Bộ đếm phóng xạ (IoT) và Hệ thống sinh thái giám sát: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Tình trạng: Chưa xuất bản

Cập nhật lần cuối firmware C-GM vào ngày 10 tháng 6 năm 2019 với ứng dụng A-GM phiên bản 1.3 mới. Bản cập nhật cuối cùng vào ngày 25 tháng 11 năm 2019 với phiên bản 1.3 mới

Dự án Bộ đếm D. I. Y chi phí thấp (50 đô la / 43 €) này cung cấp phần cứng và phần sụn để xây dựng thiết bị bộ đếm Geiger-Müller hay còn gọi là G. M. bộ đếm để đo liên tục mức độ phóng xạ. Nó dựa trên Arduino Nano, màn hình LCD 20 ký tự x 4 dòng, card Ethernet W5100, nguồn điện 400V và rất ít linh kiện xung quanh. Số lượng các thành phần đã được giữ ở mức tối thiểu để dễ dàng lắp ráp và giảm chi phí.

• Bộ đếm C-GM có thể chạy như một bộ đếm hoạt độ phóng xạ độc lập
• hoặc để đảm bảo theo dõi phóng xạ lâu dài, bộ đếm C-GM có thể được sử dụng cùng với Trình quản lý A-GM (trong phần tiếp theo) là một ứng dụng web mã nguồn mở chạy trên máy chủ SOHO (ví dụ: QNAP bán các máy chủ Văn phòng nhỏ tại nhà). A-GM Manager cũng có thể xuất bản các biện pháp C-GM Counter trên bản đồ được chia sẻ trên toàn thế giới do GMC MAP quản lý. Cuối cùng, cũng có một phiên bản Node-RED để tích hợp Bộ đếm C-GM với Node-RED như khuôn khổ QNAP IoT.

Xem thêm W-GM Counter, phiên bản Wifi di động chạy bằng pin (22 $ / 27 €) dựa trên ESP32 Heltec tương thích với Hệ thống sinh thái hiện tại.

QUAN TRỌNG (nguy cơ điện giật)

Thiết bị yêu cầu nguồn điện 400 Volts. Mặc dù sản lượng hiện tại sẽ vẫn rất thấp, tôi không khuyến khích mọi người không quen với điện tử và điện thử chế tạo thiết bị này mà hãy chọn một sản phẩm thương mại thay thế (xem các sản phẩm tương thích có sẵn trong phần Hệ thống sinh thái).

Bước 1: Hệ thống sinh thái

Có thể bạn CHỈ quan tâm đến việc xây dựng Bộ đếm C-GM. Tất nhiên bạn có thể!

Nhưng bạn cũng có thể sẵn sàng triển khai điểm đo độ phóng xạ tại địa phương của mình và sự tiến hóa của cấp độ theo thời gian. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng Hệ thống sinh thái của chúng tôi ở trên.

Đối với những người gặp khó khăn trong việc xây dựng phần cứng, tôi đã tìm thấy các quầy từ GQ Electronics LLC © chẳng hạn như GMC-320V5 tương thích với Trình quản lý A-GM của chúng tôi (Tôi không có mối quan tâm cũng như liên hệ với công ty này, vì vậy đừng hỏi tôi thêm về họ Mỹ phẩm).

LƯU Ý: Các tài liệu toàn diện liên quan đến cả thiết bị Bộ đếm C-GM và Trình quản lý A-GM đều có sẵn ở định dạng PDF để hướng dẫn bạn xây dựng thiết bị và triển khai Hệ thống sinh thái.

Tất cả các thông tin cần thiết để lắp ráp phần cứng và phần sụn của thiết bị C-GM Counter đều có thể được tìm thấy và tải xuống từ SourceForge.

