Цифровой дозиметр на микроконтроллере attiny2313. схема и описание

Использование широкополосных конденсаторов

Широкополосные модификации на сегодняшний день встречаются довольно редко. Чувствительность у них не самая лучшая. Также следует учитывать, что они не способны определять мощность излучения. Детекторы чаще всего подбираются трехпроходного типа для приборов. Таким образом, по габаритам они являются довольно большими. Демпферы устанавливаются на дозиметры самые разнообразные. Для повышения точности показаний часто используют многоканальные модификации. Частота электромагнитных помех в данном случае зависит от класса выпрямителя. Многие специалисты их приобретают с низкой пропускной способностью.

Чаще всего их можно встретить с маркировкой МР30. Дополнительно известны модификации класса МР40. Входной отклик у них довольно высокий, однако отрицательное сопротивление они способны выдерживать низкое. Устанавливать конденсаторы на прибор следует только после фиксации непосредственно детектора. Также следует учитывать, что резисторов для схемы потребуется три. Первый из них должен припаиваться в начале цепи. При этом два остальных резистора необходимы у расширителя.

Схема № 3 с двухпроводным детектором

Можно сконструировать самодельный дозиметр с двухпроводным детектором, для этого нужна пластиковая емкость, проходной конденсатор, три резистора и одноканальный демпфер.

Сам демпфер снижает амплитуду колебаний и устанавливается за детектором, непосредственно рядом с проходным конденсатором, который измеряет дозу. Для такой конструкции подойдут только резонансные выпрямители, а вот расширители практически не используются. Прибор будет более чувствителен к радиации, но потребует больше времени для сборки.

Существуют и другие схемы, как сделать дозиметр самостоятельно. Радиолюбители разработали и протестировали множество вариаций, но большинство из них основывается на схемах, описанных выше.

Сборка

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. Соединяем дисплей съемным кабелем, тщательно его изолировал, так как он располагался очень близко к высоковольтному модулю.

Схема самодельного дозиметра.

Схема дозиметра на микроконтроллере

Прибор предназначен для измерения ионизирующих излучений, вызванных бета — и гамма-лучи и имеет следующие параметры:

Диапазон измеряемой дозы: 0 — 250 миллирентген/час
Напряжение питания: 2 – 3.3 В две батареи АА
Средний потребляемый ток: 0.5 мА при отключенной звуковой индикации
Время выхода на рабочий режим: 30 секунд
Период обновления показаний: 1 секунда

Прибор состоит из следующих функциональных блоков: генератор высокого напряжения для питания газоразрядного счетчика, формирователь импульсов счетчика, узел управления жидкокристаллическим дисплеем, блок звуковой индикации, и стабилизаторы напряжения для питания различных цепей устройства.

Синхронное управление всеми блоками обеспечивается микроконтроллером DD2. Высокое напряжение формируется преобразователем на транзисторе VT2 и трансформаторе T1

На затвор VT2 поступают импульсы частотой 244 Гц и скважностью примерно 4-15% от микроконтроллера DD2. В момент импульса транзистор открыт и в магнитопроводе T1 накапливается магнитная энергия

Схема самодельного радиометра.

При закрывании транзистора в обмотке I трансформатора формируется ЭДС самоиндукции, приводящая к короткому импульсу положительной полярности амплитудой порядка 60 В на стоке VT2. Это напряжение повышается обмоткой II и поступает на утроитель напряжения на диодах VD3-VD5 и конденсаторах C12-C14. Использование утроителя напряжения снижает требования к трансформатору и упрощает его конструкцию. Высокое напряжение порядка 400 В поступает на счетчик Гейгера BD1 через нагрузочный резистор R10.

Без стабилитронов напряжение на конденсаторах может превысить 800-900 В и привести к их пробою. Средний потребляемый ток по цепи T1-VT2 не превышает 0.3 мА при сопротивлении нагрузки от 40 МОм и выше.

Требования к радиоактивным измерителям

Основным требованием для определения радиации является то, что лучи должны иметь возможность напрямую взаимодействовать с детектором. Если радионуклиды бета и гамма-излучения не попадают в камеру обнаружения (нет достаточной энергии или стены камеры слишком толстые), то они не будут определены. Воздействие высоких уровней радиации очень опасно.

Использование правильного измерителя радиации может спасти тысячи жизней. Надёжные средства измерения мгновенно выявлять источники радиологических угроз и сигнализируют об опасности для своевременной защиты гражданского населения от смертельного поражения.

Они должны иметь функции, предназначенные для использования в любых средах, быть устойчивыми к воздействию воды, пыли и обладать искробезопасною защитой — гарантией того, что они не будут воспламенять взрывоопасные газы, в случае их нахождения в измеряемом пространстве. Конструктивно они оборудуются дисплеем с подсветкой для возможности использования в темноте. Прочные корпуса, должны обладать сопротивлением любым электромагнитным и радиочастотным помехам.

Как пользоваться дозиметром радиации

Прежде чем определить дозу радиации с помощью индивидуального дозиметра, необходимо обнулить предыдущие показания. Положить включенное устройство в карман. Чтобы работать с дозиметром, не нужно специальных знаний, все описывается в инструкции к устройству.

