Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Dawkomierz "Rad-Boy"

Stiepanowna 24 Lip 2013 23:32 5970 9
  • Dawkomierz "Rad-Boy"
    W projekcie dawkomierza wykorzystano czujnik БМ-20 - nic innego za sensowną kwotę nie udało się znaleźć.

    Urządzenie zaprojektowano na mikrokontrolerze Atmega 128, który jest zasilany akumulatorem litowym.

    Dawkomierz zawsze znajduje się w 1 z 3 trybów:

    Aktywny - ekran, dźwięk i/lub wibracje są włączone - zużycie energii jest największe, kiedy użytkownik widzi na ekranie wyświetlane wartości.

    Uśpienia - ekran, dźwięk, wibracje są wyłączone, ale działa zegar, kontrola tła oraz rejestracja wartości dawki. Jeśli określono próg alarmowy - urządzenie przejdzie do trybu aktywnego i włączy się alarm.

    Nieaktywny - nic nie pracuje, zużycie energii praktycznie zerowe.

    Pobór energii w zależności od trybu:
    - Wszystko jest włączone (LCD, podświetlenie na maksimum, dźwięk i wibracje) - 23-26mA.
    - Kiedy jasność podświetlenia jest zmniejszona - 16-18mA.
    - Tryb standby - zakłada się, że właśnie w nim dawkomierz będzie przebywał przez 90% czasu (mikrokontroler pracuje w trybie uśpienia, wybudzając się po impulsach i upływie czasu wskazanym przez timer, włącza przetwornicę i przeprowadza pomiar) - 0,5-1mA.
    - Włączona latarka będzie dodawać do zasilania energię zużywaną przez diody.


    Przejście w stan uśpienia jest możliwy albo po wybraniu odpowiedniej opcji w menu „Zasilanie”, albo po upływie czasu określonego w ustawieniach automatycznego przejścia w tryb uśpienia.

    Wyłącza się poprzez wybór odpowiedniej opcji w menu „Zasilanie”.

    Wyjście z trybu uśpienia lub włączenie następuje w momencie wciśnięcia przycisku 1 (pierwszego od lewej).

    W zależności od użytkowania akumulator 1000mAh powinien wystarczyć co najmniej na miesiąc.

    Autor zaprojektował możliwie najprostszy układ, żeby łatwo było go powielić i nie było problemów z zakupieniem elementów czy znalezieniem ich odpowiedników.

    Dawkomierz "Rad-Boy"

    Parametry techniczne dawkomierza:

    Wyświetlacz od Nokii 6100 (6610, 2600, 7200, 7250, 3100) wybrano ze względu na rozmiar urządzenia i skromnego, jak na kolorowe wyświetlacze, poboru energii. Są trzy takie typy na chipie Epsona i Philipsa.

    W tym projekcie jest potrzebny akurat Philips, kontroler PCF8833.

    Aby było prościej, autor sfotografował posiadane wyświetlacze.

    Te się NIE nadają:

    Dawkomierz "Rad-Boy"

    A z tych można skorzystać:

    Dawkomierz "Rad-Boy"

    Więcej o wyświetlaczach można poczytać tutaj.

    Oprócz tego, można spotkać całkiem dobre Philipsy, ale obraz jest odwrócony - nic się nie dzieje, wystarczy zmienić w firmware jedną z komend inicjalizacji i wszystko działa. Firmware do tego wariantu można znaleźć w załączniku.

    Autor podpiął wyświetlacz złączem przylutowanym do płytki.

    Podświetlenie wyświetlacza potrzebuje ok. 6V. Na schemacie taką wartość napięcia zapewnia powielacz, który jest podłączony do portu PWM mikrokontrolera do regulacji jasności.

    Zasilanie wyświetlacza jest komutowane tranzystorem polowym na wyjściu „-”, ponieważ przy komutacji „+” zauważono upływ prądu na wyjściu podświetlenia.

    Zasilanie 3,3V podaje się przez diodę, która daje spadek ok. 0,5V i jest zabezpieczone przez diodę Zenera.

    Dźwięk. Jako źródło dźwięku wykorzystano brzęczyk, który jest podłączony do wyjścia mikrokontrolera poprzez kondensator. Mikrokontroler odgrywa sample PCM z pamięci, ale ponieważ na schemacie nie przewidziano wzmacniacza, sample dobrano według częstotliwości rezonansowej brzęczyka.

    Załączenie latarki i wibracji zrobiono standardowo, na tranzystorach polowych. Rezystory pomiędzy bramkami i masą uniemożliwiają im reagowanie na zakłócenia radiowe od pracującego w pobliżu telefonu komórkowego.

    Obwód zasilania czujnika zrealizowano na tranzystorze polowym, który otrzymuje różną ilość impulsów od mikrokontrolera w zależności od aktualnego napięcia na czujniku. Transformator nawinięto na ferrytowym rdzeniu o wewnętrznej średnicy 10mm i długości 12mm. Uzwojenie pierwotne - 3-4 zwoje nawinięte przewodem o średnicy 0,5mm, a wtórne - 250 zwojów nawiniętych przewodem 0,1mm.

