|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Chỉ báo mức bức xạ
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Liều kế Một tính năng đặc biệt của thiết bị chỉ báo mức bức xạ phóng xạ được đề xuất là nó được điều khiển bởi bộ vi điều khiển PIC12F683. Khi phát triển thiết bị, tác giả đã làm quen với nhiều thiết kế đài công nghiệp và nghiệp dư hiện có về chủ đề này. Ví dụ, mô tả về một trong số chúng đã được đăng trên tạp chí Radio số 10 vào năm ngoái. Bằng cách tạo ra thiết bị này, tác giả có ý định đưa khả năng của nó đến gần hơn với nhu cầu của một người bình thường. Thiết bị thu hút sự chú ý của độc giả có các đặc điểm sau: - Đèn LED (số lần nháy) hiển thị mức bức xạ phóng xạ trực tiếp tính bằng microR/h; - chỉ báo âm thanh và ánh sáng (nhấp nháy) cưỡng bức của các xung được ghi của nguồn bức xạ (ở chế độ bình thường, nó bị tắt để tiết kiệm năng lượng pin và giảm bớt các tác động tâm lý khó chịu); - tự động kích hoạt chỉ báo âm thanh và ánh sáng của các xung được ghi của nguồn bức xạ khi vượt quá ngưỡng 50 μR/h; - tự động kích hoạt cảnh báo khi vượt quá ngưỡng thứ hai là 75 μR/h; - các giá trị của ngưỡng thứ nhất và thứ hai, cũng như các thông số của pin được sử dụng và loại bộ đếm Geiger cụ thể cần thiết cho hoạt động của thiết bị được lưu trữ trong bộ nhớ bất biến của vi điều khiển (EEPROM) và có thể dễ dàng thay đổi theo yêu cầu cá nhân; - mức tiêu thụ dòng điện khi hoạt động trong điều kiện nền phóng xạ tự nhiên nhỏ hơn 1 mA (đo thực tế - 0,86 mA), thời gian hoạt động với pin lithium-ion đã qua sử dụng có dung lượng 750 mAh là hơn 35 ngày; - Đèn LED báo số ngày còn lại của pin; - theo dõi trạng thái điện áp pin; - sạc pin qua kết nối USB tiêu chuẩn; - kích thước tối đa (được xác định chủ yếu bằng bộ đếm Geiger SBM-20 được sử dụng) 120x30x25 mm. Do đó, thiết bị được đề xuất có thời gian hoạt động dài (hơn một tháng) mà không cần sạc lại pin, đưa ra cảnh báo nếu vượt quá mức bức xạ phóng xạ nhất định và cho biết mức bức xạ trực tiếp tính bằng micro-roentgens mỗi giờ. Một bức ảnh của đồng hồ đo chỉ số được hiển thị trong Hình. 1. Sơ đồ của thiết bị được hiển thị trong Hình. 2.
