|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Indicateur de niveau de rayonnement
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Dosimètres Une particularité de l'indicateur de niveau de rayonnement radioactif proposé est qu'il est contrôlé par un microcontrôleur PIC12F683. Lors du développement de l'appareil, l'auteur s'est familiarisé avec de nombreuses conceptions de radios industrielles et amateurs existantes sur ce sujet. Par exemple, une description de l’un d’eux a été publiée l’année dernière dans le magazine Radio n°10. En créant cet appareil, l'auteur entendait rapprocher ses capacités des besoins d'une personne ordinaire. Le dispositif porté à la connaissance des lecteurs présente les caractéristiques suivantes : - LED (nombre de flashs) indication du niveau de rayonnement radioactif directement en microR/h ; - indication sonore et lumineuse forcée (flashs) des impulsions enregistrées de la source de rayonnement (en mode normal, elle est désactivée afin d'économiser l'énergie de la batterie et de soulager les effets psychologiques irritants) ; - activation automatique de l'indication sonore et lumineuse des impulsions enregistrées de la source de rayonnement lorsque le seuil de 50 μR/h est dépassé ; - activation automatique d'une alarme lorsque le deuxième seuil de 75 μR/h est dépassé ; - les valeurs du premier et du deuxième seuils, ainsi que les paramètres de la batterie utilisée et le type spécifique de compteur Geiger nécessaire au fonctionnement de l'appareil sont stockés dans la mémoire non volatile du microcontrôleur (EEPROM) et peut être facilement modifié en fonction des exigences individuelles ; - la consommation de courant lors du fonctionnement dans des conditions de fond radioactif naturel est inférieure à 1 mA (réellement mesurée - 0,86 mA), la durée de fonctionnement avec la batterie lithium-ion utilisée d'une capacité de 750 mAh est supérieure à 35 jours ; - Indication LED des jours restants d'autonomie de la batterie ; - le contrôle de l'état de la tension de l'accumulateur ; - chargement de la batterie via une connexion USB standard ; - dimensions maximales (déterminées principalement par le compteur Geiger SBM-20 utilisé) 120x30x25 mm. Ainsi, l'appareil proposé a une longue autonomie (plus d'un mois) de fonctionnement sans recharger la batterie, déclenche une alarme si un niveau donné de rayonnement radioactif est dépassé et indique le niveau de rayonnement directement en micro-roentgens par heure. Une photographie du compteur indicateur est présentée sur la Fig. 1. Le schéma de l'appareil est illustré à la Fig. 2.
Avant de décrire le fonctionnement de l'appareil, il est nécessaire de considérer comment le niveau de rayonnement radioactif est déterminé à partir des impulsions d'un compteur Geiger, dans notre cas SBM-20. Selon les données du fabricant [1], la sensibilité de ce compteur au rayonnement gamma est de 420 ± 20 impulsions/s avec une intensité de rayonnement radioactif de 4 μR/s, ce qui correspond à 14,4 mR/h. En conséquence, un niveau de rayonnement de 1 mR/h correspondra à 420 ± 20/14,4 = 29,17 ± 1,39 impulsions/s ou, ce qui revient au même, 1750 83 ± XNUMX impulsions/min. Décomposons 1 mR/h en facteurs, par exemple 50x20 μR/h, dans ce cas, à un niveau de rayonnement de 20 μR/h, le compteur Geiger SBM-20 produira 1750 ± 83/50 = 35 ± 1,7 impulsions/ min. Après avoir trouvé le temps pendant lequel le compteur Geiger produira 20 impulsions à une fréquence calculée de 35±1,7 impulsions/min, nous obtenons la période de temps pendant laquelle le nombre d'impulsions du compteur Geiger correspond au niveau de rayonnement en microroentgens par heure : (60 s/35±1,7 imp.) x 20 = 34,3 s (en tenant compte de l'étalement - de 32,7 à 36 s). Cet intervalle de temps de comptage d'impulsions est formé par le minuteur 12 intégré au microcontrôleur PIC683F1. Compte tenu des paramètres logiciels, la période du minuteur 1 est égale à 0,524288 s, ce qui signifie que la période de mesure requise est de 34,3 s / 0,524288 s = 65 ( y compris les arrondis) périodes de minuterie 