    Najpierw nawijamy uzwojenie wtórne, co 50 zwojów smarując je lakierem i susząc, a następnie izolując koszulką termokurczliwą. Na koniec nawijamy uzwojenie pierwotne. Napięcie na wyjściu takiego transformatora przy ciągłym obciążeniu może dochodzić do 200V, ale pod kontrolą mikrokontrolera utrzymuje się na poziomie 135V. Powielacz zwiększa napięcie do wymaganych 400V.

    Impulsy z czujnika są odbierane w układzie „na 1 tranzystorze”, a oprócz tego za pośrednictwem diod Zenera działa obwód kontrolujący poziom wymaganego napięcia dla czujnika. W przypadku СБМ-20 amplituda impulsu wychodzącego wynosi co najmniej 50V przy dostarczeniu odpowiedniej wartości napięcia zasilającego. Taki układ dobrze reguluje obciążenie w momencie zmiany zasilania od 4,2 do 3V przy rozładowaniu akumulatora oraz przy silnych zmianach mierzonego tła.

    W programie dawkomierza wbudowano alarmy w momencie braku impulsów przez dłuższy czas oraz niewystarczającego zasilania czujnika przy zbyt niskiej amplitudzie impulsów.

    Teraz trochę o programie

    Firmware napisano w C WinAvr w środowisku Atmel Studio 6. Mikrokontroler jest taktowany wewnętrznym generatorem 8MHz. Obraz z ekranu nie pojawia się od razu, nawet przy wykorzystaniu SPI do łączności z wyświetlaczem, ale jest to do zaakceptowania ze względu na ekonomiczność rozwiązania i optymalizacje sprawności przy napięciach 3,XXV na dowolnej linijce АТmega128 na tej częstotliwości.

    Zegar jest na standardowym kwarcu zegarkowym.

    Jasność podświetlenia reguluje się za pomocą PWM, 2 timery są wykorzystywane do syntezy dźwięku z danych w formacie PCM Wave 8 bit mono 8kHz. Kolejna sprawa to odmierzanie czasu włączenia wibracji.

    Dane dotyczące dawek i ustawień są zapisywane w pamięci mikrokontrolera. Aby maksymalnie zwiększyć możliwości, wszystkie dane, z wyjątkiem paru ustawień, są aktualizowane raz na dobę. Jeśli dawkomierz był przez dłuższy czas wyłączony i dane są już nieaktualne, można je zresetować za pomocą odpowiedniego menu.

    Ponieważ mikrokontroler jest zasilany bezpośrednio z akumulatora, nie wykorzystuje się dzielnika. Napięcie jest bezpośrednio mierzone przez odpowiedni pin ADC.

    Przy spadku napięcia poniżej 3,6V włącza się alarm i jest przesyłany komunikat o konieczności podładowania urządzenia. Przy spadku napięcia poniżej 2,9V urządzenie się wyłącza, żeby uniemożliwić całkowite rozładowanie akumulatora.

    Funkcjonalność

    Autor dołożył starań, aby sterowanie było możliwie najbardziej wygodne i intuicyjne.

    Przerwania za pomocą przycisków zasadniczo nie występują z wyjątkiem sytuacji, kiedy jest to potrzebne, aby wyjść z trybu uśpienia lub uruchomić Power-Down. Jednak zaraz po wyjściu pełnią one funkcję zwykłych przycisków.
    Ekran podstawowy wygląda tak:

    Dawkomierz "Rad-Boy"

    Dokładność pomiaru

    Pomiar tła odbywa się poprzez zliczanie impulsów w określonym przedziale czasu. Im ten przedział jest większy, tym statystycznie bardziej dokładne będą wyniki. Równocześnie im więcej impulsów, tym mniejszy przedział jest potrzebny dla uzyskania tej dokładności. Oprócz tego im wyższe tło, tym większe znaczenie danych. Dlatego też przedział czasowy zmienia się w zależności od tła. Przy ERF do 120µR/h urządzenie liczy 72s, powyżej 120µR/h - 36s itd.

    Znacznik wskazuje na ile dokładnie policzono impulsy w aktualnym przedziale czasowym:
    - Czerwony - dane są niedokładne, obliczanie trwało mniej niż połowę wymaganego czasu.
    - Żółty - dane można określić jako „wstępne”.
    - Zielony - dane są wiarygodne, pomiar wykonano w wymaganym czasie, a wyniki co sekundę są coraz dokładniejsze.

    Na wykresie będzie przedstawiony jeden z 5 wariantów (określa się go w „Ustawieniach”):

    - statystyka w formie tekstowej,
    - impulsy w formie histogramu,
    - impulsy w formie krzywej,
    - tło na przestrzeni ostatnich 5 minut w formie histogramu z podpisami, przy czym kolor słupków wskazuje zagrożenie/brak zagrożenia zgodnie z normą НРБ 99/09. Żółty kolor podpisów oznacza ilość µR/h, a czerwony - mR/h.
    tło na przestrzeni ostatnich 5 godzin w formie histogramu - te same zasady odnośnie kolorów, co w poprzednim punkcie.

