אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל מחוון רמת קרינה אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / דוסימטרים מאפיין ייחודי של מחוון רמת הקרינה הרדיואקטיבית המוצע הוא שהוא נשלט על ידי מיקרו-בקר PIC12F683. בעת פיתוח המכשיר, המחבר הכיר הרבה עיצובי רדיו תעשייתיים וחובבים קיימים בנושא זה. לדוגמה, תיאור של אחד מהם פורסם במגזין רדיו מס' 10 בשנה שעברה. על ידי יצירת מכשיר זה, המחבר התכוון לקרב את יכולותיו לצרכים של אדם רגיל. למכשיר שהובא לידיעת הקוראים יש את המאפיינים הבאים: - LED (מספר הבזקים) חיווי על רמת הקרינה הרדיואקטיבית ישירות ב-microR/h; - חיווי צליל ואור מאולצים (הבזקים) של פולסים מוקלטים של מקור הקרינה (במצב רגיל הוא מושבת על מנת לחסוך באנרגיית הסוללה ולהקל על השפעות פסיכולוגיות מעצבנות); - הפעלה אוטומטית של חיווי קול ואור של פולסים מוקלטים של מקור הקרינה כאשר חריגה מהסף של 50 μR/h; - הפעלה אוטומטית של אזעקה כאשר חריגה מהסף השני של 75 μR/h; - ערכי הסף הראשון והשני, כמו גם הפרמטרים של הסוללה המשמשת והסוג הספציפי של מונה גייגר הדרוש להפעלת המכשיר מאוחסנים בזיכרון הבלתי נדיף של המיקרו-בקר (EEPROM) ו ניתן לשנות בקלות בהתאם לדרישות האישיות; - צריכת הזרם בעת עבודה בתנאי רקע רדיואקטיביים טבעיים היא פחות מ-1 mA (למעשה נמדדה - 0,86 mA), זמן ההפעלה עם סוללת הליתיום-יון המשומשת בקיבולת של 750 mAh הוא יותר מ-35 ימים; - חיווי LED של ימי חיי הסוללה הנותרים; - שליטה במצב של מתח של המצבר; - טעינת סוללה באמצעות חיבור USB רגיל; - מידות מקסימליות (נקבעות בעיקר על ידי מונה גייגר SBM-20 בשימוש) 120x30x25 מ"מ. לפיכך, למכשיר המוצע זמן פעולה ארוך (יותר מחודש) ללא טעינת הסוללה, נותן אזעקה אם חריגה מרמה נתונה של קרינה רדיואקטיבית, ומציין את רמת הקרינה ישירות במיקרו-רוטגנים לשעה. תצלום של מד המחוון מוצג באיור. 1. התרשים של המכשיר מוצג באיור. 2.
לפני תיאור פעולת המכשיר, יש לשקול כיצד נקבעת רמת הקרינה הרדיואקטיבית מפולסים של מונה גייגר, במקרה שלנו SBM-20. לפי נתוני היצרן [1], הרגישות של מונה זה לקרינת גמא היא 420±20 פולסים/שניות עם עוצמת קרינה רדיואקטיבית של 4 μR/s, המקבילה ל-14,4 mR/h. בהתאם, רמת קרינה של 1 mR/h תתאים ל-420±20/14,4 = 29,17±1,39 פולסים/שניות או, שזה אותו הדבר, 1750±83 פולסים/דקה. בואו נפרק 1 mR/h לגורמים, למשל, 50x20 μR/h, במקרה זה, ברמת קרינה של 20 μR/h, מונה ה-SBM-20 Geiger יפיק 1750 ± 83/50 = 35 ± 1,7 פולסים/ דקה לאחר שמצאנו את הזמן שבו מונה הגיגר יפיק 20 פולסים בקצב מחושב של 35±1,7 פולסים/דקה, נקבל את פרק הזמן שבמהלכו מספר הפולסים של מונה הגיגר מתאים לרמת הקרינה במיקרו-רוטגנים לשעה: (60 s/35±1,7. 