English version

Digitální radiometr - dozimetr

    úvod:
Toto za?ízení slou?í jako digitální radiometr a dozimetr. Umo?ňuje mě?ení absorbované dávky a dávkového p?íkonu ionizujícího zá?ení. Detektorem je GM (Geiger-Mullerova) trubice se slídovym okénkem, schopná mě?it alfa, beta i gamma zá?ení. Umo?ňuje také spu?tění varovného signálu (alarmu) p?i p?ekro?ení zvolené úrovně dávkového p?íkonu.
    Popis zapojení:
Tento digitální radiometr s dozimetrem je ?ízen obvodem Atmel AVR ATtiny2313A, ATtiny2313V nebo ATtiny2313. Ten je taktován z vnit?ního RC oscilátoru 8MHz. K zobrazení slou?í 4-místny nízkop?íkonovy ?erveny sedmisegmentovy LED displej. Lze ho vytvo?it nap?. ze dvou dvojmístnych zobrazova?? LD-D028UR-C (vy?ka znaku 7mm). Displej má spole?nou anodu a je ?ízen multiplexně na frekvenci cca 100Hz. K ovládání slou?í tla?ítka TL1, TL2. Jako detektor ionizujícího zá?ení slou?í elektronka E1 - Geiger-Mullerova (GM) trubice Philips 18504. Ta vy?aduje pro sv?j provoz vysoké anodové napětí. Pracovní plo?ina této trubice za?íná na 425V (max) a je dlouhá 225V (min). Tato GM trubice má poměrně ?irokou plo?inu a tak není nutné nastavovat napětí do jejího st?edu, lze ho nastavit blí?e k jejímu spodnímu konci. Jako nejvhodněj?í se jeví napětí cca 480V. Toto napětí je získáno nízkovykonovym měni?em. Lze pou?ít i jiny typ trubice. Anodové napětí lze upravit změnou ZD1. Tranzistory T2 a T3 tvo?í oscilátor. Napětí je transformováno pomocí Tr1 a zdvojeno v obvodu s D1, D2, C5 a C6. Pracovní frekvenci lze v p?ípadě potí?í upravit změnou C4 (zejména pokud by oscilátor nenasazoval). Stabilizaci zaji??uje zpětná vazba tvo?ená ZD1 a T1. Jako ZD1 m??e slou?it zenerova dioda nebo transil. Vzhledem k tomu, ?e zenerovy diody s tak velkym napětím nejsou p?íli? dostupné, lze pou?ít více zenerovych diod (pop?. transil?) v sérii. Tr1 je transformátorek pro napájení zá?ivek CCFL. Pochází ze 17'' LCD monitoru a byl p?vodně ur?en k napájení dvojice trubic CCFL. GM trubice je zapojena s uzemněnou katodou. Tento zp?sob zapojení umo?ňuje lep?í odolnost proti ru?ení. Impulzy jsou snímány pomocí kondenzátoru C7 oddělujícího stejnosměrnou slo?ku napětí a zesilovány tranzistory T4 a T5. Poté jsou zvukově indikovány pomocí reproduktoru Rep1 (reproduktorek s impedancí alespoň 32 ohm?) a vyhodnocovány obvodem IO1. Po?ítání pulz? zaji??uje 16-bitovy ?asova?/?íta?1, ktery je těmito pulzy externě taktován. P?i p?ekro?ení nastavené úrovně dávkového p?íkonu se na vyvodu 5 (port PA0) IO1 objeví log1, která rozsvítí varovnou LED1. K tomuto vyvodu lze p?ipojit i samovybuzující sirénku, která zajistí akustické varování. Vyvod 4 (port PA1) slou?í k elektronickému vypínání měni?e a indikátoru s Rep1. Pokud je za?ízení vypnuto, objeví se zde log0. Sou?asně se IO1 uvede do re?imu spánku Power-down a celé za?ízení má ve vypnutém stavu prakticky nulovou spot?ebu. Odběr v re?imu zobrazení je cca 10 - 30mA, v re?imu indikace cca 2 - 4mA. Obvod lze napájet napětím cca 2,7 - 5,5V. K napájení se hodí sí?ovy zdroj cca 5V, baterie ?i akumulátor. Lze pou?ít 3ks baterií 1,5V (AA nebo AAA), 3ks 1,2V akumulátor? NiCd ?i NiMH nebo akumulátor Li-Ion nebo Li-Pol s napětím 3,6 ?i 3,7V. Do série zapojte pojistku.
    Ovládání, mě?ení:
K ovládání za?ízení slou?í dvě tla?ítka - TL1 a TL2. TL1 slou?í k zapnutí a p?epínání re?im?. TL2 slou?í k vynulování mě?ícího cyklu, vynulování kumulované dávky a k vypínání. Po zapnutí (stisknutí TL1) se dostaneme do úsporného re?imu indikace a hlídání. Za?ízení akusticky indikuje impulzy GM trubice, hlídá úroveň radiace a mě?í dávku. Displej nesvítí, pouze bliká te?ka. Pomocí TL2 lze nyní za?ízení vypnout. Dal?ím stiskem TL1 se dostanete do zobrazení dávky (dozimetr). V re?imu dozimetru desetinná te?ka bliká, údaj je v mR. Stiskem TL2 lze údaj obnovit. Ten se jinak automaticky obnovuje u ur?itych intervalech. Dlouhym stiskem TL2 (1,5s) lze dozimetr vynulovat. Následujícím stiskem TL1 se dostanete do módu rychlého mě?ení radiace (vyhledávání). Mě?ení probíhá s 10x vy??í obnovovací frekvencí a rozli?ením a? 0,01 mR. Dal?ím stiskem TL1 se dostanete do re?imu p?esného mě?ení radiace s rozli?ením a? 0,001 mR. V re?imech dávkového p?íkonu (radiometr) desetinná te?ka svítí trvale, údaj je zobrazen v mR/h. Mě?ící cyklus lze také ru?ně nastavit na za?átek stiskem TL2. Je?tě jedním stiskem TL1 se dostanete zpět do úsporného re?imu, ve kterém lze pomocí TL2 p?ístroj vypnout. Vypnutím p?ístroje se dávka nevyma?e, ale p?estane byt mě?ena. Ve v?ech módech kromě "vypnuto" je aktivní hlídání (zvy?ení úrovně radiace nad nastavenou mez aktivuje vystrahu) a mě?ení dávky. Po vyměně baterie m??e byt t?eba dávku vynulovat (dozimetr m??e ukazovat nesmyslny údaj). Kalibrace p?ístroje se provádí nastavením kalibra?ní konstanty. Do módu kalibrace se dostanete dlouhym stisknutím TL1 a TL2 sou?asně (1,5s). ?íslice lze nastavit pomocí TL2, p?epínat lze pomocí TL1. Poté následuje nastavení úrovně alarmu v mR/h. Do nastavení úrovně alarmu se lze dostat také dlouhym stiskem TL1. Kalibra?ní konstanta (XXX.X) ur?uje dobu p?esného mě?ení v sekundách (s). Po?et pulz? za tuto dobu odpovídá úrovni radiace v uR/h. Doba rychlého mě?ení je 10x krat?í ne? kalibra?ní konstanta. Kalibra?ní konstanta a úroveň alarmu jsou ulo?eny do paměti EEPROM, tak?e se nevyma?ou ani p?i odpojení napájení. Maximální teoreticky zobrazitelny dávkovy p?íkon je 9999mR/h a dávka 9999mR, ale skute?né maximum je dáno pou?itou GM trubicí. Za?ízení je ur?eno jen pro mě?ení nízkych úrovní radiace a p?i vy??ích hodnotách m??e dojít k zahlcení trubice a podhodnocení dávkového p?íkonu i dávky. Pro správné mě?ení by bylo t?eba trubici doplnit kompenza?ní clonou, aby nedocházelo k nadhodnocování méně pronikavych typ? zá?ení.

