Contador de radioatividade (IoT) e Eco-sistema de monitoramento: 6 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Status: não publicado

Última atualização do firmware C-GM em 10 de junho de 2019 com a nova versão 1.3 A-GM atualização do aplicativo em 25 de novembro de 2019 com a nova versão 1.3

Este projeto de contador C-GM de baixo custo D. I. Y (50 $ / 43 €) fornece hardware e firmware para a construção de um dispositivo contador Geiger-Müller, também conhecido como G. M. contador para medição contínua do nível de radioatividade. Ele é baseado em um Arduino Nano, um display LCD de 20 caracteres x 4 linhas, uma placa Ethernet W5100, uma fonte de alimentação de 400V e poucos componentes ao redor. O número de componentes foi reduzido ao mínimo para facilitar a montagem e reduzir o custo.

• O contador C-GM é capaz de funcionar como um contador de radioatividade autônomo
• ou para garantir o monitoramento de radioatividade de longo prazo, o contador C-GM pode ser usado em associação com o A-GM Manager (na sequência), que é um aplicativo da web de código aberto em execução em um servidor SOHO (por exemplo, QNAP vende servidores Small Office Home Office) O A-GM Manager também pode publicar as medidas C-GM Counter no mapa compartilhado mundialmente gerenciado pelo GMC MAP. Finalmente, há também uma versão Node-RED para integração do C-GM Counter com Node-RED, como o framework QNAP IoT.

Veja também o Contador W-GM, uma versão Wifi portátil alimentada por bateria (22 $ / 27 €) baseada em ESP32 Heltec compatível com o Eco-System atual.

IMPORTANTE (risco de choques elétricos)

O dispositivo requer uma fonte de alimentação de 400 Volts. Apesar de a corrente fornecida permanecer muito baixa, eu desencorajo as pessoas não acostumadas a lidar com eletrônicos e eletricidade a tentar construir este dispositivo, mas a escolher um produto comercial (veja os produtos compatíveis disponíveis na seção Eco-sistema).

Etapa 1: O Eco-sistema

Você pode estar SOMENTE interessado em construir o C-GM Counter. Claro que você pode!

Mas você também pode estar disposto a implementar seu ponto de medição de radioatividade local e a evolução do nível de rastreamento ao longo do tempo. Isso pode ser feito usando nosso Eco-sistema acima.

Para quem tem dificuldade em construir hardware, encontrei contadores da GQ Electronics LLC © como o GMC-320V5 que é compatível com o nosso A-GM Manager (não tenho interesses nem contatos com esta empresa, então não me pergunte mais sobre eles produtos).

NOTA: Documentações abrangentes sobre o dispositivo C-GM Counter e o A-GM Manager estão disponíveis em formato PDF para guiá-lo na construção do dispositivo e na implementação do Eco-sistema.

Todas as informações necessárias para a montagem do hardware e firmware do dispositivo C-GM Counter podem ser encontradas e baixadas do SourceForge.

Etapa 2: O dispositivo do contador C-GM

RECURSOS

• Detecção de radiação: beta, gama, raios-X
• Tubo GM: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (tensão de operação de 400 V)
• Suporte de idioma: somente inglês
• Valor máximo 65 535 CPM / 425 µSv / h (teórico)

• Valores de exibição:

  • CPM atual
  • ΜSv / h atual
  • Máximo µSv / h desde a inicialização
  • ΜSv / h médio desde a inicialização
  • Tempo decorrido desde a inicialização
  • Nível no gráfico de barras

  • Alarme

    • Limite definido pelo usuário
    • Mensagens de alarme no LCD
    • Luz de fundo do LCD piscando
  • Flash LED para cada pulso de radiação beta / gama
    • LED pisca a cada segundo se o tubo GM for detetive
    • LED ainda aceso quando a conexão de rede falha

  • Som de áudio

    • Sinal sonoro para cada pulso de radiação beta / gama
    • Alarme sonoro audível

  • Controle de dispositivo de:

    • Menu interno do dispositivo
    • USB (requer um console serial, como Termite) ou Ethernet (usando um navegador da web)
  • Conexão de rede usando DHCP
  • Suporte para interface da web A-GM Manager

  • Parâmetros definidos pelo usuário (do Menu ou através da interface da web)

