Bộ đếm Geiger được thực hiện dễ dàng. Bộ đếm Geiger-Muller tự chế Hàn một máy biến áp và bộ nhân đôi điện áp với bộ ổn định

CẬP NHẬT: Ai đã đọc bài đăng - vui lòng tham gia khảo sát. Cảm ơn rất nhiều!

Khoảng một năm rưỡi trước, trên một số tài nguyên mạng, bao gồm cả trên Habré, họ bắt đầu quảng bá dự án “Do-ra” - một phần đính kèm iPhone cho phép bạn đo bức xạ nền và làm nhiều điều thú vị dựa trên thông tin nhận được từ máy đếm Geiger. Các bài báo trong bản tin dự án đề cập đến một số khoản tài trợ trị giá hàng triệu đô la được Quỹ Skolkovo phân bổ để phát triển thiết bị. Nhiều tháng trôi qua, “Do-ra” vẫn không thành công, người mua chờ đợi, đối thủ không ngủ. “Do-ra” có phức tạp như nó được sơn không và làm thế nào để lắp ráp một chất tương tự nhạy hơn gấp mười lần từ các bộ phận phế liệu trong vài giờ, tôi sẽ nói với những ai nhấp vào

Vậy hãy bắt đầu. Gần đây tôi đã biết về chương trình GeigerBot tuyệt vời (và cũng miễn phí!), xử lý các xung từ máy dò bức xạ ion hóa đến đầu vào micrô của iPhone hoặc iPad và có một tính năng hay: với một sự kết hợp cài đặt nhất định, tín hiệu sóng hình sin với tần số 20 kHz được tái tạo thông qua đầu ra tai nghe. Sự kết hợp của các cài đặt cần thiết cho việc này là trong ClickifyLab, tất cả các điều khiển phải ở mức tối đa, Bộ lọc tiếng vang phải được bật và chức năng nhấp chuột của Clickify phải được tắt. Sau khi thực hiện các cài đặt thích hợp, tôi đã xác minh với sự trợ giúp của phích cắm 3,5 mm và máy hiện sóng rằng tín hiệu thực sự xuất hiện và phạm vi từ đỉnh đến đỉnh của nó ở âm lượng tối đa là khoảng 1,3 volt. Tại thời điểm này, chắc chắn rằng trong một giờ nữa tín hiệu này sẽ được sử dụng sau bé nhỏ chuyển đổi để cấp nguồn cho bộ đếm Geiger, các xung từ đó sẽ được gửi đến đầu vào micrô.
Máy đo phổ biến đã được sử dụng - SBM-20. Để cấp nguồn cho nó, bạn cần 400 volt DC, có thể đạt được theo cách tiêu chuẩn bằng cách sử dụng máy biến áp có tỷ số biến đổi cao và bộ chỉnh lưu. Máy biến áp cung cấp năng lượng cho đèn huỳnh quang cathode lạnh trong đèn nền màn hình có tỷ số biến đổi rất cao. Tôi tình cờ thấy một bảng đèn nền của hãng Tôi-không-nhớ-gì, chứa một máy biến áp SGE2687-1 (loại tương tự nào cũng được, có hàng trăm loại) với tỷ lệ chuyển đổi khoảng 150. Hơi thấp một chút, nhưng Tôi không có bất cứ thứ gì khác và việc thiếu điện áp được bù đắp bằng bộ nhân đôi diode. Chúng tôi lấy một cái bảng mạch và bắt đầu lắp ráp mạch điện.

Mạch điện hóa ra rất đơn giản: một máy biến áp, hai bộ nhân đôi điện áp, một biến trở 390 volt làm diode zener và một bóng bán dẫn để tăng thời lượng của các xung phát ra từ bộ đếm Geiger đến các giá trị mà iPhone có thể tiêu hóa được. ADC âm thanh. Với các bộ phận có thể sử dụng được và lắp đặt chính xác, nó sẽ bắt đầu hoạt động ngay lập tức; định mức của hầu hết các bộ phận có thể được thay đổi trong phạm vi rất rộng mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của toàn bộ mạch. Chúng tôi cắm đầu nối vào iPhone và khởi chạy ứng dụng GeigerBot. Sử dụng vôn kế có điện trở cao (ít nhất là 100 MOhm) hoặc máy thử có điện trở bổ sung, theo dõi cẩn thận điện áp trên biến trở phải ở khoảng 400 volt; Chúng tôi đảm bảo rằng loại bộ đếm SBM-20 được chọn trong cài đặt GeigerBot và quan sát số lượng xung được ghi. Với phông bức xạ tự nhiên (0,1-0,15 μSv/h), các xung sẽ di chuyển với tốc độ trung bình 20-30/phút. Với chiều dài cáp lớn từ đầu nối đến mạch, có thể xảy ra ảnh hưởng lẫn nhau của tín hiệu đầu ra tương đối mạnh với tần số 20 kHz trên đầu vào micrô; điều này có thể biểu hiện dưới dạng tốc độ đăng ký xung lớn - vài nghìn mỗi lần; thứ hai. Để làm suy yếu ảnh hưởng này, hai dây nối đất riêng biệt được sử dụng - cho mạch cung cấp và tín hiệu. Trong trường hợp xảy ra sự cố như vậy, trong cài đặt GeigerBot, bạn cần tăng ngưỡng kích hoạt cho biên độ xung (Cài đặt - Bộ đếm Geiger - Ống GM tùy chỉnh - Cài đặt I/O - Ngưỡng âm lượng được đặt thành 10000 hoặc hơn).
Đây là một đoạn video ngắn cho thấy thiết bị đang hoạt động.

