Автор: ELcat
Опубликовано 21.11.2011.
Здравствуй, дорогой Кот! Вот уже более 2,5 лет являясь твоим завсегдатаем, решил и я преподнести тебе скромный сюрприз. И так, по многочисленным просьбам трудящихся форумчан, представляю «Дозиметр Сталкера».
Сей прибор разрабатывался для домашнего пользования более года назад, когда по воле случая попался в руки отечественный газоразрядный датчик ионизирующего излучения типа СТС-5. Это так называемый счётчик Гейгера-Мюллера, в котором под действием высокоэнергетических частиц (обычно гамма и бета), пролетающих сквозь объём специальной смеси газов, находящихся под нужным давлением и в электрическом поле с достаточно высокой напряжённостью, происходит ионизация газа, вызывающая короткий импульс электрического тока через электроды датчика. Данный дозиметр построен на принципе подсчёта количества этих самых импульсов в единицу времени.
Прибор создан как простой и достаточно функциональный цифровой дозиметр и рассчитан на длительную автономную работу. Он позволяет производить контроль фонового (в соответствии спецификации датчика) излучения в четырёх режимах: сканирующего (время подсчёта 3 секунды), быстрого (время подсчёта 15 секунд), обычного (время подсчёта 1 минута) и точного (время подсчёта 10 минут) с соответствующими допусками. Также производится фиксация в энергонезависимую память максимального и минимального значений интенсивности ионизирующего излучения в микрорентгенах в час, подсчёт суммарно полученной дозы за время измерения в микрорентгенах (только для быстрого, обычного и точного режимов измерения). Текущие измеренные параметры отображаются на графическом ЖК дисплее прибора для удобства как в цифровом виде, так и в аналоговом – в виде (псевдо)логарифмической шкалы. На шкале имеются две отметки: 25 мкР/ч и 60 мкР/ч – максимально допустимые уровни по гражданским и военным нормативам соответственно. Также дозиметр имеет опциональную звуковую и визуальную в виде светодиода индикацию улавливаемых частиц, имеет опциональную подсветку экрана с возможностью выбора одного из трёх цветов, позволяет контролировать уровень заряда батареи с отключением по низкому уровню. Кроме того дозиметр осуществляет контроль исправности датчика на предмет пробоя, запотевания, не погаснувшего в виду «отравления» внутренней среды датчика или чрезмерной интенсивности излучения разряда. В дозиметре реализована функция зарядки батареи от внешнего сетевого адаптера.
Конструктивно дозиметр выполнен на одной плате печатного монтажа. В качестве клемм удерживающих датчик, применены держатели предохранителя (вставки плавкой).
Аккумуляторная батарея крепится к плате при помощи двустороннего скотча. Экран припаивается к плате сверху его «родными» металлическими лепестками, с нижних углов напаиваются полоски медной жести. Для залуживания металлических частей рамки экрана их рекомендуется обезжирить и подержать на них несколько секунд кусочек ваты, смоченной замеднённой соляной кислотой (в которой травились платы), в результате части покрываются тонким слоем меди и отлично облуживаются даже в канифоли. Монтаж экрана производится таким образом, чтобы его контактные пружины достаточно плотно прижались к площадкам на плате. При этом нужно следить, чтобы нижняя кромка световода упиралась в прозрачные части корпусов светодиодов. В идеале нижняя кромка световода должна частично их накрывать, что выставляется по максимальной интенсивности и равномерности освещения области отображения экрана. Но в виду того, что smd светодиоды одного и того же типоразмера встречаются в корпусах разной высоты, такой способ позиционирования экрана в данной конструкции не рекомендуется. После установки экрана на его нижний край наклеивается полоса непрозрачного скотча с предварительно приклеенной к нему узкой полоской светоотражающей (оконной) плёнки во внутрь, затем нижний край скотча приклеивается к плате, образуя таким образом светонаправляющую систему, которая не пропускает свет вверх и одновременно значительно повышает яркость и равномерность освещённости области отображения экрана. После пайки всех компонентов настоятельно рекомендуется вскрыть плату несколькими слоями электропрочного лака.
Схематически прибор не имеет выключателя питания. Включение/выключение питания осуществляется удерживанием более двух секунд кнопки Меню/Питание. Кратковременным нажатием этой кнопки осуществляется вызов меню, вход в подменю и принятие выбранной опции. Кнопкой Выход/Отмена осуществляется выход из меню, выход из подменю и отмена выбранной опции. Навигация по пунктам меню осуществляется кнопками Вверх и Вниз. Функция зарядки батареи включается автоматически при подключении зарядного устройства к находящемуся в выключенном состоянии дозиметру. Во время зарядки производится отображение статуса (осуществляется зарядка или уже окончена) и текущего уровня заряда батареи (только при осуществляющейся зарядке), также постоянно светится светодиодный индикатор. Функция отключается при отключении зарядного устройства или при включении дозиметра. При достижении полного заряда батареи прибор переходит в режим капельной дозарядки, на экране при этом индицируется статус завершённой зарядки, а светодиодный индикатор периодически загорается, индицируя протекание тока зарядки.