1. Sous forme hexadécimale 65 = 0x41, le nombre 41 est écrit dans la cellule zéro (première) de la mémoire non volatile du microcontrôleur EEPROM, et il peut être facilement modifié si un autre type de compteur Geiger est utilisé. La première (deuxième consécutive) cellule mémoire EEPROM stocke la valeur hexadécimale du nombre prévu de jours de fonctionnement de la batterie : (750 mAh/0,9 mA)/24 h = 35 (arrondi compris) = 0x23. La deuxième cellule EEPROM est la valeur du premier seuil (elle active l'indication sonore et lumineuse des impulsions du compteur Geiger) 50 µR/h = 0x32. La troisième cellule de l'EEPROM est le deuxième seuil (alarme) 75 μR/h = 0x4V. La quatrième cellule EEPROM correspond à la durée d'impulsion pour générer la tension requise sur le compteur Geiger ; pour le SBM-20, la tension de fonctionnement doit être de 400 V [1]. La formule de calcul de la durée d'impulsion est K x 3 μs + 5 μs, où K est la valeur décimale de la quatrième cellule. Cela n'a aucun sens de calculer la durée de l'impulsion de « pompage », puisque la tension dépendra des paramètres réels du circuit de formation. Ce coefficient doit être sélectionné expérimentalement en mesurant la tension résultante. Il est important de noter que la tension d'alimentation du compteur Geiger étant de faible puissance (une autre n'est pas nécessaire, puisque le courant maximum du compteur ne dépasse pas 20 μA [1]), cette tension doit être mesurée à travers un câble à haute résistance. diviseur. Pour cela, l'auteur a utilisé un diviseur avec une résistance d'entrée gigaohm ; la mesure a été effectuée avec un oscilloscope TDS-210. Dans les cinquième, sixième et septième (respectivement sixième-huitième dans l'ordre) cellules EEPROM, des coefficients sont écrits qui fournissent l'intervalle quotidien. Ceci est nécessaire pour calculer la durée de vie de la batterie. Le produit de ces trois nombres doit être égal au nombre de périodes de mesure dans la journée. La durée de la journée en secondes 60x60x24 = 86400 s est convertie en nombre d'intervalles de mesure (valeur réelle 65 x 0,524288 s = 34,07872 s), nous obtenons 86400 s / 34,07872 s = 2535 intervalles entiers. Nous factorisons le nombre 2535 = 13x 13x 15, respectivement, écrivons dans les cellules 13 = 0x0D, 13 = 0x0D, 15 = 0x0F. Note importante. Pour un fonctionnement normal du programme embarqué dans le microcontrôleur, il est nécessaire que les données source satisfassent à la condition 0 < X < 127, puisque cette condition doit être remplie pour certaines commandes utilisées dans le programme. Il est pratique d'utiliser le site Web calc-x.ru/conversion_number.php pour convertir des nombres en différents systèmes numériques. Considérons maintenant le circuit de l'appareil. L'appareil est alimenté par une batterie lithium-ion ; pour le charger, une carte prête à l'emploi de dimensions 20x25 mm fabriquée en Chine est utilisée ; si vous le souhaitez, vous pouvez le fabriquer vous-même à l'aide du microcircuit TP4056. Pour alimenter l'appareil avec une tension stabilisée de 3,3 V, le microcircuit LP2980-3.3 est utilisé. Sa caractéristique importante est le fonctionnement avec un faible courant de charge et une faible consommation de courant intrinsèque (à un courant de charge de 1 mA, il ne dépasse pas 170 μA). L'unité de réception de la tension d'alimentation du compteur Geiger correspond entièrement au circuit d'un appareil similaire [2]. Sur la broche 7 du microcontrôleur (GP0), une courte impulsion est générée avec une durée déterminée par le contenu de la quatrième cellule EEPROM. S'ensuit ensuite une pause de 250 µs et l'exécution du programme revient à la génération d'impulsions. Initialement, l'auteur prévoyait d'utiliser un bloc séparé pour générer de la haute tension (il existe de nombreux circuits de blocs similaires), cela libérerait une broche du microcontrôleur, mais des tests pratiques ont montré que de tels nœuds consomment un courant de 1 mA ou plus, le microcourant n'a pas pu être atteint. Le comptage des impulsions du compteur Geiger (broche 4) et la réponse