    Struktura menu wygląda następująco:

    Dawkomierz "Rad-Boy"

    W „Service menu” są podane parametry obciążenia w celu wykorzystania transformatora podwyższającego innego typu i diagnostyka sprzężenia zwrotnego. Jeśli urządzenie działa poprawnie, nie ma sensu tutaj zaglądać.

    Montaż


    Płytki wykonano metodą termotransferu.

    Dawkomierz "Rad-Boy" Dawkomierz "Rad-Boy" Dawkomierz "Rad-Boy"

    Dawkomierz zaprojektowano na dwóch płytkach - na podstawowej jest cała elektronika i sterowanie, na dodatkowej - czujnik, przetwornica napięcia i akumulator. Płytki są połączone za pomocą złączy.

    To pozwoliło zredukować zakłócenia, reakcję na telefony komórkowe etc.
    Płytki pomyślnie przeszły testy i nie zawierają błędów.

    Po montażu i sprawdzeniu płytek dobrze całość przemyć izopropanolem i dokładnie pokryć lakierem, omijając złącza i przyciski. W przypadku płytki niepokrytej lakierem zdarzały się pojedyncze resety urządzenia i błędy w podawaniu obciążenia w wyniku zawilgocenia w kieszeni od potu podczas testów terenowych przy upalnej pogodzie.

    Obudowa Gainta G431 z odpowiednimi przeróbkami. Siatka nad czujnikiem do promieniowania beta pochodzi z mikrofalówki. Zaraz pod siatką znajduje się folia z paczki papierosów - przepuszcza promieniowanie beta, ale pył i brud już nie. Można nie przecinać, wtedy będzie odczytywać tylko promieniowanie gamma.

    Dawkomierz "Rad-Boy" Dawkomierz "Rad-Boy" Dawkomierz "Rad-Boy" Dawkomierz "Rad-Boy" Dawkomierz "Rad-Boy"


    Dawkomierz "Rad-Boy" Dawkomierz "Rad-Boy"

    W załączniku:

    Płytka drukowana pod obudowęG431 (SL5)
    Firmware 1.0
    FUSE bity

    Autor: MadOrc, madorc(malpa)gmx.com

    Link do tłumaczonego tekstu: http://radiokot.ru/circuit/digital/measure/96/


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
  • #2 25 Lip 2013 00:32
    wycior01
    Poziom 22  

    Bardzo fajny projekt, natomiast mam kilka pytań i wątpliwości
    1)Na jakiej podstawie określasz dokładność - próbowałeś kalibrować, a jak tak to w jaki sposób można to tanio i legalnie zrobić?
    2)Czy metalowa siateczka zastosowana w obudowie nie zakłóca pomiaru ? - może głupie pytanie, ale zastanawiam się czy nie działa chociażby minimalnie ekranująco ?
    3)Jaki jest koszt budowy ?
    4)Czy testowałeś w praktyce - nie mówię, że od razu trzeba do Czarnobyla jechać, natomiast czy umieszczałeś to urządzenie np. w rentgenie, czy w okolicach czujki p.poż?

  • #3 25 Lip 2013 06:40
    Mr_Problem
    Poziom 15  

    Cytat:
    PS. Jestem tłumaczem, a nie autorem projektów, kobietą - nie mężczyzną. Zanim napiszecie do mnie wiadomość, dokładnie przeczytajcie post, bo szkoda mojego i Waszego czasu ;)



    Kwestia autora projektu już została wyjaśniona :D

  • #4 25 Lip 2013 08:22
    zgierzman
    Poziom 20  

    Zamieniłbym w opisie projektu "dawkomierz" na "dozymetr".

    Dłuższą chwilę zastanawiałem się jakie dawki odmierza ten przyrząd. Leków, pokarmu dla rybek?

    Wiem, że lektura tekstu wszystko wyjaśnia, ale jakoś tak się przyjęło, że urządzenia do pomiaru promieniowania nazywa się dozymetrami. Wtedy wiadomo o co chodzi nawet po przeczytaniu tylko tytułu...

  • #5 25 Lip 2013 09:26
    androot
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Dawkomierz - miernik dawki przyjętego promieniowania.

    Siatka ma ekranować przed zakłóceniami, ale przepuszcza promieniowanie β i γ.

    Dokładność jest uzależniona od częstotliwości rozpadów i przyjętego czasu pomiaru. Jest to opisane w artykule.

  • #6 28 Lip 2013 22:58
    marasneo
    Poziom 15  

    Konkretne pytanie -
    czy lampa БМ-20 to ta sama co SBM-20-1 ??
    Takową właśnie posiadam.

  • #8 28 Lip 2013 23:11
    marasneo
    Poziom 15  

    Dzięki za próbę rozwikłania problemu kolego wycior01. Jak rozumiem, te dłuższe po prawej zostały zastosowane w powyższym projekcie? Wszystko w związku z kalibracją, plateau, czasem martwym etc. Może znajdę gdzieś w sieci porównanie obu typów.

  • #10 29 Lip 2013 10:38
    marasneo
    Poziom 15  

    Faktycznie kolego, wychodzi na to, że mają takie same charakterystyki, dziękuję Ci!