Contador de radiactividad (IoT) y ecosistema de monitoreo: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Estado: no publicado

Última actualización del firmware de C-GM el 10 de junio de 2019 con la nueva versión 1.3 Aplicación A-GM última actualización el 25 de noviembre de 2019 con la nueva versión 1.3

Este proyecto de contador C-GM de D. I. Y de bajo coste (50 $ / 43 €) proporciona hardware y firmware para construir un dispositivo contador Geiger-Müller, también conocido como G. M. contador para la medición continua del nivel de radiactividad. Se basa en un Arduino Nano, una pantalla LCD de 20 caracteres x 4 líneas, una tarjeta Ethernet W5100, una fuente de alimentación de 400 V y muy pocos componentes. El número de componentes se ha reducido al mínimo para facilitar el montaje y reducir el coste.

• El contador C-GM puede funcionar como contador de radiactividad independiente
• o para garantizar la monitorización de la radiactividad a largo plazo, el contador C-GM se puede utilizar en asociación con A-GM Manager (en la secuela), que es una aplicación web de código abierto que se ejecuta en un servidor SOHO (por ejemplo, QNAP vende servidores Small Office Home Office). A-GM Manager también puede publicar las medidas del contador C-GM en el mapa compartido mundial administrado por GMC MAP. Finalmente, también existe una versión Node-RED para la integración del Contador C-GM con Node-RED como el marco QNAP IoT.

Ver también el Contador W-GM, una versión Wifi portátil a batería (22 $ / 27 €) basada en ESP32 Heltec compatible con el Eco-System actual.

IMPORTANTE (riesgo de descargas eléctricas)

El dispositivo requiere una fuente de alimentación de 400 voltios. A pesar de que la corriente entregada seguirá siendo muy baja, desaliento a las personas que no están acostumbradas a trabajar con electrónica y electricidad a que intenten construir este dispositivo, sino que elijan un producto comercial en su lugar (consulte los productos compatibles disponibles en la sección Eco-sistema).

Paso 1: el ecosistema

Es posible que SOLO esté interesado en construir el contador C-GM. ¡Por supuesto que puede!

Pero también puede estar dispuesto a implementar su punto de medición de radiactividad local y la evolución del nivel de trazas a lo largo del tiempo. Esto se puede hacer utilizando nuestro ecosistema anterior.

Para aquellos que tienen dificultades para construir hardware, encontré contadores de GQ Electronics LLC © como el GMC-320V5 que es compatible con nuestro A-GM Manager (no tengo intereses ni contactos con esta empresa, así que no me pregunten más sobre su productos).

NOTA: Hay documentación completa sobre el dispositivo Contador C-GM y el Administrador A-GM disponibles en formato PDF para guiarlo en la construcción del dispositivo y la implementación del sistema ecológico.

Toda la información necesaria para ensamblar el hardware y el firmware del dispositivo C-GM Counter se puede encontrar y descargar de SourceForge.

Paso 2: el dispositivo contador C-GM

CARACTERÍSTICAS

• Detección de radiación: beta, gamma, rayos X
• Tubo GM: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (voltaje de funcionamiento de 400 V)
• Soporte de idiomas: solo inglés
• Valor máximo 65535 CPM / 425 µSv / h (teórico)

• Valores de visualización:

  • CPM actual
  • ΜSv / h actual
  • ΜSv / h máximo desde el inicio
  • ΜSv / h promedio desde el inicio
  • Tiempo transcurrido desde el inicio
  • Nivel en gráfico de barras
  • Alarma
    • Umbral definido por el usuario
    • Mensajes de alarma en LCD
    • Luz de fondo de la pantalla LCD parpadeando
  • Flash LED para cada pulso de radiación beta / gamma
    • El LED parpadea cada segundo si el tubo GM es detective
    • El LED sigue encendido cuando falla la conexión de red

  • Sonido de audio

    • Pitido para cada pulso de radiación beta / gamma
    • Alarma sonora audible

  • Control de dispositivo desde:

    • Menú interno del dispositivo
    • USB (requiere una consola en serie como Termite) o Ethernet (usando un navegador web)
  • Conexión de red mediante DHCP
  • Soporte para la interfaz web de A-GM Manager

  • Parámetros definidos por el usuario (desde el menú o mediante la interfaz web)

    • Factor de conversión del tubo GM (CPM a µSv / h)
    • Umbral de alarma en CPM
    • Zumbador encendido o apagado
    • Tiempo de visualizacion terminado
    • Habilite la red para la comunicación con A-GM Manager
    • Definición de IP del servidor A-GM (a través de USB o A-GM Manager)
    • H. V. interno calibración del voltímetro (a través de USB o A-GM Manager)
    • Los parámetros se pueden guardar permanentemente en EEPROM

Paso 3: construcción del contador C-GM

Breve descripción

Consulte el archivo PDF para obtener más detalles.