    • Fator de conversão do tubo GM (CPM para µSv / h)
    • Limite de alarme no CPM
    • Campainha ligada ou desligada
    • Tempo limite de exibição
    • Habilitar rede para comunicação com o gerente A-GM
    • Definição de IP do servidor A-GM (através de USB ou A-GM Manager)
    • H. V. interno calibração do voltímetro (através de USB ou A-GM Manager)
    • Os parâmetros podem ser salvos permanentemente na EEPROM

Etapa 3: Construindo o Contador C-GM

Pequena descrição

Veja o arquivo PDF para detalhes

HARDWARE

A montagem do hardware do contador C-GM foi feita da forma mais simples possível, usando o mínimo de componentes disponíveis (por exemplo, Amazon ou eBay) e o mínimo de fiação. Não há placa de circuito impresso dedicada (PCB), mas em vez disso, uma placa de ponto de face única de baixo custo (também conhecida como Perfboard) com almofada de solda para cada orifício (Veroboard).

• O resistor GM 5.6MΩ é vendido diretamente no soquete RCA.
• A placa Ethernet é conectada ao Arduino Nano usando um conector 2x5.
• Os pinos do conector da placa Ethernet passam pelo Perforboard para garantir sua fixação.
• O Arduino Nano é soldado no Perfboard.
• A capacitância C1 (10nF / 2kV) é soldada no conector de saída na parte traseira do H. V. módulo.
• Há uma cinta de fio soldada na parte traseira do H. V. módulo entre a entrada e saída GND.
• O resistor R6 (47KΩ) é soldado diretamente no pino de aterramento do LED.
• O módulo Ethernet W5100 RST não está conectado ao Arduino RST. No pino RST do pino do módulo W5100, há um resistor e uma capacitância. Se conectado ao Arduino RST, isso impede o download de novo firmware no Arduino. A desvantagem é a necessidade de desligar a fonte de alimentação para redefinir a Ethernet.

PROGRAMAS

A programação do dispositivo C-GM Counter pode ser feita usando o arquivo HEX do dispositivo C-GM Counter.

Você precisará de um utilitário UpLoader como o Xloader (o site do autor está atualmente fechado, uma cópia está disponível aqui) ou ArduinoSketchUploader (fontes C # a serem compiladas). Outras alternativas podem estar disponíveis no site do Arduino.

• CGM_vx.x.x.hex Use este arquivo para manter o carregador de inicialização nativo de seu Arduino Nano.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Use este arquivo para atualizar o firmware C-GM e seu carregador de inicialização.

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NOVA v1.3: Para desabilitar a rede, continue pressionando o botão durante a inicialização (até entrar no menu e depois sair do menu). Isso evita ser bloqueado continuamente devido a novas tentativas de conexão de rede que impede a entrada no menu para definir novos parâmetros de rede (estou surpreso que ninguém relatou ter se incomodado com isso até agora!)

Etapa 4: usando o contador C-GM

Pequena descrição

Por favor, leia o PDF para detalhes

O dispositivo C-GM Counter conta o número de pulsos de radiação (CPM) em um período de um minuto (janela de deslocamento) e converte essa contagem em um valor micro Sievert por hora (µSv / h) usando o G. M. fator de conversão do tubo.

• Na inicialização, a tela inicial exibe a versão e os direitos autorais do firmware do dispositivo do contador C-GM.
• Cerca de 5 segundos após a inicialização, a tela inicial fecha e o contador inicia a medição de radiação.

A interface do usuário foi feita de forma muito simples e há apenas um botão de controle para controlar as telas e o menu do dispositivo.

De acordo com a duração do pressionamento do botão, existem duas ações possíveis.

1. Pressão curta = SELECIONAR O usuário pressiona o botão menos de meio segundo.
2. Pressão longa = PRÓXIMO O usuário pressiona o botão por mais de meio segundo.

Para ENTRAR no Menu ou validar uma entrada do menu, pressione longamente. Para Reativar a Tela, pule para a próxima tela ou entrada do menu, pressione rapidamente.

Existem 5 telas de informações:

1 - TELA DE RADIAÇÃO A tela de informações padrão exibe os valores de radiação atuais, como a medida atual de µSV / h, o valor máximo de µSV / h desde a inicialização, o valor CPM atual e a média de µSV / h desde a inicialização. As mensagens são exibidas na linha inferior.

