Μετρητής ραδιενέργειας (IoT) και οικολογικό σύστημα παρακολούθησης: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Κατάσταση: Αδημοσίευτη

Τελευταία ενημέρωση υλικολογισμικού C-GM στις 10 Ιουνίου 2019 με νέα έκδοση 1.3 A-GM εφαρμογή τελευταίας ενημέρωσης στις 25 Νοεμβρίου 2019 με νέα έκδοση 1.3

Αυτό το χαμηλού κόστους έργο D. I. Y (50 $/43 €) C-GM Counter παρέχει υλικό και υλικολογισμικό για την κατασκευή μιας αντίθετης συσκευής Geiger-Müller, γνωστή και ως G. M. μετρητής για συνεχή μέτρηση του επιπέδου ραδιενέργειας. Βασίζεται σε Arduino Nano, οθόνη LCD 20 χαρακτήρων x 4 γραμμών, κάρτα Ethernet W5100, τροφοδοτικό 400V και πολύ λίγα εξαρτήματα. Ο αριθμός των εξαρτημάτων έχει περιοριστεί στο ελάχιστο για εύκολη συναρμολόγηση και μείωση του κόστους.

• Ο μετρητής C-GM μπορεί να λειτουργήσει ως αυτόνομος μετρητής ραδιενέργειας
• ή για τη διασφάλιση μακροπρόθεσμης παρακολούθησης ραδιενέργειας, ο μετρητής C-GM μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με τον A-GM Manager (στη συνέχεια) που είναι μια διαδικτυακή εφαρμογή ανοιχτού κώδικα που εκτελείται σε διακομιστή SOHO (π.χ. το QNAP πουλά διακομιστές μικρού γραφείου οικιακού γραφείου). Ο A-GM Manager είναι επίσης σε θέση να δημοσιεύσει τα μέτρα C-GM Counter στον παγκόσμιο κοινόχρηστο χάρτη που διαχειρίζεται η GMC MAP. Τέλος, υπάρχει επίσης μια έκδοση Node-RED για ενσωμάτωση του μετρητή C-GM με τον κόμβο-RED, όπως το πλαίσιο QNAP IoT.

Δείτε επίσης το W-GM Counter, μια φορητή έκδοση Wifi με μπαταρία (22 $/27 €) βασισμένη στο ESP32 Heltec συμβατή με το τρέχον Eco-System.

ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ (κίνδυνος ηλεκτροπληξίας)

Η συσκευή απαιτεί τροφοδοσία 400 Volt. Παρά το γεγονός ότι η τρέχουσα παράδοση θα παραμείνει πολύ χαμηλή, αποθαρρύνω τους ανθρώπους που δεν έχουν συνηθίσει να ασχολούνται με τα ηλεκτρονικά και την ηλεκτρική ενέργεια να προσπαθήσουν να δημιουργήσουν αυτήν τη συσκευή αλλά να επιλέξουν ένα εμπορικό προϊόν (βλέπε διαθέσιμα συμβατά προϊόντα στην ενότητα Οικολογικό σύστημα).

Βήμα 1: Το οικολογικό σύστημα

Μπορεί να ενδιαφέρεστε ΜΟΝΟ για την κατασκευή του μετρητή C-GM. Φυσικά μπορείτε να!

Αλλά μπορεί επίσης να είστε πρόθυμοι να εφαρμόσετε το τοπικό σημείο μέτρησης ραδιενέργειας και να εντοπίσετε την εξέλιξη του επιπέδου με την πάροδο του χρόνου. Αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας το παραπάνω οικολογικό μας σύστημα.

Για όσους αντιμετωπίζουν δυσκολίες στην κατασκευή υλικού, βρήκα μετρητές από την GQ Electronics LLC © όπως το GMC-320V5 που είναι συμβατό με τον A-GM Manager μας (δεν έχω ούτε ενδιαφέροντα ούτε επαφές με αυτήν την εταιρεία, οπότε μη με ρωτάτε περισσότερα για το προϊόντα).

