Kaunter Radioaktif (IoT) dan Eco-sistem Pemantauan: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Status: Tidak diterbitkan

Kemas kini terakhir firmware C-GM pada 10 Jun 2019 dengan versi 1.3 baru Aplikasi A-GM terakhir dikemas kini pada 25 November 2019 dengan versi 1.3 baru

Projek Kaunter C-GM kos rendah D. I. Y ini (50 $ / 43 €) menyediakan perkakasan dan firmware untuk membina peranti kaunter Geiger-Müller aka G. M. pembilang untuk pengukuran berterusan tahap radioaktiviti. Ia didasarkan pada Arduino Nano, paparan LCD 20 bar x 4 baris, kad Ethernet W5100, bekalan kuasa 400V dan sangat sedikit komponen di sekitarnya. Jumlah komponen disimpan minimum untuk pemasangan mudah dan mengurangkan kos.

• Kaunter C-GM dapat berfungsi sebagai pembilang radioaktif bebas
• atau untuk memastikan pemantauan radioaktiviti jangka panjang, kaunter C-GM dapat digunakan bekerjasama dengan Pengurus A-GM (dalam sekuel) yang merupakan aplikasi web sumber terbuka yang berjalan di pelayan SOHO (mis. QNAP menjual pelayan Small Office Home Office). A-GM Manager juga dapat menerbitkan langkah C-GM Counter di peta bersama di seluruh dunia yang dikendalikan oleh GMC MAP. Akhirnya, terdapat juga versi Node-RED untuk penyatuan C-GM Counter dengan Node-RED seperti kerangka QNAP IoT.

Lihat juga Kaunter W-GM, versi Wifi berkuasa bateri mudah alih (22 $ / 27 €) berdasarkan ESP32 Heltec yang serasi dengan Eco-System semasa.

PENTING (risiko kejutan elektrik)

Peranti memerlukan bekalan kuasa 400 Volt. Walaupun arus yang dihantar akan tetap rendah, saya tidak menggalakkan orang yang tidak terbiasa berurusan dengan elektronik dan elektrik untuk mencuba membina peranti ini tetapi memilih produk komersial (lihat produk serasi yang tersedia di bahagian Eco-system).

Langkah 1: Sistem Eko

Anda mungkin HANYA berminat untuk membina Kaunter C-GM. Sudah tentu anda boleh!

Tetapi anda mungkin juga bersedia melaksanakan titik pengukuran radioaktiviti tempatan anda dan evolusi tahap jejak dari masa ke masa. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan Sistem Eko kami di atas.

Bagi mereka yang menghadapi kesukaran untuk membina perkakasan, saya menjumpai kaunter dari GQ Electronics LLC © seperti GMC-320V5 yang serasi dengan Pengurus A-GM kami (saya tidak mempunyai minat atau hubungan dengan syarikat ini, jadi jangan tanya saya lebih lanjut mengenai mereka produk).

CATATAN: Dokumentasi komprehensif mengenai kedua-dua peranti C-GM Counter dan A-GM Manager tersedia dalam format PDF untuk membimbing anda merentasi pembangunan peranti dan pelaksanaan Eco-system.

Semua maklumat yang diperlukan untuk memasang perkakasan dan firmware peranti C-GM Counter boleh didapati dan dimuat turun dari SourceForge.

Langkah 2: Peranti Kaunter C-GM

CIRI-CIRI

• Pengesanan sinaran: beta, gamma, sinar-X
• Tiub GM: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (voltan operasi 400 V)
• Sokongan bahasa: Bahasa Inggeris sahaja
• Nilai maksimum 65 535 CPM / 425 µSv / h (teoritis)

• Nilai paparan:

  • CPM semasa
  • ΜSv / j semasa
  • MSv / jam maksimum sejak permulaan
  • Purata µSv / h sejak permulaan
  • Masa berlalu sejak permulaan
  • Aras pada graf bar
  • Penggera
    • Ambang ditentukan pengguna
    • Mesej penggera pada LCD
    • Lampu latar LCD berkelip
  • Kilat LED untuk setiap denyut sinaran beta / gamma
    • LED berkelip setiap saat jika tiub GM adalah detektif
    • LED masih menyala apabila sambungan Rangkaian gagal

  • Bunyi audio

    • Bip untuk setiap denyut sinaran beta / gamma
    • Penggera bunyi yang didengar

  • Kawalan peranti dari:

    • Menu dalaman peranti
    • USB (memerlukan konsol bersiri seperti Termite) atau Ethernet (menggunakan penyemak imbas web)
  • Sambungan rangkaian menggunakan DHCP
  • Sokongan untuk antara muka web Pengurus A-GM

  • Parameter yang ditentukan pengguna (dari Menu atau melalui antara muka web)

    • Faktor penukaran tiub GM (CPM ke µSv / h)
    • Ambang penggera dalam CPM
    • Buzzer Hidup atau Mati
    • Waktu tamat paparan
    • Dayakan Rangkaian untuk komunikasi kepada Pengurus A-GM
    • Definisi IP pelayan A-GM (melalui Pengurus USB atau A-GM)
    • H. V dalaman penentukuran voltmeter (melalui Pengurus USB atau A-GM)
    • Parameter dapat disimpan secara kekal ke EEPROM

Langkah 3: Membina Kaunter C-GM

Penerangan Ringkas

Lihat fail PDF untuk maklumat lanjut

PERKAKASAN

Pemasangan perkakasan kaunter C-GM telah dibuat semudah mungkin dengan menggunakan komponen minimum yang tersedia dari diri (mis. Amazon atau eBay) dan minimum pendawaian. Tidak ada papan litar bercetak khusus (PCB) melainkan papan titik tunggal tunggal (alias Perfboard) yang murah dengan pad solder untuk setiap lubang (Veroboard).

• Perintang GM 5.6MΩ dijual terus pada soket RCA.
• Papan Ethernet disambungkan ke Arduino Nano menggunakan penyambung 2x5.
• Pin penyambung papan Ethernet melewati Perforboard untuk memastikan pemasangannya.
• Arduino Nano dikimpal di Perfboard.
• Kapasitansi C1 (10nF / 2kV) dikimpal pada penyambung output di bahagian belakang H. V. modul.
• Terdapat dawai tali pengikat di bahagian belakang H. V. modul antara input dan output GND.
• Perintang R6 (47KΩ) dikimpal terus pada pin tanah LED.
• R5 modul Ethernet W5100 tidak disambungkan ke Arduino RST. Pada pin RST pin modul W5100 terdapat perintang dan kapasitans. Sekiranya disambungkan ke Arduino RST, ini menghalang memuat turun firmware baru di Arduino. Kekurangannya adalah keperluan mematikan bekalan kuasa untuk menetapkan semula Ethernet.

PERISIAN

Pengaturcaraan C-GM Counter Device dapat dilakukan dengan menggunakan file HEX peranti C-GM Counter.

Anda memerlukan utiliti UpLoader seperti Xloader (laman web Pengarang ditutup secara tertutup, salinan tersedia di sini) atau ArduinoSketchUploader (sumber C # yang akan disusun). Alternatif lain mungkin terdapat di laman web Arduino.

• CGM_vx.x.x.hex Gunakan fail ini untuk memastikan boot-loader asli Arduino Nano anda.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Gunakan fail ini untuk mem-flash firmware C-GM dan boot-loadernya.

---

BARU v1.3: Untuk mematikan rangkaian, terus tekan butang semasa boot (hingga memasuki menu, kemudian tinggalkan menu). Ini mengelakkan terus disekat kerana percubaan sambungan rangkaian yang menghalang memasuki menu untuk menetapkan parameter rangkaian baru (saya terkejut tidak ada yang melaporkan yang mengganggu dengan perkara ini setakat ini!)

Langkah 4: Menggunakan Kaunter C-GM

Penerangan Ringkas

Sila baca PDF untuk maklumat lanjut

Peranti C-GM Counter menghitung jumlah denyutan radiasi (CPM) selama satu minit (tetingkap pergeseran), dan mengubah kiraan ini menjadi nilai Sievert mikro per jam (µSv / h) menggunakan G. M. faktor penukaran tiub.

• Pada permulaan, skrin percikan memaparkan versi dan hak cipta firmware peranti kaunter C-GM.
• Kira-kira 5 saat selepas pengaktifan, skrin percikan ditutup dan kaunter memulakan pengukuran sinaran.

Antara muka pengguna dibuat sangat sederhana dan hanya ada satu suis tekan untuk mengawal skrin dan menu peranti.

Mengikut jangka masa menekan butang, ada dua kemungkinan tindakan.

1. Tekan pendek = PILIH Pengguna tekan butang kurang dari setengah saat.
2. Tekan lama = NEXT Pengguna tekan butang lebih dari setengah saat.

Untuk MASUKKAN Menu atau mengesahkan entri menu, tekan satu lama. Untuk MENINGKATKAN Paparan, lompat ke skrin seterusnya atau entri menu, buat satu tekan pendek.

Terdapat 5 skrin maklumat:

1 - LAYAR RADIASI Skrin maklumat lalai menampilkan nilai radiasi semasa seperti ukuran µSV / h semasa, nilai µSV / j maksimum sejak power-up, nilai CPM semasa dan rata-rata µSV / h sejak power-up. Mesej dipaparkan di garis bawah.

2 - SKRIN DOSIMETER

Skrin ini memaparkan nilai sejak power-up termasuk masa berlalu, jumlah jumlah dan dos yang setara dinyatakan dalam mikro-Sievert dan mikro-Rem.

3 - LAYAR GM TUBE

Paparkan CPM faktor penukaran tabung GM ke µSv / h, nilai voltan tinggi semasa (dibaca dari voltmeter dalaman) dan ambang Penggera (dalam BPS).

4 - SKRIN RANGKAIAN

Paparkan alamat IP peranti (Dev) (diperuntukkan oleh perkhidmatan DHCP) dan alamat IP pelayan jauh A-GM (Svr).

5 - SKRED KREDIT

Paparkan versi dan tarikh firmware serta hak cipta.

MENU KONFIGURASI

Terdapat 7 skrin menu untuk mengkonfigurasi peranti. Beberapa parameter mesti ditetapkan menggunakan port komunikasi (Serial atau rangkaian).

Langkah 5: Melaksanakan Sistem Eko Keseluruhan

Penerangan Ringkas

Sila baca PDF untuk maklumat lanjut

Projek A-GM bertujuan untuk menyediakan pengukuran berterusan tahap radioaktif jangka panjang. Ia merangkumi aplikasi Web sumber terbuka (Pengurus A-GM) yang berjalan di pelayan SOHO (contohnya NAS dari QNAP untuk pelayan Pejabat Rumah Kecil) yang disambungkan ke peranti penghitung radioaktif Geiger-Muller seperti Kaunter C-GM atau kaunter serasi dari GQ Electronics LLC.

Untuk merangkum keseluruhan sistem:

• Pengurus A-GM Aplikasi web yang terus memantau dan menyimpan tahap radiasi Beta / Gamma yang diperoleh dari Geiger-Muller Counters pada pelayan tempatan. Data dapat dialihkan ke laman web GMC. MAP untuk perkongsian data di seluruh dunia menggunakan akaun pengguna.
• C-GM Counter Perkakasan dan firmware sumber terbuka untuk Ethernet G. M. kaunter yang dibangunkan dan disediakan oleh Ad’Novea® yang berjalan dengan Pengurus A-GM.
• Peranti GMC-320 Peranti GMC-320 / 5xx / 6xx dijual oleh GQ Electronics LLC © dan membenarkan pengalihan semula langkah ke laman web GMC. MAP terus dari peranti menggunakan sambungan WiFi. A-GM Manager menyokong peranti ini untuk mencatat tindakan penyinaran pada pelayan anda dan memastikan pengalihan ke laman web GMC. MAP.

CIRI-CIRI

• Sokongan bahasa untuk bahasa Inggeris, Perancis, Jepun, Rusia dan Cina
• Sokongan untuk kaunter C-GM dan kaunter Gig Electron LLC Geiger-Muller atau peranti yang serasi
• Pantau radioaktif sepanjang tempoh penyimpanan yang ditentukan pengguna (maksimum 90 hari) atau bulanan (lihat gambar)
• Sekiranya tahap melebihi ambang yang ditentukan pengguna; e-mel dihantar sehingga 5 alamat e-mel.
• Paparkan tahap radiasi semasa dalam µSv / h dan tahap maksimum sepanjang tempoh penahanan (rakaman)
• Jejak plot dengan fungsi zoom dan pan (1 jam, 6 jam, 24 jam, 1 minggu dan 4 minggu)
• Log tempoh penyimpanan boleh dimuat turun dan data bulanan apabila ada
• Muat turun dan Konfigurasi dilindungi dengan log masuk dan kata laluan
• Mengesan kegagalan tabung GM dan menghantar e-mel kepada pentadbir
• Pengalihan data ke laman web GMC. MAP (memerlukan akaun pengguna di gmcmap)
• Sokongan untuk komputer Desktop, Tablet dan skrin Telefon Pintar.

MUAT TURUN

ZIP di bawah ini dapat diekstrak ke dalam direktori Web pelayan SOHO anda. Untuk pemilik QNAP NAS, terdapat pakej QPKG yang tersedia dari SourceForge.

VERSI 1.3 terkini boleh dimuat turun dari SourceForge

Langkah 6: Integrasi IoT

Penerangan Ringkas

Versi terhad Node-RED A-GM yang bebas sepenuhnya tersedia untuk persekitaran QNAP IoT. Ini adalah aplikasi Pengurus A-GM yang berbeza dan terhad yang dapat digunakan untuk pemantauan sahaja.

Oleh kerana C-GM Counter dapat memberikan data pengukuran dalam format JSON, itu adalah calon yang mudah untuk integrasi IoT. Beberapa penyedia SOHO / NAS seperti QNAP menyediakan kerangka IoT pada mesin mereka untuk peranti IoT yang menyokong format data JSON.

Berikut ini dilampirkan fail NodeRED yang telah saya kembangkan untuk integrasi dalam kerangka QNAP IOT. Ini memungkinkan untuk mengakses data C-GM Counter dari mana-mana komputer atau peranti mudah alih.