2 - TELA DOSÍMETRO

Esta tela exibe os valores desde a inicialização, incluindo o tempo decorrido, o número total de contagens e a dose equivalente expressa em micro-Sievert e micro-Rem.

3 - TELA DO TUBO GM

Exibe o fator de conversão do tubo GM CPM para µSv / h, o valor de alta tensão atual (lido no voltímetro interno) e o limite de alarme (em CPM).

4 - TELA DE REDE

Exibe o endereço IP do dispositivo (Dev) (alocado pelo serviço DHCP) e o endereço IP do servidor remoto A-GM (Svr).

5 - TELA DE CRÉDITOS

Exibe a versão e data do firmware, bem como os direitos autorais.

MENU DE CONFIGURAÇÃO

Existem 7 telas de menus para configurar o dispositivo. Alguns parâmetros devem ser configurados nas portas de comunicação (Serial ou Rede).

Etapa 5: Implementando o Ecossistema Geral

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Por favor, leia o PDF para detalhes

O projeto A-GM visa fornecer uma medição contínua de longo prazo do nível de radioatividade. Inclui um aplicativo da Web de código aberto (A-GM Manager) em execução em um servidor SOHO (por exemplo, NAS da QNAP para servidores Small Office Home Office) conectado a um dispositivo contador de radioatividade Geiger-Muller, como contadores C-GM ou contadores compatíveis da GQ Electronics LLC.

Para resumir o sistema geral:

• A-GM Manager O aplicativo da web que monitora e armazena continuamente os níveis de radiação Beta / Gamma adquiridos dos contadores Geiger-Muller em um servidor local. Os dados podem ser redirecionados para o site GMC. MAP para compartilhamento de dados em todo o mundo usando uma conta de usuário.
• Contador C-GM Um hardware e firmware de código aberto para Ethernet G. M. contador desenvolvido e fornecido pela Ad’Novea® em execução com o A-GM Manager.
• Dispositivo GMC-320 Os dispositivos GMC-320 / 5xx / 6xx são vendidos pela GQ Electronics LLC © e permitem o redirecionamento de medidas para o site GMC. MAP diretamente do dispositivo usando uma conexão wi-fi. O A-GM Manager suporta esses dispositivos para registrar as medidas de radiação em seu servidor e garantir o redirecionamento para o site GMC. MAP.

RECURSOS

• Suporte de idioma para inglês, francês, japonês, russo e chinês
• Suporte para contadores C-GM e GQ Electronics LLC Geiger-Muller ou dispositivos compatíveis
• Monitore a radioatividade durante um período de retenção definido pelo usuário (máximo de 90 dias) ou mensalmente (veja a imagem)
• O nível deve exceder o limite definido pelo usuário; e-mails são enviados para até 5 endereços de e-mail.
• Exibir o nível de radiação atual em µSv / he o nível máximo durante o período de retenção (registro)
• Traçar gráfico com funções de zoom e panorâmica (1 hora, 6 horas, 24 horas, 1 semana e 4 semanas)
• O registro do período de retenção pode ser baixado e os dados mensais, quando disponíveis
• Download e configuração protegidos com login e senha
• Detecção de falha no tubo GM e envio de e-mail ao administrador
• Redirecionamento de dados para o site GMC. MAP (requer uma conta de usuário no gmcmap)
• Suporte para desktops, tablets e telas de smartphones.

DOWNLOAD

O ZIP abaixo pode ser extraído para o diretório da Web do seu servidor SOHO. Para proprietários de QNAP NAS, existe um pacote QPKG disponível no SourceForge.

A última VERSÃO 1.3 pode ser baixada do SourceForge

Etapa 6: A integração IoT

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Uma versão limitada Node-RED completamente independente do A-GM está disponível para o ambiente QNAP IoT. É um aplicativo A-GM Manager diferente e limitado que pode ser usado apenas para monitoramento.

Como o C-GM Counter é capaz de fornecer dados de medição em um formato JSON, é um candidato fácil para integração IoT. Alguns provedores SOHO / NAS, como QNAP, disponibilizam estruturas IoT em suas máquinas para dispositivos IoT que suportam o formato de dados JSON.

Aqui está anexado um arquivo NodeRED disponível que desenvolvi para integração na estrutura IOT QNAP. É possível acessar os dados do C-GM Counter de qualquer computador ou dispositivo móvel.