HARDWARE

El montaje del hardware del mostrador C-GM se ha realizado de la forma más sencilla posible utilizando los componentes mínimos disponibles de los propios usuarios (por ejemplo, Amazon o eBay) y el mínimo de cableado. No hay una placa de circuito impreso (PCB) dedicada, sino una placa de puntos de una cara económica (también conocida como Perfboard) con almohadilla de soldadura para cada orificio (Veroboard).

• La resistencia GM 5.6MΩ se vende directamente en el conector RCA.
• La placa Ethernet está conectada al Arduino Nano mediante un conector 2x5.
• Los pines del conector de la placa Ethernet pasan a través del Perforboard para asegurar su fijación.
• El Arduino Nano se suelda en el Perfboard.
• La capacitancia C1 (10nF / 2kV) se suelda en el conector de salida en la parte posterior del H. V. módulo.
• Hay una correa de alambre soldada en la parte posterior del H. V. Módulo entre la entrada y salida GND.
• La resistencia R6 (47KΩ) se suelda directamente en el pin de tierra del LED.
• El módulo Ethernet W5100 RST no está conectado al Arduino RST. En el pin RST del pin del módulo W5100 hay una resistencia y capacitancia. Si está conectado al Arduino RST, esto evita la descarga de nuevo firmware en Arduino. El inconveniente es la necesidad de apagar la fuente de alimentación para restablecer Ethernet.

SOFTWARE

La programación del dispositivo contador C-GM se puede realizar utilizando el archivo HEX del dispositivo contador C-GM.

Necesitará una utilidad UpLoader como Xloader (el sitio web del autor está actualmente cerrado, una copia está disponible aquí) o ArduinoSketchUploader (fuentes de C # que se compilarán). Otras alternativas pueden estar disponibles en el sitio web de Arduino.

• CGM_vx.x.x.hex Utilice este archivo para mantener el cargador de arranque nativo de su Arduino Nano.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Utilice este archivo para actualizar el firmware C-GM y su cargador de arranque.

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NUEVO v1.3: Para deshabilitar la red, mantenga presionado el botón mientras arranca (hasta ingresar al menú, luego salga del menú). Esto evita que se bloquee continuamente debido a reintentos de conexión de red que impiden ingresar al menú para configurar nuevos parámetros de red (¡me sorprende que nadie se haya molestado con esto hasta ahora!)

Paso 4: uso del contador C-GM

Breve descripción

Lea el PDF para obtener más detalles.

El dispositivo Contador C-GM cuenta el número de pulsos de radiación (CPM) durante un período de un minuto (ventana cambiante) y convierte este recuento en un valor de micro Sievert por hora (µSv / h) utilizando el G. M. factor de conversión del tubo.

• Al inicio, la pantalla de presentación muestra la versión y los derechos de autor del firmware del dispositivo contador C-GM.
• Aproximadamente 5 segundos después del encendido, la pantalla de bienvenida se cierra y el contador inicia la medición de radiación.

La interfaz de usuario se hizo muy simple y solo hay un interruptor de tachuela para controlar las pantallas y el menú del dispositivo.

Según la duración de la pulsación del botón, hay dos acciones posibles.

1. Pulsación corta = SELECCIONAR El usuario pulsa el botón menos de medio segundo.
2. Pulsación larga = SIGUIENTE El usuario pulsa el botón más de medio segundo.

Para ENTRAR al menú o validar una entrada de menú, haga una pulsación larga. Para despertar la pantalla, salte a la siguiente pantalla o entrada de menú, haga una pulsación corta.

Hay 5 pantallas de información:

1 - PANTALLA DE RADIACIÓN La pantalla de información predeterminada muestra los valores de radiación actuales como la medida actual de µSV / h, el valor máximo de µSV / h desde el encendido, el valor actual de CPM y el µSV / h promedio desde el encendido. Los mensajes se muestran en la línea inferior.

2 - PANTALLA DE DOSÍMETROS

Esta pantalla muestra los valores desde el encendido, incluido el tiempo transcurrido, el número total de recuentos y la dosis equivalente expresada tanto en micro-Sievert como en micro-Rem.