au bouton de mesure SB1 (broche 3) sont implémentés en activant les interruptions de programme correspondantes dans le microcontrôleur. Les interruptions utilisant le temporisateur 1 sont également autorisées, assurant la formation d'un intervalle de mesure. L'indication lumineuse et sonore des impulsions enregistrées du compteur Geiger s'effectue comme suit. Dans le cas où il n'est pas nécessaire d'indiquer les impulsions d'entrée, aux sorties GP1, GP2 (broches 6, 5) les impulsions d'indication avec une fréquence d'environ 4 kHz sont en phase, donc ni la LED rouge HL2 ni l'émetteur piézo HA1 leur répondre. Lorsque vous appuyez sur le bouton d'indication forcée SB2, l'un des fils de la LED et de l'émetteur piézo est connecté au fil commun et l'indication est allumée de force. Il est important de noter que la résistance R9 dans ce cas empêche la défaillance de la sortie du microcontrôleur GP1, elle ne peut donc pas être exclue (par exemple, pour augmenter le volume sonore). Lorsque le premier seuil du niveau de rayonnement radioactif est dépassé, les impulsions d'indication aux sorties GP1, GP2 sont en antiphase, l'indication s'allume automatiquement. Lors du prochain cycle de mesure, l'indication restera allumée, et cela continuera jusqu'à ce que le niveau mesuré descende en dessous du premier seuil. Si le deuxième seuil est dépassé, un signal d'alarme est affiché, qui est un triple clignotement de la LED HL2 d'une durée de 0,25 s, accompagné d'un signal sonore bi-fréquence (environ 4 kHz). Après cela, la mesure du niveau de rayonnement reprend. Un appui court (pas plus de 0,25 s) sur le bouton SB1 lance le mode d'indication du niveau de rayonnement radioactif mesuré en micro-roentgens par heure avec des flashs de la LED HL1 (bleue dans la version de l'auteur). Tout d'abord, les dizaines sont affichées avec des secondes impulsions lumineuses, puis les unités de la mesure résultante sont affichées avec des impulsions d'un quart de seconde. Pour éviter toute confusion dans le cas d'unités nulles (par exemple 10 ou 20 µR/h), les valeurs d'unité nulle sont indiquées par une impulsion courte. Lorsque vous appuyez sur le bouton SB1 pendant plus d'un quart de seconde, l'appareil passe en mode d'affichage des jours d'autonomie restants prévus. Tout d'abord, la LED HL2 (rouge) clignote brièvement, signalant le passage au mode d'indication de contrôle de la batterie ; après une pause, la même LED indique l'état de la batterie. Après expiration de la durée de vie prévue de la batterie, le nombre de jours « recyclés » sera affiché dans ce mode ; le recyclage sera signalé par un bref clignotement de la LED bleue HL1. Les dizaines et les unités sont affichées de manière similaire au mode d'affichage précédent. Le bouton SB3 vous permet de contrôler l'état actuel de la batterie. A cet effet, les résistances R13, R14 sont sélectionnées de manière à ce qu'à la tension de fonctionnement nominale (3,3 V) la LED verte HL3 s'allume, mais pas à une tension d'environ 3 V (niveau de batterie déchargée). Le transistor VT1 amène l'amplitude des impulsions du compteur Geiger au niveau requis pour le fonctionnement du microcontrôleur. Le transistor VT3, l'inductance L2 et un multiplicateur de diodes sur les diodes VD1, VD2, VD5-VD9 et les condensateurs C2-C4, C6, C7, C9, C10 fournissent la tension d'alimentation nécessaire au compteur Geiger. L'utilisation du transistor VT2 est provoquée par la nécessité d'initialiser initialement le microcontrôleur. Le microcontrôleur PIC12F683 dispose de six options pour l'installation initiale, mais soit l'auteur a rencontré un tel cas, soit il y a eu une erreur dans le programme, mais lors de l'initialisation du mode d'interruption, le microcontrôleur a « refusé » de fonctionner sans « réinitialisation » lorsqu'il est allumé. sur. La taille de la carte le permettant, il a été décidé de laisser le transistor VT2. L'appareil est assemblé sur une carte universelle mesurant 100x15 mm avec une découpe pour la batterie (Fig. 3), les connexions nécessaires sont réalisées avec un fil de montage.
