payaem.ru

Паяем — Все о электронике

Изготовление цифрового дозиметра «Гамма-3»

Цифровой дозиметр «Гамма-3» (принципиальная схема представлена на рисунке 1 и рисунке 2) используется, чтобы определять уровень ионизирующей радиации.Реагирует на бета, гамма и рентгеновские излучения.Измерение выполняется за время двадцать секунд в единицах мкр/ч, также единицах превышающий естественный радиационный фон (то есть ЕРФ) ~ = 15 — 25 мкр/ч.Схемы на рисунке 1 и 2 отличаются одна от другой только методом снятия импульса — с анода либо катода счётчиков СБМ — 20.

В этом устройстве имеется:

  • Русский алфавит на жидкокристаллическом индикаторе.
  • Режим измерения — цикличный.
  • Режим аппроксимации замеров с последующим уменьшением процента погрешности с 80% до 25%.
  • 20 ячейки энергонезависимой памяти, они используются, чтобы записывать значения измерений.
  • Буфер значения предыдущего измерения.
  • Регулируемый уровень тревожной сигнализации с памятью.
  • Корректировка времени измерения фона за один проход.
  • Свето — звуковая визуализация излучения.
  • Индикатор показывающий уровень зарядки батарейки.
  • Сохраняет все настройки в энергонезависимую память.

Есть недостаток, в том что он потребляет большой ток, от 21 мА (на 3,3 Вольта).Максимальное напряжение питания — 5 Вольт.

Как им пользоваться:

  1. По умолчанию замер выполняется в первом режиме, он замеряет текущий уровень радиации.На рисунке 3, под цифрой 1, указано отображение данного режима,ИЗМ — 15 мкр, это является текущим фоном, ФОН — 14 мкр, это отображения предыдущего замера, П — 0 число превышений естественного фона ~ = 18 — 25 мкр/ч, Т — 18 с, текущие время замера.
  2. Режим 2, аппроксимация замеров, относительно их численности, применяется для точного замера, погрешность уменьшается по времени, -14 мкр, результат, +/- 30% — погрешность измерения.
  3. Режим 3, измерение эквивалентной дозы накопления (ЭД) за определённое время. Измерения ЭД выполняются таким образом:

    00 : 00 Доза 0 мкРСтарт Сброс

    После того, как нажмёте кнопку «старт», произойдёт замер, 5 раз по 20*секунд, это около пяти минут, затем замеренный и вычисленный итог отображается на экране, нормальное значение ЭД каждые пять минут, для нормальной радиационной обстановки не более 1 мкр/час.замер будет выполняться до значения времени = 24часа (т. е. сутки), после этого замер остановится и запишет значение ЭД (то есть суточной дозы) в двадцатую ячейку памяти.Можете вручную, приостанавливать замер ЭД, для этого надо нажать кнопку «Стоп»

    01:15 Доза 11мкР Стоп

    4. Режим записной книжки, нужен, чтобы записывать на 20 ячеек, результата измерения.ЗОНА «1» — номер ячейки, -15 мкР значение, чтобы записать надо выбрать номер ячейки кнопкой «х» и для записи использовать кнопку «ок».

    5. Регулировка порога уровня срабатывания тревожной сигнализации — осуществляется кнопками «х» и «ок», установите нужный, в случае если уровень равен 0, то значит тревога отключена.

    6. Включение и выключение звукового сопровождения нажатия кнопок и сопровождения горячих частиц осуществляется при помощи кнопок «х» — выключить и «ок» — чтобы включить.

    7. Функция передачи информации на ваш комп, для того чтобы потом просмотреть в специальном приложении на компьютере. «х» — чтобы выключить и «ок» — чтобы включить.

    8. Эконом — функция экономичного режима с автоматом сна и пробуждения.«х» — чтобы выключить и «ок» — чтобы включить.

    9. Коррекция времени замера, меняется в пределах +/- 5 секунд, она нужна, чтобы корректировать относительно типа счётчика Гейгера, и иных случаях.

    10. Функция автоподкачки, она нужна, чтобы управлять блокинг — генератором (это влияет на экономию питания). «х» — для выключения и «ок» — для включения.

    11. Индикация напряжения аккумулятора, в Вольтах.

