מונה רדיואקטיביות (IoT) ומעקב אחר מערכת אקולוגית: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

סטטוס: לא פורסם

עדכון אחרון של קושחת C-GM ביוני, 10 ביוני 2019 עם גרסת 1.3 חדשה של יישום A-GM עדכון אחרון ב -25 בנובמבר 2019 עם גרסה 1.3 חדשה

פרויקט C-GM Counter זה בעלות נמוכה (50 $/43 €) מספק חומרה וקושחה לבניית מכשיר נגד Geiger-Müller aka G. M. מונה למדידה רציפה של רמת הרדיואקטיביות. הוא מבוסס על Arduino Nano, צג LCD של 20 תווים על 4 שורות, כרטיס Ethernet W5100, ספק כוח של 400V ומעט מאוד רכיבים מסביב. מספר הרכיבים נשמר למינימום להרכבה קלה והורדת העלות.

• מונה C-GM מסוגל לפעול כמונה עצמאי של רדיואקטיביות
• או להבטחת ניטור רדיואקטיביות לטווח ארוך, ניתן להשתמש במונה C-GM בשיתוף עם מנהל A-GM (בהמשך) שהוא יישום אינטרנט בעל קוד פתוח הפועל בשרת SOHO (למשל QNAP מוכרת שרתי משרד משרד ביתי קטן). מנהל A-GM יכול גם לפרסם את האמצעים נגד C-GM על המפה המשותפת העולמית המנוהלת על ידי GMC MAP. לבסוף, קיימת גם גרסת Node-RED לשילוב של מונה C-GM עם Node-RED כגון מסגרת IOT של QNAP.

ראה גם את W-GM Counter, גרסת Wifi ניידת המונעת באמצעות סוללות (22 $/27 €) המבוססת על ESP32 Heltec התואם למערכת האקו הנוכחית.

חשוב (סכנת התחשמלות)

המכשיר דורש ספק כוח של 400 וולט. למרות שהספק הנוכחי יישאר נמוך מאוד, אני מרתיע אנשים שאינם רגילים להתמודד עם אלקטרוניקה וחשמל לנסות לבנות מכשיר זה אלא לבחור מוצר מסחרי במקום (ראה מוצרים תואמים זמינים בסעיף מערכת אקולוגית).

שלב 1: מערכת האקו

יכול להיות שאתה מעוניין רק לבנות את מונה C-GM. כמובן שאתה יכול!

אך ייתכן שתהיה מוכן גם ליישם את נקודת מדידת הרדיואקטיביות המקומית שלך ואת התפתחות רמת העקבות לאורך זמן. ניתן לעשות זאת באמצעות מערכת האקו שלנו למעלה.

לאלו המתקשים לבנות חומרה, מצאתי מונים מ- GQ Electronics LLC © כגון GMC-320V5 התואם למנהל ה- A-GM שלנו (אין לי אינטרסים או קשרים עם החברה הזו, אל תשאל אותי יותר לגבי מוצרים).

הערה: תיעוד מקיף בנוגע למכשיר C-GM Counter ול- A-GM Manager זמין בפורמט PDF שינחה אותך בבניית מכשירים ובהטמעת מערכת אקולוגית.

ניתן למצוא ולהוריד את כל פיסות המידע הדרושות להרכבת חומרת והתקן הקושחה של מכשיר C-GM Counter.

שלב 2: מכשיר הנגד C-GM

מאפיינים

• זיהוי קרינה: בטא, גמא, רנטגן
• צינור GM: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (מתח הפעלה 400 V)
• תמיכה בשפה: אנגלית בלבד
• ערך מקסימלי 65 535 CPM / 425 µSv / h (תיאורטית)

• ערכי תצוגה:

  • המחיר הנוכחי לאלף הופעות
  • הנוכחי µSv/h
  • מקסימום µSv/h מאז ההפעלה
  • ΜSv/h ממוצע מאז ההפעלה
  • הזמן שחלף מאז ההפעלה
  • רמה בגרף עמודות

  • אזעקה

    • סף מוגדר על ידי המשתמש
    • הודעות אזעקה על LCD
    • תאורה אחורית LCD מהבהבת

  • פלאש LED לכל דופק קרינת בטא/גמא

    • נורית מהבהבת כל שנייה אם צינור GM הוא בלש
    • נורית עדיין דולקת כאשר חיבור הרשת נכשל

  • צליל שמע

    • ביפ על כל דופק קרינת בטא/גמא
    • אזעקת צליל קולית

  • שליטה במכשיר מ:

    • תפריט פנימי של המכשיר
    • USB (דורש קונסולה טורית כגון טרמיט) או אתרנט (באמצעות דפדפן אינטרנט)
  • חיבור רשת באמצעות DHCP
  • תמיכה בממשק האינטרנט A-GM Manager

  • פרמטרים שהוגדרו על ידי המשתמש (מתפריט או דרך ממשק אינטרנט)