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Ολοκληρωμένα έγγραφα που αφορούν τόσο τη συσκευή μετρητή C-GM όσο και τον διαχειριστή A-GM είναι διαθέσιμα σε μορφή PDF για να σας καθοδηγήσουν στη δημιουργία συσκευών και την εφαρμογή του οικολογικού συστήματος.

Όλες οι πληροφορίες που απαιτούνται για τη συναρμολόγηση του υλικού και του υλικολογισμικού της συσκευής C-GM Counter μπορούν να βρεθούν και να ληφθούν από το SourceForge.

Βήμα 2: Η συσκευή μετρητή C-GM

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

• Ανίχνευση ακτινοβολίας: βήτα, γάμμα, ακτινογραφία
• GM σωλήνας: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (τάση λειτουργίας 400 V)
• Γλωσσική υποστήριξη: Αγγλικά μόνο
• Μέγιστη τιμή 65 535 CPM / 425 μSv / h (θεωρητική)

• Τιμές εμφάνισης:

  • Τρέχον CPM
  • Ρεύμα μSv/h
  • Μέγιστο μSv/h από την εκκίνηση
  • Μέσος όρος μSv/h από την εκκίνηση
  • Ο χρόνος που πέρασε από την εκκίνηση
  • Επίπεδο στο γράφημα ράβδων

  • Τρομάζω

    • Όριο καθορισμένο από το χρήστη
    • Μηνύματα συναγερμού στην οθόνη LCD
    • Ο οπίσθιος φωτισμός LCD αναβοσβήνει

  • Φλας LED για κάθε παλμό ακτινοβολίας βήτα/γάμμα

    • Η λυχνία LED αναβοσβήνει κάθε δευτερόλεπτο εάν ο σωλήνας GM είναι ντετέκτιβ
    • Η λυχνία LED εξακολουθεί να ανάβει όταν αποτυγχάνει η σύνδεση δικτύου

  • Audχος ήχου

    • Μπιπ για κάθε παλμό ακτινοβολίας βήτα/γάμμα
    • Ηχητικός συναγερμός

  • Έλεγχος συσκευής από:

    • Εσωτερικό μενού συσκευής
    • USB (απαιτείται σειριακή κονσόλα όπως Termite) ή Ethernet (χρησιμοποιώντας πρόγραμμα περιήγησης ιστού)
  • Σύνδεση δικτύου με χρήση DHCP
  • Υποστήριξη διεπαφής Ιστού A-GM Manager

  • Παράμετροι καθορισμένες από το χρήστη (από το μενού ή μέσω διεπαφής ιστού)

    • Συντελεστής μετατροπής σωλήνα GM (CPM σε μSv/h)
    • Όριο συναγερμού σε CPM
    • Βομβητής ενεργοποιημένος ή απενεργοποιημένος
    • Εμφάνιση χρονικού ορίου λήξης
    • Ενεργοποίηση δικτύου για επικοινωνία με τον A-GM Manager
    • Ορισμός IP διακομιστή A-GM (μέσω USB ή A-GM Manager)
    • Εσωτερικό H. V. βαθμονόμηση βολτόμετρου (μέσω USB ή A-GM Manager)
    • Οι παράμετροι μπορούν να αποθηκευτούν μόνιμα στο EEPROM

Βήμα 3: Δημιουργία του μετρητή C-GM

Σύντομη περιγραφή

Δείτε το αρχείο PDF για λεπτομέρειες

ΣΚΕΥΗ, ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ

Η συναρμολόγηση του υλικού του μετρητή C-GM έγινε όσο το δυνατόν πιο απλή χρησιμοποιώντας ελάχιστα εξαρτήματα που είναι διαθέσιμα από τον εαυτό σας (π.χ. Amazon ή eBay) και την ελάχιστη καλωδίωση. Δεν υπάρχει ειδική πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB), αλλά αντίθετα μια φθηνή πλακέτα κουκκίδων μονής όψης (γνωστή και ως Perfboard) με κολλητήρι για κάθε τρύπα (Veroboard).

• Η αντίσταση GM 5.6MΩ πωλείται απευθείας στην υποδοχή RCA.
• Η πλακέτα Ethernet συνδέεται με το Arduino Nano χρησιμοποιώντας μια υποδοχή 2x5.
• Οι ακίδες σύνδεσης πλακέτας Ethernet περνούν από το Perforboard για να εξασφαλίσουν τη στερέωσή του.
• Το Arduino Nano συγκολλάται στο Perfboard.
• Η χωρητικότητα C1 (10nF/2kV) είναι συγκολλημένη στο βύσμα εξόδου στο πίσω μέρος του H. V. μονάδα μέτρησης.
• Υπάρχει μια συγκόλληση με ιμάντα στο πίσω μέρος του H. V. μονάδα μεταξύ GND εισόδου και εξόδου.
• Η αντίσταση R6 (47KΩ) συγκολλάται απευθείας στον πείρο γείωσης του LED.
• Η μονάδα W5100 Ethernet RST δεν είναι συνδεδεμένη στο Arduino RST. Στο πείρο RST του πείρου μονάδας W5100 υπάρχει αντίσταση και χωρητικότητα. Εάν συνδεθείτε στο Arduino RST, αυτό αποτρέπει τη λήψη νέου υλικολογισμικού στο Arduino. Το μειονέκτημα είναι η ανάγκη απενεργοποίησης της τροφοδοσίας για επαναφορά του Ethernet.

ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ

Ο προγραμματισμός της συσκευής μετρητή C-GM μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας το αρχείο HEX της συσκευής μετρητή C-GM.

Θα χρειαστείτε ένα βοηθητικό πρόγραμμα UpLoader όπως το Xloader (ο ιστότοπος του συγγραφέα είναι κλειστός, αντίγραφο είναι διαθέσιμο εδώ) ή ArduinoSketchUploader (πηγές C# που πρέπει να μεταγλωττιστούν). Άλλες εναλλακτικές λύσεις ενδέχεται να είναι διαθέσιμες από τον ιστότοπο Arduino.

• CGM_vx.x.x.hex Χρησιμοποιήστε αυτό το αρχείο για να διατηρήσετε το εγγενές πρόγραμμα εκκίνησης του Arduino Nano σας.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Χρησιμοποιήστε αυτό το αρχείο για να αναβοσβήνετε το υλικολογισμικό C-GM και το πρόγραμμα εκκίνησης.

---

ΝΕΟ v1.3: Για να απενεργοποιήσετε το δίκτυο, συνεχίστε να πατάτε το κουμπί κατά την εκκίνηση (μέχρι να μπείτε στο μενού και μετά αφήστε το μενού). Αυτό αποφεύγει να μπλοκάρεται συνεχώς λόγω επαναλήψεων σύνδεσης δικτύου που εμποδίζει την είσοδο στο μενού για τη ρύθμιση νέων παραμέτρων δικτύου (εκπλήσσομαι που κανείς δεν ανέφερε ότι ενοχλείται με αυτό μέχρι τώρα!)

Βήμα 4: Χρήση του μετρητή C-GM

Σύντομη περιγραφή

Διαβάστε το PDF για λεπτομέρειες

Η συσκευή μετρητή C-GM μετρά τον αριθμό των παλμών ακτινοβολίας (CPM) σε διάστημα ενός λεπτού (μεταβαλλόμενο παράθυρο) και μετατρέπει αυτήν την καταμέτρηση σε τιμή μικρο Sievert ανά ώρα (μSv/h) χρησιμοποιώντας το G. M. συντελεστής μετατροπής σωλήνα.

• Κατά την εκκίνηση, η οθόνη splash εμφανίζει την έκδοση και τα πνευματικά δικαιώματα του υλικολογισμικού της συσκευής μετρητή C-GM.
• Περίπου 5 δευτερόλεπτα μετά την ενεργοποίηση, η οθόνη εκτόξευσης κλείνει και ο μετρητής ξεκινά τη μέτρηση της ακτινοβολίας.

Η διεπαφή χρήστη έγινε πολύ απλή και υπάρχει μόνο ένας διακόπτης για τον έλεγχο των οθονών και του μενού της συσκευής.

Ανάλογα με τη διάρκεια του κουμπιού, υπάρχουν δύο πιθανές ενέργειες.

1. Σύντομο πάτημα = ΕΠΙΛΟΓΗ χρήστη Πατήστε το κουμπί λιγότερο από μισό δευτερόλεπτο.
2. Παρατεταμένο πάτημα = ΕΠΟΜΕΝΟΣ χρήστης πατήστε το κουμπί για περισσότερο από μισό δευτερόλεπτο.

Για να μπείτε στο μενού ή να επικυρώσετε μια καταχώρηση μενού, κάντε ένα μακρύ πάτημα. Για να Ξυπνήσετε την οθόνη, μεταβείτε στην επόμενη οθόνη ή καταχώρηση μενού, κάντε ένα σύντομο πάτημα.

Υπάρχουν 5 οθόνες πληροφοριών:

1-ΟΘΟΝΗ ΑΚΤΙΝΟΠΟΙΗΣΗΣ Η προεπιλεγμένη οθόνη πληροφοριών εμφανίζει τις τρέχουσες τιμές ακτινοβολίας, όπως το τρέχον μέτρο μSV/h, τη μέγιστη τιμή μSV/h από την ενεργοποίηση, την τρέχουσα τιμή CPM και τη μέση τιμή μSV/h από την ενεργοποίηση. Τα μηνύματα εμφανίζονται στην κάτω γραμμή.

2 - ΟΘΟΝΗ ΔΟΣΙΜΕΤΡΟΥ

Αυτή η οθόνη εμφανίζει τιμές από την ενεργοποίηση, συμπεριλαμβανομένου του χρόνου που έχει παρέλθει, του συνολικού αριθμού μετρήσεων και της ισοδύναμης δόσης που εκφράζεται τόσο σε micro-Sievert όσο και σε micro-Rem.

3 - ΟΘΟΝΗ GM TUBE

Εμφάνιση του συντελεστή μετατροπής σωλήνα GM CPM σε μSv/h, την τρέχουσα τιμή υψηλής τάσης (ανάγνωση από εσωτερικό βολτόμετρο) και το όριο συναγερμού (σε CPM).

4 - ΟΘΟΝΗ ΔΙΚΤΥΟΥ

Εμφανίστε τη διεύθυνση IP της συσκευής (Dev) (εκχωρείται από την υπηρεσία DHCP) και τη διεύθυνση IP του απομακρυσμένου διακομιστή A-GM (Svr).

5 - ΟΘΟΝΗ ΠΙΣΤΩΣΕΩΝ

Εμφανίστε την έκδοση και την ημερομηνία υλικολογισμικού καθώς και τα πνευματικά δικαιώματα.

ΜΕΝΟΥ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ

Υπάρχουν 7 οθόνες μενού για τη διαμόρφωση της συσκευής. Ορισμένες παράμετροι πρέπει να οριστούν χρησιμοποιώντας τις θύρες επικοινωνίας (σειριακό ή δίκτυο).

Βήμα 5: Εφαρμογή του συνολικού οικολογικού συστήματος

Σύντομη περιγραφή

Διαβάστε το PDF για λεπτομέρειες

Το έργο A-GM στοχεύει στην παροχή μιας μακροπρόθεσμης συνεχούς μέτρησης του επιπέδου ραδιενέργειας. Περιλαμβάνει μια εφαρμογή Web ανοιχτού κώδικα (A-GM Manager) που εκτελείται σε διακομιστή SOHO (π.χ. NAS από QNAP για διακομιστές Small Office Home Office) συνδεδεμένη με συσκευή μετρητή ραδιενέργειας Geiger-Muller, όπως μετρητές C-GM ή συμβατούς μετρητές από το GQ Electronics LLC.

Συνοψίζοντας το συνολικό σύστημα:

• A-GM Manager Η διαδικτυακή εφαρμογή που παρακολουθεί και αποθηκεύει συνεχώς τα επίπεδα ακτινοβολίας βήτα/γάμμα που αποκτήθηκαν από τους μετρητές Geiger-Muller σε έναν τοπικό διακομιστή. Τα δεδομένα μπορούν να ανακατευθυνθούν στον ιστότοπο GMC. MAP για παγκόσμια κοινή χρήση δεδομένων χρησιμοποιώντας έναν λογαριασμό χρήστη.
• C-GM Counter Υλικό και υλικολογισμικό ανοιχτού κώδικα για το Ethernet G. M. μετρητής που αναπτύχθηκε και παρέχεται από το Ad’Novea® που λειτουργεί με τον A-GM Manager.
• Συσκευές GMC-320 Οι συσκευές GMC-320/5xx/6xx πωλούνται από την GQ Electronics LLC © και επιτρέπουν την ανακατεύθυνση μέτρων στον ιστότοπο GMC. MAP απευθείας από τη συσκευή χρησιμοποιώντας σύνδεση WiFi. Ο A-GM Manager υποστηρίζει αυτές τις συσκευές για την καταγραφή των μέτρων ακτινοβολίας στον διακομιστή σας και τη διασφάλιση της ανακατεύθυνσης στον ιστότοπο GMC. MAP.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

• Γλωσσική υποστήριξη για αγγλικά, γαλλικά, ιαπωνικά, ρωσικά και κινέζικα
• Υποστήριξη μετρητών C-GM και μετρητών GIG Electronics LLC Geiger-Muller ή συμβατών συσκευών
• Παρακολούθηση ραδιενέργειας σε περίοδο διατήρησης καθορισμένη από τον χρήστη (μέγιστο 90 ημέρες) ή μηνιαία (δείτε την εικόνα)
• Σε περίπτωση που το επίπεδο υπερβαίνει το όριο που έχει καθοριστεί από τον χρήστη. Τα μηνύματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου αποστέλλονται έως και 5 διευθύνσεις ηλεκτρονικού ταχυδρομείου.
• Εμφάνιση τρέχοντος επιπέδου ακτινοβολίας σε μSv/h και μέγιστο επίπεδο κατά την περίοδο συγκράτησης (καταγραφή)
• Παρακολούθηση σχεδίου με λειτουργίες ζουμ και μετατόπισης (1 ώρα, 6 ώρες, 24 ώρες, 1 εβδομάδα και 4 εβδομάδες)
• Μπορείτε να πραγματοποιήσετε λήψη της καταγραφής κατά την περίοδο διατήρησης και μηνιαία δεδομένα όταν είναι διαθέσιμα
• Λήψη και διαμόρφωση προστατεύονται με σύνδεση και κωδικό πρόσβασης
• Ανίχνευση βλάβης σωλήνα GM και αποστολή e-mail στον διαχειριστή
• Ανακατεύθυνση δεδομένων στον ιστότοπο GMC. MAP (απαιτείται λογαριασμός χρήστη στο gmcmap)
• Υποστήριξη για επιτραπέζιους υπολογιστές, tablet και οθόνες Smartphone.

ΚΑΤΕΒΑΣΤΕ

Το παρακάτω ZIP μπορεί να εξαχθεί στον κατάλογο Web του διακομιστή SOHO. Για τους κατόχους του QNAP NAS, υπάρχει ένα πακέτο QPKG διαθέσιμο από το SourceForge.

Μπορείτε να κάνετε λήψη της πιο πρόσφατης έκδοσης 1.3 από το SourceForge

Βήμα 6: Η ενσωμάτωση IoT

Σύντομη περιγραφή

Μια πλήρως ανεξάρτητη περιορισμένη έκδοση A-GM της Node-RED είναι διαθέσιμη για περιβάλλον QNAP IoT. Είναι μια διαφορετική και περιορισμένη εφαρμογή A-GM Manager που μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για παρακολούθηση.

Επειδή ο μετρητής C-GM είναι σε θέση να παρέχει δεδομένα μέτρησης σε μορφή JSON, είναι εύκολος υποψήφιος για ενσωμάτωση IoT. Ορισμένοι πάροχοι SOHO/NAS όπως το QNAP διαθέτουν πλαίσια IoT στα μηχανήματά τους για συσκευές IoT που υποστηρίζουν τη μορφή δεδομένων JSON.

Εδώ επισυνάπτεται ένα διαθέσιμο αρχείο NodeRED που έχω αναπτύξει για ενσωμάτωση στο πλαίσιο QNAP IOT. Επιτρέπει την πρόσβαση σε δεδομένα C-GM Counter από οποιονδήποτε υπολογιστή ή κινητή συσκευή.