Licznik radioaktywności (IoT) i ekosystem monitorowania: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Stan: nieopublikowany

Ostatnia aktualizacja oprogramowania C-GM 10 czerwca 2019 z nową wersją 1.3 Ostatnia aktualizacja aplikacji A-GM 25 listopada 2019 z nową wersją 1.3

Ten tani projekt licznika C-GM (50 $ / 43 €) zapewnia sprzęt i oprogramowanie do budowy urządzenia licznika Geigera-Müllera, znanego również jako G. M. licznik do ciągłego pomiaru poziomu radioaktywności. Opiera się na Arduino Nano, 20-znakowym x 4 liniowym wyświetlaczu LCD, karcie Ethernet W5100, zasilaniu 400V i bardzo niewielu komponentach. Liczba komponentów została ograniczona do minimum, aby ułatwić montaż i obniżyć koszty.

• Licznik C-GM może działać jako samodzielny licznik radioaktywności
• lub w celu zapewnienia długoterminowego monitorowania radioaktywności, licznik C-GM może być używany w połączeniu z A-GM Managerem (w sequelu), który jest aplikacją internetową typu open source działającą na serwerze SOHO (np. QNAP sprzedaje serwery dla małych biur domowych). A-GM Manager może również publikować środki przeciwdziałania C-GM na ogólnoświatowej wspólnej mapie zarządzanej przez GMC MAP. Istnieje również wersja Node-RED do integracji licznika C-GM z Node-RED, taka jak framework QNAP IoT.

Zobacz także W-GM Counter, przenośną wersję Wifi zasilaną bateryjnie (22 $/27 €) opartą na ESP32 Heltec kompatybilną z obecnym Eco-Systemem.

WAŻNE (ryzyko porażenia prądem)

Urządzenie wymaga zasilania 400 V. Pomimo tego, że dostarczany prąd pozostanie bardzo niski, odradzam ludziom, którzy nie mają do czynienia z elektroniką i elektrycznością, aby próbowali zbudować to urządzenie, ale zamiast tego wybrali produkt komercyjny (zobacz dostępne kompatybilne produkty w sekcji Ekosystem).

Krok 1: Ekosystem

Możesz być TYLKO zainteresowany zbudowaniem licznika C-GM. Oczywiście, że możesz!

Ale możesz również chcieć wdrożyć swój lokalny punkt pomiaru radioaktywności i ewolucję poziomu śladowego w czasie. Można to zrobić za pomocą naszego ekosystemu powyżej.

Dla tych, którzy mają trudności z budowaniem sprzętu, znalazłem liczniki firmy GQ Electronics LLC©, takie jak GMC-320V5, który jest kompatybilny z naszym A-GM Managerem (nie mam żadnych zainteresowań ani kontaktów z tą firmą, więc nie pytaj mnie więcej o ich produkty).

UWAGA: Obszerna dokumentacja dotycząca zarówno urządzenia licznika C-GM, jak i menedżera A-GM jest dostępna w formacie PDF, aby poprowadzić Cię przez proces budowy urządzenia i wdrażania ekosystemu.

Wszystkie informacje wymagane do montażu sprzętu i oprogramowania sprzętowego urządzenia C-GM Counter można znaleźć i pobrać z SourceForge.

Krok 2: Urządzenie licznika C-GM

CECHY

• Wykrywanie promieniowania: beta, gamma, rentgenowskie
• Lampa GM: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (napięcie robocze 400 V)
• Obsługa języków: tylko angielski
• Wartość maksymalna 65 535 CPM / 425 µSv/h (teoretyczna)

• Wyświetlane wartości:

  • Bieżący CPM
  • Prąd µSv/h
  • Maksymalna µSv/h od uruchomienia
  • Średnia µSv/h od uruchomienia
  • Czas, który upłynął od uruchomienia
  • Poziom na wykresie słupkowym

  • Alarm

    • Próg zdefiniowany przez użytkownika
    • Komunikaty alarmowe na LCD
    • Podświetlenie LCD miga
  • Lampa błyskowa LED dla każdego impulsu promieniowania beta/gamma
    • Dioda LED miga co sekundę, jeśli rurka GM jest detektywistyczna
    • Dioda nadal świeci, gdy połączenie sieciowe nie powiedzie się

  • Dźwięk audio

    • Sygnał dźwiękowy dla każdego impulsu promieniowania beta/gamma
    • Dźwiękowy alarm dźwiękowy

  • Sterowanie urządzeniem od:

    • Menu wewnętrzne urządzenia
    • USB (wymaga konsoli szeregowej, takiej jak Termite) lub Ethernet (za pomocą przeglądarki internetowej)
  • Połączenie sieciowe za pomocą DHCP
  • Obsługa interfejsu sieciowego A-GM Manager

  • Parametry zdefiniowane przez użytkownika (z menu lub przez interfejs sieciowy)

    • Współczynnik konwersji lampy GM (CPM na µSv/h)
    • Próg alarmu w CPM
    • Brzęczyk włączony lub wyłączony
    • Limit czasu wyświetlania
    • Włącz sieć do komunikacji z menedżerem A-GM
    • Definicja adresu IP serwera A-GM (przez USB lub A-GM Manager)
    • WN wewnętrzny kalibracja woltomierza (przez USB lub A-GM Manager)
    • Parametry można na stałe zapisać w pamięci EEPROM

Krok 3: Budowa licznika C-GM

Krótki opis

Zobacz plik PDF, aby uzyskać szczegółowe informacje

SPRZĘT KOMPUTEROWY

Montaż osprzętu licznika C-GM został maksymalnie uproszczony przy użyciu minimalnej ilości komponentów dostępnych u nas (np. Amazon lub eBay) i minimalnego okablowania. Nie ma dedykowanej płytki drukowanej (PCB), ale zamiast niej niedroga pojedyncza płytka z kropkami (aka Perfboard) z podkładką lutowniczą dla każdego otworu (Veroboard).

• Rezystor GM 5,6MΩ sprzedawany jest bezpośrednio na gnieździe RCA.
• Płytka Ethernet jest podłączona do Arduino Nano za pomocą złącza 2x5.
• Piny złącza karty Ethernet przechodzą przez płytkę perforowaną, aby zapewnić jej zamocowanie.
• Arduino Nano jest spawany na płycie perforowanej.
• Pojemność C1 (10nF/2kV) jest spawana na złączu wyjściowym z tyłu H. V. moduł.
• Z tyłu H. V. moduł między wejściem a wyjściem GND.
• Rezystor R6 (47KΩ) jest przyspawany bezpośrednio do styku masy diody LED.
• Moduł Ethernet RST W5100 nie jest podłączony do Arduino RST. Na pinie RST pinu modułu W5100 znajduje się rezystor i pojemność. W przypadku połączenia z Arduino RST zapobiega to pobieraniu nowego oprogramowania w Arduino. Wadą jest konieczność wyłączenia zasilania w celu zresetowania sieci Ethernet.

OPROGRAMOWANIE

Programowanie Urządzenia Licznika C-GM można wykonać za pomocą pliku HEX urządzenia Licznika C-GM.

Będziesz potrzebował narzędzia UpLoader, takiego jak Xloader (strona autora jest obecnie zamknięta, kopia jest dostępna tutaj) lub ArduinoSketchUploader (źródła C# do skompilowania). Inne alternatywy mogą być dostępne na stronie Arduino.

• CGM_vx.x.x.hex Użyj tego pliku, aby zachować natywny program ładujący Arduino Nano.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Użyj tego pliku do flashowania oprogramowania C-GM i jego programu ładującego.

---

NOWOŚĆ v1.3: Aby wyłączyć sieć, naciskaj przycisk podczas uruchamiania (do momentu wejścia do menu, a następnie opuszczenia menu). Pozwala to uniknąć ciągłego blokowania z powodu ponownych prób połączenia z siecią, co uniemożliwia wejście do menu w celu ustawienia nowych parametrów sieci (jestem zaskoczony, że nikt nie zgłasza, że do tej pory się tym przejmował!)

Krok 4: Korzystanie z licznika C-GM

Krótki opis

Proszę przeczytać plik PDF, aby uzyskać szczegółowe informacje

Urządzenie licznika C-GM zlicza liczbę impulsów promieniowania (CPM) w ciągu jednej minuty (przesuwane okno) i przekształca tę liczbę na wartość mikrosiwerta na godzinę (µSv/h) za pomocą G. M. współczynnik konwersji rury.

• Podczas uruchamiania ekran powitalny wyświetla wersję i prawa autorskie oprogramowania sprzętowego urządzenia licznika C-GM.
• Około 5 sekund po włączeniu, ekran powitalny zamyka się, a licznik rozpoczyna pomiar promieniowania.

Interfejs użytkownika został bardzo prosty i jest tylko jeden przełącznik do sterowania ekranami i menu urządzenia.

W zależności od czasu naciśnięcia przycisku możliwe są dwie akcje.

1. Krótkie naciśnięcie = WYBIERZ Użytkownik naciśnie przycisk krócej niż pół sekundy.
2. Długie naciśnięcie = DALEJ Użytkownik naciska przycisk dłużej niż pół sekundy.

Aby WEJŚĆ do Menu lub zatwierdzić wpis menu, wykonaj jedno długie naciśnięcie. Aby obudzić wyświetlacz, przejdź do następnego ekranu lub wpisu menu, wykonaj jedno krótkie naciśnięcie.

Dostępnych jest 5 ekranów informacyjnych:

1 – EKRAN PROMIENIOWANIA Domyślny ekran informacyjny wyświetla aktualne wartości promieniowania, takie jak bieżący pomiar µSV/h, maksymalna wartość µSV/h od włączenia, aktualna wartość CPM i średnia µSV/h od włączenia. Wiadomości są wyświetlane w dolnej linii.