     !!! Upozornění !!!
Za?ízení je ur?eno pouze pro demonstra?ní ú?ely. Není ur?eno k ?ádnému zp?sobu pou?ití, p?i kterém by jeho selhání mohlo zp?sobit újmu na zdraví, ?ivotě, majetku ?i jinou. Autor nebere za va?e újmy ?ádnou zodpovědnost a neru?í za funk?nost, spolehlivost ani parametry tohoto za?ízení. Autor neru?í za bezchybnost informací ani softwaru dostupnych na této stránce. V za?ízení je ?ivotu nebezpe?né napětí. Kondenzátory mohou z?stat nabité na nebezpe?né napětí i po vypnutí a odpojení baterie. V?e děláte pouze na vlastní nebezpe?í.

Cely program ke sta?ení:
zdrojovy kód radiometru/dozimetru v assembleru (ASM)
p?elo?eny HEX soubor pro zapsání do AVR (1872 Bajt?)
Zapisování programu do AVR se podrobněji věnuji zde.

P?ípadnym zájemc?m mohu naprogramované mikroprocesory poslat. Více info zde.


Obr. 1 - Schéma digitálního radiometru a dozimetru s ATtiny2313(A/V).


Nastavení konfigura?ních bit? radiometru/dozimetru.
Hexadecimální hodnoty jsou Low Fuse: E4, High Fuse: DF, Extended Fuse: FF.


Testování digitálního radiometru a dozimetru v kontaktním poli.


Radiometr - dozimetr sletovany na univerzální desce.


Varovná LED.


Video - testování procesorové ?ásti radiometru/dozimetru s ATtiny2313(A/V) na trubici STS-5


Video - testování digitálního radiometru/dozimetru s ATtiny2313(A/V) a Philips 18504



P?idáno: 29. 3. 2013
zpět na úvodní stránku
手机捕鱼游戏