Compteur de radioactivité (IoT) et écosystème de surveillance : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Statut: Non publié

Dernière mise à jour du firmware C-GM le 10 juin 2019 avec la nouvelle version 1.3 Application A-GMdernière mise à jour le 25 novembre 2019 avec la nouvelle version 1.3

Ce projet de compteur C-GM à faible coût (50 $/43 €) D. I. Y fournit le matériel et le firmware pour la construction d'un compteur Geiger-Müller alias G. M. compteur pour la mesure en continu du niveau de radioactivité. Il est basé sur un Arduino Nano, un écran LCD 20 caractères x 4 lignes, une carte Ethernet W5100, une alimentation 400V et très peu de composants autour. Le nombre de composants a été réduit au minimum pour un assemblage facile et une réduction des coûts.

• Le compteur C-GM peut fonctionner comme un compteur de radioactivité autonome
• ou pour assurer une surveillance de la radioactivité à long terme, le compteur C-GM peut être utilisé en association avec A-GM Manager (dans la suite) qui est une application Web open source fonctionnant sur un serveur SOHO (par exemple, QNAP vend des serveurs Small Office Home Office). A-GM Manager est également en mesure de publier les Contre-mesures C-GM sur la carte mondiale partagée gérée par GMC MAP. Enfin, il existe également une version Node-RED pour l'intégration du compteur C-GM avec Node-RED comme le framework QNAP IoT.

Voir aussi le W-GM Counter, une version Wifi portable alimentée par batterie (22$/27€) basée sur ESP32 Heltec compatible avec l'Eco-System actuel.

IMPORTANT (risque de chocs électriques)

L'appareil nécessite une alimentation de 400 Volts. Malgré le courant délivré qui restera très faible, je déconseille aux personnes non habituées à traiter avec l'électronique et l'électricité d'essayer de construire cet appareil mais de choisir plutôt un produit commercial (voir produits compatibles disponibles dans la section Eco-système).

Étape 1: L'écosystème

Vous pouvez être SEULEMENT intéressé à construire le compteur C-GM. Bien sûr vous pouvez!

Mais vous pouvez également être disposé à mettre en œuvre votre point de mesure de radioactivité local et l'évolution du niveau de trace au fil du temps. Cela peut être fait en utilisant notre Eco-système ci-dessus.

Pour ceux qui ont des difficultés à construire du matériel, j'ai trouvé des compteurs de GQ Electronics LLC© comme le GMC-320V5 qui est compatible avec notre A-GM Manager (je n'ai ni intérêts ni contacts avec cette société donc ne m'en demandez pas plus sur leur des produits).

REMARQUE: Des documentations complètes concernant à la fois le dispositif de compteur C-GM et le gestionnaire A-GM sont disponibles au format PDF pour vous guider dans la création de dispositifs et la mise en œuvre de l'écosystème.

Toutes les informations nécessaires à l'assemblage du matériel et du micrologiciel du compteur C-GM peuvent être trouvées et téléchargées à partir de SourceForge.

Étape 2: Le compteur C-GM

CARACTÉRISTIQUES

• Détection de rayonnement: bêta, gamma, rayons X
• Tube GM: STS-5 (CTC-5) / SBM-20 (tension de fonctionnement 400 V)
• Langues prises en charge: anglais uniquement
• Valeur maximale 65 535 CPM / 425 µSv/h (théorique)

• Valeurs d'affichage:

  • CPM actuel
  • Courant µSv/h
  • Maximum µSv/h depuis le démarrage
  • Moyenne µSv/h depuis le démarrage
  • Temps écoulé depuis le démarrage
  • Niveau sur le graphique à barres

  • Alarme

    • Seuil défini par l'utilisateur
    • Messages d'alarme sur l'écran LCD
    • Rétroéclairage LCD clignotant
  • Flash LED pour chaque impulsion de rayonnement bêta/gamma
    • La LED clignote toutes les secondes si le tube GM est détective
    • LED toujours allumée lorsque la connexion réseau échoue

