Не то чтобы времена тревожные, не то чтобы спасти свою округлую тушку при случае, но залежался и в последнее время несколько раз попался мне на глаза СБМ-20. Счетчик такой, Гейгера-Мюллера называется. Решил сделать таки дозиметр, чтобы побаловавшись, закинуть его на полку пылиться (надеюсь) и успокоиться, наконец. Впрочем, иногда путешествую в Челябинскую область, там грибки, ягодки, та же рыбка - измерить радиационный фон не помешает.
Готовый дозиметр купить можно, - пара кликов в интернете и непременно пришлют. Только когда сделаешь сам, будешь точнее знать что и чем ты измеряешь. Плюс интерес, плюс мелкая моторика пальцев и извилин в голове.
Набор простой из недорогих старых комплекту.щих - LCD 1602, Ардуино, СБМ-20.
Основа - высоковольтный источник питания. Схема блокинг-генератора на 400В взята из того же интернета.
Для трансформатора использовал кольцо M2000НМ 16х10х4,5, 430 витков во вторичной, 8 (I) и 3(II) - в первичной. Маловитковые первичные обмотки мотаются поверх вторичной. Конденсаторы для высоковольтной части у меня были трехкиловольтные (с запасом получилось), диод 1N4007. Обмотку необходимо хорошо изолировать от ферритового сердечника. Генератор запускается сразу, т.е. номиналы деталей и количество витков выверены. В точке "А" 400 Вольт. Обычно возникает проблема эти вольты правильно измерить, ибо нечем; внутреннее сопротивление источника напряжения около 4-6 мегом. Входное сопротивление бытового современного тестера обычно 10 МОм. Для измерений лучше всего подошел бы электростатический вольтметр, но где ж его взять? Однако, выход есть и он до смешного простой! У осциллографа с щупом 1:10 входное сопротивление как и у тестера - 10 МОм. Однако емкостный характер источника позволяет довольно точно оценить номинал напряжения в точке "А" (см. схему) при временном касании. Достаточно тыкать с какой-то периодичностью в эту точку щупом осциллографа и наблюдать эпюру разряда.
Левый пик показывает истинное напряжение в точке, со временем (за ~ 10 мс) под нагрузкой напряжение проседает. Именно его, просевшее на треть (а то и наполовину) мы наблюдаем при измерении тестером гадая, - есть там 400, или их там нет? В общем - осциллограф в помощь! Понятно, что существуют на свете стабилизированные высоковольтные источники, и с обратной связью по напряжению, тут и тестер правильно покажет, но они сложнее, капризнее, как правило больше потребляют, что при батарейном питании и долгих замерах имеет значение. Одним словом, методика "железная", пользоваться можно.
Есть еще один способ, это сделать делитель 200 МОм - 2 МОм, завести его на вход операционника (у меня TL082), а сам операционник использовать в качестве повторителя, таким образом, на выходе будет напряжение на СБМ-ке поделенное на 100, т.е. если на СБМ 400В, то на выходе ОУ будет 4В, которые подаем на како-нить аналоговый вход Ардуино. Я так и сделал; на дисплей выводится и напряжение СБМ и напряжение питания от Кроны.
Принципиальная схема, это один вход от разрядника (см схему выше), пара кнопок, и обвеска ЖКИ-дисплея.
Методика измерения. Пересчитывая паспортные данные СБМ-20 получается, что количество импульсов, читай разрядов счетчика, за 36 секунд составляют количество измеренных микрорентген в час, т.е. интенсивность импульсов за такой период численно соответствует радиационному фону в мкР/час. Паспорт сообщает также и о самопроизвольном срабатывании счетчика (проскакиват иногда)), но, производитель страхуется, это раз. Второе - на малых фоновых уровнях это влияет на показания, но при значениях 30-40 мкР и выше самосрабатывания вносят все меньшую лепту, а при фоновых значениях, какая разница - у вас 10 мкР, или 15 мкР? Или, скажем, 8? Суетиться начинаем при превышении 50-60 мкР, а до этого можно проводить оценочные измерения на бананах, старых хрустальных вазах, привезенных из Карловых Вар и прочих "фонящих" реквизитах.
Скетч измерения простой, по прерываниям, измерения обновляются на дисплее каждые 36 секунд, реализован простой фильтр с тремя ступенями для правильной индикации при быстром изменении радиационной обстановки, чтобы вернее реагировать на существенные выбросы радиации. На сегодня в скетче реализовано само измерение с индикацией, выключение\включение звука одной кнопкой, включение\выключение подсветки и изменение единиц мкР/ч <-> мкЗв/ч. Также на LCD индицируется значение высокого напряжения на СБМ-20 и напряжение батареи питания 9В.
Ниже график-иллюстрация работы программного фильтра. Дозиметр лежит на рабочем столе в квартире.
Следующая диаграмма показывает работу фильтра при резких перепадах интенсивности радиации, как видно, алгоритм корректно отслеживает уровни быстро изменяющегося фона, и сглаживает медленные изменения. Большое количество срабатываний имитирующих всплески радиации вызвал касанием пинцета входа D2 Ардуино.
Конструкция - первое, что пришло в голову, а именно - односторонний стеклотекстолит, кнопки управления с торцевой стороны, чтобы проще было вставлять в пластмассовый корпус. В качестве питания использую девятивольтовую "Крону" с литий-ионным источником и USB-зарядкой. Потребление гаджета без подсветки - 16 мА, с подсветкой - 22 мА. При емкости "Кроны" около 400 мА/ч - пойдёт. Ниже галерея с внешним видом, кликабельно вправо.
Как это работает.