Radioactiviteitsteller (IoT) en monitoring-ecosysteem: 6 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Status: Niet gepubliceerd

C-GM firmware laatste update op 10 juni 2019 met nieuwe 1.3 versie A-GM applicatielaatste update op 25 november 2019 met nieuwe 1.3 versie

Dit doe-het-zelf goedkope (50$/43€) C-GM Counter-project levert hardware en firmware voor het bouwen van een Geiger-Müller-teller, ook bekend als G. M. teller voor continue meting van het radioactiviteitsniveau. Het is gebaseerd op een Arduino Nano, een LCD-scherm van 20 tekens x 4 regels, een W5100 Ethernet-kaart, een 400V-voeding en heel weinig componenten in de buurt. Het aantal componenten is tot een minimum beperkt voor eenvoudige montage en lagere kosten.

• De C-GM-teller kan werken als een op zichzelf staande radioactiviteitsteller
• of om radioactiviteit op lange termijn te controleren, kan de C-GM-teller worden gebruikt in combinatie met A-GM Manager (in het vervolg) dat een open-source webtoepassing is die draait op een SOHO-server (bijv. QNAP verkoopt Small Office Home Office-servers). A-GM Manager is ook in staat om de C-GM Counter-maatregelen te publiceren op de wereldwijd gedeelde kaart die wordt beheerd door GMC MAP. Ten slotte is er ook een Node-RED-versie voor integratie van de C-GM Counter met Node-RED zoals het QNAP IoT-framework.

Zie ook de W-GM Counter, een draagbare wifi-versie op batterijen (22$/27€) op basis van ESP32 Heltec die compatibel is met het huidige Eco-System.

BELANGRIJK (risico op elektrische schokken)

Het apparaat heeft een voeding van 400 Volt nodig. Ondanks dat de geleverde stroom erg laag zal blijven, raad ik mensen die niet gewend zijn om met elektronica en elektriciteit om te gaan af om te proberen dit apparaat te bouwen, maar in plaats daarvan een commercieel product te kiezen (zie beschikbare compatibele producten in de sectie Eco-systeem).

Stap 1: Het ecosysteem

Mogelijk bent u ALLEEN geïnteresseerd om de C-GM-teller te bouwen. Natuurlijk kan je dat!

Maar misschien bent u ook bereid om uw lokale meetpunt voor radioactiviteit en de evolutie van het spoorniveau in de loop van de tijd te implementeren. Dit kan met behulp van ons Eco-systeem hierboven.

Voor degenen die problemen hebben met het bouwen van hardware, vond ik tellers van GQ Electronics LLC©, zoals de GMC-320V5 die compatibel is met onze A-GM Manager (ik heb geen interesses of contacten met dit bedrijf, dus vraag me niet meer over hun producten).

OPMERKING: Uitgebreide documentatie met betrekking tot zowel het C-GM Counter-apparaat als de A-GM Manager is beschikbaar in PDF-formaat om u te begeleiden bij het bouwen van apparaten en de implementatie van het ecosysteem.

Alle benodigde informatie voor het samenstellen van de hardware en firmware van het C-GM Counter-apparaat kan worden gevonden en gedownload van SourceForge.

Stap 2: Het C-GM-tellerapparaat

KENMERKEN

• Stralingsdetectie: bèta, gamma, röntgen
• GM-buis: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (400 V bedrijfsspanning)
• Taalondersteuning: alleen Engels
• Maximale waarde 65 535 CPM / 425 µSv/h (theoretisch)

• Weergave waarden:

  • Huidige CPM
  • Stroom µSv/h
  • Maximum µSv/h sinds opstarten
  • Gemiddelde µSv/h sinds opstarten
  • Verstreken tijd sinds opstarten
  • Niveau op staafdiagram

  • Alarm

    • Door de gebruiker gedefinieerde drempel
    • Alarmberichten op LCD
    • LCD-achtergrondverlichting knippert

  • LED-flitser voor elke bèta-/gammastralingspuls

    • LED knippert elke seconde als GM-buis detective is
    • LED brandt nog wanneer netwerkverbinding mislukt

  • Audiogeluid

    • Pieptoon voor elke bèta-/gammastralingspuls
    • Hoorbaar geluidsalarm

  • Apparaatbediening van:

    • Intern menu apparaat
    • USB (vereist een seriële console zoals Termite) of Ethernet (met een webbrowser)
  • Netwerkverbinding via DHCP
  • Ondersteuning voor A-GM Manager-webinterface

  • Door de gebruiker gedefinieerde parameters (vanuit Menu of via webinterface)