La borne haute tension du compteur Geiger est située à l'intérieur du boîtier, la borne basse tension est fermée de l'extérieur par un capuchon décoratif (Fig. 4). La carte de chargement de batterie USB et l'émetteur piézo sont situés sous la carte principale. Pour surveiller la charge de la batterie à l'aide des indicateurs de la carte de charge, deux trous d'un diamètre de 1 mm sont percés au fond du boîtier. Le microcontrôleur est installé sur la carte via un panneau standard, ce qui permet de le reprogrammer si nécessaire. Le compteur Geiger est installé dans des supports de fusibles soudés à la carte ; si ceux-ci ne sont pas disponibles, les supports peuvent être fabriqués à partir de fils de cuivre durs. Souder les fils du compteur peut l’endommager. Une vue de l'appareil avec le couvercle retiré est présentée sur la Fig. 5.
Il n'y a pas d'exigences particulières pour les pièces utilisées, sauf que le transistor VT3 doit être haute tension (pour KSP42, la tension collecteur-émetteur maximale admissible est de 300 V), la tension nominale du condensateur C1 doit être d'au moins 40 V (avec un Tension d'alimentation du compteur Geiger de 400 V) . Il est à noter que malgré la symétrie du corps du compteur SBM-20, celui-ci a une polarité et doit être installé conformément à celle-ci. En conclusion, je voudrais attirer votre attention sur ce qui suit. Malgré les pleines performances fonctionnelles de l'appareil proposé (le test a été réalisé à l'aide d'une source de rayonnement radioactif d'un appareil industriel DP-5A), il peut être amélioré, à savoir : - exclure le transistor VT2 avec des éléments supplémentaires ; - éliminer le transistor VT1 avec des éléments supplémentaires, en le remplaçant par un diviseur résistif classique avec protection par diode de la tension d'entrée du microcontrôleur, en modifiant la polarité des impulsions d'entrée dans le logiciel ; - si vous ne prévoyez pas de faire fonctionner l'appareil 1 heures sur XNUMX, programmez l'enregistrement automatique de la durée de fonctionnement actuelle de la batterie dans la mémoire non volatile du microcontrôleur afin que les données correctes s'affichent lors de la prochaine mise sous tension. Dans ce cas, il est également nécessaire de programmer un mode supplémentaire pour le bouton SBXNUMX afin d'effectuer la première installation après le chargement de la batterie ; une initialisation automatique basée sur les signaux de la carte de chargement est également possible. Dans la version proposée, chaque allumage entraîne la remise à zéro du compteur de fonctionnement de la batterie ; - générer une tension pour le compteur Geiger à l'aide d'une unité de micropuissance séparée, dans ce cas une broche du microcontrôleur est libérée, qui peut être utilisée, par exemple, pour un comparateur analogique intégré. Cela vous permettra de contrôler plus précisément la tension de la batterie. Mais plus important encore, dans ce cas, le microcontrôleur peut être mis en mode « Veille » avec une interruption par les impulsions du compteur Geiger et une minuterie. Le courant consommé par le microcontrôleur dans ce mode ne dépasse pas 100 μA ; - en utilisant un compteur Geiger plus petit, par exemple SBM-21, pour créer un porte-clés basé sur cet appareil qui surveillera la radioprotection pendant un an ou plus sans recharge ; - à l'aide d'un microcontrôleur doté d'un grand nombre de broches, implémentez la sortie du niveau de rayonnement radioactif vers un indicateur numérique, mais ce sera alors un appareil différent. Le programme et le micrologiciel du microcontrôleur peuvent être téléchargés à partir de ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/05/ind_rad.zip. littérature
Auteur : S. Makaretz
Machine pour éclaircir les fleurs dans les jardins
02.05.2024 Microscope infrarouge avancé
02.05.2024 Piège à air pour insectes
01.05.2024
▪ Les balises radio suivent les appareils Android et iOS ▪ Les choucas votent avant de s'envoler vers un nouvel endroit ▪ Les tropiques se déplacent vers l'Arctique ▪ L'optimisation matérielle réduit la consommation d'énergie 5G
▪ section du site Merveilles de la nature. Sélection d'articles ▪ Article C'est dommage, ennuyeux. Expression populaire ▪ article Quand les hommes ont-ils commencé à porter des coupes courtes ? Réponse détaillée ▪ article Coupe-verre-compas. atelier à domicile ▪ article Cartes en couleurs. Concentration secrète
Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site
www.diagramme.com.ua |
Voir d'autres articles section 
Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :
Toutes les langues de cette page