Trước khi mô tả hoạt động của thiết bị, cần xem xét cách xác định mức bức xạ phóng xạ từ các xung của máy đếm Geiger, trong trường hợp của chúng ta là SBM-20. Theo số liệu của nhà sản xuất [1], độ nhạy của bộ đếm này đối với bức xạ gamma là 420±20 xung/s với cường độ bức xạ phóng xạ là 4 μR/s, tương ứng với 14,4 mR/h. Theo đó, mức bức xạ 1 mR/h sẽ tương ứng với 420±20/14,4 = 29,17±1,39 xung/s hoặc tương đương là 1750±83 xung/phút. Hãy phân tích 1 mR/h thành các hệ số, ví dụ 50x20 μR/h, trong trường hợp này, ở mức bức xạ 20 μR/h, máy đếm Geiger SBM-20 sẽ tạo ra 1750 ± 83/50 = 35 ± 1,7 xung/ phút. Sau khi tìm thấy thời gian mà bộ đếm Geiger sẽ tạo ra 20 xung với tốc độ tính toán là 35±1,7 xung/phút, chúng ta thu được khoảng thời gian trong đó số xung của bộ đếm Geiger tương ứng với mức bức xạ tính bằng microroentgen mỗi giờ: (60 giây/35±1,7 lần hiển thị) x 20 = 34,3 giây (có tính đến độ chênh lệch - từ 32,7 đến 36 giây). Khoảng thời gian đếm xung này được hình thành bởi bộ định thời 12 được tích hợp trong vi điều khiển PIC683F1. Có tính đến cài đặt phần mềm, khoảng thời gian của bộ định thời 1 bằng 0,524288 s, nghĩa là khoảng thời gian đo cần thiết bao gồm 34,3 s / 0,524288 s = 65 ( bao gồm làm tròn) khoảng thời gian hẹn giờ 1. Ở dạng thập lục phân 65 = 0x41, số 41 được ghi vào ô XNUMX (đầu tiên) của bộ nhớ cố định của bộ vi điều khiển EEPROM và có thể dễ dàng thay đổi nếu sử dụng loại bộ đếm Geiger khác Được sử dụng. Ô bộ nhớ EEPROM tiếp theo, đầu tiên (thứ hai liên tiếp) lưu trữ giá trị thập lục phân của số ngày hoạt động của pin theo kế hoạch: (750 mAh/0,9 mA)/24 h = 35 (bao gồm cả làm tròn) = 0x23. Ô EEPROM thứ hai là giá trị của ngưỡng đầu tiên (nó bật chỉ báo âm thanh và ánh sáng của xung bộ đếm Geiger) 50 µR/h = 0x32. Ô EEPROM thứ ba - ngưỡng thứ hai (tín hiệu báo động) 75 µR/h = 0x4V. Ô EEPROM thứ tư là thời lượng xung để tạo ra điện áp cần thiết trên bộ đếm Geiger; đối với SBM-20, điện áp hoạt động phải là 400 V [1]. Công thức tính thời lượng xung là K x 3 μs + 5 μs, trong đó K là giá trị thập phân của ô thứ tư. Không có ích gì khi tính toán thời lượng của xung “bơm”, vì điện áp sẽ phụ thuộc vào các thông số thực tế của mạch tạo hình. Hệ số này phải được lựa chọn bằng thực nghiệm bằng cách đo điện áp thu được. Điều quan trọng cần lưu ý là do điện áp nguồn của bộ đếm Geiger có công suất thấp (không cần thêm điện áp khác vì dòng điện tối đa của bộ đếm không vượt quá 20 μA [1]), điện áp này phải được đo thông qua điện trở cao. bộ chia. Với mục đích này, tác giả đã sử dụng một bộ chia có điện trở đầu vào gigaohm; phép đo được thực hiện bằng máy hiện sóng TDS-210. Trong các ô EEPROM thứ năm, thứ sáu và thứ bảy (theo thứ tự thứ sáu đến thứ tám), các hệ số được viết để cung cấp khoảng thời gian hàng ngày. Điều này là cần thiết để tính toán tuổi thọ pin. Tích của ba số này phải bằng số khoảng thời gian đo trong ngày. Thời lượng trong ngày tính bằng giây 60x60x24 = 86400 s được quy đổi thành số khoảng thời gian đo (giá trị thực 65 x 0,524288 s = 34,07872 s), chúng ta nhận được 86400 s / 34,07872 s = 2535 toàn bộ khoảng thời gian. Ta phân tích số 2535 = 13x 13x 15 tương ứng, viết vào các ô 13 = 0x0D, 13 = 0x0D, 15 = 0x0F. Lưu ý quan trọng. Để chương trình được nhúng trong bộ vi điều khiển hoạt động bình thường, dữ liệu nguồn phải đáp ứng điều kiện 0 < X < 127, vì điều kiện này phải được đáp ứng đối với một số lệnh được sử dụng trong chương trình. Thật thuận tiện khi sử dụng trang web calc-x.ru/conversion_number.php để chuyển đổi số sang các hệ thống số khác nhau. Bây giờ chúng ta hãy nhìn vào sơ đồ thiết bị. Thiết bị được cung cấp năng lượng bởi pin lithium-ion, một bảng mạch làm sẵn có kích thước 20x25 mm sản xuất tại Trung Quốc được sử dụng để sạc, nếu muốn, bạn có thể tự chế tạo bằng vi mạch TP4056. Để cấp nguồn cho thiết bị có điện áp ổn định 3,3 V, vi mạch LP2980-3.3 được sử dụng. Tính năng quan trọng của nó là hoạt động ở dòng tải thấp và mức tiêu thụ dòng điện nội tại thấp (ở dòng tải 1 mA, nó không vượt quá 170 μA). Bộ phận nhận điện áp cung cấp của bộ đếm Geiger hoàn toàn tương ứng với mạch từ một thiết bị tương tự [2]. Tại chân 7 của bộ vi điều khiển (GP0), một xung ngắn được tạo ra với thời lượng được xác định bởi nội dung của ô EEPROM thứ tư. Sau đó sẽ tạm dừng 250 μs và quá trình thực hiện chương trình sẽ quay trở lại quá trình tạo xung. Ban đầu, tác giả dự định sử dụng một khối riêng biệt để tạo ra điện áp cao (có nhiều mạch gồm các khối tương tự), điều này sẽ giải phóng một chân của vi điều khiển, nhưng thử nghiệm thực tế cho thấy các nút này tiêu thụ dòng điện từ 1 mA trở lên, dòng điện vi mô không thể đạt được. Việc đếm xung của bộ đếm Geiger (chân 4) và phản hồi với nút đo SB1 (chân 3) được thực hiện bằng cách cho phép ngắt chương trình tương ứng trong bộ vi điều khiển. Các ngắt sử dụng bộ định thời 1 cũng được cho phép, đảm bảo hình thành khoảng thời gian đo. Việc chỉ báo ánh sáng và âm thanh của các xung được ghi lại của bộ đếm Geiger được thực hiện như sau. Trong trường hợp không cần chỉ ra các xung đầu vào, ở các đầu ra GP1, GP2 (chân 6, 5) các xung chỉ báo có tần số khoảng 4 kHz cùng pha, do đó cả đèn LED màu đỏ HL2 lẫn bộ phát áp điện HA1 đều không phản ứng với chúng. Khi bạn nhấn nút chỉ báo cưỡng bức SB2, một trong các dây dẫn của đèn LED và bộ phát áp điện được kết nối với dây chung và chỉ báo sẽ buộc phải bật. Điều quan trọng cần lưu ý là điện trở R9 trong trường hợp này ngăn chặn sự cố đầu ra của vi điều khiển GP1, do đó không thể loại trừ nó (ví dụ: để tăng âm lượng). Khi vượt quá ngưỡng đầu tiên của mức bức xạ phóng xạ, các xung chỉ thị ở đầu ra GP1, GP2 ở trạng thái ngược pha, chỉ thị sẽ tự động bật. Trong chu kỳ đo tiếp theo, chỉ báo sẽ vẫn bật và điều này tiếp tục cho đến khi mức đo được giảm xuống dưới ngưỡng đầu tiên. Nếu vượt quá ngưỡng thứ hai, tín hiệu cảnh báo sẽ được hiển thị, đó