Модернизация радиометра «Припять» РКС-20.03

Автор: Soir. Опубликовано в Измерения

 

WAV 4.0Модернизация «Припять».

- управляющий контроллер ATMEGA128;
- дисплей ИЖЦ14-4/7;
- два счетчика СБМ-20;
- дополнительные датчики DS18B20 и DHT11.

 Модернизация радиометра «Припять» РКС-20.03

При очередном наведении порядка, нашелся сохранившийся из чернобыльских времен радиометр «Припять» РКС-20.03.

Несмотря на возраст, еще рабочий, да и в работе был совсем ничего. Единственное, что пришлось сделать почистить контакты переключателей.
Изучил схему и разочаровался в приборе. В общем, решил его сделать более современным. Понравился индикатор - большие контрастные цифры. Корпус хотя и большой по современным меркам, но носить его в кармане у меня планов нет.
Главная трудность возникла при выпаивании индикатора. Вещь хрупкая, а припаян на совесть - двухсторонний монтаж с металлизацией отверстий и 50 выводов. Но удалось его извлечь даже без особых разрушений платы.

Для управления таким количеством выводов пришлось использовать и соответствующий микроконтроллер. Подошел ATMEGA128, имеющийся в наличии.

Питание - сохранил возможность подключать штатную "Крону" и добавил гнездо микро USB, как основной источник для работы от зарядных устройств, USB-порта компьютера, power-банка и т.п.

Чтобы хоть чем-то занять память МК и сделать прибор более универсальным - добавил датчик температуры (DS18B20) и влажности (DHT11).

Управление одной кнопкой - штатной КП (контроль питания). Также остались задействованы два переключателя: включение/выключение звука и включение/отключение питания (для "Кроны"). Ток потребления при питании от источника +9V 7,2мА. При питании от +5V - 4,2мА.

Конструктивно схема разделена на несколько плат. Так сделано для удобства изготовления и для отладки. При желании, можно все поместить на одной плате, размером с оригинальную.

Индикатор содержит много специальных символов, но они не по теме и почти не используются. На плате индикатора и микроконтроллера сделаны контактные площадки от выводов МК для подключения к другим элементам схемы. Так тоже оказалось удобно на стадии проектирования. И в дальнейшем можно без переделки платы добавлять или переподключать выводы. Разводку дисплея также старался сделать с возможностью при необходимости задействовать спецсимволы.

Итак, схема основного модуля - индикатор и микроконтроллер. Выводы, обозначенные как NC - не используемые, но сохранена возможность подключения их для будущих модернизация.

Main

 Схема модуля питания.

Power

 С схемой преобразователя 400V долго экспериментировал, но в итоге пришел к такому варианту. Хорошая повторяемость и возможность его программной настройки. Дроссель взят из маломощной энергосберегающей ламы без каких-либо доработок. Его индуктивность 4,3мГн. Без особых изменений параметров схема также работает с дросселями индуктивностью от 3 до 8 мГн. Транзистор можно использовать высоковольтный биполярный, например MJE13003. При этом может незначительно возрасти ток потребления. Высокоомные резисторы (R7, R8) брал из наличия. Возможны и другие номиналы, вместе с ними нужно подобрать и R2. Подбирать нужно так, чтобы показания прибора (см. Сервисные настройки) примерно совпадали с показаниями контрольного вольтметра. Более точно подогнать показания можно программной настройкой.

Модуль подключения датчиков.

Sensor

Схема формирователей импульсов от СБМ-20 взята из оригинала. Только сделано два отдельных формирователя для каждого счетчика. Транзисторы можно использовать любые маломощные p-n-p.

И модуль кнопок и звука. У меня платы раздельные, но их можно объединить, расположены они рядом.

Sound                Keys

Бузер без встроенного генератора.

Эти схемы в формате Proteus (dsn) находятся в архиве, ссылка внизу статьи. Там же печатные платы выполненные в ARES. Также и отдельный проект для симуляции работы (файл Gamma_ATM128_LCD.DSN).

Описание работы.

На индикатор можно вывести следующие данные:
1. Измерение гамма-фона. Диапазон 0 ÷ 130,000 мР/час. Отображение в формате xxxx с плавающей запятой. Символ «m».
2. Накопленная доза с момента включения прибора. Символ «mF».
3. Время работы прибора. Формат ЧЧ.ММ
4. Температура датчика DS18B20.
5. Влажность датчика DHT11.

Выбор индикации производится кнопкой «КП» от «Припять».
Примечание. Если параметр отключен (см. Настройки), тогда его индикация будет пропущена.

Настройка.
Для входа в меню и выбора параметра нажать и удерживать кнопку «КП» более 1,5 сек. Изменение параметра - короткое нажатие на «КП».
– символ «r». Работа радиометра разрешена (On) или запрещена (OF).
– если работа радиометра разрешена – выбор времени усреднения измерений. По кругу выбирается 30сек-60сек-120сек-180сек.
– символ «t». Работа датчика температуры разрешена (On) или запрещена (OF).
– символ «H». Работа датчика влажности разрешена (On) или запрещена (OF).

Сервисные настройки.
Для настройки прибора после его изготовления предусмотрены отдельные кнопки SET, PLUS и MINUS. Кнопкой SET производится вход в сервисное меню и переключение параметров.
– символ «U». Напряжение питания СБМ-20. По умолчанию 400V.
– мигающий символ «u». Коррекция показаний измерителя напряжения. На индикаторе мигает измеренное напряжение. Для коррекции необходимо подключить контрольный вольтметр к выходу преобразователя и кнопками PLUS/MINUS добиться одинаковых показаний на радиометре. Шкала нелинейная, поэтому настройку желательно проводить как можно ближе к выбранному напряжению питания СБМ-20.
Внимание! Подключение контрольного вольтметра и его отключение производить только на отключенном радиометре. Резкое изменения нагрузки преобразователя может привести к неконтролируемому росту напряжения на выходе и пробое элементов схемы.
– символ «H». Максимально допустимая ширина импульса управления работой преобразователя. По умолчанию 100. Параметр ограничивает мощность преобразователя напряжения.
– мигающий символ «h». Стартовая ширина импульса управления преобразователя. По умолчанию 42. При подаче питания или включения радиометра через меню, устанавливается эта величина для быстрого выхода преобразователя на режим. На дисплей выводится текущая ширина импульса. Для установки стартовой ширины необходимо чтобы радиометр был включен и никаких дополнительных нагрузок (измерителей и т.п.) к преобразователю подключено не было. При стабильном режиме работы (колебания не более 2-3 единиц) нажать на кнопку PLUS или MINUS. Текущая ширина импульса запишется как стартовая.
Настройки запишутся в память через 10 сек после последнего нажатия на кнопки.

Вот пока и все, что может этот прибор. Должен заметить, что прошивка еще будет дорабатываться. Если кого заинтересует - следите за обновлением. А возможно, будет дорабатываться с целью расширения функциональности прибора. Правда, пока не знаю, чего ему еще не хватает.

Внешний вид установленных модулей и доработка корпуса.

View     corp

В архиве все материалы проекта: схемы, проект, платы, прошивка, FUSE. FUSE настроены на внутренний генератор 1МГц. Для большей точности отсчета можно установить кварцевый резонатор на эту частоту и изменить соответствующим образом FUSE.

Для обсуждения и вопросов на форуме есть тема.