20 imp.) x 34,3 = 32,7 s (בהתחשב במרווח - מ-36 עד XNUMX ש'). מרווח זמן ספירת פעימות זה נוצר על ידי טיימר 12 המובנה במיקרו-בקר PIC683F1. בהתחשב בהגדרות התוכנה, פרק הזמן של טיימר 1 שווה ל-0,524288 שניות, כלומר תקופת המדידה הנדרשת מורכבת מ-34,3 שניות / 0,524288 שניות = 65 ( כולל עיגול) תקופות טיימר 1. בצורה הקסדצימלית 65 = 0x41, המספר 41 נכתב לתא האפס (הראשון) של הזיכרון הלא נדיף של המיקרו-בקר EEPROM, וניתן לשנות אותו בקלות אם סוג אחר של מונה גייגר משמש. תא הזיכרון הבא, הראשון (שני ברציפות) של EEPROM מאחסן את הערך ההקסדצימלי של מספר הימים המתוכנן של פעולת הסוללה: (750 mAh/0,9 mA)/24 h = 35 (כולל עיגול) = 0x23. תא ה-EEPROM השני הוא הערך של הסף הראשון (הוא מדליק את חיווי הצליל והאור של פעימות המונה של גייגר) 50 µR/h = 0x32. התא השלישי של ה-EEPROM הוא הסף השני (אזעקה) 75 μR / h = 0x4V. תא ה-EEPROM הרביעי הוא משך הפולס ליצירת המתח הנדרש על מונה גייגר; עבור SBM-20, מתח הפעולה צריך להיות 400 וולט [1]. הנוסחה לחישוב משך הפולס היא K x 3 μs + 5 μs, כאשר K הוא הערך העשרוני של התא הרביעי. אין טעם לחשב את משך הדופק "השאיבה", שכן המתח יהיה תלוי בפרמטרים בפועל של המעגל היוצר. יש לבחור מקדם זה בניסוי על ידי מדידת המתח המתקבל. חשוב לציין שמכיוון שמתח אספקת הכוח של מונה הגיגר הינו בעל הספק נמוך (אין צורך באחר, מכיוון שזרם הנגד המרבי אינו עולה על 20 μA [1]), יש למדוד מתח זה באמצעות התנגדות גבוהה מחיצה. למטרה זו, המחבר השתמש במחלק עם התנגדות כניסה גיגה אוהם; המדידה בוצעה עם אוסילוסקופ TDS-210. בתאי ה-EEPROM החמישי, השישי והשביעי (שישי-שמיני בסדר, בהתאמה) נכתבים מקדמים המספקים את המרווח היומי. זה הכרחי כדי לחשב את חיי הסוללה. המכפלה של שלושת המספרים הללו חייבת להיות שווה למספר תקופות המדידה במהלך היום. משך היום בשניות 60x60x24 = 86400 שניות מומר למספר מרווחי המדידה (ערך בפועל 65 x 0,524288 שניות = 34,07872 שניות), נקבל 86400 שניות / 34,07872 שניות שלמות = 2535 שניות. אנו מפרקים את המספר 2535 = 13x 13x 15, בהתאמה, נכתוב בתאים 13 = 0x0D, 13 = 0x0D, 15 = 0x0F. הערה חשובה. לפעולה רגילה של התוכנית המוטמעת במיקרו-בקר, יש צורך שנתוני המקור יעמדו בתנאי 0 < X< 127, מכיוון שתנאי זה חייב להתקיים עבור פקודות מסוימות המשמשות בתוכנית. נוח להשתמש באתר calc-x.ru/conversion_number.php כדי להמיר מספרים למערכות מספרים שונות. עכשיו שקול את מעגל המכשיר. המכשיר מופעל באמצעות סוללת ליתיום-יון; לוח מוכן במידות של 20X25 מ"מ תוצרת סין משמש לטעינתו; אם תרצה, אתה יכול לעשות אותו בעצמך באמצעות המיקרו-מעגל TP4056. כדי להפעיל את המכשיר עם מתח מיוצב של 3,3 וולט, נעשה שימוש במיקרו-מעגל LP2980-3.3. התכונה החשובה שלו היא פעולה בזרם עומס נמוך וצריכת זרם פנימית נמוכה (בזרם עומס של 1 mA היא אינה עולה על 170 μA). היחידה לקליטת מתח האספקה של מונה גייגר תואמת לחלוטין את המעגל ממכשיר דומה [2]. בפין 7 של המיקרו-בקר (GP0), נוצר דופק קצר עם משך הזמן שנקבע על ידי התוכן של תא ה-EEPROM הרביעי. לאחר מכן, הפסקה של 250 מיקרון לאחר מכן, וביצוע התוכנית חוזר להפקת דופק. בתחילה, המחבר תכנן להשתמש בבלוק נפרד ליצירת מתח גבוה (יש הרבה מעגלים של בלוקים דומים), זה ישחרר פין אחד של המיקרו-בקר, אבל בדיקות מעשיות הראו שצמתים כאלה צורכים זרם של 1 mA או יותר, לא