В приборе не применены дефицитные или дорогие компоненты, всё подобрано по концепции «нарыто в своём сундуке». В качестве датчика могут быть использованы отечественные газоразрядные датчики ионизирующего излучения типов СТС-5 или СБМ20. В качестве батареи применён литий-ионный аккумулятор от телефона Nokia 3310 с напряжением 3,7В и ёмкостью 1150 мА*ч. В качестве дисплея – монохромный ЖК дисплей с разрешением 84х48 точек от той же модели телефона. Вместо микроконтроллера ATmega8 подойдёт обновлённый – ATmega8A. Допускается замена транзисторов их аналогами, кроме транзистора, стоящего в блокинг-генераторе. Полевой транзистор в цепи зарядки аккумулятора – любой N-канальный MOSFET «логической» серии (у которых гарантируется полное отпирание при напряжении исток-затвор -5В) с током стока не менее 500мА и насколько возможно низким сопротивлением канала в открытом состоянии. Не могу вспомнить, какой именно применил я, возможно, это был IRLML5103. В качестве звукового «индикатора» - 32-омная «пищалка» с материнской платы ПК. Для изготовления импульсного трансформатора за основу был взят каркас с ферритовым сердечником от резонансного дросселя миниатюрной 9Вт электролюминесцентной лампы-«сберегайки» фирмы Deluxe.
Немагнитный зазор сердечника пришлифовкой на абразивной бумаге уменьшен до ~0,5мм. В качестве зарядного устройства – «китайская» импульсная зарядка для мобильника с напряжением х.х. порядка 8-11В с перепаянным соответствующе подходящим установленному на плате разъёмом. Печатная плата разведена в SprintLayout 5.0, в слое М2 обязательно должна быть включена «металлизация» (заливка общим проводом). Все данные о типах элементов и их номиналах в файле присутствуют. Печатная плата изготавливалась методом ЛУТ. В качестве корпуса применён корпус от китайского мультиметра типа DT-830B, думаю в сундуках многих Котов такого добра найдётся в достатке.
Собранный без ошибок из заведомо исправных деталей и запрограммированный корректным вариантом прошивки прибор в настройке не нуждается. В выключенном состоянии прибор потребляет не более 45 мкА. Включенный прибор при выключенной подсветке потребляет не более 15 мА. Высоковольтный преобразователь построен по принципу прямоходового импульсного преобразователя на основе блокинг-генератора. Его ток потребления не должен превышать 1-2 мА. Выходное напряжение должно быть в пределах 400 +/- 20В. В виду чрезвычайно большого внутреннего сопротивления данное напряжение можно измерить только вольтметрами электростатического типа. При программировании прибора следует обратить внимание на тип устанавливаемого экрана. Прошивка написана под два часто встречающихся «китайских» варианта ЖКИ (под оригинальный прошивка не создавалась в виду дороговизны и чрезвычайно редкой распространённости оного). Их отличительные особенности – наличие или отсутствие дуги слева рамки экрана.
Дело в том, что в них стоят разные контроллеры, которые во многом сходны, но имеют разные смещения областей отображения относительно внутреннего адресного пространства памяти и отличные некоторые команды. Поэтому с «не своим» вариантом прошивки информация на экране будет отображаться не корректно. При программировании необходимо установить фуз-биты микроконтроллера на работу совместно с внешним 4МГц кварцевым резонатором и отключение порта JTAG. Также рекомендуется проверить напряжение, при котором закончится процесс зарядки, оно должно составлять не более 4,17В – при таком напряжении окончилась зарядка в телефоне, где находилась применённая мной батарея до этого. Порог отключения по низкому уровню установлен в районе 3,65В.
ВНИМАНИЕ! Литий-ионные аккумуляторы являются чрезвычайно взрыво- и пожаро-опасными в случае механических, температурных или электрических воздействий. Настоятельно рекомендую ознакомиться с соответствующей информацией перед началом работы с ними! Также в устройстве присутствует потенциально опасное высокое напряжение. Высокое выходное сопротивление источника не позволит нанести серьёзный ущерб организму, но разряд накопительного конденсатора является достаточно ощутимым. Также новичкам настоятельно рекомендуется ознакомиться с техникой электростатической безопасности, поскольку ряд применённых элементов чрезвычайно чувствительны к статическому электричеству.
На этом, вроде, всё. Прошу прощения за отсутствие электрической схемы, поскольку ввиду своей чрезвычайной кошачьей лени в своих поделках рисую сразу платы. А также за «оптимальность» и «грамотность» в исходнике – с микроконтроллерами и языком Си познакомился относительно недавно.
P.S. А вот представьте себе, многие из нас когда-то были пионЭрами и бегали с вот такими светящимися в темноте компасами, даже не подозревая, что входило по тем временам в состав их светящейся краски:
Вот цитата из Википедии: «До 70-х годов XX века радий часто использовался для изготовления светящихся красок постоянного свечения (для разметки циферблатов авиационных и морских приборов, специальных часов и других приборов), однако сейчас его обычно заменяют менее опасными изотопами: тритием (T1/2 = 12,3 года) или 147Pm (T1/2 = 2,6 года). Опасность таких приборов состоит в том что они не содержали предупреждающей маркировки, выявить их можно только дозиметрами.»
Видео работы девайса.
Файлы:
Печтаная плата
Прошивка МК с исходником
Все вопросы в Форум.
Утащено отсюда: http://radiokot.ru/circuit/digital/measure/60/
там же по тегу "Дозиметр" есть ещё кучка схем.