Как быстро найти радиоактивный предмет

Прежде всего, прибор необходимо включить. В меню выбрать нужный режим измерения, например, СРМ (специальный режим измерения, который не делает пересчеты и не рассчитывает среднее значение). Затем выбранный параметр подтвердить, нажав на кнопку «выбор» или «пуск».

Дозиметр радиации медленно перемещать над предполагаемыми источниками радиации

Измерение радиационного фона дозиметром в доме или квартире

Источником радиации в жилом помещении может выступать стройматериал, мебель, бытовая техника, измерительные устройства, предметы из гранита и хрусталя. Обследование квартиры позволяет своевременно выявить источник опасного радиационного излучения.

Инструкция по применению дозиметра в квартире:

Включить устройство, нажав на соответствующую кнопку.
Проверить заряд модели.
Выждать 2-3 минуты. Прибор должен адаптироваться, чтобы выдать максимально точный результат. Если использовать показания, появившиеся в первые секунды измерения, будет очень большая погрешность замера.
Передвигаться по квартире, иногда задерживаясь возле предметов, которые считаются радиационными. До получения достоверной статически обработанной информации цифровой индикатор на дозиметре радиации будет мигать. Продолжительность обработки данных зависит от интенсивности излучения.
Максимально близко подносить к стенам, батареям центрального отопления, кафельной плитке, мраморным и гранитным столешницам.

Показания индивидуального дозиметра в квартире должны быть в пределах 10-30 мкР/ч. При этом для человека считается безопасным радиоактивность до 50 мкР/ч.

Измерение уровня радиации дозиметром на улице

При измерении следует держать прибор горизонтально, примерно на уровне 1 м от земли. Перед началом работы нажать кнопку «Пуск» и после звукового сигнала записать показания прибора.

Если на улице дозиметр радиации показывает высокие значения, нужно отойти на несколько шагов влево или вправо, повторить измерения радиационного фона. Нужно найти точку с максимальным значением.

Затем положить дозиметр радиации на разных точках на улице. Например, рядом с домом, на грядке, клумбе, возле подвального помещения

Не класть на грязные поверхности. Под дозиметр положить кусочек полиэтиленовой пленки. Рассчитывать среднее значение после 4 измерений.

Выбор радиационного оборудования

Выбор подходящего оборудования может быть сложным при использовании всех доступных устройств и опций.

Большинству людей нужен только один или два типа устройств, которые при правильном использовании могут справиться с поставленными задачами. В любом случае для безопасного подбора оборудования необходимо привлечь дипломированных специалистов.

Любая информация, размещённая в интернете, является только справочной. Конкретные факты и обстоятельства площадок замеров могут повлиять на применимость приборов и качество измерений. Кроме того информация в интернете может быть устаревшей, требования со временем могут измениться, а новые данные могут быть недоступны.

Что такое дозиметр

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. 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.

Как сделать счетчик гейгера своими руками.

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. 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.

Какой дозиметр радиации лучше

Измеритель радиации или дозиметр – это прибор, позволяющий определить степень ионизирующего излучения в помещении, на улице, на различных предметах, в еде либо воде. Видов измерителей много, поэтому их можно разделить на несколько групп по назначению – бытовые, профессиональные, промышленные, военные. Первые два типа пользуются большей популярностью, поэтому именно они были рассмотрены в рейтинге. Мы ознакомились с популярными моделями, поэтому может посоветовать следующие устройства:

РадиаСкан-701 А – бытовой прибор, являющийся аналогом профессионального устройства, с отличными характеристиками, долгим сроком эксплуатации, гибкими настройками;
Профессиональный МКС-01СА1М, выдающий высокоточные результаты, имеющий память для хранения результатов проверки с функцией поиска источника ионизирующего излучения.

Представленные изделия получили хорошие отзывы у обычных пользователей, экспертов и специалистов.

Полезные советы

Перед тем, как выбрать для себя одну из схем сборки, ознакомьтесь с общими рекомендациями по изготовлению прибора.

Для аппарата собственной сборки выбирают 400 вольтовые счетчики, если преобразователь рассчитан на 500 вольт, то нужно корректировать настройку цепи обратной связи. Допустимо подобрать иную конфигурацию стабилитронов и неоновых ламп, смотря, какая схема дозиметра применяется при изготовлении.
Выходное напряжение стабилизатора замеряется вольтметром с входным сопротивлением от 10 Мом

Важно проверить, что оно фактически равно 400 вольт, заряженные конденсаторы потенциально опасны для человека, несмотря на малую мощность.
Вблизи счетчика в корпусе делается несколько мелких отверстий для проникновения бета-излучений. Доступ к цепям с высоким напряжением должен быть исключен, это нужно учесть, при установке прибора в корпус.
Схему измерительного узла подбирают на основании входного напряжения преобразователя

Подключение узла осуществляется строго при отключенном питании и разряженном накопительном конденсаторе.
При естественном радиационном фоне самодельный дозиметр будет выдавать порядка 30 – 35 сигналов за 60 секунд. Превышение показателя свидетельствует о высоком ионном излучении.

Сборка

Будет интересно Как проверить исправность симистора

Схема самодельного дозиметра.

Схема дозиметра на микроконтроллере

Диапазон измеряемой дозы: 0 — 250 миллирентген/час
Напряжение питания: 2 – 3.3 В две батареи АА
Средний потребляемый ток: 0.5 мА при отключенной звуковой индикации
Время выхода на рабочий режим: 30 секунд
Период обновления показаний: 1 секунда

Схема самодельного радиометра.

Комментарий эксперта

Лагутин Виталий Сергеевич

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Задать вопрос

При таком напряжении счетчик работает в середине плато своего рабочего диапазона. Стабилитроны VD6-VD8 ограничивают напряжение на выходе утроителя до уровня 430 В и защищают от пробоя конденсаторы C11-C13 с номинальным рабочим напряжением 630 В. Такая защита необходима в процессе налаживания или при резком удалении дозиметра от источника радиации.

Описание

Он состоит из детекторной трубки Гейгера-Мюллера (ионизационной камеры), системы усиления / формирования сигнала и системы подсчета импульсов. При желании счет может быть усреднен по разным промежуткам времени (секунды, минуты, часы), и в этом случае требуется электронный интегратор или микропроцессор. Трубка Гейгера-Мюллера представляет собой цилиндрическую камеру с металлической стенкой, заполненную газом (He, Ne…) под низким давлением . Входная поверхность (направленная к точке измерения) закрыта легким материалом, проницаемым для ионизирующего излучения. Обычно это лист слюды . Еще есть кремний или бериллий . Между этой мембраной и дном трубки протянута металлическая проволока. Напряжения порядка нескольких сот вольт устанавливаются между цилиндром (который действует в качестве катода ) и провод ( анод ). Когда ионизирующая частица проходит через трубку, между стенкой и проводом возникает электрический разряд, производящий импульс (мы говорим о «щелчке», потому что первые счетчики посылают этот импульс только в громкоговоритель, который издает звук, подобный «щелчку». «). Эти импульсы формируются электроникой для последующего подсчета, результат либо преобразуется в звук («щелчки»), либо отображается гальванометром или цифровым дисплеем, либо и тем, и другим.

Инновационный счетчик Гейгера Был создан между 1958 и 1960 годами для нужд создания первой французской бомбы А , это нововведение Société de Recherches et d’Applications Techniques производится по запросу Комиссариата à l. ‘атомная энергия .

Самыми распространенными брендами являются: Radex , gamma-scout , EPE Conseil , Terra , Gamma-Easy , Soeks , GQ и др.

Немецкие исследователи изучили реализацию счетчика Гейгера в смартфоне . В 2013 году результаты были удовлетворительными, но все же ненадежными.

Использование транзистора РР30

Транзисторы данного типа устанавливаются, как правило, на профессиональные модели. Проводимость у них довольно хорошая, однако работать они способны с детекторами только двухпроводного типа. Чтобы собрать дозиметр своими руками, в первую очередь нужно сделать корпус для устройства. После этого стандартно необходимо подобрать для дозиметра качественный проходной конденсатор.

Емкость его минимум должна быть на уровне 40 пФ. Все это необходимо для того, чтобы отрицательное сопротивление в цепи поддерживалось на уровне 20 Ом. Частотные сдвиги в данном случае можно контролировать при помощи выпрямителя. Для замера мощности излучения используется обычный демпфер. Устанавливать транзистор Р30 можно только после фиксации расширителя. Эмитерные стабилитроны применяются часто, однако для определения эффективности дозы они походят плохо.

Что такое дозиметр

Как сделать счетчик гейгера своими руками.

Будет интересно Проверка светодиода тестером

Схема № 2 — установка счетчика

Для того, чтобы собрать дозиметр своими руками, подойдет обычный счетчик СБМ-20 — его придется купить в специализированном магазине радиодеталей. Сквозь герметичную трубку-катод по оси проходит анод – тонкая проволока. Внутреннее пространство при малом давлении наполнено газом, что создает оптимальную среду для электрического пробоя.

Напряжение СБМ-20 порядка 300 – 500 В, его необходимо настроить так, чтобы исключить произвольный пробой. Когда попадает радиоактивная частица, она ионизирует газ в трубке, создавая большое количество ионов и электронов между катодом и анодом. Подобным образом счетчик срабатывает на каждую частицу.

Схема дозиметра представляет собой два блока: индикатор и сетевой выпрямитель, которые собирают в коробочках из пластика и соединяют разъемом. Блок питания подключают к сети на небольшой промежуток времени. Конденсатор заряжается до напряжения 600 Вт и является источником питания устройства.

Блок отключают от сети и от индикатора, а к контактам разъемам подсоединяют высокоомные телефоны. Конденсатор следует выбрать хорошего качества, это продлит время работы дозиметра. Самодельный аппарат может функционировать в течение 20 минут и больше.

Технические особенности:

резистор выпрямителя оптимально подобрать с рассеивающей мощностью до 2 вт;
конденсаторы могут быть керамические или бумажные, с соответствующим напряжением;
счетчик можно выбрать любой;
исключите вероятность прикосновения руками к контактам резистора