Radioaktivitätszähler (IoT) und Monitoring-Ökosystem - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Status: Unveröffentlicht

C-GM Firmware letztes Update am 10. Juni 2019 mit neuer 1.3 Version A-GM Anwendungletztes Update am 25. November 2019 mit neuer 1.3 Version

Dieses kostengünstige D. I. Y (50 $/43 €) C-GM Counter-Projekt bietet Hardware und Firmware zum Bau eines Geiger-Müller-Zählergeräts, auch bekannt als G. M. Zähler zur kontinuierlichen Messung der Radioaktivität. Es basiert auf einem Arduino Nano, einem 20 Zeichen x 4 Zeilen LCD-Display, einer W5100-Ethernet-Karte, einem 400-V-Netzteil und sehr wenigen Komponenten. Die Anzahl der Komponenten wurde auf ein Minimum reduziert, um die Montage zu vereinfachen und die Kosten zu senken.

• Der C-GM-Zähler kann als eigenständiger Radioaktivitätszähler betrieben werden
• oder zur Gewährleistung einer langfristigen Radioaktivitätsüberwachung kann der C-GM-Zähler in Verbindung mit A-GM Manager (in der Fortsetzung) verwendet werden, einer Open-Source-Webanwendung, die auf einem SOHO-Server läuft (z. B. verkauft QNAP Small Office Home Office-Server). A-GM Manager ist auch in der Lage, die C-GM-Gegenmaßnahmen auf der von GMC MAP verwalteten weltweiten gemeinsamen Karte zu veröffentlichen. Schließlich gibt es auch eine Node-RED-Version zur Integration des C-GM Counters mit Node-RED wie dem QNAP IoT-Framework.

Siehe auch den W-GM Counter, eine tragbare batteriebetriebene Wifi-Version (22$/27€) basierend auf ESP32 Heltec, die mit dem aktuellen Eco-System kompatibel ist.

WICHTIG (Gefahr von Stromschlägen)

Das Gerät benötigt eine 400 Volt Stromversorgung. Obwohl der gelieferte Strom sehr niedrig bleiben wird, rate ich Leuten, die nicht mit Elektronik und Elektrizität vertraut sind, davon ab, dieses Gerät zu bauen, sondern stattdessen ein kommerzielles Produkt zu wählen (siehe verfügbare kompatible Produkte im Abschnitt Eco-System).

Schritt 1: Das Ökosystem

Möglicherweise sind Sie NUR daran interessiert, den C-GM-Zähler zu bauen. Natürlich kannst du!

Sie können aber auch bereit sein, die Entwicklung Ihres lokalen Radioaktivitätsmesspunkts und der Spurenkonzentration im Laufe der Zeit zu implementieren. Dies kann mit unserem oben genannten Eco-System erfolgen.

Für diejenigen, die Schwierigkeiten haben, Hardware zu bauen, habe ich Zähler von GQ Electronics LLC© gefunden, wie den GMC-320V5, der mit unserem A-GM-Manager kompatibel ist (ich habe weder Interessen noch Kontakte zu dieser Firma, also frag mich nicht mehr nach ihren Produkte).

HINWEIS: Umfassende Dokumentationen sowohl zum C-GM-Zählergerät als auch zum A-GM-Manager sind im PDF-Format verfügbar, um Sie durch den Gerätebau und die Implementierung von Ökosystemen zu führen.

Alle Informationen, die zum Zusammenbauen der Hardware und Firmware des C-GM Counter-Geräts erforderlich sind, können von SourceForge gefunden und heruntergeladen werden.

