Счетчик радиоактивности (IoT) и экосистема мониторинга: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Статус: не опубликовано

Прошивка C-GM последнее обновление 10 июня 2019 г. с новой версией 1.3 Приложение A-GM последнее обновление 25 ноября 2019 г. с новой версией 1.3

Этот недорогой (50 $ / 43 €) проект D. I. Y C-GM Counter предоставляет оборудование и прошивку для создания счетчика Гейгера-Мюллера, известного как G. M. счетчик для непрерывного измерения уровня радиоактивности. Он основан на Arduino Nano, 20-символьном 4-строчном ЖК-дисплее, карте Ethernet W5100, источнике питания на 400 В и очень небольшом количестве компонентов. Количество компонентов сведено к минимуму для упрощения сборки и снижения стоимости.

• C-GM Counter может работать как автономный счетчик радиоактивности.
• или для обеспечения долгосрочного мониторинга радиоактивности, счетчик C-GM может использоваться в сочетании с A-GM Manager (в дальнейшем), который представляет собой веб-приложение с открытым исходным кодом, работающее на сервере SOHO (например, QNAP продает серверы для домашнего офиса Small Office). A-GM Manager также может публиковать меры C-GM Counter на всемирной общей карте, управляемой GMC MAP. Наконец, существует также версия Node-RED для интеграции счетчика C-GM Counter с Node-RED, такая как инфраструктура QNAP IoT.

См. Также W-GM Counter, портативную версию Wifi с батарейным питанием (22 $ / 27 €), основанную на ESP32 Heltec, совместимую с текущей Eco-системой.

ВАЖНО (опасность поражения электрическим током)

Для устройства требуется источник питания на 400 вольт. Несмотря на то, что поставляемый ток будет оставаться очень низким, я не рекомендую людям, не привыкшим иметь дело с электроникой и электричеством, пытаться построить это устройство, а вместо этого выбирают коммерческий продукт (см. Доступные совместимые продукты в разделе «Экосистема»).

Шаг 1: Эко-система

Вы можете быть заинтересованы ТОЛЬКО в создании счетчика C-GM. Конечно вы можете!

Но вы также можете реализовать свою местную точку измерения радиоактивности и изменения уровня следа с течением времени. Это можно сделать с помощью нашей эко-системы, указанной выше.

Для тех, кто испытывает трудности со сборкой оборудования, я нашел счетчики от GQ Electronics LLC ©, такие как GMC-320V5, которые совместимы с нашим менеджером A-GM (у меня нет ни интересов, ни контактов с этой компанией, поэтому не спрашивайте меня больше об их продукты).

ПРИМЕЧАНИЕ. Подробная документация, касающаяся устройства C-GM Counter и A-GM Manager, доступна в формате PDF, чтобы помочь вам в создании устройства и реализации экосистемы.

Всю информацию, необходимую для сборки оборудования и прошивки устройства C-GM Counter, можно найти и загрузить с SourceForge.

Шаг 2: Счетчик C-GM

ОСОБЕННОСТИ

• Обнаружение излучения: бета, гамма, рентген
• Трубка GM: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (рабочее напряжение 400 В)
• Языковая поддержка: только английский
• Максимальное значение 65 535 CPM / 425 мкЗв / ч (теоретическое)

• Отображаемые значения:

  • Текущая цена за тысячу показов
  • Сила тока мкЗв / ч
  • Максимум мкЗв / ч с момента запуска
  • Среднее значение мкЗв / ч с момента запуска
  • Время, прошедшее с момента запуска
  • Уровень на гистограмме

  • Тревога

    • Определяемый пользователем порог
    • Тревожные сообщения на ЖК-дисплее
    • Подсветка ЖК-дисплея мигает

  • Светодиодная вспышка для каждого импульса бета / гамма излучения

    • Светодиод мигает каждую секунду, если трубка GM - детектив
    • Светодиод продолжает гореть при сбое сетевого подключения

  • Аудио звук

    • Звуковой сигнал для каждого импульса бета / гамма-излучения
    • Звуковая сигнализация

  • Управление устройством с:

    • Внутреннее меню устройства
    • USB (требуется последовательная консоль, например Termite) или Ethernet (с помощью веб-браузера)
  • Сетевое соединение с использованием DHCP
  • Поддержка веб-интерфейса A-GM Manager

  • Параметры, определяемые пользователем (из меню или через веб-интерфейс)

    • Коэффициент преобразования трубки GM (CPM в мкЗв / ч)
    • Порог тревоги в CPM
    • Зуммер включен или выключен
    • Тайм-аут дисплея
    • Включите сеть для связи с A-GM Manager
    • Определение IP-адреса сервера A-GM (через USB или A-GM Manager)
    • Внутренний H. V. калибровка вольтметра (через USB или A-GM Manager)
    • Параметры могут быть навсегда сохранены в EEPROM

Шаг 3: Создание счетчика C-GM

Краткое описание

Подробную информацию см. В файле PDF.

АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Сборка аппаратного обеспечения счетчика C-GM была сделана максимально простой с использованием минимального количества компонентов, доступных самим (например, Amazon или eBay), и минимума проводки. Специальной печатной платы (PCB) нет, вместо нее имеется недорогая односторонняя точечная плата (также известная как Perfboard) с паяльной площадкой для каждого отверстия (Veroboard).

• Резистор GM 5,6 МОм продается непосредственно на разъеме RCA.
• Плата Ethernet подключается к Arduino Nano с помощью разъема 2x5.
• Контакты разъема платы Ethernet проходят через Perforboard, чтобы обеспечить его фиксацию.
• Arduino Nano приварен к монтажной плате.
• Емкость C1 (10 нФ / 2 кВ) приваривается к выходному разъему на задней панели устройства высокого напряжения. модуль.
• На задней панели H. V. модуль между входом и выходом GND.
• Резистор R6 (47 кОм) приваривается непосредственно к заземляющему контакту светодиода.
• Модуль Ethernet W5100 RST не подключен к Arduino RST. На выводе RST вывода модуля W5100 есть резистор и емкость. При подключении к Arduino RST это предотвращает загрузку новой прошивки в Arduino. Недостатком является необходимость отключения питания для сброса Ethernet.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Программирование устройства счетчика C-GM может быть выполнено с использованием HEX-файла устройства счетчика C-GM.

Вам понадобится утилита UpLoader, такая как Xloader (веб-сайт автора в настоящее время закрыт, копия доступна здесь) или ArduinoSketchUploader (исходные коды C # должны быть скомпилированы). Другие альтернативы могут быть доступны на веб-сайте Arduino.

• CGM_vx.x.x.hex Используйте этот файл, чтобы сохранить собственный загрузчик вашего Arduino Nano.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Используйте этот файл для прошивки прошивки C-GM и ее загрузчика.

---

НОВИНКА v1.3: Чтобы отключить сеть, продолжайте нажимать кнопку во время загрузки (до входа в меню, затем выйдите из меню). Это позволяет избежать постоянной блокировки из-за повторных попыток подключения к сети, что не позволяет войти в меню для настройки новых сетевых параметров (я удивлен, что пока никто не сообщает, что это беспокоило!)

Шаг 4: Использование счетчика C-GM

Краткое описание

Пожалуйста, прочтите PDF-файл для получения подробной информации

Устройство C-GM Counter подсчитывает количество импульсов излучения (CPM) за период в одну минуту (окно смещения) и преобразует это количество в значение микрозиверта в час (мкЗв / ч), используя G. M. коэффициент преобразования трубки.

• При запуске на заставке отображается версия и авторские права микропрограммы счетчика C-GM.
• Примерно через 5 секунд после включения экран-заставка закрывается, и счетчик начинает измерение излучения.

Пользовательский интерфейс был сделан очень простым, и есть только один переключатель для управления экранами устройства и меню.

В зависимости от продолжительности нажатия кнопки возможны два действия.

1. Короткое нажатие = ВЫБОР Пользователь нажимает кнопку менее полсекунды.
2. Длительное нажатие = ДАЛЕЕ Пользователь нажимает кнопку более полсекунды.

Чтобы войти в меню или подтвердить вход в меню, сделайте одно длинное нажатие. Чтобы активировать дисплей, перейти к следующему экрану или элементу меню, сделайте одно короткое нажатие.

Есть 5 информационных экранов:

1 - ЭКРАН ИЗЛУЧЕНИЯ На информационном экране по умолчанию отображаются текущие значения излучения, такие как текущее значение мкЗВ / ч, максимальное значение мкЗв / ч с момента включения питания, текущее значение CPM и среднее значение мкЗв / ч с момента включения питания. Сообщения отображаются в нижней строке.

2 - ЭКРАН ДОЗИМЕТРА

На этом экране отображаются значения с момента включения, включая прошедшее время, общее количество отсчетов и эквивалентную дозу, выраженную как в микрозивертах, так и в микрозивертах.

