Brojač radioaktivnosti (IoT) i nadzorni ekosustav: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Status: Neobjavljeno

Posljednje ažuriranje firmvera C-GM 10. lipnja 2019. s novom 1.3 verzijom A-GM aplikacija posljednje ažuriranje 25. studenog 2019. s novom 1.3 verzijom

Ovaj D. I. Y niskobudžetni (50 USD/43 €) projekt C-GM Counter pruža hardver i firmver za izgradnju Geiger-Müllerovog brojača zvanog G. M. brojač za kontinuirano mjerenje razine radioaktivnosti. Temelji se na Arduino Nano, LCD zaslonu od 20 znakova x 4 linije, W5100 Ethernet kartici, napajanju od 400 V i vrlo malo komponenti u blizini. Broj komponenti sveden je na minimum radi lakšeg sastavljanja i smanjenja troškova.

• Brojač C-GM može raditi kao samostalni brojač radioaktivnosti
• ili za osiguravanje dugoročnog praćenja radioaktivnosti, brojač C-GM može se koristiti zajedno s A-GM Managerom (u nastavku) koji je web-aplikacija otvorenog koda koja radi na SOHO poslužitelju (npr. QNAP prodaje poslužitelje za male uredske kućne urede). A-GM Manager također može objaviti mjere C-GM Counter na globalnoj zajedničkoj karti kojom upravlja GMC MAP. Konačno, postoji i Node-RED verzija za integraciju C-GM brojača s Node-RED-om, poput QNAP IoT okvira.

Pogledajte također W-GM brojač, prijenosnu Wi-Fi verziju na baterije (22 USD/27 €) temeljenu na ESP32 Heltec kompatibilnu s trenutnim eko-sustavom.

VAŽNO (opasnost od strujnog udara)

Uređaju je potrebno napajanje od 400 volti. Unatoč tome što će trenutna isporuka ostati vrlo niska, odvraćam ljude koji nisu navikli baviti se elektronikom i električnom energijom da pokušaju izgraditi ovaj uređaj, već da umjesto toga odaberu komercijalni proizvod (pogledajte dostupne kompatibilne proizvode u odjeljku Eko-sustav).

Korak 1: Eko-sustav

Možda ćete biti zainteresirani samo za izradu C-GM brojača. Naravno, možete!

No, možda ćete također biti spremni implementirati svoju mjernu točku mjerenja radioaktivnosti i razvoj razine traga tijekom vremena. To se može učiniti pomoću gore navedenog eko-sustava.

Za one koji imaju poteškoća s izgradnjom hardvera, pronašao sam brojače tvrtke GQ Electronics LLC ©, poput GMC-320V5 koji je kompatibilan s našim A-GM menadžerom (nemam interesa niti kontakte s ovom tvrtkom pa me nemojte pitati više o njihovom proizvodi).

NAPOMENA: Opsežna dokumentacija o uređaju C-GM Counter i A-GM Manageru dostupna je u PDF formatu koja će vas voditi kroz izgradnju uređaja i implementaciju eko-sustava.

Svi podaci potrebni za sastavljanje hardvera i firmvera uređaja C-GM Counter mogu se pronaći i preuzeti s SourceForgea.

Korak 2: Uređaj za brojanje C-GM

OSOBINE

• Detekcija zračenja: beta, gama, rentgen
• GM cijev: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (radni napon 400 V)
• Jezična podrška: samo engleski
• Maksimalna vrijednost 65 535 CPM / 425 µSv / h (teoretski)

• Vrijednosti prikaza:

  • Trenutni CPM
  • Struja µSv/h
  • Maksimalno µSv/h od pokretanja
  • Prosječno µSv/h od pokretanja
  • Proteklo vrijeme od pokretanja
  • Razina na stupčastom grafikonu

  • Alarm

    • Korisnički definirani prag
    • Alarmne poruke na LCD -u
    • LCD pozadinsko svjetlo treperi
  • LED bljeskalica za svaki impuls beta/gama zračenja
    • LED treperi svake sekunde ako je GM cijev detektivska
    • LED lampica i dalje svijetli kada mrežna veza ne uspije

  • Audio zvuk

    • Zvučni signal za svaki impuls beta/gama zračenja
    • Zvučni alarm

  • Upravljanje uređajem iz:

    • Interni izbornik uređaja
    • USB (potrebna je serijska konzola kao što je Termite) ili Ethernet (pomoću web preglednika)
  • Mrežna veza pomoću DHCP -a
  • Podrška za web-sučelje A-GM Manager

  • Korisnički definirani parametri (iz izbornika ili putem web sučelja)