Ở giây thứ 25, phản ứng của quầy đối với máy lắc muối được sản xuất tại Hoa Kỳ vào những năm 40 của thế kỷ trước và được phủ men uranium được hiển thị, ở giây thứ 35 - hình dạng của các xung ở đầu vào micrô của Iphone.
Đó là tất cả, tức là hầu hết mọi thứ. Để tạo cho phần đính kèm máy dò của chúng ta một hình thức hoàn thiện, chúng ta hãy lấy một đoạn ống nhỏ thích hợp, đặt mọi thứ chúng ta đã hàn vào đó, không quên cách nhiệt các bộ phận của mạch điện với nhau và bịt kín các đầu bằng keo nóng. Vậy là xong, bạn có thể đến Pripyat: được cảnh báo trước có nghĩa là đã được trang bị trước.

Cám ơn vì sự quan tâm của bạn. Chúc mọi người may mắn trong khả năng sáng tạo kỹ thuật và điều kiện môi trường tốt!

Chào mọi người! Bạn dạo này thế nào? Hôm nay tôi muốn chỉ cho bạn cách làm một bộ đếm Geiger bằng chính đôi tay của bạn. Tôi bắt đầu tạo thiết bị này vào khoảng đầu năm ngoái. Kể từ đó nó đã trải qua sự lười biếng của tôi và ba lần suy nghĩ lại hoàn toàn.

Ý tưởng chế tạo một liều kế gia dụng xuất hiện ngay từ khi tôi bắt đầu niềm đam mê điện tử; ý tưởng về bức xạ luôn khiến tôi quan tâm.

Bước 1: Lý thuyết

Vì vậy, liều kế thực chất là một thiết bị rất đơn giản, chúng ta cần một bộ phận nhạy cảm, trong trường hợp của chúng ta là ống Geiger, nguồn điện cho nó, thường là khoảng 400V DC và một đèn báo, trong trường hợp đơn giản nhất có thể là một chiếc loa thông thường. Khi bức xạ ion hóa chạm vào thành của máy đếm Geiger và đánh bật các electron ra khỏi nó, nó làm cho khí trong ống trở thành chất dẫn điện, do đó, một dòng điện đi thẳng đến loa và khiến loa phát ra tiếng click, nếu bạn quan tâm thì có một lời giải thích trực tuyến tốt hơn nhiều.

Tôi nghĩ mọi người sẽ đồng ý rằng tiếng nhấp chuột không phải là chỉ báo mang lại nhiều thông tin nhất, tuy nhiên, nó có khả năng thông báo về sự gia tăng bức xạ nền, nhưng việc đếm bức xạ bằng đồng hồ bấm giờ để có kết quả chính xác hơn là một điều khá lạ nên tôi quyết định thêm vào một số bộ não cho thiết bị.

Bước 2: Thiết kế

Hãy chuyển sang thực hành. Mình chọn Arduino nano làm bộ não, chương trình rất đơn giản, nó đếm nhịp tim trong ống trong một khoảng thời gian nhất định và hiển thị lên màn hình, nó còn hiển thị biểu tượng cảnh báo bức xạ dễ thương và mức sạc pin.

Tôi sử dụng pin 18650 làm nguồn điện, nhưng Arduino cần 5V, vì vậy tôi đã tích hợp bộ chuyển đổi tăng áp DC-DC và pin lithium-ion để thiết bị có thể tự cấp nguồn hoàn toàn.