    • גורם המרה בצינור GM (CPM ל- µSv/h)
    • סף אזעקה במחיר לאלף הופעות
    • זמזם מופעל או כבוי
    • הזמן הקצוב לתצוגה
    • אפשר רשת לתקשורת עם מנהל A-GM
    • הגדרת IP של שרת A-GM (באמצעות מנהל USB או A-GM)
    • פנימי H. V. כיול מד מד (באמצעות USB או מנהל A-GM)
    • ניתן לשמור פרמטרים לצמיתות ב- EEPROM

שלב 3: בניית מונה C-GM

תיאור קצר

עיין בקובץ ה- PDF לפרטים

חוּמרָה

הרכבת חומרת הנגד C-GM נעשתה הפשוטה ביותר האפשרית באמצעות רכיבים מינימליים הזמינים מעצמי (למשל אמזון או eBay) ומינימום החיווט. אין לוח מודפס ייעודי (PCB) אלא במקום לוח זול עם פנים בודדות (aka Perfboard) עם משטח הלחמה לכל חור (Veroboard).

• הנגד GM 5.6MΩ נמכר ישירות על שקע ה- RCA.
• לוח ה- Ethernet מחובר ל- Arduino Nano באמצעות מחבר 2x5.
• סיכות מחברי לוח אתרנט עוברות דרך לוח הלוח כדי להבטיח את קיבועו.
• ה- Arduino Nano מרותך על ה- Perfboard.
• קיבול C1 (10nF/2kV) מרותך על מחבר הפלט בגב ה- H. V. מודול.
• בגב ה- H. V יש ריתוך חוט רצועה. מודול בין קלט ופלט GND.
• הנגד R6 (47KΩ) מרותך ישירות על סיכת הקרקע של הנורית.
• מודול ה- RST של W5100 Ethernet אינו מחובר ל- Arduino RST. על סיכת RST של סיכת המודול W5100 יש נגד וקיבול. אם הוא מחובר ל- Arduino RST, הדבר מונע הורדת קושחה חדשה ב- Arduino. החיסרון הוא הצורך לכבות את ספק הכוח לאיפוס ה- Ethernet.

תוֹכנָה

ניתן לתכנת את התקן C-GM Counter Device באמצעות קובץ HEX של מכשיר C-GM Counter.

תזדקק לכלי UpLoader כגון Xloader (אתר המחבר סגור, עותק זמין כאן) או ArduinoSketchUploader (יש להרכיב מקורות C#). חלופות אחרות עשויות להיות זמינות מאתר Arduino.

• CGM_vx.x.x.hex השתמש בקובץ זה כדי לשמור את מטען האתחול המקורי של ה- Arduino Nano שלך.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex השתמש בקובץ זה כדי להבהב את הקושחה של C-GM ואת מטעין האתחול שלה.

---

חדש v1.3: להשבתת הרשת, המשך ללחוץ על הכפתור בזמן האתחול (עד הכניסה לתפריט ולאחר מכן צא מהתפריט). זה להימנע מחסימה רציפה עקב ניסיונות חיבור לרשת המונעים להיכנס לתפריט להגדרת פרמטרים חדשים לרשת (אני מופתע שאף אחד לא מדווח שזה לא יטרח עם זה עד כה!)

שלב 4: שימוש במונה C-GM

תיאור קצר

אנא קרא את קובץ ה- PDF לפרטים

התקן C-GM Counter סופר את מספר פולסי הקרינה (CPM) על פני תקופה של דקה אחת (החלפת חלון), והמיר את הספירה לערך מיקרו Sievert לשעה (µSv/h) באמצעות ה- G. M. גורם המרת צינור.

• בעת ההפעלה, מסך ההתזה מציג את הגירסה וזכויות היוצרים של קושחת מכשיר הנגד C-GM.
• כ -5 שניות לאחר ההפעלה, מסך ההתזה נסגר והדלפק מתחיל את מדידת הקרינה.

ממשק המשתמש נעשה פשוט מאוד ויש רק מתג הדבקה אחד לשליטה במסכי המכשיר ובתפריט.

בהתאם למשך לחיצת הכפתור, ישנן שתי פעולות אפשריות.

1. לחיצה קצרה = SELECT משתמש לחץ על הכפתור פחות מחצי שנייה.
2. לחיצה ארוכה = הבא משתמש לחץ על הכפתור יותר מחצי שנייה.

כדי להיכנס לתפריט או לאמת ערך בתפריט, לחץ לחיצה אחת ארוכה. כדי להעיר את התצוגה, עבור למסך הבא או לכניסה לתפריט, לחץ לחיצה אחת קצרה.

ישנם 5 מסכי מידע:

1-מסך קרינה מסך המידע המוגדר כברירת מחדל מציג את ערכי הקרינה הנוכחיים כגון מדד ה- µSV/שעה הנוכחי, הערך המרבי µSV/h מאז ההפעלה, ערך ה- CPM הנוכחי וה µSV/h הממוצע מאז ההפעלה. הודעות מוצגות בשורה התחתונה.