  • Son

    • Bip pour chaque impulsion de rayonnement bêta/gamma
    • Alarme sonore

  • Contrôle de l'appareil depuis:

    • Menu interne de l'appareil
    • USB (nécessite une console série telle que Termite) ou Ethernet (à l'aide d'un navigateur Web)
  • Connexion réseau via DHCP
  • Prise en charge de l'interface Web A-GM Manager

  • Paramètres définis par l'utilisateur (à partir du menu ou via l'interface Web)

    • Facteur de conversion du tube GM (CPM en µSv/h)
    • Seuil d'alarme en CPM
    • Buzzer activé ou désactivé
    • Délai d'affichage
    • Activer le réseau pour la communication avec A-GM Manager
    • Définition IP du serveur A-GM (via USB ou A-GM Manager)
    • H. V. interne étalonnage du voltmètre (via USB ou A-GM Manager)
    • Les paramètres peuvent être enregistrés en permanence dans l'EEPROM

Étape 3: Construire le compteur C-GM

Brève description

Voir le fichier PDF pour plus de détails

MATÉRIEL

L'assemblage du matériel de compteur C-GM a été rendu le plus simple possible en utilisant un minimum de composants disponibles sur place (par exemple Amazon ou eBay) et un minimum de câblage. Il n'y a pas de carte de circuit imprimé (PCB) dédiée mais à la place une carte à points simple face peu coûteuse (aka Perfboard) avec un plot de soudure pour chaque trou (Veroboard).

• La résistance GM 5.6MΩ est vendue directement sur la prise RCA.
• La carte Ethernet est connectée à l'Arduino Nano à l'aide d'un connecteur 2x5.
• Les broches du connecteur de la carte Ethernet traversent le Perforboard pour assurer sa fixation.
• L'Arduino Nano est soudé sur le Perfboard.
• La capacité C1 (10nF/2kV) est soudée sur le connecteur de sortie à l'arrière du H. V. module.
• Il y a une soudure de fil de sangle à l'arrière du H. V. module entre l'entrée et la sortie GND.
• La résistance R6 (47KΩ) est soudée directement sur la broche de masse de la LED.
• Le module Ethernet W5100 RST n'est pas connecté à l'Arduino RST. Sur la broche RST de la broche du module W5100, il y a une résistance et une capacité. S'il est connecté à l'Arduino RST, cela empêche le téléchargement d'un nouveau firmware dans l'Arduino. L'inconvénient est la nécessité de couper l'alimentation pour réinitialiser l'Ethernet.

LOGICIEL

La programmation du dispositif de compteur C-GM peut être effectuée à l'aide du fichier HEX du dispositif de compteur C-GM.

Vous aurez besoin d'un utilitaire UpLoader tel que Xloader (le site Web de l'auteur est actuellement fermé une copie est disponible ici) ou ArduinoSketchUploader (sources C# à compiler). D'autres alternatives peuvent être disponibles sur le site Web d'Arduino.

• CGM_vx.x.x.hex Utilisez ce fichier pour conserver le chargeur de démarrage natif de votre Arduino Nano.
• CGM_v1.x.x.x_bootloader.hex Utilisez ce fichier pour flasher le firmware C-GM et son chargeur de démarrage.

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NOUVEAU v1.3: Pour désactiver le réseau, maintenez enfoncé le bouton pendant le démarrage (jusqu'à entrer dans le menu, puis quittez le menu). Cela évite d'être bloqué en permanence en raison de nouvelles tentatives de connexion réseau qui empêchent d'entrer dans le menu pour définir de nouveaux paramètres réseau (je suis surpris que personne ne signale de s'en soucier jusqu'à présent !)

