Počítadlo radioaktivity (IoT) a monitorovací ekosystém: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Stav: Nezveřejněno

Firmware C-GM poslední aktualizace 10. června 2019 s novou verzí 1.3 A-GM poslední aktualizace 25. listopadu 2019 s novou verzí 1.3

Tento nízkonákladový projekt D. I. Y (50 $/43 €) C-GM Counter poskytuje hardware a firmware pro stavbu čítacího zařízení Geiger-Müller aka G. M. čítač pro kontinuální měření úrovně radioaktivity. Základem je Arduino Nano, 20 znaků x 4 řádky LCD displej, ethernetová karta W5100, napájecí zdroj 400 V a velmi málo komponentů v okolí. Počet komponentů byl udržován na minimu pro snadnou montáž a snížení nákladů.

• Počitadlo C-GM může fungovat jako samostatné počítadlo radioaktivity
• nebo pro zajištění dlouhodobého sledování radioaktivity lze počítadlo C-GM použít ve spojení s A-GM Manager (v pokračování), což je webová aplikace s otevřeným zdrojovým kódem běžící na serveru SOHO (např. QNAP prodává servery Small Office Home Office). A-GM Manager je také schopen publikovat opatření C-GM Counter na celosvětově sdílené mapě spravované GMC MAP. Nakonec existuje také verze Node-RED pro integraci C-GM Counter s Node-RED, jako je rámec QNAP IoT.

Podívejte se také na W-GM Counter, přenosnou bateriovou verzi Wifi (22 $/27 €) založenou na ESP32 Heltec kompatibilní se současným Eco-Systemem.

DŮLEŽITÉ (riziko úrazu elektrickým proudem)

Zařízení vyžaduje napájení 400 voltů. Navzdory tomu, že dodávaný proud zůstane velmi nízký, odrazuji lidi, kteří nejsou zvyklí zabývat se elektronikou a elektřinou, aby se pokusili postavit toto zařízení, ale místo toho zvolili komerční produkt (viz dostupné kompatibilní produkty v sekci Eko-systém).

Krok 1: Ekosystém

Může vás zajímat POUZE stavba čítače C-GM. Samozřejmě můžete!

Ale můžete být také ochotni implementovat vývoj místního bodu měření radioaktivity a vývoj úrovně stop v průběhu času. To lze provést pomocí našeho ekosystému výše.

Pro ty, kteří mají potíže s budováním hardwaru, jsem našel čítače od GQ Electronics LLC ©, jako je GMC-320V5, který je kompatibilní s naším A-GM Managerem (nemám s touto společností ani zájmy, ani kontakty, takže se mě neptejte více na jejich produkty).

POZNÁMKA: Rozsáhlé dokumentace týkající se zařízení C-GM Counter a A-GM Manager jsou k dispozici ve formátu PDF, které vás provedou budováním zařízení a implementací ekosystému.

Všechny informace potřebné k sestavení hardwaru a firmwaru zařízení C-GM Counter lze nalézt a stáhnout z SourceForge.

Krok 2: Počitadlo C-GM

FUNKCE

• Detekce záření: beta, gama, rentgen
• GM trubice: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (provozní napětí 400 V)
• Jazyková podpora: Pouze angličtina
• Maximální hodnota 65 535 CPM / 425 µSv / h (teoretická)

• Zobrazené hodnoty:

  • Aktuální CPM
  • Aktuální µSv/h
  • Maximum µSv/h od spuštění
  • Průměrný µSv/h od spuštění
  • Uplynulý čas od spuštění
  • Úroveň na sloupcovém grafu

  • Poplach

    • Uživatelem definovaný práh
    • Alarmové zprávy na LCD
    • Bliká podsvícení LCD

  • LED blesk pro každý beta/gama záření

    • LED dioda bliká každou sekundu, pokud je GM trubice detektivní
    • LED dioda stále svítí, když selže připojení k síti

  • Zvuk zvuku

    • Pípněte při každém pulzním záření beta/gama
    • Zvukový zvukový alarm

  • Ovládání zařízení od:

    • Interní nabídka zařízení
    • USB (vyžadovat sériovou konzolu, například Termite) nebo Ethernet (pomocí webového prohlížeče)
  • Síťové připojení pomocí DHCP
  • Podpora pro webové rozhraní A-GM Manager

  • Uživatelem definované parametry (z Menu nebo přes webové rozhraní)

