Ардуино дозиметр: RadSens — дозиметр для Arduino

RadSens — дозиметр для Arduino

Я приветствую Вас уважаемые радиофилы и радиофобы! Я в своем стремлении познать окружающий мир и измерить все, что можно измерить, конечно не мог обойти стороной такое явление как радиация. Это было лишь вопросом времени. Наверняка, всем читающим этот обзор в той или иной мере это явление знакомо, но для порядка приведу определение. Как гласит википедия, радиация, а если называть это явление правильно то следует использовать понятие ионизирующее излучение — это потоки фотонов и других элементарных частиц или атомных ядер, способные ионизировать вещество.

И радиофилам и радиофобам необходимы приборы, позволяющие измерять эту самую радиацию. В качестве датчиков ионизирующего излучения в быту и промышленности наибольшее распространение получили дозиметры на базе счётчиков Гейгера. Счётчик Гейгера — газоразрядный прибор, в котором ионизация газа излучением превращается в электрический ток между электродами. Как правило, такие приборы корректно регистрируют только гамма-излучение. Таким образом, дозиметр по сути своей довольно простой прибор включающий трубку Гейгера, источник высокого напряжения и схему обработки импульсов. В зависимости от своих конструктивных особенностей дозиметры могут регистрировать различные виды излучения. Мне, как человеку увлекающемуся электроникой, хотелось сделать дозиметр самостоятельно, как говорится, с преферансом и поэтессами

делать я этого конечно не буду

.

Тема дозиметров своими руками довольно популярна, поэтому на рынке есть множество модулей, включающих схему питания счетчика Гейгера и схему обработки импульсов для подключения к различным платформам для разработки.

Я уже давно купил трубку Гейгера СБМ-20-1 и высоковольтный источник напряжения, и дело оставалось за малым, но все же был соблазн купить один из доступных готовых наборов для самостоятельной сборки, отталкивала лишь цена этих наборов. И совсем недавно мне попался на глаза модуль дозиметра Radsens от отечественной компании Climateguard. О нем и пойдет речь.

Модуль RadSens — встраиваемый дозиметр-радиометр на основе газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера СБМ20-1 с интерфейсом I2C. Radseds может работать как автономно без подключения к микроконтроллеру, отображая уровень радиации миганием светодиода, так и в составе внешнего микроконтроллера Ардуино, STM или Raspberry или любого другого. В качестве выходных данных датчик формирует 3 значения:

— Интенсивность излучения (мкР/ч) c алгоритмом сильного осреднения

— Интенсивность излучения (мкР/ч) c алгоритмом регистрации локальных источников и загрязнений с динамическим диапазоном времени расчета

— Количество импульсов с момента последнего запроса

Radsens можно приобрести как в комплекте с трубкой, так и без нее. Кстати трубку дешевле можно купить на авито и подобных площадках. Я именно так и сделал. Трубка была в составе незаконченной платы для дозиметра.

У Climateguard есть две разновидности модулей для счетчика Гейгера СБМ-20-1 (v.1.2) и СБМ-20 (v.1.4), которые отличаются только размером и способом установки трубки на плату. Трубка СБМ-20 устанавливается в специальные разъемы, а СБМ-20-1 устанавливается посредством пайки.

Вот основные характеристики модуля дозиметра Radsens:

В комплекте сама плата и довольно длинный кабель для подключения по I2C. Не все продавцы столь щепетильны и порой приходится долго искать кабель с подходящим разъемом, поэтому за это отдельный маленький плюс. Разъем — XH-4P, шаг 2.54 мм.

Плата поддерживает работу с любым сенсором с анодным напряжением 380-400 вольт. Например, СБМ20, J305, M4011, СТС-5. По-умолчанию установлена чувствительность в 105 имп/мкР, которая подходит для СБМ-20-1. При использовании другой трубки необходимо настроить чувствительность сенсора через I2C.

Логическая часть схемы основана на базе микроконтроллера STM32. На плате есть контакты, очевидно, для прошивки STM32. При этом прошивка микроконтроллера, как и схема самого сенсора закрыты. Передача данных осуществляется по интерфейсу I2C. Поддерживается изменение адреса I2C и выключение генератора высокого напряжения для снижения энергопотребления.

Для установки трубки СБМ-20-1 я использовал проволоку, которую часто используют для фиксации проводов. Припаяв один конец проволоки, я немного натягивал её плоскогубцами чтобы зафиксировать трубку и затем припаивал второй конец. Немного пришлось повозиться с пайкой минусового контакта трубки. Так как трубка покрыта какой-то пленкой, к ней не прилипал припой, поэтому пришлось воспользоваться кислотой и слегка почистить трубку лезвием канцелярского ножа. Для проверки работоспособности модуль достаточно подать питание. При этом допустимым напряжением питания является только 3,6 вольт, подача превышающего напряжения может привести к выходу модуля из строя. После подачи питания о детектировании ионизирующего излучения сигнализирует синий светодиод.

Производитель предлагает библиотеку для работы Radsens в Arduino IDE. В составе библиотеки есть пример, который демонстрирует основные возможности модуля. Я в качестве управляющей платформы использовал TTGO T-OI, который построен на базе ESP8266, совместим по распиновке с Wemos D1 mini, имеет схему управления аккумулятором и groove-коннектор для подключения устройств по I2C. Следуя шелкографии я подключил сенсор к плате, залил пример, но меня ждало разочарование — данные от сенсора не поступали.

Еще раз проверил соединение сенсора и T-OI, запустил I2C-сканер — сенсор не обнаружен. Тут несколько вариантов, худший — неисправен сенсор, лучший — неверная маркировка разъема. Чтобы исключить возможную неправильную маркировку, я прозвонил разъем на T-OI — всё в порядке пин SDA соединен с выводом SDA grove-разъема, SCL с SCL соответственно. Но, возможно, маркировка перепутана на стороне сенсора, поэтому я поменял местами SDA и SCL на разъеме и после подачи питания всё заработало. Но, перед тем как заявлять о неправильной шелкографии на плате сенсора, я решил еще раз проверить распиновку T-OI, сравнив её с wemos D1 mini, и обнаружил, что пин D4 обозначен как SCL, а D5 как SDA, на Wemos наоборот, что соответствует аппаратному I2C ESP8266. Поэтому при подключении порой стоит обращать внимание не только на шелкографию и на схему устройства.

Фон ионизирующего излучения (или радиационный фон) — суммарное излучение от природных и техногенных источников. В России радиационный мониторинг окружающей среды осуществляют федеральная служба Росгидромет и государственная корпорация Росатом. По данным Росгидромета на территории Российской Федерации мощность экспозиционной дозы γ-излучения (МЭД) находится в основном в пределах колебаний естественного радиационного фона (9—16 мкР/ч). Несколько скорректировав код для вывода значений на график, можно отслеживать колебания фона во времени. Как видим, фон соответствует норме.

Вывод в монитор com-порта это конечно наглядно, но хочется не быть привязанным к компьютеру, поэтому я решил сделать автономную версию дозиметра с дисплеем. У меня есть несколько платформ для разработки на базе ESP32 с дисплеем. Изначально я хотел использовать платформу от Makerfabs, но её главный недостаток — отсутствие возможности питания от аккумулятора, поэтому в итоге я выбрал TGGO T-Watch, знакомую по моим прошлым обзорам. С подключением особых проблем не возникло, пришлось лишь в библиотеке изменить номера пинов шины I2C. Я немного увлекся и набросал простой интерфейс. На миниатюрном дисплее не удалось разместить все желаемые элементы интерфейса, но он получился достаточно информативным. В нижней части дисплея выводится график интенсивности излучения, выводится как динамическая так статическая интенсивность с неким подобием прозрачности. В центре дисплея выводится непосредственно значение динамической интенсивности, для этого используется приятный кастомный шрифт Orbitron. (Да, я уже знаю, что для обозначения «микро» нужно было использовать «u» а не «mk».) В верхней части выводится шкала текущего уровня динамической интенсивности, ограниченная максимумом в 20 мкР/ч, именно такое значение в некоторых источниках указано как допустимая норма. И при превышении этого значения появляется предупреждение в левой половине дисплея. Хотел ещё добавить гистограмму, но на дисплее уже не хватило места. Остались пока нереализованным функции сохранения значений на карту памяти и выключение дисплея для экономии энергии. Датчик потребляет порядка 50 мА, я специально не замерял, но при постоянно включенном дисплее заряда аккумулятора хватает не более чем на час. Код проекта доступен на гитхаб.

Я попытался найти у себя дома какой-либо источник с повышенным фоном, но такого не обнаружилось (и слава Богу!). Были проверены, строительные материалы, овощи-фрукты, соль. На самом деле я проверил это все ещё с дозиметром, подключенным к компьютеру, а автономную версию собрал чтобы взять её с собой на выходных к родителям. Я несколько лет назад собирал коллекцию минералов, которые выходили вместе с журналом «Минералы сокровища земли». А среди минералов довольно часто встречаются радиоактивные. И действительно при измерении фона рядом с коробкой, в которой собраны минералы, динамическая интенсивность немного превышала 20 мкР/Ч, но при повторном обследовании установить конкретный минерал — источник повышенного фона не удалось. Я взял несколько образов, чтобы отдельно замерить их фон. Потенциально радиоактивными из моей коллекции могли быть целестин (SrSO4) и берил Al2[Be3(Si6O18)], но измерение не показало какого-либо заметного превышения фона.

Ещё одним возможным источником повышенного радиационного фона в доме у родителей могли быть наручные часы, которых достаточно много, так как брат увлекается их ремонтом. И действительно проверяя небольшую коробку с часами я зарегистрировал заметное повышения фона до 40 мкР/ч. Я стал искать источник повышенного фона и выяснил, что это вовсе не часы, а хрустальная салатница, которая стояла рядом. Я слышал про урановое стекло, но эта салатница не обладает характерным для такого стекла зеленоватым оттенком. При помещении датчика в салатницу, динамическая интенсивность достигает 45 мкР/ч. (На тот момент еще не было реализовано масштабирование графика, поэтому он «наезжает» на другие элементы интерфейса.) Я не знаю насколько опасен такой фон, но рекомендовал родителям убрать подальше эту салатницу.

Уже после поездки к родителям я нашел оригинальный корпус для сенсора — прозрачную трубку, в которую были упакованы наушники из FixPrice. Модуль идеально поместился внутрь, кабель завел через гермоввод. В таком виде его можно использовать в качестве выносного сенсора, например, для метеостанции. В корпусе еще достаточно места и есть идея взять какую-нибудь Arduiono Pro Mini и уместить весь дозиметр внутрь этой трубки, но это пока только идея.

В видео наглядно показана работа «дозиметра».

В заключение отмечу что мне данный модуль понравился — невысокая цена и простота использования главные его плюсы. Есть подробная документация на русском языке, и хорошо работает техподдержка. Качество изготовления также на высоте. Я вижу несколько вариантов использования данного сенсора:

— мобильный дозиметр с выводом на дисплей;

— мобильный дозиметр с подключением к смартфону;

— стационарный онлайн-дозиметр с выводом данных в облако.

Конечно некоторые скажут, что это просто игрушка, я тем не менее считаю, что это ещё один доступный инструмент для познания окружающего мира. И этот инструмент порой может быть весьма полезен.

P.S.

Я надеюсь, в ближайшем будущем дозиметр не станет для нас тем прибором, без которого не выйти на улицу, и желаю всем мира и добра!

Самодельный бытовой дозиметр на Ардуино и создание высоковольтного источника питания для счетчика Гейгера Мюллера своими руками

Привет всем! Как ваши дела? Сегодня я хочу показать вам, как сделать счетчик Гейгера своими руками. Я начал создавать этот прибор примерно в начале прошлого года. С тех пор он претерпел мою лень и три полных переосмысления.

Идея сделать бытовой дозиметр появилась в самом начале моего увлечения электроникой, идея радиации всегда интересовала меня.

Шаг 1: Теория

Итак, дозиметр — на самом деле очень простой прибор, нам нужен чувствительный элемент, в нашем случае трубка Гейгера, питание для неё, обычно около 400V постоянного тока и индикатор, в простейшем случае это может быть обычный динамик. Когда ионизирующее излучение ударяется о стенку счётчика Гейгера и выбивает из неё электроны, оно заставляет газ в трубке стать проводником, поэтому ток идёт прямо на динамик и заставляет его щелкать, если вам интересно, то в сети можно найти гораздо лучшее объяснение.

Я думаю, все согласятся, что щелки — не самый информативный индикатор, тем не менее, у него есть возможность оповещать об увеличении радиационного фона, но подсчет радиации при помощи секундомера для более точных результатов — штука довольно странная, поэтому я решил добавить устройству немного мозгов.

Шаг 2: Дизайн

Давайте перейдём к практике. В качестве мозгов я выбрал Ардуино нано, программа очень проста, она считает пульс в трубке за определенное время и отображает его на экране, также она показывает милый значок-предупреждение о радиационной опасности и уровень заряда батареи.

В качестве источника энергии я использую батарейку 18650, но Ардуино нужно 5V, поэтому я встроил повышающий преобразователь DC-DC и литий-ионный аккумулятор, чтобы сделать устройство полностью автономным.

Шаг 3: Высоковольтный DC-DC

Я хорошо потрудился над высоковольтным источником питания, сделав его вручную, намотав трансформатор примерно на 600 витков на вторичной катушке, упаковав его с МОП-транзистором и PWM на Ардуино. Всё работает, но мне хотелось, чтобы вещи оставались простыми.

Всегда лучше, когда ты можешь просто купить 5 модулей, припаять 10 проводов и получить рабочий девайс, чем наматывать катушки и прикручивать PWM, ведь я хочу, чтобы каждый мог повторить моё устройство. Так что я нашел высоковольтный повышающий конвертер DC-DC, очень странно, но его оказалось очень трудно найти и самые популярные модули имели всего по 100 продаж.

Я заказал его, сделал новый корпус, но когда начал тестирование, он выдавал максимум 300V, в то время как в описании говорилось, что он выдаёт до 620V. Я попытался починить его, но проблема, скорее всего, была в трансформаторе. В любом случае, я заказал другой модуль, и он был другого размера, хотя описание было одинаковым… Я вернул свои деньги за первый модуль, но сохранил его, потому что он давал 400V, которые нам нужны, может быть максимум 450V, вместо 1200 (в китайских измерительных приборах что-то работает совсем неправильно…) В общем, я просто заново открыл спор…

Шаг 4: Компоненты

Показать еще 7 изображений

Итак, в итоге дизайн счетчика Гейгера Мюллера почти полностью состоит из этих модулей:

• Высоковольтный повышающий конвертер DC-DC (Aliexpress или Amazon)
• Зарядник (Aliexpress или Amazon)
• 5V повышающий преобразователь DC-DC (Aliexpress или Amazon)
• Ардуино нано (Aliexpress или Amazon)
• OLED—экран на этих фотографиях 128*64, но в итоге я использовал 128*32 (Aliexpress или Amazon)
• Также нам нужен транзистор 2n3904 (Aliexpress или Amazon)
• Резисторы 10M и 210K (Aliexpress или Amazon)
• Конденсатор 470pf (Aliexpress или Amazon)
• Кнопка-переключатель (Aliexpress или Amazon)

Аккумулятор, опциональную активную пьезо-трещалку и сам счетчик Гейгера я использовал старые советские. Модель STS-5 довольно дешевая и её легко найти на Ибэй или Амазоне, она также совместима с трубкой SBM-20 или любой другой, вам нужно просто задать параметры в программе, в моём случае количество микрорентген в час равно количеству импульсов трубки за 60 секунд. И да, вот модель кейса, напечатанного на 3Д-принтере: ссылка.

Также есть довольно дешевые наборы для создания счетчика Гейгера, которые могут вас заинтересовать: (Aliexpress или Amazon)

Шаг 5: Сборка

Давайте начнём сборку. Первое, что нужно сделать, это настроить вольтаж на высоковольтном DC-DC с потенциометром. Для STS-5 нам нужно примерно 410V. Затем просто спаяйте все модули по схеме, я использовал однопроволочные провода, это повышает стабильность конструкции и даёт возможность собрать устройство на столе, а затем просто поместить его в кейс.

Важный момент состоит в том, что нам нужно соединить минус на входе и выходе высоковольтного конвертера, я просто припаял штекер. Так как мы не можем просто присоединить Ардуино к 400V, нам понадобится простая схема с транзистором, я просто спаял их навесным методом и обернул в термоусадочную трубку, резистор 10MΩ от +400V был закреплен прямо на коннекторе.

Лучше сделать медный кронштейн для трубки, но я просто накрутил провод по кругу, всё работает нормально, не меняйте плюс и минус счетчика Гейгера. Я подсоединил дисплей к съемному кабелю, тщательно его изолировал, так как он располагался очень близко к высоковольтному модулю. Немного горячего клея. И сборка завершена!

Шаг 6: Финал

Помещаем всё в кейс, и мы готовы к тестам. Но у меня нет ничего для тестов в домашних условиях, но, кстати, фоновая радиация должна сработать. Что я могу сказать? Девайс работает. Да, всё верно. Но я вижу множество способов улучшить его, например больший дисплей, чтобы можно было отображать графические элементы, модуль Bluetooth, или использовать Зиверты вместо Рентгена.

Меня девайс устраивает, но если вы улучшите его, пожалуйста, поделитесь вашим устройством! Спасибо за просмотр, увидимся в следующий раз!

Модуль

RadSens: сверхкомпактный дозиметр Arduino

Дозиметр – широко используемый прибор для измерения ионизирующего излучения. Современные электронные персональные дозиметры могут носить человек для контроля полученной дозы облучения. Эти современные дозиметры могут давать непрерывные показания кумулятивной дозы и текущей мощности дозы и могут предупреждать пользователя звуковым сигналом о превышении заданной мощности дозы или кумулятивной дозы. Электронные персональные дозиметры являются наиболее распространенным типом. Они используют светодиоды или ЖК-дисплеи для отображения интенсивности излучения, позволяют предупреждать о тревоге на заданных уровнях, записывают накопленную дозу и могут быть сброшены после снятия показаний для целей записи.

Модуль RadSens, разработанный компанией ClimateGuard, представляет собой сверхкомпактный дозиметр Arduino. Выполняет функции радиометра и дозиметра на базе испытанного газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера СБМ 20-1. Знаменитая трубка SMB20-1 является стандартным испытательным элементом во многих самодельных и профессиональных счетчиках Гейгера. Он чувствителен к бета- и гамма-излучению. Эти лампы работают от 350 до 475 В постоянного тока , для которых используется бортовой генератор напряжения 400 В. Модуль RadSens, кроме того, поддерживает различные газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера (например, J305, M4011, STS-5 или другие с анодным напряжением от 380 до 440 вольт). Трубку можно менять и припаивать прямо через отверстия в плате.

В основе дозиметра лежит микроконтроллер STM32 . Данные, полученные от трубки счетчика Гейгера, передаются по интерфейсу I2C. Также поддерживается тонкая настройка чувствительности счетчика. Модуль RadSens может работать как автономное устройство, где модуль действует как простой индикатор. Интенсивность мигания встроенного светодиода показывает, насколько высок уровень излучения. При увеличении излучения частота моргания будет пропорционально возрастать и наоборот.

Он также может работать как часть внешнего микроконтроллера Arduino, STM, Raspberry или как часть вашего устройства. Для запуска платы можно использовать пример скетча или их библиотеки на GITHUB.

Плата RadSens формирует три значения: интенсивность излучения с алгоритмом усреднения для точного измерения радиации за длительный период (500 с), интенсивность излучения с алгоритмом с динамическим диапазоном времени расчета для регистрации локальных источников загрязнения и количество зарегистрированных импульсов с момента последнего запроса к I2C. Регистрация импульсов, алгоритмы расчета и передача данных по I2C с частотой до 400 кГц реализованы на MCU, установленном на плате. Датчик работает в ведомом режиме, описание регистров доступно здесь.

Источник: https://www.tindie.com/products/climateguard/dosimeter-with-i2c-radsens-arduino/

Размеры платы всего 89 х 21 х 16 мм. Напряжение питания может находиться в диапазоне от 3,0 В до 3,5 В . Максимальный ток потребления при высоком излучении не более 50мА . Для снижения энергопотребления устройство поддерживает изменение адреса I2C и отключение генератора высокого напряжения (400В).

Модуль RadSens Страница Tindie: https://www.tindie.com/products/climateguard/dosimeter-with-i2c-radsens-arduino/

КАТЕГОРИИ БЛОГРОЛЛ

Подписаться на блог по электронной почте

После подписки вы можете выбрать, как часто вы будете получать наши обновления: https://wordpress.com/following/manage

Адрес электронной почты

Присоединиться к 97 571 другим подписчикам

Архивы

Архивы
Выбрать месяц Декабрь 2022 Ноябрь 2022 Октябрь 2022 Сентябрь 2022 Август 2022 Июль 2022 Июнь 2022 Май 2022 Апрель 2022 Март 2022 Февраль 2022 Январь 2022 Декабрь 2021 Ноябрь 2021 Октябрь 2021 Сентябрь 2021 Август 2021 Июль 2021 Июнь 1 1 2 Февраль 2021 Май 2021 Апрель 2020 Декабрь 2020 Ноябрь 2020 Октябрь 2020 Сентябрь 2020 Август 2020 Июль 2020 Июнь 2020 Май 2020 Апрель 2020 Март 2020 Февраль 2020 Январь 2020 Декабрь 2019Ноябрь 2019 г. Октябрь 2019 г. Сентябрь 2019 г. Август 2019 г., июль 2019 г., июнь 2019 г., май 2019 г. Апрель 2019 г. Март 2019 г. Февраль 2019 г. Январь 2019 г. Декабрь 2018 г. Ноябрь 2018 г. Октябрь 2018 г. Сентябрь 2018 г. Август 2018 г., июль 2018 г., июнь 2018 г., май 2018 апрель 2018 г. Март 2018 г. Февраль 2018 г. Январь 2018 г. Декабрь 2018 г. Ноябрь 2017 г. Октябрь 2017 г. Сентябрь 2017 г. Август 2017 г., июль 2017 г., июнь 2017 г., май 2017 г., апрель 2017 г. Март 2017 г., февраль 2017 г. Январь 2017 г. Декабрь 2016 г., ноябрь 2016 г., октябрь 2016 г., Сентябрь 2016 г., август 2016 г., июнь 2016 г., июнь 2016 г., май 2016 г., апрель 2016 г. Март 2016 г. Февраль 2016 г. 2016 г. Декабрь 2015 г. Ноябрь 2015 г. Октябрь 2015 г. Сентябрь 2015 г. Август 2015 г. Июль 2015 г.

Подпишитесь на нашу RSS-ленту

Беспроводной дозиметр Hyjeia — Hackerfarm

Беспроводной дозиметр Hyjeia был вдохновлен чтением общедоступного протокола Nebraska Medicine. В этом документе они демонстрируют использование дозиметра для регистрации количества дозы ультрафиолета и определения того, как долго должен быть активирован источник ультрафиолета. Измерение отображалось на встроенном экране, а также передавалось по беспроводной сети на iPad, на котором отображалась дозировка.

Это позволяло оператору контролировать условия и деактивировать систему при достижении необходимого количества дозировки.

Мы приняли раннее проектное решение, чтобы основать весь проект Hyjeia на протоколе Nebraska Medicine. Основная причина заключается в том, что, поскольку протокол уже существует, больницам и другим учреждениям не придется тратить время на пробы и ошибки, чтобы разработать собственный протокол. Возможно, это одна из самых трудоемких задач, и в серьезных ситуациях важно свести к минимуму время обучения. Протокол Nebraska Medicine является всеобъемлющим, подробным, и, если его использовать в качестве отправной точки, он сэкономит учреждениям огромное количество времени, чтобы настроить и запустить свою собственную систему.

Беспроводной дозиметр Hyjeia — это проект с открытым исходным кодом, основанный на открытой платформе под названием Arduino. УФ-дозиметрия занимает центральное место в системе обеззараживания, поскольку дозировка УФ-С излучения определяет уровень стерилизации. Мы хотели иметь устройство, которое могло бы надежно дать нам количественную оценку дозировки, а также было бы прочным и масштабируемым, чтобы можно было передать систему в руки людям, которые в ней нуждаются. Это привело нас к разработке специальной печатной платы для системы.

Характеристики

Характеристики беспроводного дозиметра Hyjeia:

• Система на базе Arduino
• Беспроводная связь 900 МГц на основе стандарта IEEE 802.15.4
• Питание от батареи или постоянного тока «настенная бородавка»
• Встроенная литий-ионная зарядная схема
• Поддержка до 3 УФ-датчиков
• Прецизионное опорное напряжение до 0,1 % для точного измерения
• ЖК-интерфейс
• Пользовательский кнопочный интерфейс
• Водонепроницаемый и пыленепроницаемый корпус промышленного класса IP65

Файлы, включенные для беспроводной дозиметрии:

• Схемы оборудования и файлы для изготовления gerber
• Программные файлы для передатчика и приемника
• Файлы программного обеспечения с графическим интерфейсом

Вместе с этими файлами вам нужно будет загрузить Arduino IDE для программирования платы и Processing для запуска графического интерфейса.