2 - EKRAN DOZYMETROWY

Ten ekran wyświetla wartości od momentu włączenia, w tym upływający czas, całkowitą liczbę zliczeń i równoważną dawkę wyrażoną zarówno w mikro-Sievert, jak i mikro-Rem.

3 - EKRAN RUROWY GM

Wyświetl współczynnik konwersji lampy GM CPM na µSv/h, aktualną wartość wysokiego napięcia (odczytaną z wewnętrznego woltomierza) i próg alarmu (w CPM).

4 - EKRAN SIECI

Wyświetl adres IP urządzenia (Dev) (przydzielony przez usługę DHCP) oraz adres IP zdalnego serwera A-GM (Svr).

5 - EKRAN KREDYTÓW

Wyświetl wersję i datę oprogramowania oraz prawa autorskie.

MENU KONFIGURACJI

Istnieje 7 ekranów menu do konfiguracji urządzenia. Niektóre parametry należy ustawić za pomocą portów komunikacyjnych (szeregowy lub sieciowy).

Krok 5: Wdrażanie ogólnego ekosystemu

Krótki opis

Proszę przeczytać plik PDF, aby uzyskać szczegółowe informacje

Projekt A-GM ma na celu zapewnienie długoterminowego, ciągłego pomiaru poziomu radioaktywności. Zawiera aplikację internetową typu open source (A-GM Manager) działającą na serwerze SOHO (np. NAS firmy QNAP dla serwerów w małym biurze w domu) podłączoną do urządzenia licznika radioaktywności Geigera-Mullera, takiego jak liczniki C-GM lub kompatybilne liczniki firmy GQ Elektronika Sp.

Podsumowując cały system:

• A-GM Manager Aplikacja internetowa, która stale monitoruje i przechowuje na lokalnym serwerze poziomy promieniowania Beta/Gamma uzyskane z liczników Geigera-Mullera. Dane można przekierować do witryny GMC. MAP w celu udostępniania danych na całym świecie za pomocą konta użytkownika.
• C-GM Counter Sprzęt i oprogramowanie sprzętowe typu open source dla Ethernet G. M. licznik opracowany i dostarczony przez Ad’Novea® działający z A-GM Managerem.
• Urządzenie GMC-320 Urządzenia GMC-320/5xx/6xx są sprzedawane przez GQ Electronics LLC© i umożliwiają przekierowanie pomiarów na stronę GMC. MAP bezpośrednio z urządzenia za pomocą połączenia WiFi. A-GM Manager obsługuje te urządzenia do rejestrowania pomiarów promieniowania na serwerze i zapewnia przekierowanie na stronę GMC. MAP.

CECHY

• Obsługa języków dla angielskiego, francuskiego, japońskiego, rosyjskiego i chińskiego
• Obsługa liczników C-GM i liczników Geigera-Mullera GQ Electronics LLC lub kompatybilnych urządzeń
• Monitoruj radioaktywność przez zdefiniowany przez użytkownika okres przechowywania (maksymalnie 90 dni) lub co miesiąc (patrz zdjęcie)
• Czy poziom przekracza próg zdefiniowany przez użytkownika; e-maile wysyłane są do 5 adresów e-mail.
• Wyświetla aktualny poziom promieniowania w µSv/h i maksymalny poziom w okresie retencji (zapis)
• Wykres wykresu z funkcjami powiększania i przesuwania (1 godzina, 6 godzin, 24 godziny, 1 tydzień i 4 tygodnie)
• Zaloguj się przez okres przechowywania można pobrać i miesięczne dane, jeśli są dostępne
• Pobieranie i konfiguracja chronione loginem i hasłem
• Wykrycie awarii tuby GM i wysłanie e-maila do administratora
• Przekierowanie danych na stronę GMC. MAP (wymagane konto użytkownika w gmcmap)
• Wsparcie dla komputerów stacjonarnych, tabletów i ekranów smartfonów.

POBIERANIE

Poniższy ZIP można rozpakować do katalogu internetowego serwera SOHO. Dla właścicieli QNAP NAS dostępny jest pakiet QPKG od SourceForge.

Najnowszą WERSJĘ 1.3 można pobrać z SourceForge

Krok 6: Integracja z Internetem Rzeczy

Krótki opis

Całkowicie niezależna, limitowana wersja Node-RED A-GM jest dostępna dla środowiska QNAP IoT. Jest to inna i ograniczona aplikacja A-GM Manager, której można używać wyłącznie do monitorowania.

Ponieważ C-GM Counter jest w stanie dostarczyć dane pomiarowe w formacie JSON, jest łatwym kandydatem do integracji IoT. Niektórzy dostawcy SOHO/NAS, tacy jak QNAP, udostępniają na swoich komputerach platformy IoT dla urządzeń IoT obsługujących format danych JSON.

Tutaj jest załączony plik NodeRED, który opracowałem do integracji z frameworkiem QNAP IOT. Umożliwia dostęp do danych Licznika C-GM z dowolnego komputera lub urządzenia mobilnego.