    • Konverzní faktor GM zkumavky (CPM na µSv/h)
    • Prah alarmu v CPM
    • Bzučák zapnutý nebo vypnutý
    • Časový limit zobrazení
    • Povolit komunikaci pro komunikaci s A-GM Manager
    • Definice IP serveru A-GM (přes USB nebo A-GM Manager)
    • Interní H. V. kalibrace voltmetru (přes USB nebo A-GM Manager)
    • Parametry lze trvale uložit do EEPROM

Krok 3: Sestavení čítače C-GM

Stručný popis

Podrobnosti najdete v souboru PDF

HARDWARE

Montáž hardwaru čítače C-GM byla provedena co nejjednodušeji s použitím minimálních komponent dostupných samostatně (např. Amazon nebo eBay) a minimálního zapojení. Neexistuje žádná vyhrazená deska s plošnými spoji (PCB), ale místo toho levná jednostranná bodová deska (aka Perfboard) s pájecí podložkou pro každý otvor (Veroboard).

• Rezistor GM 5,6 MΩ se prodává přímo na zásuvce RCA.
• Deska Ethernet je připojena k Arduino Nano pomocí konektoru 2x5.
• Kolíky konektoru desky Ethernet procházejí Perforboardem, aby byla zajištěna jeho fixace.
• Arduino Nano je přivařeno na Perfboard.
• Na výstupním konektoru na zadní straně H. V. je navařena kapacita C1 (10nF/2kV). modul.
• Na zadní straně H. V. modul mezi vstupním a výstupním GND.
• Rezistor R6 (47KΩ) je přivařen přímo na zemnící kolík LED.
• Ethernetový modul W5100 RST není připojen k Arduino RST. Na pinu RST na pinu modulu W5100 je odpor a kapacita. Pokud je připojen k Arduino RST, zabrání to stahování nového firmwaru do Arduina. Nevýhodou je potřeba vypnout napájení pro resetování ethernetu.

SOFTWARE

Programování zařízení C-GM Counter lze provést pomocí souboru HEX zařízení C-GM Counter.

Budete potřebovat nástroj UpLoader, jako je Xloader (web autora je uzavřený a kopie je k dispozici zde) nebo ArduinoSketchUploader (zdroje C#, které mají být kompilovány). Jiné alternativy mohou být k dispozici na webových stránkách Arduino.

• CGM_vx.x.x.hex Tento soubor použijte k uchování nativního zavaděče vašeho Arduino Nano.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Tento soubor použijte k flashování firmwaru C-GM a jeho zavaděče.

---

NOVINKA v1.3: Chcete -li síť deaktivovat, podržte při spouštění tlačítko (dokud nevstoupíte do nabídky, pak nabídku opustíte). Tím se zabrání nepřetržitému blokování v důsledku opakovaných pokusů o připojení k síti, které zabrání vstupu do nabídky pro nastavení nových síťových parametrů (překvapuje mě, že se zatím nikdo nehlásí, že by si s tím měl dělat starosti!)

Krok 4: Použití čítače C-GM

Stručný popis

Podrobnosti si prosím přečtěte v PDF

Zařízení C-GM Counter počítá počet radiačních impulsů (CPM) za jednu minutu (okno s posunem) a převádí tento počet na hodnotu mikro Sievert za hodinu (µSv/h) pomocí G. M. trubkový přepočítací faktor.

• Při spuštění úvodní obrazovka zobrazuje verzi a autorská práva firmwaru čítače C-GM.
• Asi 5 sekund po zapnutí se úvodní obrazovka zavře a počitadlo zahájí měření záření.

Uživatelské rozhraní bylo velmi jednoduché a existuje pouze jeden přepínač přepínače pro ovládání obrazovek a nabídky zařízení.

Podle délky stisknutí tlačítka existují dvě možné akce.

1. Krátké stisknutí = VYBRAT Uživatel stiskne tlačítko méně než půl sekundy.
2. Dlouhé stisknutí = DALŠÍ Uživatel stiskne tlačítko déle než půl sekundy.

Chcete-li vstoupit do nabídky nebo ověřit položku nabídky, dlouze stiskněte. Chcete-li probudit displej, přeskočte na další obrazovku nebo položku nabídky, krátkým stisknutím.

K dispozici je 5 informačních obrazovek:

1-OBRAZOVKA ZÁŘENÍ Výchozí informační obrazovka zobrazuje aktuální hodnoty záření, jako je aktuální míra µSV/h, maximální hodnota µSV/h od zapnutí, aktuální hodnota CPM a průměrná µSV/h od zapnutí. Zprávy se zobrazují ve spodním řádku.

2 - OBRAZOVKA DOSIMETERU

Tato obrazovka zobrazuje hodnoty od zapnutí, včetně uplynulého času, celkového počtu počtů a ekvivalentní dávky vyjádřené v mikro-Sievert i mikro-Rem.

