DIY自制盖革计数器-辐射检测

单片机爱好者 2021-02-22 00:00


点击上方蓝色字关注我们!




本文转自数码之家,链接:

https://www.mydigit.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=231076


去年时候,因为要装修,寻思整个盖格计数器,可以假装专业的在买地砖、大理石门槛石、窗台石时测下辐射大小,顺便有些时候海淘一些二手仪器时可以保险点,防止万一出现点带辐射的东西。当然更多的时想玩玩盖格米勒管。当时考虑diy目标如下:


1、体积要小巧,板子尺寸控制在10*5cm之内
2、12864显示,得有数字显示直观方便,声音也不可少
3、锂电供电,耗电得小,带充电功能
4、得弄个简易外壳,不能太暴露了,毕竟带高压呢
5、哦,暂时想不出来了,碰到了再说吧


这里先普及下基础,盖革计数器是一种专门探测电离辐射(α粒子、β粒子、γ射线和X射线)强度的记数仪器。由充气的管或小室作探头,当向探头施加的电压达到一定范围时,射线在管内每电离产生一对离子,就能放大产生一个相同大小的电脉冲并被相连的电子装置所记录,由此测量得单位时间内的射线数。工作原理示意:


那又怎么计算辐射强度呢?每种管子都有一个基本换算关系,这个换算公式就是
151CPM = 1uSv/h
CPM每分钟脉冲总数
uSv/h 微西弗每小时


注意不同管子的CPM数是不一样的,但在我们业余定性的测量辐射强度大小,用这个来计算足够了。按照本底辐射大概20次左右,我国平均辐射强度大概0.1-0.2uSv/h,取中间值0.15uSv/h。也基本符合上面的换算公式。考虑到性价比以及靠谱性初步定毛子的СБМ-20管子,具体性能指标如下:


到手的管子样子


注意盖格管有正负极,安装的时候不要弄错了。

根据管子特性,大概就可以分这几个模块:
1、高压电路(400V,电流要求很小)
2、脉冲检测及整形
3、单片机mcu、按键控制
4、屏幕及蜂鸣电路(用来指示辐射大小)
5、锂电充电电路


本着先难后易的原则,先来搞定高压部分。锂电3.5-4.2V要升压到400V,那么升压比讲达到100左右,普通升压电路很难小功耗做到。这就需要把升压比降下来,首先考虑倍压(因为电流很小),因为倍压需用电容,节省的角度来就2倍压;然后根据闪光灯的升压电路,用闪光灯变压器来提高电压,假货宝有很多10:1左右小变压器个头很小。这样升压比就可以降到5-7的样子了。这样大把的升压可以整了。最终完成的电路如下:



其中DCDC芯片为:LT1619,NMOS型号为FDS8876.


有了高压,要采集辐射数据,后面就是脉冲检测及整形了,这个比较简单;用了个三极管来检测脉冲,再后面加个施密特触发器做整形就完成了。盖格管会在射线穿过时产生一个脉冲信号,然后三极管基极会有一个脉冲,通过施密特触发器整形送入单片机进行计数。



单片机因为要实现的功能很简单,就是计数显示,所以采用stm8s003,价格便宜量又足(以前囤的,貌似现在变成高价货了)。因为手头没有自锁开关,所以弄了个电子开关来控制整个电路的通断。通过K0来控制Pmos(Q5)的通断,实现原理很简单这里就不多做说明了。K1和K2分别是屏幕背光和蜂鸣开关。


屏幕、蜂鸣和锂电充电电路都是标准的东西,也就不做说明了。



电路搞定之后,开始设计pcb板子。考虑到现在打样便宜,所以打算用pcb做前后盖板,方便简洁。最终实现的pcb:

正面:


反面:


上下两块是后盖板和前面板,中间是功能电路板。赶紧发pcb板厂,很快,等待3、4天后就到手了。焊接是个基本工,这点元件很快完工。焊接完成的板子:



前后盖板:


其他电路基本没啥可担心的,升压是个麻烦事,先测试下高压是否正常。上电,上万用表


哦,389.0v,还不错,比预计少了10V左右,这个应该是分压电阻阻值取太大,FB引脚电流导致实际分压比比预期低的原因。为了升压电路功耗,静态工作电流越小越小分压阻值还是大点好。先把分压下臂电阻并联个1M电阻试试,看看能不能补偿到400V。并上电阻,上电


嗯,很好,399.7V,很合适。搞定,再测试下电流,看看锂电是否能带的动。


21mA,挺好,这里电流还包含了mcu的电流,算上屏幕耗电,基本可以控制在4、50mA以下了。搞定了这个其他电路就是基本电路了,没啥可调试的了。接下来开撸代码。


coding.....................