là đèn LED HL2 nhấp nháy ba lần kéo dài 0,25 giây, kèm theo tín hiệu âm thanh tần số kép (khoảng 4 kHz). Sau đó, quá trình đo mức bức xạ lại tiếp tục. Một lần nhấn ngắn (không quá 0,25 giây) vào nút SB1 sẽ bắt đầu chế độ chỉ báo mức bức xạ phóng xạ đo được tính bằng micro-roentgens mỗi giờ với đèn LED HL1 nhấp nháy (màu xanh lam trong phiên bản của tác giả). Đầu tiên, hàng chục được hiển thị với xung ánh sáng thứ hai, sau đó đơn vị đo kết quả được hiển thị với xung một phần tư giây. Để tránh nhầm lẫn trong trường hợp đơn vị 10 (ví dụ: 20 hoặc XNUMX µR/h), giá trị đơn vị XNUMX được biểu thị bằng một xung ngắn. Khi bạn nhấn nút SB1 trong hơn một phần tư giây, thiết bị sẽ chuyển sang chế độ hiển thị số ngày dự đoán còn lại của thời lượng pin. Đầu tiên, đèn LED HL2 (màu đỏ) nhấp nháy nhanh, báo hiệu việc chuyển sang chế độ chỉ báo điều khiển pin; sau khi tạm dừng, đèn LED tương tự sẽ hiển thị trạng thái pin. Sau khi hết thời lượng pin dự đoán, số ngày “tái chế” sẽ được hiển thị ở chế độ này; việc tái chế sẽ được báo hiệu bằng một đèn flash ngắn của đèn LED màu xanh lam HL1. Hàng chục và đơn vị được hiển thị tương tự như chế độ hiển thị trước đó. Nút SB3 cho phép bạn kiểm soát trạng thái hiện tại của pin. Với mục đích này, các điện trở R13, R14 được chọn sao cho ở điện áp hoạt động danh định (3,3 V), đèn LED HL3 màu xanh lá cây sẽ sáng, nhưng ở điện áp khoảng 3 V (mức pin đã xả) thì không. Transitor VT1 đưa biên độ của xung đếm Geiger đến mức cần thiết cho hoạt động của bộ vi điều khiển. Transitor VT3, cuộn cảm L2 và bộ nhân diode trên điốt VD1, VD2, VD5-VD9 và các tụ điện C2-C4, C6, C7, C9, C10 cung cấp điện áp cung cấp cần thiết cho bộ đếm Geiger. Việc sử dụng bóng bán dẫn VT2 là do nhu cầu khởi tạo vi điều khiển ban đầu. Bộ vi điều khiển PIC12F683 có sáu tùy chọn để cài đặt ban đầu, nhưng tác giả đã gặp trường hợp như vậy hoặc có lỗi trong chương trình, nhưng khi khởi tạo chế độ ngắt, bộ vi điều khiển “từ chối” hoạt động mà không “đặt lại” khi bật TRÊN. Vì kích thước của bo mạch cho phép nên người ta quyết định rời khỏi bóng bán dẫn VT2. Thiết bị được lắp ráp trên một bảng phổ thông có kích thước 100x15 mm với một lỗ khoét cho pin (Hình 3), các kết nối cần thiết được thực hiện bằng dây lắp.
Đầu nối điện áp cao của bộ đếm Geiger được đặt bên trong vỏ, đầu nối điện áp thấp được đóng từ bên ngoài bằng nắp trang trí (Hình 4). Bo mạch sạc pin USB và bộ phát Piezo được đặt bên dưới bo mạch chính. Để theo dõi quá trình sạc pin bằng các chỉ báo trên bảng sạc, hai lỗ có đường kính 1 mm được khoan ở đáy hộp. Bộ vi điều khiển được cài đặt trên bo mạch thông qua một bảng tiêu chuẩn, cho phép nó được lập trình lại nếu cần thiết. Bộ đếm Geiger được lắp đặt trong các giá đỡ cầu chì được hàn vào bảng mạch; nếu không có sẵn, các giá đỡ có thể được làm từ dây đồng cứng. Hàn các dây dẫn của đồng hồ có thể làm hỏng nó. Hình ảnh của thiết bị khi tháo nắp được hiển thị trong Hình. 5.
Không có yêu cầu đặc biệt nào đối với các bộ phận được sử dụng, ngoại trừ bóng bán dẫn VT3 phải có điện áp cao (đối với KSP42, điện áp cực thu-phát cho phép tối đa là 300 V), điện áp định mức của tụ C1 phải ít nhất là 40 V (có Điện áp cung cấp của bộ đếm Geiger là 400 V). Cần lưu ý rằng mặc dù thân đồng hồ SBM-20 có tính đối xứng nhưng nó có cực tính và phải được lắp đặt phù hợp với nó. Để kết luận, tôi muốn thu hút sự chú ý của bạn đến những điều sau đây. Mặc dù thiết bị được đề xuất hoạt động đầy đủ chức năng (thử nghiệm được thực hiện bằng nguồn bức xạ phóng xạ của thiết bị công nghiệp DP-5A), nó có thể được cải thiện, cụ thể là: - loại trừ bóng bán dẫn VT2 với các phần tử bổ sung; - loại bỏ bóng bán dẫn VT1 bằng các phần tử bổ sung, thay thế nó bằng một bộ chia điện trở thông thường có bảo vệ diode cho điện áp đầu vào của vi điều khiển, thay đổi cực tính của các xung đầu vào trong phần mềm; - nếu bạn không định vận hành thiết bị suốt ngày đêm, hãy lập trình tự động ghi thời gian hoạt động của pin hiện tại vào bộ nhớ cố định của vi điều khiển để dữ liệu chính xác được hiển thị vào lần tiếp theo bạn bật thiết bị. Trong trường hợp này cũng cần lập trình thêm chế độ cho nút SB1 để tiến hành cài đặt ban đầu sau khi sạc pin, cũng có thể khởi tạo tự động dựa trên tín hiệu từ bo mạch sạc. Trong phiên bản đề xuất, mỗi lần bật sẽ khiến bộ đếm hoạt động của pin được đặt lại về XNUMX; - tạo ra điện áp cho bộ đếm Geiger bằng cách sử dụng một bộ nguồn vi mô riêng biệt, trong trường hợp này, một chân của bộ vi điều khiển được giải phóng, ví dụ, có thể được sử dụng cho bộ so sánh tương tự tích hợp. Điều này sẽ cho phép bạn kiểm soát điện áp pin chính xác hơn. Nhưng quan trọng hơn, trong trường hợp này, bộ vi điều khiển có thể được đưa vào chế độ “Ngủ” với sự gián đoạn bởi các xung bộ đếm Geiger và bộ hẹn giờ. Dòng điện mà vi điều khiển tiêu thụ ở chế độ này không vượt quá 100 μA; - sử dụng bộ đếm Geiger nhỏ hơn, ví dụ như SBM-21, để tạo chìa khóa thông minh dựa trên thiết bị này sẽ giám sát an toàn bức xạ trong một năm trở lên mà không cần sạc lại; - sử dụng bộ vi điều khiển có số lượng chân lớn, thực hiện xuất mức bức xạ phóng xạ sang chỉ báo kỹ thuật số, nhưng sau đó nó sẽ là một thiết bị khác. Bạn có thể tải xuống chương trình và chương trình cơ sở của bộ vi điều khiển từ ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/05/ind_rad.zip. Văn chương
Tác giả: S. Makaretz
Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024 Bàn phím Primium Seneca
05.05.2024 Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới
04.05.2024
▪ Vòng quay nhanh nhất trong tự nhiên ▪ Xenlulo thực vật để cấy ghép xương ▪ Tiêu chuẩn vật lý của kilôgam sẽ được thay thế bằng công thức lượng tử ▪ Điểm giống nhau giữa khủng long bạo chúa và gà
▪ phần của trang web Lắp ráp khối Rubik. Lựa chọn bài viết ▪ Bài viết của Croesus. biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Ai đã xây dựng Nhà thờ St. Peter ở London? đáp án chi tiết ▪ bài viết Irny gốc. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng ▪ bài viết Cuộc gọi điện tử. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài viết Ngọn lửa xanh. kinh nghiệm hóa học
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này