Schritt 2: Das C-GM-Zählergerät

MERKMALE

• Strahlungserkennung: Beta, Gamma, Röntgen
• GM-Röhre: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (400 V Betriebsspannung)
• Sprachunterstützung: Nur Englisch
• Maximalwert 65 535 CPM / 425 µSv/h (theoretisch)

• Anzeigewerte:

  • Aktueller CPM
  • Strom µSv/h
  • Maximal µSv/h seit Inbetriebnahme
  • Durchschnittlicher µSv/h seit Inbetriebnahme
  • Verstrichene Zeit seit dem Start
  • Pegel auf Balkendiagramm

  • Alarm

    • Benutzerdefinierter Schwellenwert
    • Alarmmeldungen auf LCD
    • LCD-Hintergrundbeleuchtung blinkt

  • LED-Blitz für jeden Beta-/Gammastrahlungspuls

    • LED blinkt jede Sekunde, wenn GM-Röhre detektiv ist
    • LED leuchtet immer noch, wenn die Netzwerkverbindung fehlschlägt

  • Audioton

    • Piepton für jeden Beta-/Gammastrahlungspuls
    • Akustischer akustischer Alarm

  • Gerätesteuerung von:

    • Geräteinternes Menü
    • USB (erfordert eine serielle Konsole wie Termite) oder Ethernet (mit einem Webbrowser)
  • Netzwerkverbindung über DHCP
  • Unterstützung für die A-GM Manager-Webschnittstelle

  • Benutzerdefinierte Parameter (aus dem Menü oder über das Webinterface)

    • GM-Röhren-Umrechnungsfaktor (CPM in µSv/h)
    • Alarmschwelle in CPM
    • Summer ein oder aus
    • Zeitüberschreitung anzeigen
    • Aktivieren Sie das Netzwerk für die Kommunikation mit dem A-GM-Manager
    • A-GM-Server-IP-Definition (über USB oder A-GM-Manager)
    • Interne H. V. Voltmeter-Kalibrierung (über USB oder A-GM Manager)
    • Parameter können dauerhaft im EEPROM gespeichert werden

Schritt 3: Aufbau des C-GM-Zählers

Kurze Beschreibung

Details finden Sie in der PDF-Datei

HARDWARE

Die Montage der C-GM-Thekenhardware wurde mit minimalen Komponenten aus dem eigenen Haus (z. B. Amazon oder eBay) und minimalem Verdrahtungsaufwand so einfach wie möglich gestaltet. Es gibt keine dedizierte Leiterplatte (PCB), sondern eine kostengünstige Single-Face-Dot-Platine (auch bekannt als Perfboard) mit Lötpad für jedes Loch (Veroboard).

• Der GM 5,6MΩ Widerstand wird direkt an der Cinchbuchse verkauft.
• Die Ethernet-Platine wird über einen 2x5-Stecker mit dem Arduino Nano verbunden.
• Die Anschlussstifte der Ethernet-Platine verlaufen durch das Perforboard, um seine Fixierung zu gewährleisten.
• Der Arduino Nano wird auf das Perfboard geschweißt.
• Die C1-Kapazität (10nF/2kV) ist am Ausgangsanschluss auf der Rückseite des H. V. Modul.
• Auf der Rückseite des H. V. Modul zwischen Eingang und Ausgang GND.
• Der R6-Widerstand (47KΩ) wird direkt auf den Massestift der LED geschweißt.
• Das W5100 Ethernet-Modul RST ist nicht mit dem Arduino RST verbunden. Auf dem RST-Pin des W5100-Modulpins befinden sich ein Widerstand und eine Kapazität. Wenn es mit dem Arduino RST verbunden ist, verhindert dies das Herunterladen neuer Firmware im Arduino. Der Nachteil ist, dass zum Zurücksetzen des Ethernets die Stromversorgung abgeschaltet werden muss.

SOFTWARE

Die Programmierung des C-GM-Zählergeräts kann mit der HEX-Datei des C-GM-Zählergeräts erfolgen.

Sie benötigen ein UpLoader-Dienstprogramm wie Xloader (die Website des Autors ist derzeit geschlossen, eine Kopie ist hier verfügbar) oder ArduinoSketchUploader (C#-Quellen müssen kompiliert werden). Andere Alternativen können von der Arduino-Website verfügbar sein.

