Počítadlo rádioaktivity (IoT) a monitorovací ekosystém: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Stav: nezverejnené

Firmvér C-GM posledná aktualizácia 10. júna 2019 s novou verziou 1.3 Posledná aktualizácia aplikácie A-GM 25. novembra 2019 s novou verziou 1.3

Tento nízkonákladový projekt D. I. Y (50 $/43 €) C-GM Counter poskytuje hardvér a firmvér na stavbu počítadla Geiger-Müller aka G. M. počítadlo pre kontinuálne meranie úrovne rádioaktivity. Základom je Arduino Nano, 20 znakov x 4 riadkový LCD displej, ethernetová karta W5100, napájanie 400 V a veľmi málo komponentov v okolí. Počet komponentov bol obmedzený na minimum, aby sa uľahčila montáž a znížili náklady.

• Počítadlo C-GM môže fungovať ako samostatné počítadlo rádioaktivity
• alebo na zaistenie dlhodobého monitorovania rádioaktivity je možné počítadlo C-GM použiť v spojení s A-GM Manager (v pokračovaní), čo je webová aplikácia s otvoreným zdrojovým kódom spustená na serveri SOHO (napr. QNAP predáva servery Small Office Home Office). A-GM Manager je tiež schopný publikovať opatrenia C-GM Counter na celosvetovo zdieľanej mape spravovanej GMC MAP. Nakoniec existuje aj verzia Node-RED na integráciu počítadla C-GM s Node-RED, ako je napríklad rámec IoT QNAP.

Pozrite si tiež W-GM Counter, prenosnú batériovú verziu Wifi (22 $/27 €) na základe ESP32 Heltec kompatibilnej so súčasným ekosystémom.

DÔLEŽITÉ (riziko úrazu elektrickým prúdom)

Zariadenie vyžaduje napájanie 400 voltov. Napriek tomu, že dodávaný prúd zostane veľmi nízky, odrádzam ľudí, ktorí nie sú zvyknutí zaoberať sa elektronikou a elektrickou energiou, aby sa pokúšali postaviť toto zariadenie, ale namiesto toho zvolili komerčný výrobok (pozri dostupné kompatibilné produkty v časti Eko-systém).

Krok 1: Ekosystém

IBA vás môže zaujímať zostrojenie počítadla C-GM. Samozrejme môžete!

Môžete však byť tiež ochotní implementovať svoj miestny bod merania rádioaktivity a vývoj úrovne stopy v priebehu času. To je možné vykonať pomocou nášho vyššie uvedeného ekosystému.

Pre tých, ktorí majú problémy s budovaním hardvéru, som našiel počítadlá od spoločnosti GQ Electronics LLC ©, ako napríklad GMC-320V5, ktoré sú kompatibilné s naším manažérom A-GM (nemám ani záujmy, ani kontakty s touto spoločnosťou, takže sa ma nepýtajte viac na ich Produkty).

POZNÁMKA: Komplexné dokumentácie týkajúce sa zariadenia C-GM Counter a A-GM Manager sú k dispozícii vo formáte PDF, ktoré vás prevedú stavbou zariadení a implementáciou ekosystému.

Všetky informácie potrebné na zostavenie hardvéru a firmvéru zariadenia C-GM Counter je možné nájsť a stiahnuť z SourceForge.

Krok 2: Počítadlo C-GM

VLASTNOSTI

• Detekcia žiarenia: beta, gama, röntgen
• GM trubica: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (prevádzkové napätie 400 V)
• Jazyková podpora: iba angličtina
• Maximálna hodnota 65 535 CPM / 425 µSv / h (teoretická)

• Zobrazené hodnoty:

  • Aktuálna CTZ
  • Aktuálny µSv/h
  • Maximum µSv/h od spustenia
  • Priemerný µSv/h od spustenia
  • Uplynulý čas od spustenia
  • Úroveň na stĺpcovom grafe

  • Alarm

    • Užívateľom definovaný prah
    • Alarmové správy na LCD displeji
    • Bliká podsvietenie LCD
  • LED blesk pre každý impulz žiarenia beta/gama
    • LED dióda bliká každú sekundu, ak je GM trubica detektívna
    • LED dióda stále svieti, keď zlyhá sieťové pripojenie

  • Zvuk zvuku

    • Pípnite pri každom impulze žiarenia beta/gama
    • Zvukový zvukový alarm

  • Ovládanie zariadenia od:

    • Interná ponuka zariadenia
    • USB (vyžaduje sériovú konzolu, napríklad Termite) alebo Ethernet (pomocou webového prehliadača)
  • Sieťové pripojenie pomocou DHCP
  • Podpora webového rozhrania A-GM Manager

  • Užívateľom definované parametre (z Menu alebo cez webové rozhranie)

    • Konverzný faktor GM skúmavky (CPM na µSv/h)
    • Prah alarmu v CTZ
    • Bzučiak zapnutý alebo vypnutý
    • Časový limit displeja
    • Povoliť sieť pre komunikáciu s A-GM Manager
    • Definícia IP servera A-GM (prostredníctvom USB alebo A-GM Manager)
    • Interný H. V. kalibrácia voltmetra (cez USB alebo A-GM Manager)
    • Parametre je možné natrvalo uložiť do EEPROM

Krok 3: Zostavenie počítadla C-GM

Stručný opis

Podrobnosti nájdete v súbore PDF

HARDWARE

Montáž hardvéru pultu C-GM bola čo najjednoduchšia s použitím minimálnych súčastí, ktoré sú k dispozícii samostatne (napr. Amazon alebo eBay), a minimálneho zapojenia. Neexistuje žiadna špecializovaná doska s plošnými spojmi (PCB), ale namiesto toho lacná jednostranná bodová doska (známa tiež ako Perfboard) so spájkovacou podložkou pre každý otvor (Veroboard).

• Rezistor GM 5,6 MΩ sa predáva priamo v zásuvke RCA.
• Ethernetová doska je k Arduino Nano pripojená pomocou konektora 2x5.
• Kolíky konektora ethernetovej dosky prechádzajú cez Perforboard, aby sa zaistila jeho fixácia.
• Arduino Nano je zvarené na Perfboarde.
• Kapacita C1 (10nF/2kV) je zvarená na výstupnom konektore na zadnej strane H. V. modul.
• Na zadnej strane H. V. modul medzi vstupným a výstupným GND.
• Rezistor R6 (47KΩ) je zvarený priamo na uzemňovací kolík LED.
• Ethernetový modul W5100 RST nie je pripojený k Arduino RST. Na kolíku RST na pine modulu W5100 je odpor a kapacita. Ak je pripojený k Arduino RST, zabraňuje to sťahovaniu nového firmvéru do Arduina. Nevýhodou je potreba vypnúť napájanie kvôli resetovaniu siete Ethernet.

SOFTVÉR

Programovanie zariadenia C-GM Counter je možné vykonať pomocou súboru HEX zariadenia C-GM Counter.

Budete potrebovať nástroj UpLoader, ako je Xloader (autorská webová stránka je uzavretá a kópia je k dispozícii tu) alebo ArduinoSketchUploader (zdroje C# sa majú skompilovať). Na webe Arduino môžu byť k dispozícii ďalšie alternatívy.

• CGM_vx.x.x.hex Tento súbor použite na zachovanie pôvodného zavádzača vášho Arduino Nano.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Tento súbor použite na flashovanie firmvéru C-GM a jeho zavádzača.

---

NOVINKA v1.3: Ak chcete vypnúť sieť, počas zavádzania podržte tlačidlo stlačené (kým nevstúpite do ponuky, potom ponuku opustíte). Vyhnete sa tým nepretržitému blokovaniu v dôsledku opakovaných pokusov o sieťové pripojenie, ktoré zabránia vstupu do ponuky na nastavenie nových parametrov siete (prekvapuje ma, že sa nikto nehlási, že by sa tým doteraz zaoberal!)

Krok 4: Použitie počítadla C-GM

Stručný opis

Podrobnosti si prečítajte v PDF

Zariadenie C-GM Counter počíta počet radiačných impulzov (CPM) za jednu minútu (okno s posunom) a tento počet prevedie na hodnotu mikro Sievert za hodinu (µSv/h) pomocou G. M. trubicový konverzný faktor.

• Na úvodnej obrazovke sa pri spustení zobrazuje verzia a autorské práva na firmvér počítadla C-GM.
• Asi 5 sekúnd po zapnutí sa úvodná obrazovka zatvorí a počítadlo spustí meranie žiarenia.

Užívateľské rozhranie bolo veľmi jednoduché a existuje iba jeden prepínač na ovládanie obrazoviek a ponuky zariadenia.

Podľa trvania stlačenia tlačidla sú možné dve akcie.

1. Krátke stlačenie = VYBRAŤ Užívateľ stlačí tlačidlo menej ako pol sekundy.
2. Dlhé stlačenie = NEXT Užívateľ stlačí tlačidlo viac ako pol sekundy.

Ak chcete vstúpiť do ponuky alebo potvrdiť vstup do ponuky, urobte jedno dlhé stlačenie. Ak sa chcete zobudiť z obrazovky, preskočte na nasledujúcu obrazovku alebo položku ponuky, krátkym stlačením.

K dispozícii je 5 informačných obrazoviek:

1-OBRAZOVKA RADIÁCIE Predvolená informačná obrazovka zobrazuje aktuálne hodnoty žiarenia, ako napríklad aktuálna miera µSV/h, maximálna hodnota µSV/h od spustenia, aktuálna hodnota CPM a priemerná µSV/h od spustenia. Správy sa zobrazujú v spodnom riadku.

2 - OBRAZOVKA DOSIMETERU

Táto obrazovka zobrazuje hodnoty od zapnutia vrátane uplynulého času, celkového počtu počítaní a ekvivalentnej dávky vyjadrenej v mikro-Sievert aj v mikro-Rem.

