Счетчик Гейгера - Учебная плата датчика излучения для Raspberry Pi

Содержание

• Манифест
• Совет
• Трубка Гейгера
• Типы излучения
• Поддерживаемые трубки Гейгера
• Тестирование источников
• Приводы
• От цены за тысячу показов к зивертам
• Исходный код
• Схема
• Участвовать
• Купить
• Ссылки и документация

ПРИМЕЧАНИЕ. Все примеры кода в этом руководстве используют библиотеку arduPi. Посмотреть документацию и скачать библиотеку можно здесь.

Манифест

Основная цель платы датчика радиации для Raspberry Pi - помочь людям в Японии измерить уровни радиации в их повседневной жизни после землетрясения и цунами, обрушившихся на Японию в марте 2011 года и вызвавших утечку ядерной радиации в Фукусиме. Мы хотим дать возможность измерить эти уровни самостоятельно, вместо того, чтобы доверять общим советам, которые транслируются. Использование этой сенсорной платы вместе с доступной и простой в использовании платформой Raspberry Pi помогает людям получать значения излучения из определенных мест.

Как технические специалисты, мы чувствуем ответственность за оказание поддержки в тех областях, в которых мы можем внести свой вклад. В результате первая партия была отправлена ​​в Японию бесплатно для Tokyo Hackerspace и других рабочих групп.

Плата построена на открытом оборудовании, а исходный код выпущен под лицензией GPL.

Команда Libelium. Апрель 2011 г.

Совет

Плата излучения состоит из двух основных частей:цепи питания и цепи сигнала.

Силовая часть используется для обеспечения напряжения, необходимого для трубки ( 400 В - 1000 В ), а сигнальная цепь используется для адаптации импульсов, выводимых из трубки, и подключения ее ко входу микроконтроллера.

После подачи питания на лампу мы можем принимать импульсы в микроконтроллер и подсчитывать их, а затем с помощью простых вычислений мы можем получить значение излучения.

Код, который мы используем для платы, считает импульсы в течение 10 секунд, затем мы умножаем количество импульсов на 6, чтобы получить количество импульсов в минуту (cpm) . , затем, согласно документации на трубки, мы делим число импульсов в минуту на коэффициент преобразования трубки (по умолчанию 360) и получаем значение излучения в мкЗв / ч . .

В зависимости от используемой трубки, возможно, вам нужно изменить расчет, вам следует попробовать с другими значениями и прокомментировать, что значение работает лучше.

Электронику, используемую в радиационной плате, можно разделить на пять частей:

1. Высоковольтный источник питания

   Для источника питания высокого напряжения мы используем схему, основанную на генераторе, подключенном к умножителю напряжения, состоящему из диодов, транзисторов, резисторов и конденсаторов (подробности см. На схеме). По этой схеме мы получаем в лампе напряжение 500В. Мы добавили серию последовательно соединенных стабилитронов, которые можно использовать, если нам нужно более 500 В для питания лампы. Мы будем прибавлять вольты к выходу как вольты на стабилитронах, которые мы добавляем.

2. Схема адаптации для вывода Гейгера

   Схема адаптации для выхода основана на транзисторе NPN, этот транзистор активирует вывод прерывания в микроконтроллере, этот транзистор также активирует / деактивирует пьезо-динамик и светодиодный индикатор, генерирующий аудиовизуальный сигнал.

3. Пьезо-динамик и светодиодный индикатор

   Пьезо-динамик и светодиодный индикатор подключены к цепи адаптации, поэтому светодиод будет мигать с каждым импульсом, а динамик будет звучать с каждым импульсом.

4. ЖК-экран

   ЖК-экран подключается к микроконтроллеру в 4-битном режиме (4 строки данных в дополнение к линиям управления RS, Enable и RW).

5. Светодиодная панель

   Светодиодная полоса состоит из пяти стандартных светодиодов, 3 зеленых и 2 красных. Эти светодиоды подключены к цифровым выводам микроконтроллера с помощью последовательного резистора.

Подключение платы Radiation к Raspberry Pi

Плата подключена к Raspberry Pi через Raspberry Pi к мосту подключения Arduino Shield

Если плата подключена к Raspberry Pi, питание снимается с вывода 5V. Импульсы можно подсчитать с помощью прерывания на цифровом выводе 2.

Трубка Гейгера

Трубка Гейгера-Мюллера состоит из трубки, заполненной инертным газом низкого давления (~ 0,1 атм.), Таким как гелий, неон или аргон (обычно неон), в некоторых случаях в смеси Пеннинга, и органическим паром или газообразным галогеном. . Трубка содержит электроды, между которыми существует разность потенциалов в несколько сотен вольт (~ 500 В), но ток не течет. Стенки трубки либо полностью металлические, либо их внутренняя поверхность покрыта проводником, образующим катод, а анод - это провод, проходящий вверх по центру трубки.

Когда ионизирующее излучение проходит через трубку, некоторые молекулы газа ионизируются . , создавая положительно заряженные ионы и электроны. Сильное электрическое поле, создаваемое электродами трубки, ускоряет ионы по направлению к катоду, а электроны по направлению к аноду. Ионные пары получают достаточно энергии, чтобы ионизировать дальнейшие молекулы газа за счет столкновений на пути, создавая лавину заряженных частиц.

Это приводит к короткому интенсивному импульсу тока . который проходит (или каскадно) от отрицательного электрода к положительному и измеряется или подсчитывается.

Типы излучения

• Альфа:

  Альфа-излучение состоит из положительно (+2) заряженных частиц, испускаемых ядром атома в процессе распада. Эти частицы также очень плотные, что из-за их сильного положительного заряда не позволяет им проникать более чем на дюйм воздуха или на лист бумаги. Из-за этого альфа-частицы не представляют серьезной опасности для здоровья, за исключением случаев, когда они выделяются изнутри тела в результате проглатывания, например, когда их высокая энергия представляет чрезвычайную опасность для чувствительной живой ткани. Слабая форма ионизирующего излучения, обнаруживаемая на некоторых моделях счетчиков Гейгера, обычно тех, которые имеют тонкое слюдяное окно на одном конце трубки Гейгера-Мюллера.

• Бета:

  Бета-излучение состоит из отрицательно заряженных (-1) частиц, испускаемых атомом в процессе распада. Эти частицы относительно легкие и могут проникать несколько лучше, чем альфа-частица, хотя, в лучшем случае, только через несколько миллиметров алюминия. При проглатывании бета-излучение может быть опасным для живых тканей. Относительно слабая форма ионизирующего излучения, обнаруживаемая многими счетчиками Гейгера, обычно зависит от толщины стенки трубки Гейгера-Мюллера или наличия окна на конце трубки.

• Гамма:

  Гамма-излучение представляет собой одну крайность электромагнитного спектра, особенно это излучение с самой высокой частотой и самой короткой длиной волны. (Этот же спектр также включает более знакомые рентгеновские лучи, ультрафиолетовый свет, видимый свет, инфракрасные лучи, микроволны и радиоволны, перечисленные в порядке уменьшения частоты и увеличения длины волны от гамма-лучей.) Гамма-лучи могут проходить практически через все, и эффективно экранируются или поглощаются только материалами с высоким атомным весом, такими как свинец. Гамма-лучи естественным образом производятся Солнцем и другими телами в космическом пространстве, их передача на Землю известна как «космическое излучение». Очень мощный и потенциально очень опасный тип ионизирующего излучения, обнаруживаемый практически на всех счетчиках Гейгера.

Подробнее:Счетчик Гейгера - Учебная плата датчика излучения для Raspberry Pi