — большая вероятность лучевой болезни, 5 Зв — смертельная доза).
Далее я спроектировал корпус готового прибора для печати на 3D принтере.
Корпус в формате FreeCAD и отдельные элементы в формате stl можно скачать здесь. Для сборки корпуса дополнительно потребуются вплавляемые гайки (4 шт M3), винты 4 шт M3*18, два самореза по пластмассе, пружинка для кнопки батарейного отсека. Это был мой первый опыт проектирования корпуса для 3D печати, так что имеются небольшие косяки, в основном связанные с крышкой батарейного отсека (крышка не закрывается плотно, также чтобы её вставить на место при вставленных батарейках приходится приложить усилие чтобы ушки прошли мимо батарейки, думаю со временем ушки могут оторваться от таких усилий).
В качестве заключения немного фотографий готового прибора.