Bước 2: Thiết bị Bộ đếm C-GM

TÍNH NĂNG, ĐẶC ĐIỂM

• Phát hiện bức xạ: beta, gamma, tia X
• Ống GM: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (điện áp hoạt động 400 V)
• Hỗ trợ ngôn ngữ: Chỉ tiếng Anh
• Giá trị tối đa 65 535 CPM / 425 µSv / h (lý thuyết)

• Giá trị hiển thị:

  • CPM hiện tại
  • ΜSv / h hiện tại
  • ΜSv / h tối đa kể từ khi khởi động
  • ΜSv / h trung bình kể từ khi khởi động
  • Thời gian đã trôi qua kể từ khi khởi động
  • Mức độ trên biểu đồ thanh

  • Báo thức

    • Ngưỡng do người dùng xác định
    • Thông báo cảnh báo trên màn hình LCD
    • Đèn nền LCD nhấp nháy
  • Đèn flash LED cho mỗi xung bức xạ beta / gamma
    • Đèn LED nhấp nháy mỗi giây nếu ống GM bị dò
    • Đèn LED vẫn sáng khi kết nối mạng không thành công

  • Âm thanh âm thanh

    • Tiếng bíp cho mỗi xung bức xạ beta / gamma
    • Âm thanh báo động

  • Kiểm soát thiết bị từ:

    • Menu nội bộ của thiết bị
    • USB (yêu cầu bảng điều khiển nối tiếp như Termite) hoặc Ethernet (sử dụng trình duyệt web)
  • Kết nối mạng bằng DHCP
  • Hỗ trợ giao diện web A-GM Manager

  • Thông số do người dùng xác định (từ Menu hoặc thông qua giao diện web)

    • Hệ số chuyển đổi ống GM (CPM thành µSv / h)
    • Ngưỡng cảnh báo trong CPM
    • Buzzer Bật hoặc Tắt
    • Thời gian chờ hiển thị
    • Bật Mạng để liên lạc với Trình quản lý A-GM
    • Định nghĩa IP máy chủ A-GM (thông qua USB hoặc Trình quản lý A-GM)
    • Nội bộ H. V. hiệu chuẩn vôn kế (thông qua USB hoặc A-GM Manager)
    • Các thông số có thể được lưu vĩnh viễn vào EEPROM

Bước 3: Xây dựng Bộ đếm C-GM

Mô tả ngắn

Xem tệp PDF để biết chi tiết

PHẦN CỨNG

Việc lắp ráp phần cứng của bộ đếm C-GM đã được thực hiện đơn giản nhất có thể bằng cách sử dụng các thành phần tối thiểu có sẵn từ chính công ty (ví dụ: Amazon hoặc eBay) và tối thiểu dây. Không có bảng mạch in chuyên dụng (PCB) mà thay vào đó là bảng chấm một mặt rẻ tiền (hay còn gọi là Perfboard) với miếng hàn cho mỗi lỗ (Veroboard).

• Điện trở GM 5.6MΩ được bán trực tiếp trên ổ cắm RCA.
• Bo mạch Ethernet được kết nối với Arduino Nano bằng đầu nối 2x5.
• Các chân kết nối bo mạch Ethernet đi qua Perforboard để đảm bảo sự cố định của nó.
• Arduino Nano được hàn trên Perfboard.
• Điện dung C1 (10nF / 2kV) được hàn trên đầu nối đầu ra ở mặt sau của H. V. mô-đun.
• Có một mối hàn dây đeo ở mặt sau của H. V. mô-đun giữa đầu vào và đầu ra GND.
• Điện trở R6 (47KΩ) được hàn trực tiếp trên chân nối đất của đèn LED.
• Mô-đun W5100 Ethernet RST không được kết nối với Arduino RST. Trên chân RST của chân mô-đun W5100 có một điện trở và điện dung. Nếu được kết nối với Arduino RST, điều này sẽ ngăn không cho tải xuống phần sụn mới trong Arduino. Hạn chế là cần phải tắt nguồn điện để thiết lập lại Ethernet.

PHẦN MỀM

Việc lập trình Thiết bị Bộ đếm C-GM có thể được thực hiện bằng cách sử dụng tệp HEX của thiết bị Bộ đếm C-GM.

Bạn sẽ cần một tiện ích UpLoader chẳng hạn như Xloader (Trang web của tác giả là Currenlty đã đóng một bản sao có sẵn tại đây) hoặc ArduinoSketchUploader (nguồn C # được biên dịch). Các lựa chọn thay thế khác có thể có sẵn từ trang web Arduino.