    Замечания по деталям:

    • Счетчик Гейгера СБМ — 20 его выпускают в трёх вариантах, можно заменить на СТС — 5, только поменяются габариты.
    • Светодиоды можно применить любые на ток 5 — 20 мА.
    • Стандартные тактовые кнопки 5 х 7 мм.
    • Акустический излучатель пьезоэлектрического типа, можно использовать следующих типов: ЗП — 19, ЗП — 1, ЗП — 3, ЗП — 4, ЗП — 5 импортные (HPE — 227).
    • Звуковой генератор из серии HCM xxxx, на напряжение от 1 — 3 Вольта.

    Узлы устройства:

    1. Блокинг-генератор, на выходной обмотке образуются короткие импульсы примерно 10 мкс с амплитудой приблизительно 220 Вольт. Через умножитель удвоения напряжение увеличивается до нужных 400 — 440 Вольт. Частота генерации блокинг — генератора задаётся цепью R1. C1. Состоит он из — VT1, VD3, C1, T1, R1.
    2. Умножитель напряжения, сделан он на VD1 — 2, C2 — 3. Через умножитель удвоения, напряжение увеличивается до нужного значения 400 — 440 Вольт.
    3. Детекторная камера, изготовлена она из BD1 — 2, R2 — 3, C3 — 4. Используется, чтобы детектировать радиацию, BD1 — 2 счётчики Гейгера, R2 — 3, -нагрузка для СГ, C3 — 4 разделительные конденсаторы.
    4. Одновибратор, DD 1,2 — 1,2 C8, R8 — 10, выполняет из коротко затянутого импульса в импульс прямоугольной формы, для правильной работы МК.
    5. Свето — акустический узел индикации, световой — VT2, R4 — 5, HL1. Бип сигнал — VT3, R11, HA2. Акустический узел, используется для звуковой индикации горячих частиц, сделан на ждущем генераторе DD 1,3 — 1,4, R8, C11, HA1.
    6. Цифровая часть, используется для управления, и цифровой обработки данных, которые поступают с детекторной камеры, и чтобы выводить результат на экран. Сделан из, DD2, SB1 — 5, C12 — 13, ZQ1.
    7. Аналого — цифровой преобразователь (то есть АЦП), предназначен, чтобы замерять уровня напряжения аккумулятора, DD2, Ra1 — 2, Ca1 — 2.
    8. Блок индикации, HG1, R14, R12 — 13, VT4.
    9. Преобразователь постоянного напряжения А1, нужен, чтобы повышать напряжение питания с 1,2 — 4 Вольт до 5 Вольт, может быть с любыми параметрами, здесь это DD3, VD4, DL1, C15 — 16.
    10. Узел заряда аккумулятора, X2,VD5 (КД 522), R15,17, HL2, GB1.

      Принцип работы:

      Блок схема дозиметра показана на рисунке 4.Основным компонентом этой конструкции является датчик радиации —  счётчик Гейгера (т. е. СГ), их здесь два, что позволяет выполнять замеры не за сорок секунд, а за двадцать, при этом увеличилась спектральная и общая чувствительность.Получает питание он большим постоянным напряжением 400 Вольт, который генерирует блокинг — генератор (т. е. БГ) ~ 200 Вольт, и умноженное умножителем на два (2 х 200 = 400), резисторы R2 — 3 служат в качестве нагрузки СГ, конденсаторы C3 — 4 являются разделительными, после них, сигнал идёт на одновибратор, который в свою очередь формирует из заваленных импульсов с СГ, в прямоугольные, для правильной работы микроконтроллера (т. е. МК).МК решает все логическо — цифровые задачи, по управлению и замеру внешней периферии. МК даёт импульсы подкачки для БГ, относительно пришедших частиц, график представлен на рисунке 5, также управляет жидкокристаллическим модулем, подсветкой и генератором для акустического излучателя, светодиода.

      Чтобы произвести измерение напряжения питания, вход АЦП, вывод 26 МК, нужно подключить через ограничительный резистор R1a, к аккумулятору.Заряд аккумулятора выполняется если к гнезду Х2, подсоединена вилка зарядного устройства, размыкаются контакты 2 и 3 (Х2) и выключается питание дозиметра, ток заряда идёт через ограничительный резистор R17 в аккумулятор, о заряде сигнализирует светодиод HL2.При фиксировании частицы счётчик становится проводящим, и в точке соединения элементов R7 и транзистора VT5 образуется импульс напряжения, его открывает транзистор VT5. Открытый транзистор замыкает логический вход 2 микросхемы DD1 на землю, тем самым он подаёт на вход 2 логический ноль.