Bước 3: DC-DC điện áp cao

Tôi đã làm việc chăm chỉ để tạo ra nguồn điện áp cao, chế tạo nó bằng tay, cuộn một máy biến áp khoảng 600 vòng trên một cuộn dây thứ cấp, đóng gói nó bằng MOSFET và PLC trên Arduino. Mọi thứ đều hoạt động, nhưng tôi muốn giữ mọi thứ đơn giản.

Sẽ luôn tốt hơn khi bạn chỉ cần mua 5 mô-đun, hàn 10 dây và có được một thiết bị hoạt động hơn là cuộn dây và vặn vít bằng xung điện, vì tôi muốn mọi người có thể sao chép thiết bị của tôi. Thế là tôi tìm được một bộ chuyển đổi tăng áp DC-DC điện áp cao, rất lạ nhưng hóa ra lại rất khó tìm và những module phổ biến nhất cũng chỉ có 100 chiếc bán ra.

Mình đặt mua, làm case mới nhưng khi bắt đầu thử nghiệm thì nó tạo ra điện áp tối đa là 300V, trong khi mô tả lại ghi là nó tạo ra điện áp lên tới 620V. Tôi đã cố gắng khắc phục nhưng rất có thể vấn đề nằm ở máy biến áp. Dù sao, tôi đã đặt hàng một mô-đun khác và nó có kích thước khác mặc dù mô tả giống nhau... Tôi đã lấy lại được tiền cho mô-đun đầu tiên nhưng vẫn giữ nó vì nó cung cấp 400V mà chúng tôi cần, có thể là tối đa 450V thay vì 1200( Cái gì đó đang hoạt động hoàn toàn sai trong các dụng cụ đo lường của Trung Quốc...) Nói chung là mình mới mở lại tranh chấp...

Bước 4: Thành phần

Hiển thị thêm 7 hình ảnh

Vì vậy, tóm lại, thiết kế bộ đếm Geiger Müller gần như bao gồm toàn bộ các mô-đun sau:

• Bộ chuyển đổi tăng áp DC-DC điện áp cao (Aliexpress hoặc Amazon)
• Bộ sạc (Aliexpress hoặc Amazon)
• Bộ chuyển đổi tăng áp DC-DC 5V (Aliexpress hoặc Amazon)
• Arduino nano (Aliexpress hoặc Amazon)
• Màn hình OLED trong những bức ảnh này là 128*64, nhưng cuối cùng tôi đã sử dụng 128*32 (Aliexpress hoặc Amazon)
• Ngoài ra chúng ta cần một bóng bán dẫn 2n3904 (Aliexpress hoặc Amazon)
• Điện trở 10M và 210K (Aliexpress hoặc Amazon)
• Tụ điện 470pf (Aliexpress hoặc Amazon)
• Nút chuyển đổi (Aliexpress hoặc Amazon)

Tôi đã sử dụng những chiếc cũ của Liên Xô cho pin, bộ rung Piezo hoạt động tùy chọn và chính bộ đếm Geiger. Model STS-5 khá rẻ và dễ tìm trên eBay hoặc Amazon, nó cũng tương thích với ống SBM-20 hoặc bất kỳ loại nào khác, bạn chỉ cần thiết lập các thông số trong chương trình, trong trường hợp của tôi là số lượng micro- roentgens mỗi giờ bằng số xung ống trong 60 giây. Và vâng, đây là mô hình của chiếc hộp được in trên máy in 3D:

Hãy bắt đầu lắp ráp. Việc đầu tiên cần làm là điều chỉnh điện áp trên chiết áp DC-DC điện áp cao. Đối với STS-5 chúng ta cần khoảng 410V. Sau đó, chỉ cần hàn tất cả các mô-đun theo sơ đồ, tôi sử dụng dây cứng, điều này làm tăng độ ổn định của thiết kế và giúp có thể lắp ráp thiết bị trên bàn, sau đó chỉ cần đặt nó vào hộp.

Điểm quan trọng là chúng ta cần nối cực âm ở đầu vào và đầu ra của bộ biến điện áp cao, mình chỉ hàn phích cắm thôi. Vì chúng ta không thể kết nối Arduino với 400V, nên chúng ta sẽ cần một mạch đơn giản với một bóng bán dẫn, tôi chỉ hàn chúng bằng phương pháp bản lề và bọc chúng trong ống co nhiệt, một điện trở 10MΩ từ +400V được gắn trực tiếp vào đầu nối .

Tốt hơn là làm một giá đỡ bằng đồng cho ống, nhưng tôi chỉ quấn dây theo hình tròn, mọi thứ đều hoạt động tốt, không thay đổi điểm cộng trừ của bộ đếm Geiger. Tôi kết nối màn hình với một sợi cáp có thể tháo rời, cẩn thận cách điện vì nó nằm rất gần mô-đun điện áp cao. Một chút keo nóng. Và việc lắp ráp đã hoàn tất!