    • GM buis conversiefactor (CPM naar µSv/h)
    • Alarmdrempel in CPM
    • Zoemer aan of uit
    • Time-out weergeven
    • Netwerk inschakelen voor communicatie met A-GM Manager
    • A-GM server IP-definitie (via USB of A-GM Manager)
    • Interne H. V. voltmeterkalibratie (via USB of A-GM Manager)
    • Parameters kunnen permanent worden opgeslagen in EEPROM

Stap 3: De C-GM-teller bouwen

Korte beschrijving

Zie het PDF-bestand voor details

HARDWARE

De montage van de C-GM-tellerhardware is zo eenvoudig mogelijk gemaakt met behulp van minimale componenten die van zichzelf beschikbaar zijn (bijv. Amazon of eBay) en een minimum aan bedrading. Er is geen speciale printplaat (PCB), maar in plaats daarvan een goedkope enkelzijdige dot-kaart (ook bekend als Perfboard) met soldeerpad voor elk gat (Veroboard).

• De GM 5.6MΩ-weerstand wordt rechtstreeks op de RCA-aansluiting verkocht.
• Het Ethernet-bord is verbonden met de Arduino Nano via een 2x5-connector.
• De connectorpinnen van de Ethernet-kaart gaan door het Perforboard om de fixatie te garanderen.
• De Arduino Nano wordt op het Perfboard gelast.
• De C1-capaciteit (10nF/2kV) is gelast op de uitgangsconnector aan de achterkant van de H. V. module.
• Aan de achterkant van de H. V. zit een banddraadlas. module tussen de input en output GND.
• De R6-weerstand (47KΩ) wordt direct op de massapen van de LED gelast.
• De W5100 Ethernet-module RST is niet aangesloten op de Arduino RST. Op de RST pin van de W5100 module pin zit een weerstand en capaciteit. Indien aangesloten op de Arduino RST, voorkomt dit het downloaden van nieuwe firmware in de Arduino. Het nadeel is de noodzaak om de voeding uit te schakelen voor het resetten van Ethernet.

SOFTWARE

De programmering van het C-GM-tellerapparaat kan worden gedaan met behulp van het HEX-bestand van het C-GM-tellerapparaat.

Je hebt een UpLoader-hulpprogramma nodig, zoals Xloader (de website van de auteur is momenteel gesloten, een kopie is hier beschikbaar) of ArduinoSketchUploader (C#-bronnen die moeten worden gecompileerd). Andere alternatieven zijn mogelijk beschikbaar op de Arduino-website.

• CGM_vx.x.x.hex Gebruik dit bestand om de native bootloader van je Arduino Nano te behouden.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Gebruik dit bestand om de C-GM-firmware en de bijbehorende bootloader te flashen.

---

NIEUW v1.3: Om het netwerk uit te schakelen, houdt u de knop ingedrukt tijdens het opstarten (tot u het menu opent en vervolgens het menu verlaat). Dit voorkomt dat het continu wordt geblokkeerd vanwege nieuwe pogingen tot netwerkverbinding waardoor het menu voor het instellen van nieuwe netwerkparameters wordt belet (het verbaast me dat tot nu toe niemand heeft gemeld hier last van te hebben!)

Stap 4: De C-GM-teller gebruiken

Korte beschrijving

Lees de PDF voor details

Het C-GM Counter-apparaat telt het aantal stralingspulsen (CPM) over een periode van één minuut (shifting window) en zet deze telling om in een micro Sievert per uur (µSv/h) waarde met behulp van de G. M. buis conversiefactor.

• Bij het opstarten toont het welkomstscherm de versie en copyrights van de firmware van het C-GM-tellerapparaat.
• Ongeveer 5 seconden na het opstarten sluit het splashscreen en start de teller met de stralingsmeting.

De gebruikersinterface is heel eenvoudig gemaakt en er is slechts één overstagschakelaar voor het bedienen van de apparaatschermen en het menu.

Afhankelijk van de duur van de druk op de knop, zijn er twee mogelijke acties.

1. Kort indrukken = KIEZEN Gebruiker drukt de knop korter dan een halve seconde in.
2. Lang indrukken = VOLGENDE Gebruiker houdt de knop langer dan een halve seconde ingedrukt.

Om het menu IN te gaan of een menu-item te valideren, drukt u één keer lang op. Om het display te WAKKEN, springt u naar het volgende scherm of menu-item, drukt u kort op.

Er zijn 5 informatieschermen:

1 - STRALINGSSCHERM Het standaard informatiescherm geeft de huidige stralingswaarden weer, zoals de huidige µSV/h-meting, de maximale µSV/h-waarde sinds het opstarten, de huidige CPM-waarde en de gemiddelde µSV/h sinds het opstarten. Berichten worden weergegeven op de onderste regel.

2 - DOSIMETERSCHERM

Dit scherm geeft de waarden weer sinds het opstarten, inclusief de verstreken tijd, het totale aantal tellingen en de equivalente dosis uitgedrukt in zowel micro-Sievert als micro-Rem.

