Geschichte der Entwicklung eines Dosimeters (Teil 1)

Hallo. Vor ungefähr zwei Monaten, aus nichts zu tun, beschloss ich, ein paar lange aufgegebene Projekte aus meiner staubigen Kiste zu holen, die ich nicht erreichen konnte, und eines davon war ein Dosimeter-Radiometer-Projekt, das ich vor ungefähr 3 Jahren begonnen hatte, aber aus Mangel Wissen und brachte es nicht auf die Arbeitsversion. Und jetzt, nach zwei langen und schmerzhaften Monaten, möchte ich Ihnen sagen, was ich in dieser Zeit geschafft habe und wie ich es nicht tun soll.

Wie alles begann

Irgendwie wollten mein Bruder und sein Freund und ich als Illegaler nach Pripyat gehen, es war immer noch ein alter Traum, der darauf wartete, verwirklicht zu werden, aber nicht wartete (aber dazu später mehr). Als wir bereits fast alles vorbereitet hatten, was wir brauchten, stellte sich heraus, dass niemand zumindest einen einfachen Strahlungsindikator hatte. Nachdem ich mir die Ankündigungsseite angesehen hatte, fand ich wenig, alles war im Grunde entweder sehr weit oder sehr teuer, und es kam die Idee auf, aus dem, was zur Hand war, mein eigenes zu machen, und alles, was ich hatte, war ein Arduinka-Zähler (STS-5) ) und viel Aufhebens. Da also alles innerhalb eines Monats erledigt sein musste, suchte ich nach vorgefertigten Projekten, um das Rad nicht neu zu erfinden, und fand das einfachste Projekt auf der Amateurfunk-Website. Das Hauptproblem war in der Tat die Wicklung des Transformators, weshalb ich dieses Geschäft aufgegeben habe.Wir sind nicht nach Pripyat gefahren, weil sich die politische Situation verschärft hat.

Wiederaufnahme eines alten Projekts

3 Jahre sind seit dem ersten Versuch vergangen, ich habe neue Kenntnisse sowohl in der Elektrotechnik als auch in der Programmierung gewonnen. Ich war bestrebt, mein Wissen anzuwenden und endlich das zu beenden, was ich begonnen hatte, was ich während der Selbstisolation beschlossen hatte. Ich beschloss, mit dem einfachsten zu beginnen, bestellte ein Step-up-Modul, eine Arduinka aus China, und suchte in den Behältern in der Hoffnung, die notwendigen Teile für den Emitterfolger zu finden (zum Entfernen von Impulsen). Die erste Firmware zählte einfach die Impulse vom Unterbrechungsfuß, und ich war selbst mit einem so nicht signifikanten Ergebnis sehr zufrieden, und dies gab mir einen großen Anstoß, das Projekt weiter zu verbessern.

Entwicklungsstart

Anfangs passte es mir, dass der Aufwärtswandler ein separater Teil des Geräts sein würde, aber am Ende wäre das Gerät riesig, was mir nicht wirklich gefallen hat. Ich fing an, die Optionen der Boost-Schaltung zu sortieren, und entschied mich für DC-DC mit Steuerung und Rückmeldung vom Mikrocontroller. Tatsächlich war daran nichts Schwieriges, aber nach dem Hinzufügen eines eigenen Konverters begannen die Probleme.

Houston, wir stehen im Weg

Wie Sie dem Titel entnehmen können, gibt es schreckliche Stromstörungen und mehr. Als sich die Spannung 400 Volt näherte, begann eine vollständige Bacchanalia auf dem Unterbrechungsbein. Der Interrupt funktionierte ständig und ich konnte einfach lange nicht verstehen, wo das Problem lag. Das Ändern der PWM-Frequenz hat nicht geholfen, die Leistungskondensatoren nicht. Ich begann bereits zu verzweifeln, aber die Entscheidung kam plötzlich, als ich meinen Finger zum Bein des Interrupts brachte. Das Gerät begann sofort normal zu funktionieren, bis ich meinen Finger entfernte. Und dann erinnerte ich mich an den Befehl meines alten Freundes: "Überall Keramik legen." Nachdem ich den Keramikkondensator zwischen Interrupt und Masse auf 100 nF eingestellt habe, ist das Problem behoben. Ich habe viel Zeit gebraucht, um dieses Problem zu lösen, aber ich werde mich noch lange an diese Lektion erinnern. Eigentlich habe ich überall Keramikkondensatoren installiert,wo immer möglich, und alles funktionierte wie es sollte.