Bước 6: Cuối cùng

Chúng tôi đặt mọi thứ vào hộp và chúng tôi đã sẵn sàng cho các cuộc kiểm tra. Nhưng tôi không có gì để kiểm tra ở nhà, nhưng nhân tiện, bức xạ nền sẽ có tác dụng. Tôi có thể nói gì? Thiết bị đang hoạt động. Vâng đúng vậy. Nhưng tôi có thể thấy nhiều cách để cải thiện nó, chẳng hạn như màn hình lớn hơn để có thể hiển thị đồ họa, mô-đun Bluetooth hoặc sử dụng Sieverts thay vì tia X.

Tôi hài lòng với thiết bị, nhưng nếu bạn cải thiện nó, vui lòng chia sẻ thiết bị của bạn! Cảm ơn đã xem, hẹn gặp lại lần sau!

Bộ đếm Geiger bao gồm một máy phát điện áp cao, một ống, một bộ khuếch đại và một bộ dao động đa năng dự phòng. Tất cả bốn thành phần được chỉ định trong sơ đồ. Trong phần thứ hai của bài viết, chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn cách kết nối đồng hồ đo với bộ điều khiển USB và máy tính.

Máy phát điện cao áp

Chú ý! Điện áp cao nguy hiểm đến tính mạng nên việc tuân thủ các biện pháp phòng ngừa an toàn là bắt buộc. Không chạm vào các bộ phận mang điện của mạch điện. Luôn tắt nguồn trước khi làm việc trên các phần của mạch điện. Tụ điện C4/C5 có thể được cấp điện ngay cả sau khi ngắt mạch khỏi nguồn điện.

Máy phát điện áp cao bao gồm một máy phát xung có tần số 50 Hz trên chip NE555, máy biến áp, bộ nhân điện áp và bộ ổn định. Nếu điện áp trở nên quá cao, bộ ổn định sẽ làm giảm dao động trong bộ tạo xung. Ngoài ra, điốt Zener giới hạn điện áp ở mức 55 0V. Mạch sử dụng máy biến áp tiêu chuẩn 9 V/220 V nhưng sử dụng cuộn sơ cấp để lấy điện áp trung gian. Bạn có thể theo dõi điện áp sau máy biến áp bằng vôn kế có trở kháng cao hoặc “tuốc nơ vít thử nghiệm”.

Ống Geiger

Bạn có thể mua ống này trên ebay với giá vài euro hoặc đô la. Nhiều loại ống phù hợp, nhưng điện áp sẽ cần được điều chỉnh theo đặc điểm của kiểu máy đã chọn - thường là 550-600 V. Dòng điện trong ống bị giới hạn bởi điện trở 10 MΩ, nhưng tốt hơn nên kết nối hai bóng đèn. Điện trở 4,7 MΩ nối tiếp hoặc một điện trở cao áp.

Chú ý! Không chạm vào ống vì nó hoạt động dưới điện áp cao!

Bộ khuếch đại và bộ đa rung dự phòng

Để khuếch đại tín hiệu phát ra từ ống, người ta sử dụng một bóng bán dẫn thông thường. Bộ phát của nó được kết nối với chip đa dao động 555, có thể được kích hoạt chỉ bằng một xung rất ngắn. Đầu ra của vi mạch được kết nối với loa, nhờ đó bộ đếm Geiger hoạt động như bình thường. Đầu ra cũng có thể được kết nối với đèn LED hoặc bộ ghép quang, và điều này lần lượt được kết nối với đầu vào của bộ vi điều khiển.

Chạm vào các phần của mạch điện nằm phía trước bộ ghép quang sẽ nguy hiểm đến tính mạng!

Kết nối với vi điều khiển

Đầu ra của bộ ghép quang có thể được kết nối với một bộ vi điều khiển có hỗ trợ USB (loại được mô tả trên trang web của chúng tôi là lý tưởng). Chuỗi lắp ráp trông như thế này. Bảng USB được kết nối với máy tính.

Để thông tin được truyền đi mỗi khi nhận được xung từ đồng hồ, bạn cần thay đổi phần sụn của bộ điều khiển. Việc đo khoảng thời gian giữa các xung có thể được giao cho chính bộ điều khiển hoặc chương trình máy tính.