      Внешний модуль для передачи данных на комп, указан на рисунке 6.Изготовлен на преобразователе уровней MAX232, он увеличивает уровень сигнала микроконтроллера до 12 В, необходимый для работы интерфейса RS232.Этот модуль получает питание от U+/U- 5 Вольт, от источника дозиметра, поэтому его надо подключать только когда это необходимо, чтобы экономить ток потребления.

      Возможные замены узлов:

      • А1, преобразователь постоянного напряжения, его можете поменять на любой другой аналог, или же вообще обойтись без него, можно поставить обычный стабилизатор напряжения типа ЕН5, однако при этом напряжение батарейки нужно будет повысить с 5 — 9 Вольт.
      • Блокинг — генератор, можете применить сразу на 400 Вольт, и при этом умножитель не требуется, понадобится выпрямительный диод и накопительный конденсатор.

      Узлы, которые необязательны

      Здесь указаны узлы, которые не влияют на измерение радиации, к таким относятся следующие:

      • Свето — акустический узел индикации
      • Аналого — цифровой преобразователь
      • Узел зарядки аккумулятора
      • Узел подсветки жидкокристаллического модуля, R12 — 13, VT4
      • Внешний модуль для передачи данных на ПК

      Конструкция устройства

      Трансформатор Т1 блокинг — генератора наматывается на ферритовом кольце типа М3000МН 16 х 10 х 5 мм. (либо импортное, уже готовое скруглённое и с покрытым лаком кольцом марки B64290 — L743 — X83, с размерами 16 х 9 х 5 мм) острые и рёбра кольца заглаживаются наждачкой и весь сердечник обматывается тонкой фторопластовой либо лавсановой лентой.Сначала наматывается обмотка I, в ней содержится 300 витков провода ПЭВ — 2 0,07. Намотку нужно вести в одно направление, практически виток к витку, при этом нужно оставлять между её началом и концом зазор 1 — 1,5 мм. Обмотка I также покрывается слоем изоляции. Затем наматывается обмотка II — 5 витков провода ПЭВШО 0.15 — 0.2 мм, старайтесь растягивать все витки по всей окружности кольца, делайте отвод и продолжайте матать обмотку III — 2 витка того же провода, при этом старайтесь точно также растягивать максимально равномерно по всей окружности кольца. Все эти обмотки должны распределятся по сердечнику максимально равномерно (рисунок 7).

      Корпус можете использовать, к примеру G939B (то есть представленный здесь авторский вариант), либо иной, который подходит.Нужно будет вырезать в нём по мимо отверстий для экрана и кнопок, отверстие в нижней части корпуса, то есть под детекторной камерой, для того чтобы СГ смотрели вниз, однако необходимо придумать защиту от возможных механических повреждений СГ, для этого возьмите тонкую пластину пластмассы, просверлите в ней множество отверстий и приклейте её на дно, также можете использовать мелкую сетку.Разъём для передачи на компьютер, можете применить от плеера (3х выводной).

      Настраиваем

      1. Настройте контрастность дисплея при помощи резистора R14, а резистором R13 — яркость подсветки до более лучшего результата.
      2. Блокинг — генератор, сначала правый по схеме вывод резистора R2 присоедините к участку схемы +5 в (кт 2). После этого подключите осциллограф к коллектору VT1, должна наблюдаться генерация, в случае если нет генерации, то нужно поменять местами концы обмотки 3.
      3. Тональность и громкость акустических сигналов ЗПшки, настраивайте это при помощи резистора R8.

        Прошиваем микроконтроллер

        Чтобы записать программу в контроллер нужно:

        1. Припаяйте к МК выводы с программатора, как это показано на рисунке 8.
        2. Сотрите EEPROM/ FLASH память.
        3. Запишите gamma3_м2.eep в память EEPROM.
        4. Запишите gamma3_м2.hex в память FLASH.

          Микроконтроллер настроен на работу внешнего кварцевого резонатора, настройка фузов представлена на рисунке 9.

          Фотографии устройства

          Дополнительные файлы для устройства

          Печатные платы

          Прошивка МК

          Софт для ПК

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *