Contor de radioactivitate (IoT) și ecosistem de monitorizare: 6 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Stare: nepublicat

Ultima actualizare firmware C-GM pe 10 iunie 2019 cu noua versiune 1.3 Aplicație A-GM ultima actualizare pe 25 noiembrie 2019 cu nouă versiune 1.3

Acest proiect D. I. Y low-cost (50 $ / 43 €) C-GM Counter oferă hardware și firmware pentru construirea unui dispozitiv de contor Geiger-Müller aka G. M. contor pentru măsurarea continuă a nivelului de radioactivitate. Se bazează pe un Arduino Nano, un afișaj LCD de 20 de caractere x 4 linii, o placă Ethernet W5100, o sursă de alimentare de 400V și foarte puține componente în jur. Numărul de componente a fost redus la minimum pentru asamblarea ușoară și reducerea costurilor.

• Contorul C-GM poate funcționa ca un contor de radioactivitate independent
• sau pentru a asigura monitorizarea radioactivității pe termen lung, contorul C-GM poate fi utilizat în asociere cu A-GM Manager (în continuare) care este o aplicație web open-source care rulează pe un server SOHO (de exemplu, QNAP vinde servere Small Office Home Office). Managerul A-GM este, de asemenea, capabil să publice măsurile C-GM Counter pe harta partajată la nivel mondial administrată de GMC MAP. În cele din urmă, există și o versiune Node-RED pentru integrarea contorului C-GM cu Node-RED, cum ar fi cadrul IoT QNAP.

A se vedea, de asemenea, W-GM Counter, o versiune portabilă Wifi alimentată cu baterie (22 $ / 27 €) bazată pe ESP32 Heltec compatibilă cu sistemul Eco actual.

IMPORTANT (risc de electrocutare)

Dispozitivul necesită o sursă de alimentare de 400 volți. În ciuda curentului livrat va rămâne foarte scăzut, îi descurajez pe oamenii care nu sunt obișnuiți să se ocupe de electronică și electricitate să încerce să construiască acest dispozitiv, ci să aleagă un produs comercial (vezi produsele compatibile disponibile în secțiunea Eco-sistem).

Pasul 1: Eco-sistemul

S-ar putea să fiți interesat DOAR să construiți contorul C-GM. Sigur ca poti!

Dar este posibil să fiți, de asemenea, dispus să implementați punctul dvs. de măsurare a radioactivității locale și să urmăriți evoluția nivelului în timp. Acest lucru se poate face folosind sistemul nostru Eco de mai sus.

Pentru cei care au dificultăți în a construi hardware, am găsit ghisee de la GQ Electronics LLC ©, cum ar fi GMC-320V5, care este compatibil cu managerul nostru A-GM (nu am nici interese, nici contacte cu această companie, așa că nu mă întrebați mai multe despre produse).

NOTĂ: Documentații cuprinzătoare privind atât dispozitivul C-GM Counter, cât și Managerul A-GM sunt disponibile în format PDF pentru a vă ghida în construirea dispozitivelor și implementarea ecosistemului.

Toate informațiile necesare pentru asamblarea hardware-ului și firmware-ului dispozitivului C-GM Counter pot fi găsite și descărcate de la SourceForge.

Pasul 2: Dispozitivul de contor C-GM

CARACTERISTICI

• Detectarea radiațiilor: beta, gamma, raze X.
• Tub GM: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (tensiune de funcționare 400 V)
• Suport lingvistic: numai în engleză
• Valoare maximă 65 535 CPM / 425 µSv / h (teoretic)

• Afișați valorile:

  • CPM actual
  • Curent µSv / h
  • ΜSv / h maxim de la pornire
  • ΜSv / h mediu de la pornire
  • Timp scurs de la pornire
  • Nivel pe grafic cu bare
  • Alarma
    • Prag definit de utilizator
    • Mesaje de alarmă pe ecranul LCD
    • Lumina de fundal LCD clipește
  • Bliț LED pentru fiecare impuls de radiație beta / gamma
    • LED-ul clipește în fiecare secundă dacă tubul GM este detectiv
    • LED încă aprins când conexiunea la rețea eșuează

  • Sunet audio

    • Beep pentru fiecare impuls de radiație beta / gamma
    • Alarma sonoră sonoră

  • Controlul dispozitivului de la:

    • Meniul intern al dispozitivului
    • USB (necesită o consolă serială precum Termite) sau Ethernet (utilizând un browser web)
  • Conexiune la rețea utilizând DHCP
  • Suport pentru interfața web A-GM Manager

  • Parametrii definiți de utilizator (din meniu sau prin interfața web)

    • Factorul de conversie a tubului GM (CPM la µSv / h)
    • Prag de alarmă în CPM
    • Buzzer activat sau dezactivat
    • Afișare expirare
    • Activați rețeaua pentru comunicarea către managerul A-GM
    • Definiție IP server A-GM (prin USB sau A-GM Manager)
    • H. V. intern calibrare voltmetru (prin USB sau A-GM Manager)
    • Parametrii pot fi salvați permanent în EEPROM

Pasul 3: Construirea contorului C-GM

Scurta descriere

Consultați fișierul PDF pentru detalii

HARDWARE

Asamblarea hardware-ului contorului C-GM a fost făcută cel mai simplu posibil, utilizând componente minime disponibile de la sine (de exemplu, Amazon sau eBay) și minimul de cablare. Nu există o placă de circuite imprimate dedicată (PCB), ci în schimb o placă de punct monofazală ieftină (aka Perfboard) cu tampon de lipit pentru fiecare gaură (Veroboard).

• Rezistorul GM 5.6MΩ este vândut direct pe mufa RCA.
• Placa Ethernet este conectată la Arduino Nano utilizând un conector 2x5.
• Pinii conectorului plăcii Ethernet trec prin Perforboard pentru a asigura fixarea acestuia.
• Arduino Nano este sudat pe Perfboard.
• Capacitatea C1 (10nF / 2kV) este sudată pe conectorul de ieșire din spatele H. V. modul.
• Există o sudură de sârmă cu curea pe partea din spate a H. V. modul între intrarea și ieșirea GND.
• Rezistorul R6 (47KΩ) este sudat direct pe pinul de la sol al LED-ului.
• Modulul W5100 Ethernet RST nu este conectat la Arduino RST. Pe pinul RST al pinului modulului W5100 există un rezistor și o capacitate. Dacă este conectat la Arduino RST, acest lucru împiedică descărcarea unui nou firmware în Arduino. Dezavantajul este necesitatea de a opri sursa de alimentare pentru resetarea Ethernet-ului.

SOFTWARE

Programarea dispozitivului de contorizare C-GM se poate face folosind fișierul HEX al dispozitivului de contorizare C-GM.

Veți avea nevoie de un utilitar UpLoader, cum ar fi Xloader (site-ul autorului este curent închis, o copie este disponibilă aici) sau ArduinoSketchUploader (surse C # care trebuie compilate). Alte alternative pot fi disponibile de pe site-ul web Arduino.

• CGM_vx.x.x.hex Folosiți acest fișier pentru a păstra încărcătorul nativ al Arduino Nano.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Utilizați acest fișier pentru a bloca firmware-ul C-GM și boot-loader-ul acestuia.

---

NOU v1.3: Pentru a dezactiva rețeaua, continuați să apăsați butonul în timp ce porniți (până la intrarea în meniu, apoi părăsiți meniul). Acest lucru evită blocarea continuă din cauza reîncercărilor de conectare la rețea care împiedică intrarea în meniu pentru setarea noilor parametri de rețea (sunt surprins că nimeni nu raportează că se deranjează cu acest lucru până acum!)

Pasul 4: Utilizarea contorului C-GM

Scurta descriere

Vă rugăm să citiți PDF-ul pentru detalii

Dispozitivul C-GM Counter numără numărul de impulsuri de radiație (CPM) pe o perioadă de un minut (fereastră de schimbare) și convertește acest număr într-o valoare micro-Sievert pe oră (µSv / h) folosind G. M. factorul de conversie a tubului.

• La pornire, ecranul de afișare afișează versiunea și drepturile de autor ale firmware-ului dispozitivului de contor C-GM.
• La aproximativ 5 secunde după pornire, ecranul de stropire se închide și contorul începe măsurarea radiației.

Interfața cu utilizatorul a fost simplificată și există un singur comutator pentru controlul ecranelor și meniului dispozitivului.

În funcție de durata apăsării butonului, există două acțiuni posibile.

1. Apăsați scurt = SELECT Utilizator apăsați butonul mai puțin de jumătate de secundă.
2. Apăsați lung = NEXT Utilizatorul apăsați butonul mai mult de jumătate de secundă.

Pentru a intra în meniu sau pentru a valida o intrare în meniu, apăsați lung.

Există 5 ecrane de informații:

1 - ECRANUL DE RADIARE Ecranul de informații implicit afișează valorile curente ale radiației, cum ar fi măsura curentă µSV / h, valoarea maximă µSV / h de la pornire, valoarea CPM curentă și media µSV / h de la pornire. Mesajele sunt afișate pe linia de jos.

2 - ECRAN DOSIMETRU

Acest ecran afișează valori de la pornire, inclusiv timpul scurs, numărul total de numărătoare și doza echivalentă exprimată atât în micro-Sievert, cât și în micro-Rem.

3 - ECRANUL TUBULUI GM

Afișați factorul de conversie a tubului GM CPM la µSv / h, valoarea curentă a tensiunii ridicate (citită din voltmetrul intern) și pragul de alarmă (în CPM).

4 - ECRAN DE REȚEA

Afișați adresa IP a dispozitivului (Dev) (alocată de serviciul DHCP) și adresa IP a serverului la distanță A-GM (Svr).

5 - ECRANUL DE CREDITE

Afișați versiunea și data firmware-ului, precum și drepturile de autor.

MENIU DE CONFIGURARE

Există 7 meniuri de ecran pentru configurarea dispozitivului. Unii parametri trebuie setați utilizând porturile de comunicații (Serial sau de rețea).

Pasul 5: Implementarea ecosistemului general

Scurta descriere

Vă rugăm să citiți PDF-ul pentru detalii

Proiectul A-GM are ca scop furnizarea unei măsurări continue pe termen lung a nivelului de radioactivitate. Include o aplicație web open-source (A-GM Manager) care rulează pe un server SOHO (de exemplu, NAS de la QNAP pentru servere de birou mic la domiciliu) conectat la un dispozitiv de contor de radioactivitate Geiger-Muller, cum ar fi contoare C-GM sau contoare compatibile de la GQ Electronics LLC.

Pentru a rezuma sistemul general:

• A-GM Manager Aplicația web care monitorizează și stochează continuu nivelurile de radiații Beta / Gamma dobândite de la Geiger-Muller Counters pe un server local. Datele pot fi redirecționate către site-ul GMC. MAP pentru partajarea globală a datelor folosind un cont de utilizator.
• C-GM Counter Un hardware și firmware open source pentru Ethernet G. M. contor dezvoltat și furnizat de Ad’Novea® care rulează împreună cu Managerul A-GM.
• Dispozitivul GMC-320 Dispozitivele GMC-320 / 5xx / 6xx sunt vândute de GQ Electronics LLC © și permit redirecționarea măsurilor către site-ul GMC. MAP direct de pe dispozitiv utilizând o conexiune WiFi. A-GM Manager acceptă aceste dispozitive pentru înregistrarea măsurilor de radiații pe serverul dvs. și asigurarea redirecționării către site-ul GMC. MAP.

CARACTERISTICI

• Suport lingvistic pentru engleză, franceză, japoneză, rusă și chineză
• Suport pentru contoare C-GM și GQ Electronics LLC Contor Geiger-Muller sau dispozitive compatibile
• Monitorizați radioactivitatea pe o perioadă de păstrare definită de utilizator (maxim 90 de zile) sau lunar (vezi imaginea)
• În cazul în care nivelul depășește pragul definit de utilizator; e-mailurile sunt trimise până la 5 adrese de e-mail.
• Afișați nivelul curent de radiație în µSv / h și nivelul maxim pe perioada de păstrare (înregistrare)
• Trasați traseul cu funcțiile de zoom și panoramare (1 oră, 6 ore, 24 de ore, 1 săptămână și 4 săptămâni)
• Jurnalul peste perioada de păstrare poate fi descărcat și datele lunare, atunci când sunt disponibile
• Descărcare și configurare protejate cu autentificare și parolă
• Detectarea eșecului tubului GM și trimiterea unui e-mail administratorului
• Redirecționarea datelor către site-ul GMC. MAP (este necesar un cont de utilizator la gmcmap)
• Suport pentru computere desktop, tablete și ecrane pentru smartphone.

DESCARCA

ZIP-ul de mai jos poate fi extras în directorul Web al serverului SOHO. Pentru proprietarii NAS QNAP, există un pachet QPKG disponibil de la SourceForge.

Ultima VERSIUNE 1.3 poate fi descărcată de la SourceForge

Pasul 6: Integrarea IoT

Scurta descriere

O versiune limitată Node-RED complet independentă a A-GM este disponibilă pentru mediul QNAP IoT. Este o aplicație Manager A-GM diferită și limitată care poate fi utilizată doar pentru monitorizare.

Deoarece Contorul C-GM este capabil să furnizeze date de măsurare într-un format JSON, este un candidat ușor pentru integrarea IoT. Unii furnizori SOHO / NAS, cum ar fi QNAP, pun la dispoziție cadre IoT pe mașinile lor pentru dispozitive IoT care acceptă formatul de date JSON.

Aici este atașat un fișier NodeRED disponibil pe care l-am dezvoltat pentru integrare în cadrul QNAP IOT. Face posibilă accesarea datelor C-GM Counter de pe orice computer sau dispozitive mobile.