3 - OBRAZOVKA GM TUBE

Zobrazte konverzný faktor GM trubice CPM na µSv/h, aktuálnu hodnotu vysokého napätia (odčítanú z interného voltmetra) a prahovú hodnotu alarmu (v CPM).

4 - SIEŤOVÁ OBRAZOVKA

Zobrazte IP adresu zariadenia (Dev) (pridelenú službou DHCP) a IP adresu vzdialeného servera A-GM (Svr).

5 - OBRAZOVKA ÚVEROV

Zobrazte verziu a dátum firmvéru, ako aj autorské práva.

MENU KONFIGURÁCIE

K dispozícii je 7 obrazoviek ponúk na konfiguráciu zariadenia. Niektoré parametre je potrebné nastaviť pomocou komunikačných portov (sériové alebo sieťové).

Krok 5: Implementácia celkového ekosystému

Stručný opis

Podrobnosti si prečítajte v PDF

Projekt A-GM je zameraný na zabezpečenie dlhodobého nepretržitého merania úrovne rádioaktivity. Obsahuje webovú aplikáciu s otvoreným zdrojovým kódom (A-GM Manager) spustenú na serveri SOHO (napr. NAS od QNAP pre servery Small Office Home Office) pripojenú k zariadeniu na počítanie rádioaktivity Geiger-Muller, ako sú počítadlá C-GM alebo kompatibilné počítadlá od spoločnosti GQ Electronics LLC.

Ak chcete zhrnúť celkový systém:

• A-GM Manager Webová aplikácia, ktorá nepretržite monitoruje a ukladá úrovne žiarenia beta/gama získané z čítačov Geiger-Muller Counters na lokálnom serveri. Údaje je možné presmerovať na webovú stránku GMC. MAP na celosvetové zdieľanie údajov pomocou používateľského účtu.
• C-GM Counter Open-source hardvér a firmvér pre Ethernet G. M. počítadlo vyvinuté a poskytnuté spoločnosťou Ad’Novea® bežiace s A-GM Manager.
• Zariadenie GMC-320 Zariadenia GMC-320/5xx/6xx predáva spoločnosť GQ Electronics LLC © a umožňujú presmerovanie opatrení na webovú stránku GMC. MAP priamo zo zariadenia pomocou pripojenia WiFi. A-GM Manager podporuje tieto zariadenia na zaznamenávanie opatrení žiarenia na vašom serveri a zabezpečenie presmerovania na webovú stránku GMC. MAP.

VLASTNOSTI

• Jazyková podpora angličtiny, francúzštiny, japončiny, ruštiny a čínštiny
• Podpora pre počítadlá C-GM a počítadlo Geiger-Muller spoločnosti GQ Electronics LLC alebo kompatibilné zariadenia
• Monitorujte rádioaktivitu počas retenčného obdobia definovaného používateľom (maximálne 90 dní) alebo mesačne (pozri obrázok)
• Ak hladina prekročí prah definovaný užívateľom; E -maily sú odoslané až na 5 e -mailových adries.
• Zobrazte aktuálnu úroveň žiarenia v µSv/h a maximálnu úroveň počas retenčného obdobia (záznam)
• Sledovanie grafu s funkciami priblíženia a posúvania (1 hodina, 6 hodín, 24 hodín, 1 týždeň a 4 týždne)
• Je možné stiahnuť denník uchovávania údajov a mesačné údaje, ak sú k dispozícii
• Sťahovanie a konfigurácia sú chránené prihlasovacím menom a heslom
• Zistenie poruchy GM trubice a odoslanie e-mailu správcovi
• Presmerovanie údajov na webovú stránku GMC. MAP (vyžaduje sa užívateľský účet na gmcmap)
• Podpora pre stolné počítače, tablety a obrazovky smartfónov.

STIAHNUŤ ▼

Nasledujúce PSČ je možné extrahovať do webového adresára vášho servera SOHO. Pre majiteľov QNAP NAS je k dispozícii balík QPKG od SourceForge.

Najnovšiu verziu VERSION 1.3 je možné stiahnuť z SourceForge

Krok 6: Integrácia IoT

Stručný opis

Pre prostredie IoT QNAP je k dispozícii úplne nezávislá obmedzená verzia A-GM Node-RED. Je to iná a obmedzená aplikácia A-GM Manager, ktorú je možné použiť iba na monitorovanie.

Pretože C-GM Counter je schopný poskytovať údaje o meraní vo formáte JSON, je jednoduchým kandidátom na integráciu IoT. Niektorí poskytovatelia SOHO/NAS, ako napríklad QNAP, na svojich počítačoch sprístupňujú rámce IoT pre zariadenia IoT podporujúce dátový formát JSON.

Tu je pripojený dostupný súbor NodeRED, ktorý som vyvinul na integráciu do rámca QNAP IOT. Umožňuje prístup k údajom C-GM Counter z akéhokoľvek počítača alebo mobilného zariadenia.