ТЕМА: Радіометр – дозиметр

Ссылка на статью

Этот проект создавался долго и мучительно, поэтому тема вычищена. Я и уважаемый Soir, в процессе создания проекта, попортили друг другу немало крови :)

Прибор имеет 2 режима: дозиметр и радиометр.
Микропроцессор - AtMega88, дисплей 84x48точек, от Nokia 5110.
Питание - 2 щелочных элемента, либо литиевая батарейка 2032.
Потребление тока от источника питания - 1,0...1,5мА, при естественном фоне и частоте кварца 1МГц.
Подсветка дисплея потребляет 4-5 мА.
Датчик - счётчик Гейгера СБМ-20, либо СБМ-19. Тип датчика устанавливается в меню, соответственно изменяется алгоритм вычисления результата.

Экран, в режиме, радиометра, выглядит так:

В 1й строке, отображается гамма-фон, т.е. результат усреднения подсчета гамма-квантов, за время, равное интервалу усреднения. Интервал можно задавать в меню, от 1 до 250 сек. При уровне фона, близком к естественному (10-18мкР/ч), предпочтительны максимальные величины интервала. При коротком интервале, реакция прибора на изменение фона, будет более быстрая, но точность измерения ухудшается.
При величине фона более 50мкР/час, значок радиации сменяется "весёлым Роджером"
Во 2й строке, отображается количество импульсов с трубки Гейгера, за 1 секунду, усреднённое за 10 секунд.

Экран в режиме дозиметра:

Здесь, в 1й строке, после символа суммы, отображается доза, накопленная с начала времени, отображаемого в нижней строке. Величина уровня фона вычисляется каждую секунду, делится на 3600 и суммируется, накапливаясь в 1й строке. Доза отображается в миллиРентгенах, или Рентгенах.
Во 2й строке - скорость счета, частиц/сек. 3-я строка - время накопления. Максимальное время накопления - 99час 59мин 59 сек. По истечении этого времени, происходит сброс результатов.
Предусмотрен, также, ручной сброс (в режиме радиометра тоже), нажатием и удержанием кнопки BACK.

Режим дозиметра включается кнопкой PLUS, режим радиометра - кнопкой MINUS
Вход в меню - кнопка ENTER. Меню:
"Порог" - установка порога тревожного звукового сигнала, мкР/ч;
"Звук" - включение выключение сигнала тревоги и щелчков сопровождения работы счётчика Гейгера;
"Интервал" - выбор интервала (в секундах) усреднения результата измерения, 1-250сек;
"Счетчик" - выбор типа счётчика Гейгера (СБМ-20, либо СБМ-19)

Счётная характеристика счётчика СБМ-20 (в алгоритме использована зелёная линия):




СБМ-19:



Если уровень превышает максимум, показанный на графике, то в 1й строке радиометра отображается "999999мкР/ч"

Завалялся сбм-21 , а учитывая состояние наших АЭС не помешает.
Потому подключусь, 88й атмеги правда пока нет, но то наживное.

Чем измеряете 400В?

Замечание по параметрам делителя R4_R5:
Soir пише:
Sergey9301, 400V измеряю делителем 1 ГОм + мультиметр Rвх=10 МОм, получается 1:100.

СБМ-21 имеет слишком малый объём. При естественном уровне фона, он выдаёт 1-3 импульса в минуту, чего совершенно недостаточно для измерений. Чтобы получить, хотя бы, приблизительный результат, придётся усреднять данные за очень продолжительный интервал - несколько десятков минут. Эта трубка годится лишь для индикации повышенного фона. СБМ-21 можно применить в этом проекте.

Айнцвайдрайченко пише: Тут есть немного, www.diagram.com.ua/list/dozimetr/3-3.shtml, пишут о фоновой активности 24 имп в минуту. считывается за 39 с.
Когдато его или что то подобное делал, правда был он тогда в журнале радио, сейчас ненайду нир его, ни самой статьи.

Посмотрел статью. Автор опирается на линейную характеристику СБМ-20 - это не правильно, если посмотреть ДШ на этот датчик.

Архив проекта:

Принципиальная схема:



Описание повышающего преобразователя напряжения.
Для получения высокого напряжения, используется выброс напряжения на индуктивности L2, в момент прерывания тока. VT1, работающий в режиме ключа, управляется выходом PWM (пин 15 МК). Выбросы напряжения выпрямляются диодом VD1. Если не регулировать напряжение, накопленное на С7, то амплитуда выбросов превышает 600 В. Чем выше добротность дросселя, тем больше амплитуда. Я применил дроссель, намотанный на феррите "гантелька", диаметр 10мм, проводом 0,18 до заполнения. Индуктивность получилась 17мГн. Испытывал дроссели с индуктивностью 8-18мГн, результаты мало отличаются. Годится также, готовый дроссель от энергосберегающей лампы, 3,3...4,0мГн, при этом потребляемый ток будет чуть больше (на ~0,1мА)
Резистор, в цепи базы, следует выбирать не более 100 Ом, иначе будет сглаживаться крутизна фронтов переключения, что приводит к ухудшению эффективности преобразователя. Причина заключается в низком коэффициенте передачи тока у применяемых транзисторов. Нижний предел сопротивления R3 ограничен нагрузочной способностью порта МК и равен ~68 Ом. Это относится к транзисторам, которые я пробовал применить в этой схеме: MPSA44, MJE13002, MJE13003, в корпусе TO-92.
Для поддержания стабильных 400В, используется обратная связь по напряжению. Как только наступает пробой стабилитронов VD3, VD4 - на вход U_400 (pin 24) идёт высокий логический уровень и подача импульсов на базу VT1 прекращается. При незначительной просадке напряжения на С7, импульсы возобновляются. Таким образом, напряжение 400 Вольт поддерживается с высокой точностью.
Частота импульсов - 500Гц, постоянная;
длительность импульсов линейно зависит от напряжения питания:
при 3,3V - 0,5 мсек
при 2,5V - 0,8 мсек
График:


Преобразователь потребляет 200-300мкА на холостом ходу и 20мА при нагрузке 10МОм; при увеличении нагрузки (R<10M) начинается просадка напряжения.

Кажется, теперь всё правильно. Спасибо, Soir, мы сотворили нечто совершенное!
Вам огромное спасибо за Ваш труд и терпение!

А другой кварц никак?, кинулся а на 1 мгц еще и найти вопрос.

Soir говорил, что можно, но для этого надо изменить программу.

Если Вы намерены делать на датчике СБМ-21, то повторюсь: этот датчик непригоден для измерений, по причине низкой чувствительности. При естественном фоне (10-16мкР/ч), этот датчик выдаёт 1-3 импульса в минуту. А иногда попадается минута, когда не проходит ни одного импульса. Если усреднить, минут за 20, то можно приблизительно прикинуть уровень фона.
СБМ-21 годится только для индикации опасного повышения фона. Ссылка

Sergey9301 пише: Какой именно?

Айнцвайдрайченко пише: нет датчик будет тот же, СБМ-20 он же СТС5, есть еще какой то СИ22, но что это я не разбирался
Soir пише: та любой из распространенных, 4-8, часовой, просто кинулся на 1 мгц нет в наличии, у продавцов тоже не нашел, Ворон, Радиомаг, Импад

Чем ниже частота, тем меньше будет ток потребления. Но, ниже 1 МГц не советую: будут тормозить дисплей и кнопки.

Sergey9301 пише: Прошивка на 8 МГц. Если особая точность отсчета времени не нужно - можете обойтись без кварца вообще, FUSE во вложении. Если с кварцем, то FUSE нужно установить для высокочастотного внешнего кварца.

Прошивку нужно проверять, может что-то нарушилось.

Смакетировал вариант 8 МГц
-В режиме дозиметра, отсчёт времени идёт слишком быстро: 1 минуту отсчитывает за 6 секунд;
-Меню слишком шустрое: возврат в основной экран происходит за 1 секунду.
Остальное пока не проверял.

П.С. Фьюзы - заводские.
МК потребляет 2,3мА;
МК+преобразователь 2,8мА;
МК+преобразователь+дисплей 4,0мА

Почему-то качается предыдущая прошивка. Или я ошибся, когда выкладывал. Перезалил.

Прекрасно! Всё (вроде бы) проверил, всё правильно работает. Ток потребления МК+преобразователь+дисплей, при естественном уровне фона, равен 4,0мА.
Работа с меню стала более комфортной: мгновенный отклик на кнопки, нет того торможения, что в прошивке 1МГц.

Ну, и надо попробовать с кварцем, т.к. имеет место неточность отсчётов, примерно 2-3сек в минуту.
Soir, у меня 2 вопроса:
-Чтобы применить внешний кварц, можно взять эту же прошивку, но выставить соответствующие фьюзы?
-Можете ли адаптировать прошивку для кварца 4МГц? Надеюсь, что уменьшится ток потребления.

Айнцвайдрайченко пише: Да.
Айнцвайдрайченко пише: Переделка немного сложнее. Возможно снова понадобится отладка. Вам действительно нужна такая прошивка или Вы просто для эксперимента?

Soir пише: Я надеялся уменьшить ток потребления. 4 мА, при 8МГц, напрягают. Понимаю, что не получится точно прогнозировать, какой будет ток при 4МГц, но если есть надежда на уменьшение до 2-2,5 мА, то есть смысл заняться этим. Если 3мА, то не стоит.

А на 8 МГц все нормально работает? Сейчас открыл проект - вижу ошибку при пересчете длительности импульса преобразователя 400V.

Импульсы я на осциллографе не смотрел, т.к. 400 Вольт - ОК. Правда, нагрузку не давал...
Параметры управления транзистором могут, незначительно, изменить потребляемый ток.

Проверил все функции меню и правильность пересчёта частоты в мкР/ч

Прошивка на 4МГц (нужен кварц).

Soir, извините за тупость, не могу разобраться с Fuses - подскажите, пожалуйста!

Установите так:

Ток потребления 2,8 мА - всё же, лучше, чем 4 мА :)

Обнаружил несоответствие графику, для СБМ-19, на участке 1000-1600 Гц (1500Гц=21890мкР/ч);
на частоте 2200,5 Гц появляется 517999мкР/ч, если увеличить на 1Гц, то 999999мкР/ч

Преобразователь пока не проверял, нагрузку 10МОм держит.
Когда нагружаю преобразователь - гаснет дисплей - на предыдущих прошивках этого не было - макет тот же.