下载程序运行来看看效果。


还像那么回事。底数大概0.2uSv/h左右,稍有点偏大,也还在正常范围内。为验证有无检测效果,特意百度了下有辐射的东西,发现电离式烟雾传感器最容易获得,还很安全。这里简单贴一下百度上的介绍,想详细了解的可以百度下,很多资料,搜Nis07即可。

到手的NIS-07离子式传感器就是下图这个样子。



盖子上两个慌兮兮的电风扇。不过根据外国网友的测试,这个玩意辐射距离很短,基本上距离10cm以上就和本底辐射差不多了。极近距离下回检测到1uSv/h以上的辐射强度,如果把盖子打开,直接近距离测辐射源,那么会有几百uSv/h的强度,虽然听说这个辐射物质媚241(Am241)辐射都能被皮肤挡住,我还是不作死了。只验证不开盖情况下的辐射。


嗯,靠近后数值明显开始变大,蜂鸣器声音也开始急促起来。稳定读数后和网友测的基本一样,至此主要功能完成了。后面把锂电充电、电源开关、蜂鸣器、背光调整等一一测试。没啥问题。把前后盖板装配起来,得到的成品

正面


背面


侧面



装配完成后,又测了下正常工作电流。

开背光


关闭背光


整体功耗还不错,一个小锂电也能用几小时了。

搞好了,不用一用怎么对得起好几日的工作量呢,拿着这玩意把家里各角落,辞职、台板啥的都测了下,基本都没超过0.5uSv/h。新鲜过后放柜子里开始吃灰的进程,偶尔会拿出来亮一亮


最后附一下我国辐射安全标准:
我国辐射防护标准GB4792-84“放射卫生防护基本标准”zhi对于放射性工作人员的剂量当量限值的规定为:

年剂量当量限值,全身均匀外照射50mSv/年眼晶体150 mSv/年其他单个器官或组织500 mSv/年特殊照射:一次不大于100 mSv,一生中不大于250mSv应急照射:一次不大于250mSv在射线防护计算中,一般按全身均匀外照射取剂量当量限值,即50 mSv/年,以此可换算出月、周、日、时的剂量当量限值,月剂量当量限值为50/12=4.16 mSv/月;周剂量当量限值为50/50=1 mSv/周;日剂量当量限值为1/6=16.7μSv/日;每小时剂量当量限值为16.7/8=2.1μSv/时。