    • Faktor konverzije GM cijevi (CPM u µSv/h)
    • Prag alarma u CPM -u
    • Zvučni signal uključen ili isključen
    • Prikaz vremena čekanja
    • Omogućite mrežu za komunikaciju s A-GM Manager-om
    • Definicija IP-a poslužitelja A-GM (putem USB-a ili A-GM upravitelja)
    • Interni H. V. kalibracija voltmetra (putem USB-a ili A-GM Managera)
    • Parametri se mogu trajno spremiti u EEPROM

Korak 3: Izgradnja brojača C-GM

Kratki opis

Za detalje pogledajte PDF datoteku

HARDVER

Sastavljanje hardvera brojača C-GM pojednostavljeno je korištenjem minimalnih dostupnih komponenti (npr. Amazon ili eBay) i minimalnog ožičenja. Ne postoji namjenska tiskana ploča (PCB), već umjesto toga jeftina ploča s jednom točkom (poznata i kao Perfboard) s lemilicom za svaku rupu (Veroboard).

• GM 5.6MΩ otpornik prodaje se izravno na RCA utičnici.
• Ethernet ploča je spojena na Arduino Nano pomoću 2x5 konektora.
• Igle konektora Ethernet ploče prolaze kroz Perforboard kako bi se osiguralo njegovo učvršćivanje.
• Arduino Nano zavaren je na Perfboard -u.
• C1 kapacitet (10nF/2kV) zavaren je na izlaznom priključku na stražnjoj strani H. V. modul.
• Na stražnjoj strani H. V. modul između ulaznog i izlaznog GND.
• Otpornik R6 (47KΩ) zavaren je izravno na uzemljenje LED diode.
• W5100 Ethernet modul RST nije spojen na Arduino RST. Na RST pinu pina modula W5100 nalazi se otpornik i kapacitet. Ako je spojen na Arduino RST, to sprječava preuzimanje novog firmvera na Arduinu. Nedostatak je potreba za isključivanjem napajanja za resetiranje Etherneta.

SOFTVER

Programiranje C-GM Counter uređaja može se izvršiti pomoću HEX datoteke C-GM Counter uređaja.

Trebat će vam uslužni program UpLoader, poput Xloader -a (web stranica autora trenutno je zatvorena, kopija je dostupna ovdje) ili ArduinoSketchUploader (C# izvori se trebaju sastaviti). Druge alternative mogu biti dostupne s web stranice Arduino.

• CGM_vx.x.x.hex Koristite ovu datoteku da zadržite izvorni boot-loader vašeg Arduino Nano.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Koristite ovu datoteku za bljeskanje C-GM firmvera i njegovog pokretačkog programa.

---

NOVO v1.3: Da biste onemogućili mrežu, tijekom pokretanja nastavite pritiskati gumb (do ulaska u izbornik, a zatim napustite izbornik). Time se izbjegava neprekidno blokiranje zbog pokušaja mrežne veze koja sprječava ulazak u izbornik za postavljanje novih mrežnih parametara (iznenađen sam da se nitko do sada nije prijavio da će se mučiti s ovim!)

Korak 4: Korištenje C-GM brojača

Kratki opis

Za detalje pročitajte PDF

Uređaj C-GM Counter broji broj impulsa zračenja (CPM) u razdoblju od jedne minute (promjenjivi prozor) i pretvara taj broj u mikro Sievertovu vrijednost na sat (µSv/h) pomoću G. M. faktor pretvorbe cijevi.

• Prilikom pokretanja, početni zaslon prikazuje verziju i autorska prava firmvera uređaja za brojač C-GM.
• Otprilike 5 sekundi nakon uključivanja, zaslon za zatvaranje se zatvara i brojač započinje mjerenje zračenja.

Korisničko sučelje bilo je vrlo jednostavno, a postoji samo jedan prekidač za kontrolu ekrana i izbornika uređaja.

Ovisno o trajanju pritiska tipke, postoje dvije moguće radnje.

1. Kratki pritisak = ODABERI Korisnik pritisne gumb manje od pola sekunde.
2. Dugi pritisak = SLJEDEĆI Korisnik pritisne gumb više od pola sekunde.

Da biste ušli u izbornik ili potvrdili unos u izborniku, pritisnite jedan dugi pritisak. Da biste probudili zaslon, skočite na sljedeći zaslon ili unos izbornika, pritisnite jedan kratki pritisak.

Postoji 5 ekrana s informacijama:

1-ZASLON ZRAČENJA Zaslon sa zadanim informacijama prikazuje trenutne vrijednosti zračenja, kao što je trenutna mjera µSV/h, maksimalna vrijednost µSV/h od uključivanja, trenutna vrijednost CPM-a i prosječna µSV/h od uključivanja. Poruke se prikazuju u donjem redu.

2 - EKRAN DOSIMETRA

Ovaj zaslon prikazuje vrijednosti od uključivanja, uključujući proteklo vrijeme, ukupan broj odbrojavanja i ekvivalentnu dozu izraženu u mikro-Sievertu i mikro-Remu.