ניתן היה להשיג מיקרו זרם. ספירת פעימות המונה של גייגר (פין 4) והתגובה ללחצן המדידה SB1 (פין 3) מיושמות על ידי הפעלת פסיקות התוכנית המתאימות במיקרו-בקר. ניתנות גם פסיקות באמצעות טיימר 1, מה שמבטיח היווצרות של מרווח מדידה. חיווי אור וקול של הפולסים המוקלטים של מונה גייגר מתבצע באופן הבא. במקרה שאין צורך לציין פולסי כניסה, ביציאות GP1, GP2 (פינים 6, 5) פעימות החיווי בתדר של כ-4 קילו-הרץ נמצאים בפאזה, לכן לא הנורית האדומה HL2 ולא פולט ה-piezo HA1 להגיב אליהם. כאשר אתה לוחץ על כפתור החיווי המאולץ SB2, אחד מהלידים של נורית ה-LED ושל פולט ה-piezo מחובר לחוט המשותף וההתוויה מופעלת בכוח. חשוב לציין כי הנגד R9 במקרה זה מונע כשל בפלט המיקרו-בקר GP1, כך שלא ניתן לשלול אותו (למשל, להגביר את עוצמת הקול). כאשר חריגה מהסף הראשון של רמת הקרינה הרדיואקטיבית, פעימות החיווי ביציאות GP1, GP2 נמצאים באנטי-פאזה, החיווי מופעלת אוטומטית. במחזור המדידה הבא, החיווי יישאר דולק, וזה נמשך עד שהרמה הנמדדת יורדת מתחת לסף הראשון. אם חריגה מהסף השני, מוצג אות אזעקה, שהוא הבזק שלוש פעמים של נורת ה-HL2 הנמשכת 0,25 שניות, בליווי אות קול בתדר כפול (כ-4 קילו-הרץ). לאחר מכן, מדידת רמת הקרינה מתחדשת. לחיצה קצרה (לא יותר מ-0,25 שניות) על כפתור SB1 מתחילה את מצב החיווי של רמת הקרינה הרדיואקטיבית הנמדדת במיקרו-רוטגנים לשעה עם הבזקי נורית HL1 (כחול בגרסת המחבר). ראשית, עשרות מוצגות עם פעימות אור שניות, ולאחר מכן יחידות של המדידה המתקבלת מוצגות עם פולסים של רבע שניות. כדי למנוע בלבול במקרה של יחידות אפס (לדוגמה, 10 או 20 µR/h), ערכי יחידת האפס מסומנים על ידי דופק קצר אחד. כאשר אתה לוחץ על כפתור SB1 במשך יותר מרבע שנייה, המכשיר עובר למצב תצוגה של הימים החזויים הנותרים של חיי הסוללה. ראשית, נורית HL2 (אדום) מהבהבת קצרה, ומסמנת את המעבר למצב חיווי בקרת הסוללה; לאחר הפסקה, אותה נורית מציגה את מצב הסוללה. לאחר תום חיי הסוללה החזויים, מספר הימים "ממוחזרים" יוצג במצב זה; המיחזור יסומן על ידי הבזק קצר של הנורית הכחולה HL1. עשרות ויחידות מוצגים בדומה למצב התצוגה הקודם. כפתור SB3 מאפשר לך לשלוט במצב הנוכחי של הסוללה. לצורך כך נבחרים נגדים R13, R14 כך שבמתח ההפעלה הנומינלי (3,3 V) נדלקת ה-LED הירוקה HL3, אך במתח של כ-3 V (רמת סוללה ריקה) לא. טרנזיסטור VT1 מביא את משרעת פולסי המונה של הגיגר לרמה הנדרשת לפעולת המיקרו-בקר. טרנזיסטור VT3, משרן L2 ומכפיל דיודה על דיודות VD1, VD2, VD5-VD9 והקבלים C2-C4, C6, C7, C9, C10 מספקים את מתח האספקה הדרוש למונה הגיגר. השימוש בטרנזיסטור VT2 נגרם מהצורך לאתחל את המיקרו-בקר. למיקרו-בקר PIC12F683 יש שש אפשרויות להתקנה ראשונית, אבל או שהמחבר נתקל במופע כזה, או שהייתה שגיאה בתוכנית, אבל בעת האתחול של מצב ההפסקה, המיקרו-בקר "סירב" לעבוד ללא "איפוס" כאשר הפך עַל. מכיוון שגודל הלוח מותר, הוחלט להשאיר את הטרנזיסטור VT2. המכשיר מורכב על לוח אוניברסלי בגודל 100x15 מ"מ עם חתך לסוללה (איור 3), החיבורים הדרושים נעשים עם חוט הרכבה.