单片机爱好者 《51单片机逆向学习实战教程》一书作者,单片机爱好者,每天为单片机用户分享一篇精品电子电路方面的经验笔记或教程。
评论
  • 飞凌嵌入式基于瑞芯微RK3562系列处理器打造的FET3562J-C全国产核心板,是一款专为工业自动化及消费类电子设备设计的产品,凭借其强大的功能和灵活性,自上市以来得到了各行业客户的广泛关注。本文将详细介绍如何启动并测试RK3562J处理器的MCU,通过实际操作步骤,帮助各位工程师朋友更好地了解这款芯片。1、RK3562J处理器概述RK3562J处理器采用了4*Cortex-A53@1.8GHz+Cortex-M0@200MHz架构。其中,4个Cortex-A53核心作为主要核心,负责处理复杂
    飞凌嵌入式 2025-01-24 11:21 66浏览
  •  万万没想到!科幻电影中的人形机器人,正在一步步走进我们人类的日常生活中来了。1月17日,乐聚将第100台全尺寸人形机器人交付北汽越野车,再次吹响了人形机器人疯狂进厂打工的号角。无独有尔,银河通用机器人作为一家成立不到两年时间的创业公司,在短短一年多时间内推出革命性的第一代产品Galbot G1,这是一款轮式、双臂、身体可折叠的人形机器人,得到了美团战投、经纬创投、IDG资本等众多投资方的认可。作为一家成立仅仅只有两年多时间的企业,智元机器人也把机器人从梦想带进了现实。2024年8月1
    刘旷 2025-01-21 11:15 682浏览
  • 故障现象 一辆2007款日产天籁车,搭载VQ23发动机(气缸编号如图1所示,点火顺序为1-2-3-4-5-6),累计行驶里程约为21万km。车主反映,该车起步加速时偶尔抖动,且行驶中加速无力。 图1 VQ23发动机的气缸编号 故障诊断接车后试车,发动机怠速运转平稳,但只要换挡起步,稍微踩下一点加速踏板,就能感觉到车身明显抖动。用故障检测仪检测,发动机控制模块(ECM)无故障代码存储,且无失火数据流。用虹科Pico汽车示波器测量气缸1点火信号(COP点火信号)和曲轴位置传感器信
    虹科Pico汽车示波器 2025-01-23 10:46 87浏览
  • 2024年是很平淡的一年,能保住饭碗就是万幸了,公司业绩不好,跳槽又不敢跳,还有一个原因就是老板对我们这些员工还是很好的,碍于人情也不能在公司困难时去雪上加霜。在工作其间遇到的大问题没有,小问题还是有不少,这里就举一两个来说一下。第一个就是,先看下下面的这个封装,你能猜出它的引脚间距是多少吗?这种排线座比较常规的是0.6mm间距(即排线是0.3mm间距)的,而这个规格也是我们用得最多的,所以我们按惯性思维来看的话,就会认为这个座子就是0.6mm间距的,这样往往就不会去细看规格书了,所以这次的运气
    wuliangu 2025-01-21 00:15 337浏览
  • 现在为止,我们已经完成了Purple Pi OH主板的串口调试和部分配件的连接,接下来,让我们趁热打铁,完成剩余配件的连接!注:配件连接前请断开主板所有供电,避免敏感电路损坏!1.1 耳机接口主板有一路OTMP 标准四节耳机座J6,具备进行音频输出及录音功能,接入耳机后声音将优先从耳机输出,如下图所示:1.21.2 相机接口MIPI CSI 接口如上图所示,支持OV5648 和OV8858 摄像头模组。接入摄像头模组后,使用系统相机软件打开相机拍照和录像,如下图所示:1.3 以太网接口主板有一路
    Industio_触觉智能 2025-01-20 11:04 199浏览
  • 嘿,咱来聊聊RISC-V MCU技术哈。 这RISC-V MCU技术呢,简单来说就是基于一个叫RISC-V的指令集架构做出的微控制器技术。RISC-V这个啊,2010年的时候,是加州大学伯克利分校的研究团队弄出来的,目的就是想搞个新的、开放的指令集架构,能跟上现代计算的需要。到了2015年,专门成立了个RISC-V基金会,让这个架构更标准,也更好地推广开了。这几年啊,这个RISC-V的生态系统发展得可快了,好多公司和机构都加入了RISC-V International,还推出了不少RISC-V
    丙丁先生 2025-01-21 12:10 684浏览
  • 数字隔离芯片是一种实现电气隔离功能的集成电路,在工业自动化、汽车电子、光伏储能与电力通信等领域的电气系统中发挥着至关重要的作用。其不仅可令高、低压系统之间相互独立,提高低压系统的抗干扰能力,同时还可确保高、低压系统之间的安全交互,使系统稳定工作,并避免操作者遭受来自高压系统的电击伤害。典型数字隔离芯片的简化原理图值得一提的是,数字隔离芯片历经多年发展,其应用范围已十分广泛,凡涉及到在高、低压系统之间进行信号传输的场景中基本都需要应用到此种芯片。那么,电气工程师在进行电路设计时到底该如何评估选择一
    华普微HOPERF 2025-01-20 16:50 126浏览
  •     IPC-2581是基于ODB++标准、结合PCB行业特点而指定的PCB加工文件规范。    IPC-2581旨在替代CAM350格式,成为PCB加工行业的新的工业规范。    有一些免费软件,可以查看(不可修改)IPC-2581数据文件。这些软件典型用途是工艺校核。    1. Vu2581        出品:Downstream     
    电子知识打边炉 2025-01-22 11:12 141浏览
  • 高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛,高速先生就不打算给大家上难度了,整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来,尤其对于PCB设计工程师来说,心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行PCB的过孔设计,高速先生居然说设计多大的过孔他们不关心!另外估计这时候就跳出很多“挑刺”的粉丝了哈,因为翻看很多以往的文章,高速先生都表达了过孔孔径对高速性能的影响是很大的哦!咋滴,今天居然说孔径不关心了?别,别急哈,听高速先生在这篇文章中娓娓道来。首先还是要对各位设计工程师的设计表示肯定,毕竟像我
    一博科技 2025-01-21 16:17 165浏览
  • 临近春节,各方社交及应酬也变得多起来了,甚至一月份就排满了各式约见。有的是关系好的专业朋友的周末“恳谈会”,基本是关于2025年经济预判的话题,以及如何稳定工作等话题;但更多的预约是来自几个客户老板及副总裁们的见面,他们为今年的经济预判与企业发展焦虑而来。在聊天过程中,我发现今年的聊天有个很有意思的“点”,挺多人尤其关心我到底是怎么成长成现在的多领域风格的,还能掌握一些经济趋势的分析能力,到底学过哪些专业、在企业管过哪些具体事情?单单就这个一个月内,我就重复了数次“为什么”,再辅以我上次写的:《
    牛言喵语 2025-01-22 17:10 188浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