Board-Entwicklung

Ich habe das Board im EasyEda-Editor entwickelt, weil ich mich sofort entschlossen habe, Boards aus China zu bestellen. Um ehrlich zu sein, ist der Editor bequem und intuitiv. Für mich, eine Person, die schon immer Boards in SprintLayout gemacht hat, war dieses Programm einfach etwas jenseits aller Fantasie.

Nun zum Punkt. Ich wollte das Gerät so klein wie möglich machen und wählte eine Größe von 50x100 mm, was irgendwie zu viel ist und auf eine kleinere Größe passen könnte. Ich beschloss, die ersten Optionen für Sieben-Segment-Indikatoren zu wählen, was ein großer Fehler war, da sie äußerst uninformativ waren und es ziemlich schwierig war, das anzuzeigen, was ich auf ihnen wollte. Als nächstes stand auf meiner Liste ein Display von Nokia 5110. Diese Option hat mich mehr als zufrieden gestellt.



Die Hauptvorteile sind:

1. Benötigt tagsüber keine Hintergrundbeleuchtung.
2. Energieeffizient.
3. Einfach zu verwenden.

Es gab aber auch Probleme. Die Anzeige benötigt 3,3 Volt Leistung und vorzugsweise 3,3 Volt Logik, und der Mikrocontroller wird mit 5 Volt betrieben. Das Problem wurde durch 10 kOhm Widerstände und einen linearen Stabilisator gelöst.



Der Kern des Geräts ist der atmega328p-mu-Mikrocontroller. Ich habe es gewählt, weil es nach dem Datenblatt zäher ist.



Das Gerät ist in sich geschlossen und wird mit einem Li-Ionen-Akku betrieben. Daher wurden der Mikrokreis tp4056 und ein 5-Volt-DC / DC-Aufwärtswandler mit geringem Stromverbrauch auf dem Mikrokreis me2108a50 auf der Platine installiert.



Infolgedessen nahm der Vorstand die folgende Form an:

Warum brauchst du es, wenn du es kaufen kannst?

Das Gerät wurde als Universalgerät entwickelt, sodass Sie den Sensor jederzeit wechseln und fein einstellen können.



Die folgenden Merkmale wurden programmgesteuert zur Bearbeitung gerendert:

Mit den Einstellungen dieser Eigenschaften können Sie jeden Sensor anschließen, dessen Betriebsspannung nicht mehr als 800 Volt beträgt (um die Spannung zu erhöhen, sind Änderungen erforderlich), die Zählzeit nicht mehr als 100 Sekunden beträgt und der Fehler weniger als 50% beträgt.



Die Kosten für das Gerät betragen 500 Rubel. Wenn Sie Teile aus China und etwa 1000 Rubel bestellen, wenn Sie lokale Funkkomponenten kaufen. Natürlich habe ich die Kosten für das Dosierrohr nicht berücksichtigt, da Der Preis auf Flohmärkten überschreitet normalerweise nicht 500 Rubel.



Wenn wir mit Geräten vergleichen, deren Eigenschaften nahe beieinander liegen, sind 1000 Rubel ein ziemlich appetitlicher Preis für diejenigen, die gerne löten.



Das zusammengebaute Board sieht wie folgt aus:







Wie Sie auf dem Foto sehen können, ist das Board noch nicht vollständig zusammengebaut, da ich in meiner Stadt einige Komponenten nicht gefunden habe und auf sie aus China warten muss.

Zusammenfassen

Die Entwicklung eines kompletten Geräts ist ein ziemlich zeitaufwändiger Prozess, der viel Wissen in den Bereichen Low-Level-Programmierung, Instrumentenbau und Elektrotechnik erfordert. Es ist sehr enttäuschend, wenn die in die Entwicklung investierte Arbeit dazu führt, dass das Gerät fehlerhaft ist und sich anders als das Layout verhält. Um ehrlich zu sein, ist die schwarze Version der Platinen die vierte Version, davor gab es Varianten mit einer erfolglosen Wahl des Stromversorgungsschemas, einer erfolglosen Anzeige und einem Mangel an Kondensatoren. Dieser Artikel richtet sich an Personen, die ein ähnliches Gerät für sich selbst zusammenbauen oder etwas Ähnliches tun möchten. Eine Demonstration der Funktionsweise des Geräts finden Sie im nächsten Teil des Artikels.



Ich hoffe ich habe dir geholfen und mein Projekt hat dich interessiert. Ich füge Links zum Firmware-Repository und zum PCB-Projekt hinzu:



github.com/AdamFull/Dosimeter-SQUICK

easyeda.com/AdamFull/geigercounter_nokia