2 - מסך DOSIMETER

מסך זה מציג ערכים מאז ההפעלה כולל הזמן שחלף, המספר הכולל של הספירות והמינון המקביל המתבטא הן ב- Micro-Sievert והן ב- Micro-Rem.

3 - מסך TUBE GM

הצג את גורם ההמרה של צינורות GM CPM ל- µSv/h, ערך המתח הגבוה הנוכחי (נקרא ממד מתח פנימי) וסף האזעקה (ב- CPM).

4 - מסך רשת

הצג את כתובת ה- IP של ההתקן (Dev) (שהוקצה על ידי שירות DHCP) ואת כתובת ה- IP של שרת מרוחק A-GM (Svr).

5 - מסך האשראי

הצג את גירסת הקושחה והתאריך וכן את זכויות היוצרים.

תפריט הגדרות

ישנם 7 מסכי תפריטים להגדרת המכשיר. יש להגדיר כמה פרמטרים באמצעות יציאות התקשורת (סידורי או רשת).

שלב 5: יישום מערכת האקו הכוללת

תיאור קצר

אנא קרא את קובץ ה- PDF לפרטים

פרויקט A-GM נועד לספק מדידה רציפה ארוכת טווח של רמת הרדיואקטיביות. הוא כולל יישום אינטרנט בעל קוד פתוח (מנהל A-GM) הפועל בשרת SOHO (למשל NAS מ- QNAP עבור שרתי משרד ביתי קטן) המחובר להתקן מונה רדיואקטיבי של Geiger-Muller כגון C-GM מונים או מונים תואמים מ- GQ אלקטרוניקה LLC.

לסיכום המערכת הכוללת:

• מנהל A-GM יישום האינטרנט המפקח ושומר באופן רציף את רמות קרינת הבטא/גמא שנרכשו מ- Geiger-Muller מונים בשרת מקומי. ניתן להפנות נתונים לאתר GMC. MAP לשיתוף נתונים עולמי באמצעות חשבון משתמש.
• C-GM Counter חומרת קוד פתוח וקושחה עבור Ethernet G. M. מונה שפותח ומסופק על ידי Ad’Novea® הפועל עם מנהל A-GM.
• מכשירי GMC-320 מכשירי GMC-320/5xx/6xx נמכרים על ידי GQ Electronics LLC © ומאפשרים הפניית אמצעים לאתר GMC. MAP ישירות מהמכשיר באמצעות חיבור WiFi. מנהל A-GM תומך בהתקנים אלה לרישום אמצעי הקרינה בשרת שלך והבטחת הפניה לאתר GMC. MAP.

מאפיינים

• תמיכה בשפה באנגלית, צרפתית, יפנית, רוסית וסינית
• תמיכה במוני C-GM וב- GQ Electronics LLC מונה Geiger-Muller או התקנים תואמים
• עקוב אחר רדיואקטיביות לאורך תקופת שמירה שהוגדרה על ידי המשתמש (90 ימים לכל היותר) או חודשי (ראה תמונה)
• האם הרמה תעלה על הסף שהוגדר על ידי המשתמש; מיילים נשלחים עד 5 כתובות דוא"ל.
• הצג את רמת הקרינה הנוכחית ב- µSv/h והרמה המרבית לאורך תקופת השמירה (הקלטה)
• עקבות עלילה עם פונקציות זום ופאן (שעה, 6 שעות, 24 שעות, שבוע ו -4 שבועות)
• ניתן להוריד יומן על תקופת השמירה ולנתון חודשי כאשר הוא זמין
• ההורדה והתצורה מוגנים באמצעות כניסה וסיסמה
• זיהוי תקלה בצינור GM ושליחת דואר אלקטרוני למנהל המערכת
• הפניית נתונים לאתר GMC. MAP (נדרש חשבון משתמש ב- gmcmap)
• תמיכה במחשבים שולחניים, טאבלטים ומסכי סמארטפונים.

הורד

ניתן לחלץ את ה- ZIP למטה לספריית האינטרנט של שרת ה- SOHO שלך. לבעלי QNAP NAS, יש חבילת QPKG הזמינה מ- SourceForge.

את הגרסה האחרונה 1.3 ניתן להוריד מ- SourceForge

שלב 6: שילוב IoT

תיאור קצר

גרסה מוגבלת Node-RED מוגבלת לחלוטין של A-GM זמינה עבור סביבת IOT של QNAP. זהו יישום אחר ומצומצם של A-GM Manager שניתן להשתמש בו לניטור בלבד.

מכיוון ש- C-GM Counter מסוגל לספק נתוני מדידה בפורמט JSON, הוא מועמד קל לשילוב IoT. חלק מספקי SOHO/NAS כגון QNAP מעמידים לרשותם מסגרות IoT זמינות במכונות שלהם למכשירי IoT התומכים בפורמט הנתונים של JSON.

כאן מצורף קובץ NodeRED זמין שפיתחתי לצורך שילוב במסגרת QNAP IOT. אפשר לגשת לנתוני C-GM Counter מכל מחשב או התקנים ניידים.