• CGM_vx.x.x.hex Verwenden Sie diese Datei, um den nativen Bootloader Ihres Arduino Nano beizubehalten.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Verwenden Sie diese Datei, um die C-GM-Firmware und ihren Bootloader zu flashen.

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NEU v1.3: Um das Netzwerk zu deaktivieren, halten Sie die Taste während des Bootens gedrückt (bis zum Aufrufen des Menüs, dann verlassen Sie das Menü). Dadurch wird vermieden, dass Sie aufgrund von Netzwerkverbindungsversuchen ständig blockiert werden, die den Zugriff auf das Menü zum Einstellen neuer Netzwerkparameter verhindern (ich bin überrascht, dass sich bisher niemand damit beschäftigt hat!)

Schritt 4: Verwenden des C-GM-Zählers

Kurze Beschreibung

Bitte lesen Sie das PDF für Details

Das C-GM-Zählergerät zählt die Anzahl der Strahlungsimpulse (CPM) über einen Zeitraum von einer Minute (Schiebefenster) und wandelt diese Zählung mithilfe des G. M. Umrechnungsfaktor der Röhre.

• Beim Start zeigt der Begrüßungsbildschirm die Version und die Urheberrechte der Firmware des C-GM-Zählergeräts an.
• Etwa 5 Sekunden nach dem Einschalten schließt sich der Begrüßungsbildschirm und der Zähler startet die Strahlungsmessung.

Die Benutzeroberfläche wurde sehr einfach gestaltet und es gibt nur einen Wendeschalter zur Steuerung der Gerätebildschirme und des Menüs.

Je nach Dauer des Tastendrucks gibt es zwei mögliche Aktionen.

1. Kurzes Drücken = AUSWÄHLEN Benutzer drückt die Taste weniger als eine halbe Sekunde.
2. Langes Drücken = NEXT Benutzer drückt die Taste länger als eine halbe Sekunde.

Um in das Menü zu gelangen oder einen Menüeintrag zu bestätigen, drücken Sie einmal lange. Um das Display aufzuwecken, springen Sie zum nächsten Bildschirm oder Menüeintrag, drücken Sie einmal kurz.

Es gibt 5 Informationsbildschirme:

1 - STRAHLUNGSBILDSCHIRM Der Standard-Informationsbildschirm zeigt die aktuellen Strahlungswerte wie die aktuelle µSV/h-Messung, den maximalen µSV/h-Wert seit dem Einschalten, den aktuellen CPM-Wert und den durchschnittlichen µSV/h seit dem Einschalten an. Nachrichten werden in der unteren Zeile angezeigt.

2 - DOSIMETER-BILDSCHIRM

Dieser Bildschirm zeigt die Werte seit dem Einschalten an, einschließlich der verstrichenen Zeit, der Gesamtzahl der Zählungen und der Äquivalentdosis, ausgedrückt in Mikro-Sievert und Mikro-Rem.

3 - GM TUBE SCREEN

Zeigen Sie den GM-Röhren-Umrechnungsfaktor CPM in µSv/h, den aktuellen Hochspannungswert (vom internen Voltmeter abgelesen) und die Alarmschwelle (in CPM) an.

4 - NETZWERKBILDSCHIRM

Zeigen Sie die IP-Adresse des Geräts (Dev) (vom DHCP-Dienst zugewiesen) und die IP-Adresse des A-GM-Fernservers (Svr) an.

5 - KREDITBILDSCHIRM

Zeigen Sie die Firmware-Version und das Datum sowie die Urheberrechte an.

KONFIGURATIONSMENÜ

Es gibt 7 Menübildschirme zum Konfigurieren des Geräts. Einige Parameter müssen über die Kommunikationsports (seriell oder Netzwerk) eingestellt werden.