Bằng cách thực hiện các thay đổi đối với tệp user.c (từ ví dụ làm việc với USB), bạn có thể kiểm tra trạng thái chân được kết nối của vi điều khiển.

if(mUSBUSARTIsTxTrfReady())
{
while(PORTCbits.RC2);
mUSBUSARTTxRam("Xung lực");
start_up_state=0;
}

Trả lời

Lorem Ipsum chỉ đơn giản là văn bản giả của ngành in ấn và sắp chữ. Lorem Ipsum đã trở thành văn bản giả tiêu chuẩn của ngành kể từ những năm 1500, khi một nhà in vô danh lấy một bản in và xáo trộn nó để tạo thành một cuốn sách mẫu. Nó đã tồn tại không chỉ sau năm thế kỷ http://jquery2dotnet.com/ , mà còn là bước nhảy vọt trong lĩnh vực sắp chữ điện tử, về cơ bản vẫn không thay đổi. Nó được phổ biến vào những năm 1960 với việc phát hành các tờ Letraset chứa các đoạn Lorem Ipsum và gần đây hơn là với phần mềm xuất bản trên máy tính để bàn như Aldus PageMaker bao gồm các phiên bản của Lorem Ipsum.

Dưới đây là mạch đếm Geiger trên vi điều khiển PIC 16F84, bảng mạch in trong PCAD và phần sụn vi điều khiển.

Đặc điểm thiết bị:
Nguồn: 9V
Mức tiêu thụ hiện tại không có đèn nền LCD: 7 mA
với đèn nền LCD: 11 mA (tùy thuộc vào độ sáng)
Dải đo: 0 µR - 144 mR (giới hạn của bộ đếm SBM-20)

Tôi phải đặt mua LCD vì... Không có cửa hàng nào có quy mô phù hợp. Màn hình LCD 2 dòng, 8 ký tự dựa trên bộ điều khiển HD44780 là phù hợp nhất cho những mục đích này.
Về nguyên tắc, bất kỳ màn hình LCD 2 dòng nào dựa trên bộ điều khiển HD44780 đều phải phù hợp

Máy biến áp tăng áp được quấn trên vòng ferit 16x10x4,5

Cuộn dây I - 420 vòng PEV 0,1
Cuộn II - 8 vòng dây PEV 0,15 - 0,25
Cuộn dây III - 3 vòng dây PEV 0,15 - 0,25

Vỏ là đồng hồ vạn năng kỹ thuật số DT-830. Mua một đồng hồ vạn năng cho nhà ở của nó hóa ra rẻ hơn so với mua riêng nhà ở :)

Sửa đổi nhỏ

Chúng tôi lấy nội tạng ra, gỡ nhãn dán và sử dụng dao và dũa tiện ích để hoàn thiện nó.
Chúng tôi cũng khoan các lỗ cần thiết:

Khi thiết kế, tôi đã không tính đến một điều - việc tìm một nút có kích thước nhỏ và công tắc để gắn trên vỏ máy hóa ra lại rất khó khăn.
Vì vậy, tôi đã phải làm thêm một con dấu nhỏ để gắn công tắc từ đồng hồ vạn năng bị lỗi và cố định nút bằng một chiếc kẹp ở mặt trong của bảng mặt trước.

Kiểm tra thiết bị:

Đầu tiên, chúng tôi kiểm tra việc lắp đặt, kết nối chính xác của máy biến áp và màn hình LCD, cũng như cực tính của kết nối của đồng hồ SBM-20.
Chúng tôi phục vụ thức ăn.
CHÚ Ý! Có điện áp cao trong mạch!
Phải có điện áp ít nhất 200 volt trên tụ C1 (khi đo bằng đồng hồ vạn năng kỹ thuật số, vì điện trở trong của nó không đủ cao nên xảy ra sụt áp; trên thực tế, phải có khoảng 350 volt trên tụ C1!).

Văn bản xuất hiện trên màn hình LCD:

Sau khi khởi tạo, màn hình hiển thị số đo liều bức xạ tương đương. Trung bình khoảng 14-22 microR, nhưng có thể nhiều hơn.
Trong tương lai, các kết quả đo được cập nhật mỗi giây, xác định liều bức xạ tương đương trung bình trên một đơn vị thời gian.

Tiếp theo, bạn cần kiểm tra xem máy đo có thực sự hoạt động và có thể hiển thị nhiều thứ hơn bức xạ nền tự nhiên hay không.
Để làm được điều này, bạn có thể mua “kali nitrat” (KNO3) ở cửa hàng phân bón. KNO3 chứa đồng vị phóng xạ mà thiết bị phải phản ứng.

Bình chứa KNO3 phải được đặt càng gần mặt nhạy cảm của thiết bị càng tốt (nơi đặt máy đo SBM-20).

Một lần nữa, kết quả có thể khác nhau, nhưng số đọc phải cao hơn đáng kể so với nền tự nhiên.