3 - PANTALLA DE TUBO GM

Muestre el factor de conversión del tubo GM CPM a µSv / h, el valor actual de alto voltaje (leído del voltímetro interno) y el umbral de alarma (en CPM).

4 - PANTALLA DE RED

Muestra la dirección IP del dispositivo (Dev) (asignada por el servicio DHCP) y la dirección IP del servidor remoto A-GM (Svr).

5 - PANTALLA DE CRÉDITOS

Muestra la versión y la fecha del firmware, así como los derechos de autor.

MENÚ DE CONFIGURACIÓN

Hay 7 pantallas de menús para configurar el dispositivo. Algunos parámetros deben configurarse mediante los puertos de comunicación (serie o red).

Paso 5: Implementación del ecosistema general

Breve descripción

Lea el PDF para obtener más detalles.

El proyecto A-GM tiene como objetivo proporcionar una medición continua a largo plazo del nivel de radiactividad. Incluye una aplicación web de código abierto (A-GM Manager) que se ejecuta en un servidor SOHO (por ejemplo, NAS de QNAP para servidores de oficinas domésticas pequeñas) conectado a un dispositivo contador de radiactividad Geiger-Muller como contadores C-GM o contadores compatibles de GQ Electronics LLC.

Para resumir el sistema general:

• A-GM Manager La aplicación web que monitorea y almacena continuamente los niveles de radiación Beta / Gamma adquiridos de los contadores Geiger-Muller en un servidor local. Los datos se pueden redirigir al sitio web de GMC. MAP para compartir datos en todo el mundo utilizando una cuenta de usuario.
• Contador C-GM Un hardware y firmware de código abierto para Ethernet G. M. contador desarrollado y proporcionado por Ad’Novea® que se ejecuta con A-GM Manager.
• Dispositivo GMC-320 Los dispositivos GMC-320 / 5xx / 6xx son vendidos por GQ Electronics LLC © y permiten la redirección de medidas al sitio web GMC. MAP directamente desde el dispositivo mediante una conexión WiFi. A-GM Manager admite estos dispositivos para registrar las medidas de radiación en su servidor y garantizar la redirección al sitio web de GMC. MAP.

CARACTERÍSTICAS

• Soporte de idiomas para inglés, francés, japonés, ruso y chino
• Soporte para contadores C-GM y contadores Geiger-Muller de GQ Electronics LLC o dispositivos compatibles
• Monitoree la radiactividad durante un período de retención definido por el usuario (90 días como máximo) o mensualmente (ver imagen)
• Si el nivel excede el umbral definido por el usuario; Los correos electrónicos se envían hasta 5 direcciones de correo electrónico.
• Muestra el nivel de radiación actual en µSv / hy el nivel máximo durante el período de retención (registro)
• Trazar el trazado con funciones de zoom y panorámica (1 hora, 6 horas, 24 horas, 1 semana y 4 semanas)
• Se puede descargar el registro sobre el período de retención y los datos mensuales cuando estén disponibles
• Descarga y configuración protegida con nombre de usuario y contraseña
• Detección de falla del tubo GM y envío de correo electrónico al administrador
• Redirección de datos al sitio web de GMC. MAP (se requiere una cuenta de usuario en gmcmap)
• Soporte para computadoras de escritorio, tabletas y pantallas de teléfonos inteligentes.

DESCARGAR

El siguiente ZIP se puede extraer en el directorio web de su servidor SOHO. Para los propietarios de NAS de QNAP, hay un paquete QPKG disponible en SourceForge.

La última VERSIÓN 1.3 se puede descargar de SourceForge

Paso 6: la integración de IoT

Breve descripción

Una versión limitada de Node-RED completamente independiente de A-GM está disponible para el entorno de IoT de QNAP. Es una aplicación A-GM Manager diferente y limitada que se puede usar solo para monitoreo.

Debido a que el contador C-GM puede proporcionar datos de medición en formato JSON, es un candidato fácil para la integración de IoT. Algunos proveedores de SOHO / NAS, como QNAP, ponen a disposición marcos de IoT en sus máquinas para dispositivos IoT que admiten el formato de datos JSON.

Aquí se adjunta un archivo NodeRED disponible que he desarrollado para su integración en el marco IOT de QNAP. Permite acceder a los datos del contador C-GM desde cualquier computadora o dispositivo móvil.