3 - OBRAZOVKA GM TUBE

Zobrazte převodní faktor GM trubice CPM na µSv/h, aktuální hodnotu vysokého napětí (odečtenou z interního voltmetru) a prahovou hodnotu alarmu (v CPM).

4 - SÍŤOVÁ OBRAZOVKA

Zobrazte IP adresu zařízení (Dev) (přidělenou službou DHCP) a IP adresu vzdáleného serveru A-GM (Svr).

5 - OBRAZOVKA ÚVĚRŮ

Zobrazte verzi a datum firmwaru a autorská práva.

MENU KONFIGURACE

Pro konfiguraci zařízení je k dispozici 7 obrazovek nabídek. Některé parametry je nutné nastavit pomocí komunikačních portů (sériové nebo síťové).

Krok 5: Implementace celkového ekosystému

Stručný popis

Podrobnosti si prosím přečtěte v PDF

Projekt A-GM je zaměřen na poskytování dlouhodobého kontinuálního měření úrovně radioaktivity. Obsahuje webovou aplikaci s otevřeným zdrojovým kódem (A-GM Manager) běžící na serveru SOHO (např. NAS od QNAP pro servery Small Office Home Office) připojenou k zařízení pro počítání radioaktivity Geiger-Muller, jako jsou C-GM Counters nebo kompatibilní čítače od GQ Electronics LLC.

Shrnutí celého systému:

• A-GM Manager Webová aplikace, která nepřetržitě monitoruje a ukládá úrovně záření Beta/Gamma získané z Geiger-Muller Counters na lokálním serveru. Data lze přesměrovat na web GMC. MAP pro celosvětové sdílení dat pomocí uživatelského účtu.
• C-GM Counter Open-source hardware a firmware pro Ethernet G. M. čítač vyvinutý a poskytovaný společností Ad’Novea® běžící s A-GM Manager.
• Zařízení GMC-320 Zařízení GMC-320/5xx/6xx prodává společnost GQ Electronics LLC © a umožňují přesměrování opatření na web GMC. MAP přímo ze zařízení pomocí připojení WiFi. A-GM Manager podporuje tato zařízení pro protokolování radiačních opatření na vašem serveru a zajištění přesměrování na web GMC. MAP.

FUNKCE

• Jazyková podpora angličtiny, francouzštiny, japonštiny, ruštiny a čínštiny
• Podpora čítačů C-GM a čítačů Giger Electronics LLC Geiger-Muller nebo kompatibilních zařízení
• Monitorujte radioaktivitu během uživatelem definovaného období uchovávání (maximálně 90 dní) nebo měsíčně (viz obrázek)
• Pokud úroveň překročí uživatelem definovaný práh; e -maily jsou odesílány až na 5 e -mailových adres.
• Zobrazení aktuální úrovně záření v µSv/h a maximální úrovně po dobu retence (záznam)
• Trasování grafu s funkcemi zoomu a panorámování (1 hodina, 6 hodin, 24 hodin, 1 týden a 4 týdny)
• Protokol po dobu uchování lze stáhnout a měsíční data, jsou -li k dispozici
• Stahování a konfigurace chráněna přihlašovacím jménem a heslem
• Detekce poruchy GM elektronky a odeslání e-mailu správci
• Přesměrování dat na web GMC. MAP (vyžadován uživatelský účet na gmcmap)
• Podpora stolních počítačů, tabletů a obrazovek chytrých telefonů.

STAŽENÍ

Níže uvedené ZIP lze extrahovat do webového adresáře vašeho serveru SOHO. Pro vlastníky QNAP NAS je k dispozici balíček QPKG od SourceForge.

Nejnovější verzi 1.3 lze stáhnout ze serveru SourceForge

Krok 6: Integrace IoT

Stručný popis

Pro prostředí IoT QNAP je k dispozici zcela nezávislá omezená verze A-GM Node-RED. Jedná se o jinou a omezenou aplikaci A-GM Manager, kterou lze použít pouze pro monitorování.

Protože je čítač C-GM schopen poskytovat naměřená data ve formátu JSON, je snadným kandidátem na integraci IoT. Někteří poskytovatelé SOHO/NAS, jako je QNAP, zpřístupňují na svých počítačích rámce IoT pro zařízení IoT podporující datový formát JSON.

Zde je připojen dostupný soubor NodeRED, který jsem vyvinul pro integraci do rámce QNAP IOT. Umožňuje přístup k datům C-GM Counter z jakéhokoli počítače nebo mobilního zařízení.