3 - GM TUBE-SCHERM

Geef de GM-buisconversiefactor CPM naar µSv/h, de huidige hoogspanningswaarde (afgelezen van de interne voltmeter) en de alarmdrempel (in CPM) weer.

4 - NETWERKSCHERM

Geef het IP-adres van het apparaat (Dev) weer (toegewezen door de DHCP-service) en het IP-adres van de A-GM externe server (Svr).

5 - KREDIETSCHERM

Geef de firmwareversie en datum weer, evenals de auteursrechten.

CONFIGURATIEMENU

Er zijn 7 menuschermen voor het configureren van het apparaat. Sommige parameters moeten worden ingesteld met behulp van de communicatiepoorten (serieel of netwerk).

Stap 5: Implementatie van het algehele ecosysteem

Korte beschrijving

Lees de PDF voor details

Het A-GM-project is gericht op het leveren van een langdurige continue meting van het radioactiviteitsniveau. Het bevat een open-source webtoepassing (A-GM Manager) die draait op een SOHO-server (bijv. NAS van QNAP voor Small Office Home Office-servers) die is aangesloten op een Geiger-Muller-apparaat voor radioactiviteitstellers zoals C-GM-tellers of compatibele tellers van GQ Elektronica LLC.

Om het totale systeem samen te vatten:

• A-GM Manager De webtoepassing die continu de bèta-/gammastralingsniveaus bewaakt en opslaat die zijn verkregen van Geiger-Muller Counters op een lokale server. Gegevens kunnen worden omgeleid naar de GMC. MAP-website voor het wereldwijd delen van gegevens met behulp van een gebruikersaccount.
• C-GM Counter Een open-source hardware en firmware voor de Ethernet G. M. teller ontwikkeld en geleverd door Ad’Novea® draaiend met de A-GM Manager.
• GMC-320-apparaat GMC-320/5xx/6xx-apparaten worden verkocht door GQ Electronics LLC© en maken het doorverwijzen van maatregelen naar de GMC. MAP-website rechtstreeks vanaf het apparaat via een WiFi-verbinding mogelijk. A-GM Manager ondersteunt deze apparaten voor het loggen van de stralingsmetingen op uw server en het zorgen voor de doorverwijzing naar de GMC. MAP website.

KENMERKEN

• Taalondersteuning voor Engels, Frans, Japans, Russisch en Chinees
• Ondersteuning voor C-GM-tellers en GQ Electronics LLC Geiger-Muller-teller of compatibele apparaten
• Bewaak radioactiviteit gedurende een door de gebruiker gedefinieerde bewaarperiode (maximaal 90 dagen) of maandelijks (zie afbeelding)
• Mocht het niveau de door de gebruiker gedefinieerde drempel overschrijden; e-mails worden verzonden naar maximaal 5 e-mailadressen.
• Weergave van het huidige stralingsniveau in µSv/h en het maximale niveau gedurende de bewaarperiode (opname)
• Plot trace met zoom- en panfuncties (1 uur, 6 uur, 24 uur, 1 week en 4 weken)
• Logboek over de bewaarperiode kan worden gedownload en maandelijkse gegevens indien beschikbaar
• Download en configuratie beveiligd met login en wachtwoord
• Detectie van defecte GM-buis en stuur een e-mail naar de beheerder
• Gegevensomleiding naar GMC. MAP-website (vereist een gebruikersaccount bij gmcmap)
• Ondersteuning voor desktopcomputers, tablets en smartphoneschermen.

DOWNLOAD

De onderstaande ZIP kan worden uitgepakt in de webdirectory van uw SOHO-server. Voor QNAP NAS-bezitters is er een QPKG-pakket beschikbaar van SourceForge.

De nieuwste VERSIE 1.3 kan worden gedownload van SourceForge

Stap 6: De IoT-integratie

Korte beschrijving

Een volledig onafhankelijke Node-RED beperkte versie van A-GM is beschikbaar voor de QNAP IoT-omgeving. Het is een andere en beperkte A-GM Manager-applicatie die alleen voor monitoring kan worden gebruikt.

Omdat de C-GM Counter meetgegevens in JSON-formaat kan leveren, is het een gemakkelijke kandidaat voor IoT-integratie. Sommige SOHO/NAS-providers, zoals QNAP, stellen IoT-frameworks beschikbaar op hun machines voor IoT-apparaten die het JSON-gegevensformaat ondersteunen.

Hier is een NodeRED-bestand bijgevoegd dat ik heb ontwikkeld voor integratie in het QNAP IOT-framework. Het maakt het mogelijk om vanaf elke computer of mobiele apparaten toegang te krijgen tot C-GM Tellergegevens.