• CGM_vx.x.x.hex Sử dụng tệp này để giữ bộ tải khởi động gốc của Arduino Nano của bạn.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Sử dụng tệp này để flash phần sụn C-GM và trình tải khởi động của nó.

---

MỚI v1.3: Để tắt mạng, tiếp tục nhấn nút trong khi khởi động (cho đến khi vào menu, sau đó rời khỏi menu). Điều này tránh liên tục bị chặn do các lần thử lại kết nối mạng ngăn cản việc vào menu để thiết lập các thông số mạng mới (Tôi ngạc nhiên là cho đến nay không có ai báo cáo bận tâm đến điều này!)

Bước 4: Sử dụng Bộ đếm C-GM

Mô tả ngắn

Vui lòng đọc bản PDF để biết chi tiết

Thiết bị Bộ đếm C-GM đếm số lượng xung bức xạ (CPM) trong khoảng thời gian một phút (cửa sổ thay đổi) và chuyển số lượng này thành giá trị Sievert vi mô mỗi giờ (µSv / h) bằng cách sử dụng G. M. hệ số chuyển đổi ống.

• Khi khởi động, màn hình hiển thị phiên bản và bản quyền của chương trình cơ sở thiết bị bộ đếm C-GM.
• Khoảng 5 giây sau khi khởi động, màn hình sẽ đóng lại và bộ đếm bắt đầu đo bức xạ.

Giao diện người dùng được làm rất đơn giản và chỉ có một công tắc điều khiển màn hình thiết bị và menu.

Theo khoảng thời gian nhấn nút, có thể có hai hành động.

1. Nhấn nhanh = CHỌN Người dùng nhấn nút chưa đầy nửa giây.
2. Nhấn và giữ = NEXT Người dùng nhấn nút hơn nửa giây.

Để NHẬP Menu hoặc xác thực một mục menu, hãy nhấn và giữ.

Có 5 màn hình thông tin:

1 - MÀN HÌNH BỨC XẠ Màn hình thông tin mặc định hiển thị các giá trị bức xạ hiện tại như số đo µSV / h hiện tại, giá trị µSV / h lớn nhất kể từ khi bật nguồn, giá trị CPM hiện tại và µSV / h trung bình kể từ khi bật nguồn. Tin nhắn được hiển thị ở dòng dưới cùng.

2 - MÀN HÌNH DOSIMETER

Màn hình này hiển thị các giá trị kể từ khi khởi động bao gồm thời gian đã trôi qua, tổng số lần đếm và liều lượng tương đương được thể hiện bằng cả micro-Sievert và micro-Rem.

3 - MÀN HÌNH ỐNG GM

Hiển thị hệ số chuyển đổi CPM của ống GM thành µSv / h, giá trị điện áp cao hiện tại (đọc từ vôn kế bên trong) và ngưỡng báo động (trong CPM).

4 - MÀN HÌNH MẠNG

Hiển thị địa chỉ IP của thiết bị (Dev) (được phân bổ bởi dịch vụ DHCP) và địa chỉ IP của máy chủ từ xa A-GM (Svr).

5 - MÀN HÌNH TÍN DỤNG

Hiển thị ngày và phiên bản phần sụn cũng như bản quyền.

CẤU HÌNH MENU

Có 7 màn hình menu để cấu hình thiết bị. Một số tham số phải được thiết lập bằng cách sử dụng các cổng giao tiếp (Nối tiếp hoặc mạng).

Bước 5: Triển khai Hệ thống sinh thái tổng thể

Mô tả ngắn

Vui lòng đọc bản PDF để biết chi tiết

Dự án A-GM nhằm cung cấp một phép đo liên tục lâu dài về mức độ phóng xạ. Nó bao gồm một ứng dụng Web mã nguồn mở (Trình quản lý A-GM) chạy trên máy chủ SOHO (ví dụ: NAS từ QNAP dành cho máy chủ Office Home Office Nhỏ) được kết nối với thiết bị đếm phóng xạ Geiger-Muller như Bộ đếm C-GM hoặc các bộ đếm tương thích từ GQ Công ty TNHH Điện tử.