Schritt 5: Implementierung des gesamten Ökosystems

Kurze Beschreibung

Bitte lesen Sie das PDF für Details

Ziel des Projekts A-GM ist die langfristige kontinuierliche Messung der Radioaktivität. Es enthält eine Open-Source-Webanwendung (A-GM Manager), die auf einem SOHO-Server (z. B. NAS von QNAP für Small Office Home Office-Server) ausgeführt wird, der mit einem Geiger-Muller-Radioaktivitätszählergerät wie C-GM-Zählern oder kompatiblen Zählern von GQ verbunden ist Elektronik GmbH.

Um das Gesamtsystem zusammenzufassen:

• A-GM Manager Die Webanwendung, die die von Geiger-Müller-Zählern erfassten Beta-/Gamma-Strahlungspegel kontinuierlich überwacht und auf einem lokalen Server speichert. Daten können zur weltweiten Datenfreigabe über ein Benutzerkonto auf die GMC. MAP-Website umgeleitet werden.
• C-GM Counter Eine Open-Source-Hardware und -Firmware für das Ethernet G. M. Zähler entwickelt und bereitgestellt von Ad’Novea®, der mit dem A-GM Manager läuft.
• GMC-320-Gerät GMC-320/5xx/6xx-Geräte werden von GQ Electronics LLC© vertrieben und ermöglichen die Umleitung von Maßnahmen auf die GMC. MAP-Website direkt vom Gerät über eine WLAN-Verbindung. A-GM Manager unterstützt diese Geräte, um die Strahlungsmessungen auf Ihrem Server zu protokollieren und die Weiterleitung auf die GMC. MAP-Website sicherzustellen.

MERKMALE

• Sprachunterstützung für Englisch, Französisch, Japanisch, Russisch und Chinesisch
• Unterstützung für C-GM-Zähler und Geiger-Müller-Zähler von GQ Electronics LLC oder kompatible Geräte
• Überwachen Sie die Radioaktivität über einen benutzerdefinierten Aufbewahrungszeitraum (max. 90 Tage) oder monatlich (siehe Bild)
• Sollte der Pegel den benutzerdefinierten Schwellenwert überschreiten; E-Mails werden an bis zu 5 E-Mail-Adressen gesendet.
• Anzeige aktueller Strahlungspegel in µSv/h und Maximalpegel über die Verweildauer (Aufzeichnung)
• Plot-Trace mit Zoom- und Schwenkfunktionen (1 Stunde, 6 Stunden, 24 Stunden, 1 Woche und 4 Wochen)
• Protokoll über die Aufbewahrungsfrist kann heruntergeladen werden und monatliche Daten, wenn verfügbar
• Download und Konfiguration mit Login und Passwort geschützt
• Erkennung eines GM-Röhrenfehlers und E-Mail an den Administrator senden
• Datenumleitung zur GMC. MAP-Website (erfordert ein Benutzerkonto bei gmcmap)
• Unterstützung für Desktop-Computer, Tablets und Smartphone-Bildschirme.

HERUNTERLADEN

Die unten stehende ZIP-Datei kann in das Webverzeichnis Ihres SOHO-Servers extrahiert werden. Für QNAP NAS-Besitzer gibt es ein QPKG-Paket von SourceForge.

Die neueste VERSION 1.3 kann von SourceForge heruntergeladen werden

Schritt 6: Die IoT-Integration

Kurze Beschreibung

Für die QNAP IoT-Umgebung ist eine vollständig unabhängige Node-RED-limitierte Version von A-GM verfügbar. Es handelt sich um eine andere und eingeschränkte A-GM Manager-Anwendung, die nur zur Überwachung verwendet werden kann.

Da der C-GM Counter Messdaten im JSON-Format bereitstellen kann, ist er ein einfacher Kandidat für die IoT-Integration. Einige SOHO/NAS-Anbieter wie QNAP stellen auf ihren Computern IoT-Frameworks für IoT-Geräte bereit, die das JSON-Datenformat unterstützen.

Hier ist eine NodeRED-Datei angehängt, die ich für die Integration in das QNAP IOT-Framework entwickelt habe. Es ermöglicht den Zugriff auf C-GM-Zählerdaten von jedem Computer oder mobilen Gerät aus.