Elektronika
Radiometer dozymetr Geigera SMB-20 - PCB do projektu AVT 5204
- Mierzy promieniowanie jonizujące X i gamma za pomocą lampy SBM-20, z LCD, alarmem dawki, rejestracją maksimum i zasilaniem bateryjnym. Wersja A zawiera płytkę PCB.
Radiometr dozymetr Geigera – miernik promieniowania SBM-20 AVT5204
Układ pozwala zbudować bateryjny miernik promieniowania jonizującego X i gamma z lampą Geigera-Müllera.
Miernik promieniowania jonizującego z lampą SBM-20
AVT5204 pozwala zbudować radiometr/dozymetr oparty na lampie Geigera-Müllera SBM-20. Przyrząd zlicza impulsy powstające po przejściu kwantów promieniowania przez lampę, a następnie przelicza je na moc równoważnika dawki i równoważnik dawki pochłoniętej.
Wyniki są prezentowane na wyświetlaczu LCD 2×8, a każda zarejestrowana cząstka może być sygnalizowana błyskiem LED i charakterystycznym kliknięciem buzzera. Układ ma alarm przekroczenia nastawionej mocy dawki, rejestrację maksimum, zegar RTC oraz możliwość wyboru algorytmu pomiarowego.
Karta techniczna
AVT5204
Radiometr/dozymetr z lampą SBM-20, przetwornicą 400 V, mikrokontrolerem STM32F101, wyświetlaczem LCD 2×8, alarmem dawki, zegarem RTC i sygnalizacją impulsów promieniowania.
| Wersja | A – płytka PCB |
| Typ projektu | radiometr / dozymetr promieniowania jonizującego |
| Zastosowanie | pomiar promieniowania X i gamma, praca terenowa, serwis i zastosowania edukacyjne |
| Detektor | lampa Geigera-Müllera SBM-20 |
| Rodzaj mierzonego promieniowania | promieniowanie X i gamma |
| Napięcie lampy G-M | około 400 V |
| Rezystor anodowy lampy | około 10 MΩ w torze wysokiego napięcia |
| Zasilanie urządzenia | 3,5…15 V |
| Typowe zasilanie bateryjne | 4 baterie R6 |
| Pobór prądu | około 15 mA |
| Napięcie części cyfrowej | 3,3 V ze stabilizatora LF33ABPT |
| Przetwornica wysokiego napięcia | MC34063 z transformatorem TR1 |
| Częstotliwość przetwornicy | około 30 kHz |
| Transformator HV | rdzeń EF16, przekładnia około 1:25, uzwojenie pierwotne 12 zwojów, wtórne 300 zwojów |
| Prostownik HV | UF4007 i kondensator wysokonapięciowy MKSE |
| Formowanie impulsów | LM358 jako układ różniczkujący i komparator |
| Jednostka centralna | STM32F101C6T6, ARM Cortex-M3 |
| Taktowanie mikrokontrolera | kwarc 8 MHz |
| Zegar RTC | wewnętrzny RTC mikrokontrolera z kwarcem 32,768 kHz |
| Wyświetlacz | LCD 2×8 znaków, kontroler HD44780, tryb 4-bitowy |
| Zasilanie LCD | około 5 V z podwajacza napięcia sterowanego z PWM mikrokontrolera |
| Zakres mocy równoważnika dawki | 0,01 µSv/h do 999,9 µSv/h |
| Zakres równoważnika dawki | 0,00001 mSv do 9999 mSv |
| Algorytmy pomiarowe | zliczanie 40 s lub tryb Capture z czasami integracji SHORT, MEDIUM i LONG |
| Sygnalizacja impulsów | błysk LED i kliknięcie buzzera przy zarejestrowaniu cząstki |
| Alarm | próg mocy dawki ustawiany w menu, alarm akustyczny po przekroczeniu progu |
| Progi alarmu | 20…200 µSv/h z krokiem 20 µSv/h |
| Czas alarmu | około 1 minuta przerywanego sygnału dźwiękowego |
| Rejestracja maksimum | wartość i czas wystąpienia maksymalnej mocy dawki |
| Jednostki wskazań | SI lub jednostki zwyczajowe wybierane w menu |
| Obsługa | 3 przyciski mikroswitch |
| Złącza programowania | JTAG 2×10 oraz port szeregowy / bootloader |
| Obudowa prototypu | HAMMOND RH-3185 |
| Montaż | płytka dwustronna z metalizacją, elementy SMD i przewlekane, własnoręcznie nawijany transformator HV |
| Wymiary płytki PCB | 170×124 mm |
Wersja A – płytka PCB
AVT5204 A zawiera płytkę PCB do projektu radiometru/dozymetru z lampą SBM-20. Elementy elektroniczne z poniższego wykazu trzeba skompletować osobno.
Wykaz elementów
- R1: 100 kΩ
- R2: 180 Ω
- R3: 0,22 Ω / 1 W
- R4: 62,5 kΩ
- R5, R6: 10 MΩ
- R7: 470 kΩ
- R8, R9: 5,1 MΩ
- R10, R13: 220 kΩ
- R11: 200 kΩ
- R12: 68 kΩ
- R14, R19: 33 kΩ
- R15: 22 kΩ
- R16, R17, R18, R22: 10 kΩ
- R20: 5,1 kΩ
- R21: 360 Ω
- P1: 22 kΩ
- C1, C2, C4, C7, C13, C14, C17, C18, C23-C26: 100 nF
- C3: 100 µF / 16 V
- C5: 1 nF
- C6: 1 µF / 400 V, MKSE o małej upływności
- C8, C9: 1 nF
- C10: 1 µF / 400 V
- C11: 27 pF / 400 V
- C12, C19-C22: 27 pF
- C15, C16: 1 µF / 16 V
- U1: LF33ABPT
- U2: MC34063
- U3: LM358
- U4: STM32F101
- DZ1: dioda Zenera 4,7 V
- D1: UF4007
- D2: LL4148
- D3, D4: BAT43
- D5: dioda LED
- LG1: lampa Geigera-Müllera SBM-20
- SW1-SW3: mikrowłączniki
- JP1: goldpin 1×2
- JP2: goldpin 2×8
- JP3: RS232
- JP4: goldpin 2×10
- BU1: buzzer
- X1: kwarc 8 MHz
- X2: kwarc zegarkowy 32,768 kHz
- DL1, DL2: 22 mH
- TR1: transformator HV na rdzeniu EF16 / karkasie EF16-K-H
- ZW1: goldpin 1×3 + jumper
- W1: włącznik
- LCD 2×8 znaków zgodny z HD44780
- Obudowa, koszyk baterii 4×R6 oraz przewody zgodnie z wykonaniem mechanicznym
Notes
Transformator TR1 do przetwornicy wysokiego napięcia wymaga starannego nawinięcia i izolowania warstw. Uzwojenie pierwotne ma 12 zwojów, wtórne 300 zwojów, a między warstwami trzeba stosować przekładki izolacyjne.
Podczas uruchamiania warto użyć zasilacza laboratoryjnego z ograniczeniem prądowym około 0,1 A i napięciem 6 V. Pobór prądu powinien mieścić się w granicach 15…30 mA, a napięcie zasilające lampę powinno być zbliżone do 400 V.
Kondensator w torze wysokiego napięcia powinien mieć małą upływność. W miejscu wskazanym dla kondensatora MKSE nie należy stosować kondensatora elektrolitycznego.
Uwaga: w układzie występuje wysokie napięcie około 400 V groźne dla zdrowia.
Nieprawidłowy montaż, dotknięcie obwodu lampy G-M lub pomiary bez zachowania zasad bezpieczeństwa mogą doprowadzić do porażenia. Uruchamianie powinny wykonywać osoby mające doświadczenie z układami wysokiego napięcia.
Uwaga: To amatorski radiometr z lampą SBM-20, a nie certyfikowany przyrząd ochrony radiologicznej. Nie powinien być jedyną podstawą decyzji dotyczących bezpieczeństwa pracy w środowisku promieniowania jonizującego.
Najczęściej zadawane pytania
Wersja A zawiera płytkę PCB. Wszystkie elementy elektroniczne trzeba skompletować osobno.
To radiometr/dozymetr do pomiaru promieniowania jonizującego X i gamma z wykorzystaniem lampy Geigera-Müllera SBM-20.
Projekt wykorzystuje lampę Geigera-Müllera SBM-20, zasilaną napięciem około 400 V.
Urządzenie może pokazywać bieżącą moc równoważnika dawki, równoważnik dawki, wartość maksymalną oraz czas wystąpienia maksimum.
Tak. W menu można ustawić próg alarmu mocy dawki. Po jego przekroczeniu uruchamiany jest przerywany sygnał akustyczny.
Każda zarejestrowana cząstka może powodować krótkie błysnięcie diody LED i kliknięcie buzzera.
Układ może pracować w zakresie 3,5…15 V. Typowo stosuje się cztery baterie R6, a pobór prądu wynosi około 15 mA.
Tak. Przetwornica wytwarza około 400 V do zasilania lampy Geigera-Müllera, dlatego montaż i uruchamianie wymagają szczególnej ostrożności.
Nie. To konstrukcja amatorska. Może być użyteczna edukacyjnie i eksperymentalnie, ale nie zastępuje certyfikowanego sprzętu ochrony radiologicznej.
Nie. To wersja A, czyli sama płytka PCB. Lampę SBM-20, STM32F101, MC34063, LM358, LCD, transformator HV, elementy SMD, elementy przewlekane, buzzer, przyciski, złącza, obudowę i pozostałe podzespoły trzeba dobrać osobno według wykazu.