Tóm tắt hệ thống tổng thể:

• Trình quản lý A-GM Ứng dụng web liên tục theo dõi và lưu trữ mức bức xạ Beta / Gamma thu được từ Bộ đếm Geiger-Muller trên máy chủ cục bộ. Dữ liệu có thể được chuyển hướng đến trang web GMC. MAP để chia sẻ dữ liệu trên toàn thế giới bằng tài khoản người dùng.
• Bộ đếm C-GM Một phần cứng và phần sụn nguồn mở cho Ethernet G. M. bộ đếm do Ad’Novea® phát triển và cung cấp chạy với Trình quản lý A-GM.
• Thiết bị GMC-320 Thiết bị GMC-320 / 5xx / 6xx được bán bởi GQ Electronics LLC © và cho phép chuyển hướng các biện pháp tới trang web GMC. MAP trực tiếp từ thiết bị bằng kết nối WiFi. A-GM Manager hỗ trợ các thiết bị này để ghi lại các phép đo bức xạ trên máy chủ của bạn và đảm bảo chuyển hướng đến trang web GMC. MAP.

TÍNH NĂNG, ĐẶC ĐIỂM

• Hỗ trợ ngôn ngữ cho tiếng Anh, Pháp, Nhật, Nga và Trung Quốc
• Hỗ trợ Bộ đếm C-GM và Bộ đếm Geiger-Muller của GQ Electronics LLC hoặc các thiết bị tương thích
• Theo dõi hoạt độ phóng xạ trong khoảng thời gian lưu giữ do người dùng xác định (tối đa 90 ngày) hoặc hàng tháng (xem hình ảnh)
• Nếu mức vượt quá ngưỡng do người dùng xác định; email được gửi tối đa 5 địa chỉ email.
• Hiển thị mức bức xạ hiện tại tính bằng µSv / h và mức tối đa trong khoảng thời gian duy trì (ghi)
• Vẽ dấu vết với các chức năng thu phóng và xoay (1 giờ, 6 giờ, 24 giờ, 1 tuần và 4 tuần)
• Có thể tải xuống nhật ký về khoảng thời gian lưu giữ và dữ liệu hàng tháng khi có sẵn
• Tải xuống và cấu hình được bảo vệ bằng đăng nhập và mật khẩu
• Phát hiện lỗi ống GM và gửi e-mail cho quản trị viên
• Chuyển hướng dữ liệu đến trang web GMC. MAP (yêu cầu tài khoản người dùng tại gmcmap)
• Hỗ trợ cho máy tính để bàn, máy tính bảng và màn hình điện thoại thông minh.

TẢI XUỐNG

ZIP dưới đây có thể được trích xuất vào thư mục Web của máy chủ SOHO của bạn. Đối với chủ sở hữu QNAP NAS, có một gói QPKG từ SourceForge.

PHIÊN BẢN 1.3 mới nhất có thể được tải xuống từ SourceForge

Bước 6: Tích hợp IoT

Mô tả ngắn

Phiên bản giới hạn Node-RED hoàn toàn độc lập của A-GM có sẵn cho môi trường QNAP IoT. Đây là một ứng dụng A-GM Manager khác và có giới hạn, chỉ có thể được sử dụng để giám sát.

Vì Bộ đếm C-GM có thể cung cấp dữ liệu đo lường ở định dạng JSON, nên nó là một ứng cử viên dễ dàng cho việc tích hợp IoT. Một số nhà cung cấp SOHO / NAS như QNAP cung cấp các khuôn khổ IoT có sẵn trên máy của họ cho các thiết bị IoT hỗ trợ định dạng dữ liệu JSON.

Dưới đây là đính kèm một tệp NodeRED có sẵn mà tôi đã phát triển để tích hợp trong khung QNAP IOT. Có thể truy cập dữ liệu Bộ đếm C-GM từ bất kỳ máy tính hoặc thiết bị di động nào.