3 - EKRAN GM CIJEVI

Prikažite faktor pretvorbe GM cijevi CPM na µSv/h, trenutnu vrijednost visokog napona (očitano s unutarnjeg voltmetra) i prag alarma (u CPM).

4 - MREŽNI EKRAN

Prikažite IP adresu uređaja (Dev) (dodjeljuje DHCP usluga) i IP adresu udaljenog poslužitelja A-GM (Svr).

5 - EKRAN KREDITA

Prikažite verziju i datum firmvera te autorska prava.

IZBORNIK KONFIGURACIJE

Postoji 7 izbornika za konfiguriranje uređaja. Neki parametri moraju se postaviti pomoću komunikacijskih portova (serijski ili mrežni).

Korak 5: Implementacija cjelokupnog ekosustava

Kratki opis

Za detalje pročitajte PDF

Projekt A-GM ima za cilj osigurati dugotrajno kontinuirano mjerenje razine radioaktivnosti. Uključuje web-aplikaciju otvorenog koda (A-GM Manager) koja se izvodi na SOHO poslužitelju (npr. NAS iz QNAP-a za poslužitelje kućnog ureda malih ureda) spojenom na uređaj za mjerenje radioaktivnosti Geiger-Muller, poput brojača C-GM ili kompatibilnih brojača iz GQ-a Electronics LLC.

Da rezimiramo cjelokupni sustav:

• A-GM Manager Web aplikacija koja kontinuirano prati i pohranjuje razine beta/gama zračenja dobivene od Geiger-Mullerovih brojača na lokalnom poslužitelju. Podaci se mogu preusmjeriti na web stranicu GMC. MAP radi razmjene podataka u cijelom svijetu pomoću korisničkog računa.
• C-GM brojač Hardver i firmver otvorenog koda za Ethernet G. M. brojač koji je razvio i pružio Ad’Novea® koji radi s A-GM Manager-om.
• Uređaj GMC-320 Uređaje GMC-320/5xx/6xx prodaje tvrtka GQ Electronics LLC © i omogućuju preusmjeravanje mjera na web stranicu GMC. MAP izravno s uređaja putem WiFi veze. A-GM Manager podržava ove uređaje za bilježenje mjera zračenja na vašem poslužitelju i osigurava preusmjeravanje na web stranicu GMC. MAP.

OSOBINE

• Jezična podrška za engleski, francuski, japanski, ruski i kineski
• Podrška za C-GM brojače i GQ Electronics LLC Geiger-Muller brojače ili kompatibilne uređaje
• Pratite radioaktivnost tijekom korisnički definiranog razdoblja zadržavanja (maksimalno 90 dana) ili mjesečno (vidi sliku)
• Ako razina pređe korisnički definirani prag; e -poruka se šalje do 5 adresa e -pošte.
• Prikaz trenutne razine zračenja u μSv/h i maksimalne razine tijekom razdoblja zadržavanja (snimanje)
• Iscrtavanje traga s funkcijama zumiranja i pomicanja (1 sat, 6 sati, 24 sata, 1 tjedan i 4 tjedna)
• Zapis o razdoblju čuvanja može se preuzeti i mjesečni podaci kada su dostupni
• Preuzimanje i konfiguracija zaštićeni prijavom i lozinkom
• Otkrivanje kvara GM cijevi i slanje e-pošte administratoru
• Preusmjeravanje podataka na web stranicu GMC. MAP (potreban korisnički račun na gmcmap)
• Podrška za stolna računala, tablete i zaslone pametnih telefona.

PREUZIMANJE DATOTEKA

ZIP ispod se može izdvojiti u web imenik vašeg SOHO poslužitelja. Za vlasnike QNAP NAS -a, dostupan je QPKG paket dostupan od SourceForgea.

Najnoviju VERZIJU 1.3 možete preuzeti sa SourceForgea

Korak 6: IoT integracija

Kratki opis

Potpuno neovisna Node-RED ograničena verzija A-GM-a dostupna je za QNAP IoT okruženje. To je drugačija i ograničena aplikacija A-GM Manager koja se može koristiti samo za nadzor.

Budući da brojač C-GM može pružiti mjerne podatke u JSON formatu, to je lak kandidat za integraciju IoT-a. Neki pružatelji usluga SOHO/NAS, poput QNAP -a, na svojim strojevima stavljaju na raspolaganje IoT okvire za IoT uređaje koji podržavaju format podataka JSON.

Ovdje je priložena dostupna datoteka NodeRED koju sam razvio za integraciju u okvir QNAP IOT. Omogućuje pristup podacima brojača C-GM s bilo kojeg računala ili mobilnog uređaja.