Технические детали

Вот более подробная информация об особенностях некоторых областей, которые мы хотим выделить для дозиметра.

Микроконтроллер

Это сердце системы, и мы сознательно выбрали его на основе Arduino. Есть много более мощных микроконтроллеров, но они также не удобны для пользователя. Для нас важно, чтобы система была доступна, а также чтобы пользователям было легко добавлять функции по мере необходимости без необходимости консультироваться с профессиональным инженером. Поскольку сообщество Arduino имеет так много поддержки и так много ресурсов, это идеальная платформа для этого проекта.

Беспроводная связь

Беспроводная связь основана на безлицензионном радиомодуле 900 МГц производства Microchip (AT86RF212). Мы использовали их в предыдущих проектах, поэтому были уверены, что это сработает. Он также поддерживает одноранговую связь, может одновременно взаимодействовать со многими устройствами и имеет элементы управления для более продвинутых функций. Для нас важно легкое общение с несколькими устройствами. Мы уже планируем расширить систему, чтобы графический интерфейс пользователя поддерживал несколько дозиметров, каждый из которых обменивался данными по беспроводной связи.

Прецизионное опорное напряжение

Очень важной особенностью этого проекта является точное измерение напряжения для расчета дозировки. Для аналого-цифрового преобразователя (АЦП) источник питания обычно используется в качестве опорного напряжения. Проблема в том, что источник питания не очень точен и может отличаться на 10% и более. Это означает, что при изменении источника питания измерение также изменится. Вместо этого мы решили включить прецизионный источник опорного напряжения с помощью LM4040. Это опорное напряжение 2,5 В с точностью до 0,1%, стабильное в широком диапазоне температур. Это означает, что мы можем немного меньше беспокоиться об условиях, в которых будет использоваться дозиметр, и при этом быть уверенными в том, что измерение будет точным.

Блок питания

Блок питания часто является самой сложной областью. Мы хотели поддерживать перезаряжаемые батареи, потому что считаем, что использовать одноразовые батареи расточительно. Однако с перезаряжаемыми батареями связаны свои головные боли. Нам также нужно предоставить способ зарядки аккумуляторов или попросить пользователя предоставить зарядное устройство для себя. В данном случае мы решили интегрировать в конструкцию схему зарядки аккумулятора.

Батарейный разъем подходит для одноэлементной литий-ионной батареи или трех стандартных щелочных батарей, соединенных последовательно. В крайнем случае можно использовать щелочные батареи, но на самом деле система предназначена для использования перезаряжаемых батарей.

Конструкция включает в себя стандартный входной разъем постоянного тока, который принимает постоянное напряжение от 6 В до 12 В и использует его для питания микросхемы литий-ионного зарядного устройства (MCP73831), которая заряжает аккумулятор. Если подключены щелочные батареи, важно не подключать вход постоянного тока, так как вы можете повредить щелочные батареи, пытаясь их зарядить.

Мы также встроили возможность контролировать напряжение батареи. Напряжение батареи позже можно будет интегрировать в графический интерфейс на удаленном ПК, чтобы мы могли уведомить оператора о необходимости замены батарей.

Мы также включили повышающий преобразователь 5В в цепь питания. Это гарантирует, что даже когда батарея разряжается, мы можем быть уверены в стабильном питании 5 В до тех пор, пока батарея не разрядится.

Интерфейсы датчиков

Дозиметр Hyjeia поддерживает до трех УФ-датчиков, которые можно приобрести отдельно у различных поставщиков. В настоящее время мы тестируем УФ-датчики Adafruit, а также обычные китайские датчики. Позже мы добавим другие внешние УФ-датчики, после того как их можно будет протестировать и проверить.

Пользовательский интерфейс

Пользовательский интерфейс является необязательным и потенциально полезным, если дозиметр используется в автономном режиме без графического интерфейса.