Как сделать дозиметр - Своими руками
Своими руками

Как сделать дозиметр

>

В этой статье мастер-самодельщик расскажет нам, как можно своими руками сделать дозиметр. В устройстве используется трубка Гейгера-Мюллера. Трубку мастер приобрел на Украине и скорее всего, это СИ29БГ.
Инструменты и материалы:
-Трубка Гейгера-Мюллера;
-Микроконтроллер ATTINY2313;-Транзистор MPSA42;-Диод GP02-40;-Конденсатор 22 нФ 1 кВ;-Транзистор BC549;-Катушка индуктивности 10 мГн;-Резисторы;-Конденсаторы;-Красный светодиод;-Зуммер;-Амперметр аналоговый;-Кнопка включения;-Монтажная плата;-Паяльное оборудование;-Подходящий пластиковый корпус;
-Провода;
-Батарейка 9В;
Шаг первый: общее описание и схема
Работа этого счетчика очень проста. Высокое напряжение генерируется и подается на трубку Гейгера-Мюллера (ГМ). Детектор прибора заполнен аргоном. В процессе прохождения частиц через трубку, газ ионизируется, благодаря чему увеличиваются его токопроводящие характеристики. За счет этого формируется электроразряд, снижающий напряжение на электродах до нулевого уровня. Затем ионизационная камера восстанавливается, напряжение увеличивается, и детектор готов к обнаружению новых частиц. Скачки напряжения регистрируются микропроцессорной платой, которая преобразует их в цифровые показатели.

ATTINY2313 используется для создания прямоугольной волны, которая открывает и закрывает транзистор. Когда транзистор проводит ток, он проходит через катушку индуктивности, создавая магнитное поле. Когда транзистор закрывается, эта катушка индуктивности пытается поддерживать ток, но, поскольку транзистор теперь изолируется, на катушке индуктивности возникает высокое напряжение. В диоде это высокое напряжение накапливается в конденсаторе и подается на трубку ГМ.
Как сделать дозиметрКак сделать дозиметрКак сделать дозиметрКак сделать дозиметрТрубка ГМ является изолятором, но когда в нее попадает частица, газ внутри трубки ионизируется, заставляя трубку проводить. Затем через нее протекает небольшой ток, и транзистор (Q2) усиливает его. Сигнал от этого транзистора вызывает прерывание на ATTINY2313 и считывается. Общее количество отсчетов за одну секунду рассчитывается и отображается на аналоговом измерителе. Красный светодиод также мигает при каждом счете.
Как сделать дозиметрШаг второй: код
Код был написан с помощью Microchip Studio 7 для ATTINY2313 в 20-контактном DIP-корпусе.
Как сделать дозиметр Показать / Скрыть текстvoid init_peripherals(void)
{
DDRB |= (1 << PB0) | (1 << PB2) | (1 << PB3) | (1 << PB4);
DDRD |= (1 << PD5);

MCUCR |= (1 << ISC01); //generate interrupt INT0 on falling edge
GIMSK |= (1 << INT0); //enable interrupts on port INT0

//TIM0 is used for 1 second timing and pwm for the analog meter
TCCR0A |= (1 << COM0A1); //Clear OC0A on Compare Match, set OC0A at TOP
TCCR0A |= (1 << COM0B1); //Clear OC0B on Compare Match, set OC0B at TOP
TCCR0A |= (1 << WGM01) | (1 << WGM00); //FAST PWM, TOP is 0xFF, overflow interrupt set on TOP
TCCR0B |= (1 << CS02); //prescaler on 256
TIMSK |= (1 << TOIE0); //interrupt on overflow (122 Hz)

//TIM1 is used for generating the pulses for the High Voltage generator
TCCR1A |= (1 << COM1A1); //Clear OC1A on Compare Match, set OC1A at TOP
TCCR1A |= (1 << COM1B1) | (1 << COM1B0); //Set OC1B on Compare Match, clear OC1B at TOP
TCCR1A |= (1 << WGM11); //fast pwm, top = ICR1
TCCR1B |= (1 << WGM12) | (1 << WGM13);
TCCR1B |= (1 << CS10); //prescaler = 1
TCCR1C = 0;
ICR1 = 1100; //freq circa 7000 Hz
OCR1A = 600; //dutycycle circa 50%
OCR1B = OCR1A – 10; //OC1B reacts approx 1 uS before OC1A

sei();
}
Как сделать дозиметрЕсть две процедуры обработки прерываний, одна для обработки внешних прерываний на INT0, которые генерируются каждый раз, когда обнаруживается частица.

Она увеличивает переменную counts_per_second и отвечает за мигание светодиода.
Другое прерывание приходит 122 раза в секунду из TIM0. Используется для подачи 1-секундного сигнала.
Как сделать дозиметр Показать / Скрыть текстISR(INT0_vect)
{
if (counts_per_second < 65535) counts_per_second++; //particle detected

PORTB |= (1 << PB0); //flash led (and make small clicking noise)
_delay_ms(5);
PORTB &= ~(1 << PB0);
ISR (TIMER0_OVF_vect) //122 times / second
{
static uint16_t counter = 0;

if (counter != 0) counter–;
else //once per second
{
counter = 121;
one_second = 1; //message to main
}
}
Основная процедура кода выполняет цикл и проверяет, установлена ли переменная one_second.
Log10 усредняется и используется в качестве следующего значения для сигнала ШИМ аналогового измерителя. Поскольку основные контуры проходят около 20 мсек, среднее значение рассчитывается медленно, и аналоговый измеритель также медленно реагирует.
Как сделать дозиметр Показать / Скрыть текстwhile (1)
{
if (one_second)
{
one_second = 0; //clear message from interrupt

logarithm_of_cps = log(counts_per_second); //take logarithm of counts recorded in 1 second
counts_per_second = 1; //then clear that number (NOT to ZERO!)
}

average = (average * 127 + logarithm_of_cps) / 128; //average it with previous measurements
if (average < 6.0) //less than 400 cps
{
OCR0B = (int) (average * 40); //set PWM value for analog meter
OCR0A = 255 – OCR0B; //my analog meter has its zero in the middle
}
else //of the scale, so with no CPS it has to
{
OCR0B = 255; //be pulled low (negative current)
OCR0A = 0;
}
_delay_ms(20); //slow down the process, for a smooth meter reaction
}
Как сделать дозиметрШаг третий: сборка
В качестве корпуса мастер использует подходящую пластиковую коробку. В коробке нужно сделать несколько отверстий: для амперметра, трубки, гнезда наушников, кнопки включения. Корпус амперметра большой, и часть платы тоже пришлось вырезать. Шкалу амперметра мастер заменил на свою.
Как сделать дозиметрКак сделать дозиметрШаг четвертый: тест
После сборки мастер провел тестирование устройства. Разъем для наушников установленный в верхней части корпуса, нужен не для наушников, а для фиксации датчика дыма. Сейчас в датчиках дыма используются другие материалы, а раньше использовался датчик с радиоактивным материалом.

В данном датчике находится Америций-241. Период полураспада этого изотопа – 432,2 года. Правда, количество его там очень мало, всего 0,33 мкг.

SitesReady

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Follow us

Don't be shy, get in touch. We love meeting interesting people and making new friends.