מסוף המתח הגבוה של מונה גייגר ממוקם בתוך הדיור, מסוף המתח הנמוך נסגר מבחוץ עם מכסה דקורטיבי (איור 4). לוח הטעינה של סוללת ה-USB ופולט ה-piezo ממוקמים מתחת ללוח הראשי. למעקב אחר טעינת הסוללה באמצעות מחווני לוח הטעינה, קדחו שני חורים בקוטר 1 מ"מ בתחתית המארז. המיקרו-בקר מותקן על הלוח באמצעות פאנל סטנדרטי, המאפשר תכנות מחדש במידת הצורך. מונה הגיגר מותקן בתושבות נתיכים המולחמות בלוח; אם אלה אינם זמינים, ניתן לייצר תושבות מחוטי נחושת קשיחים. הלחמת כבלי המונה עלולה להזיק לו. תצוגה של המכשיר עם הכיסוי הוסר מוצג באיור. 5.
אין דרישות מיוחדות לחלקים המשמשים, פרט לכך שהטרנזיסטור VT3 חייב להיות במתח גבוה (עבור KSP42, המתח המרבי המותר הקולטור-פליט הוא 300 V), המתח הנקוב של קבל C1 חייב להיות לפחות 40 V (עם מתח אספקת מונה גייגר של 400 וולט). יש לציין שלמרות הסימטריה של גוף מד SBM-20, יש לו קוטביות ויש להתקין בהתאם לה. לסיכום, ברצוני להסב את תשומת לבכם לדברים הבאים. למרות הביצועים התפקודיים המלאים של המכשיר המוצע (הבדיקה בוצעה באמצעות מקור קרינה רדיואקטיבית של מכשיר תעשייתי DP-5A), ניתן לשפר אותו, כלומר: - לא לכלול טרנזיסטור VT2 עם אלמנטים נוספים; - בטל את הטרנזיסטור VT1 עם אלמנטים נוספים, החלפתו במחלק התנגדות קונבנציונלי עם הגנת דיודה של מתח הכניסה של המיקרו-בקר, שינוי הקוטביות של פולסי הכניסה בתוכנה; - אם אינך מתכוון להפעיל את המכשיר מסביב לשעון, תכנת את ההקלטה האוטומטית של זמן פעולת הסוללה הנוכחית לתוך הזיכרון הלא נדיף של המיקרו-בקר כך שהנתונים הנכונים יוצגו בפעם הבאה שתפעיל אותו. במקרה זה, יש צורך גם לתכנת מצב נוסף עבור כפתור SB1 על מנת לבצע את ההתקנה הראשונית לאחר טעינת הסוללה; ניתן גם אתחול אוטומטי המבוסס על אותות מלוח הטעינה. בגרסה המוצעת, כל הפעלה מובילה לאפס מונה פעולת הסוללה לאפס; - הפקת מתח למונה גייגר באמצעות יחידת מיקרו-כוח נפרדת, במקרה זה משוחרר סיכה אחת של המיקרו-בקר, אשר ניתן להשתמש בו, למשל, עבור משווה אנלוגי מובנה. זה יאפשר לך לשלוט בצורה מדויקת יותר על מתח הסוללה. אבל חשוב מכך, במקרה זה ניתן להכניס את המיקרו-בקר למצב "שינה" עם הפרעה על ידי פעימות מונה גייגר וטיימר. הזרם הנצרך על ידי המיקרו-בקר במצב זה אינו עולה על 100 μA; - שימוש במונה גייגר קטן יותר, למשל SBM-21, ליצירת שלט מפתח המבוסס על מכשיר זה שינטר את בטיחות הקרינה במשך שנה או יותר ללא טעינה מחדש; - באמצעות מיקרו-בקר עם מספר גדול של פינים, ליישם את הפלט של רמת הקרינה הרדיואקטיבית למחוון דיגיטלי, אבל אז זה יהיה מכשיר אחר. ניתן להוריד את התוכנית והקושחה של המיקרו-בקר מ-ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/05/ind_rad.zip. ספרות
מחבר: ש' מקרץ ראה מאמרים אחרים סעיף דוסימטרים. תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה. חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה: המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם נפתח
04.05.2024 שליטה על חפצים באמצעות זרמי אוויר
04.05.2024 כלבים גזעיים לא חולים לעתים קרובות יותר מכלבים גזעיים
03.05.2024
עוד חדשות מעניינות: ▪ ציפוי ליקוופל סקינס יגן על הטלפון שלך מפני נזק ▪ סדרה חדשה של בקרי PWM לממירי AC-DC ו-DC-DC עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה
חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית: ▪ קטע באתר החשמלאי. PUE. בחירת מאמרים ▪ מאמר אלוהים מהמכונה. ביטוי עממי ▪ מאמר כיצד לקבוע את האופטימליות (חוסר ספיקה, יתירות) של מסת המשקל שלך? תשובה מפורטת ▪ מאמר קשר הידוק עצמי. טיפים לתיירים ▪ מאמר שינוי תקליטון, כונן CD. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל ▪ מאמר תקלות אפשריות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל כל השפות של דף זה בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר www.diagram.com.ua |