3 - ЭКРАН ТРУБКИ GM

Отобразите коэффициент преобразования трубки GM CPM в мкЗв / ч, текущее значение высокого напряжения (считываемое внутренним вольтметром) и порог срабатывания сигнализации (в CPM).

4 - ЭКРАН СЕТИ

Отображение IP-адреса устройства (Dev) (назначенного службой DHCP) и IP-адреса удаленного сервера A-GM (Svr).

5 - ЭКРАН КРЕДИТОВ

Отображение версии прошивки и даты, а также авторских прав.

МЕНЮ КОНФИГУРАЦИИ

Есть 7 экранов меню для настройки устройства. Некоторые параметры должны быть установлены через коммуникационные порты (последовательный или сетевой).

Шаг 5: Внедрение общей экосистемы

Краткое описание

Пожалуйста, прочтите PDF-файл для получения подробной информации

Проект A-GM направлен на обеспечение длительного непрерывного измерения уровня радиоактивности. Он включает в себя веб-приложение с открытым исходным кодом (A-GM Manager), работающее на сервере SOHO (например, NAS от QNAP для серверов домашнего офиса Small Office), подключенном к устройству счетчика радиоактивности Гейгера-Мюллера, например счетчикам C-GM или совместимым счетчикам от GQ. ООО Электроника.

Подводя итог всей системе:

• A-GM Manager Веб-приложение, которое непрерывно отслеживает и сохраняет уровни бета / гамма-излучения, полученные с помощью счетчиков Гейгера-Мюллера, на локальном сервере. Данные могут быть перенаправлены на веб-сайт GMC. MAP для обмена данными по всему миру с использованием учетной записи пользователя.
• C-GM Counter Аппаратное обеспечение и прошивка с открытым исходным кодом для Ethernet G. M. счетчик, разработанный и предоставленный Ad’Novea® с менеджером A-GM.
• Устройство GMC-320 Устройства GMC-320 / 5xx / 6xx продаются компанией GQ Electronics LLC © и позволяют перенаправлять меры на веб-сайт GMC. MAP непосредственно с устройства, используя соединение Wi-Fi. A-GM Manager поддерживает эти устройства для регистрации радиационных мер на вашем сервере и обеспечения перенаправления на веб-сайт GMC. MAP.

ОСОБЕННОСТИ

• Языковая поддержка для английского, французского, японского, русского и китайского языков.
• Поддержка счетчиков C-GM и счетчиков Гейгера-Мюллера GQ Electronics LLC или совместимых устройств
• Контролируйте радиоактивность в течение определенного пользователем периода хранения (максимум 90 дней) или ежемесячно (см. Рисунок)
• Если уровень превышает установленный пользователем порог; электронные письма отправляются до 5 адресов электронной почты.
• Отображение текущего уровня излучения в мкЗв / ч и максимального уровня за период удержания (запись)
• Постройте график с функциями масштабирования и панорамирования (1 час, 6 часов, 24 часа, 1 неделя и 4 недели)
• Можно загрузить журнал за период хранения и данные за месяц, если они доступны.
• Загрузка и настройка защищены логином и паролем
• Обнаружение неисправности трубки GM и отправка электронной почты администратору
• Перенаправление данных на сайт GMC. MAP (требуется учетная запись пользователя на gmcmap)
• Поддержка настольных компьютеров, планшетов и экранов смартфонов.

СКАЧАТЬ

Приведенный ниже ZIP-файл можно извлечь в веб-каталог вашего сервера SOHO. Для владельцев QNAP NAS на SourceForge доступен пакет QPKG.

Последнюю ВЕРСИЮ 1.3 можно скачать с SourceForge

Шаг 6: Интеграция IoT

Краткое описание

Для среды QNAP IoT доступна полностью независимая ограниченная версия A-GM Node-RED. Это другое и ограниченное приложение A-GM Manager, которое можно использовать только для мониторинга.

Поскольку C-GM Counter может предоставлять данные измерений в формате JSON, он является легким кандидатом на интеграцию с IoT. Некоторые поставщики SOHO / NAS, такие как QNAP, предоставляют на своих компьютерах инфраструктуры Интернета вещей для устройств Интернета вещей, поддерживающих формат данных JSON.

Здесь прилагается доступный файл NodeRED, который я разработал для интеграции в инфраструктуру QNAP IOT. Это позволяет получить доступ к данным счетчика C-GM с любого компьютера или мобильных устройств.