Étape 4: Utilisation du compteur C-GM

Brève description

Veuillez lire le PDF pour plus de détails

Le compteur C-GM compte le nombre d'impulsions de rayonnement (CPM) sur une période d'une minute (fenêtre décalée) et convertit ce nombre en une valeur de micro Sievert par heure (µSv/h) à l'aide du compteur G. M. facteur de conversion des tubes.

• Au démarrage, l'écran de démarrage affiche la version et les droits d'auteur du micrologiciel du compteur C-GM.
• Environ 5 secondes après la mise sous tension, l'écran de démarrage se ferme et le compteur démarre la mesure du rayonnement.

L'interface utilisateur a été rendue très simple et il n'y a qu'un seul interrupteur d'amure pour contrôler les écrans et le menu de l'appareil.

Selon la durée de l'appui sur le bouton, il y a deux actions possibles.

1. Appui court = SELECT L'utilisateur appuie sur le bouton moins d'une demi-seconde.
2. Appui long = SUIVANT L'utilisateur appuie sur le bouton plus d'une demi-seconde.

Pour ENTRER dans le menu ou valider une entrée de menu, faites un appui long. Pour réveiller l'affichage, passez à l'écran ou à l'entrée de menu suivant, faites un appui court.

Il y a 5 écrans d'informations:

1 - ÉCRAN DE RADIATION L'écran d'information par défaut affiche les valeurs de rayonnement actuelles telles que la mesure actuelle des µSV/h, la valeur maximale des µSV/h depuis la mise sous tension, la valeur CPM actuelle et la moyenne des µSV/h depuis la mise sous tension. Les messages sont affichés sur la ligne du bas.

2 - ÉCRAN DOSIMÈTRE

Cet écran affiche les valeurs depuis la mise sous tension incluant le temps écoulé, le nombre total de coups et la dose équivalente exprimée à la fois en micro-Sievert et en micro-Rem.

3 - ÉCRAN À TUBE GM

Affichez le facteur de conversion du tube GM CPM en µSv/h, la valeur de haute tension actuelle (lue à partir du voltmètre interne) et le seuil d'alarme (en CPM).

4 - ÉCRAN RÉSEAU

Affichez l'adresse IP de l'appareil (Dev) (attribuée par le service DHCP) et l'adresse IP du serveur distant A-GM (Svr).

5 - ÉCRAN DE CRÉDITS

Affichez la version et la date du firmware ainsi que les droits d'auteur.

MENU CONFIGURATION

Il y a 7 écrans de menus pour configurer l'appareil. Certains paramètres doivent être réglés à l'aide des ports de communication (Série ou réseau).

Étape 5: Mise en œuvre de l'écosystème global

Brève description

Veuillez lire le PDF pour plus de détails

Le projet A-GM vise à fournir une mesure continue à long terme du niveau de radioactivité. Il comprend une application Web open source (A-GM Manager) s'exécutant sur un serveur SOHO (par exemple NAS de QNAP pour les serveurs Small Office Home Office) connecté à un compteur de radioactivité Geiger-Muller tel que les compteurs C-GM ou les compteurs compatibles de GQ LLC électronique.

Pour résumer l'ensemble du système:

• Gestionnaire A-GM L'application Web qui surveille et stocke en permanence les niveaux de rayonnement bêta/gamma acquis à partir des compteurs Geiger-Muller sur un serveur local. Les données peuvent être redirigées vers le site Web GMC. MAP pour le partage de données dans le monde entier à l'aide d'un compte utilisateur.
• Compteur C-GM Un matériel et un micrologiciel open source pour l'Ethernet G. M. compteur développé et fourni par Ad'Novea® fonctionnant avec l'A-GM Manager.
• Appareil GMC-320 Les appareils GMC-320/5xx/6xx sont vendus par GQ Electronics LLC© et permettent la redirection des mesures vers le site GMC. MAP directement depuis l'appareil en utilisant une connexion WiFi. A-GM Manager prend en charge ces appareils pour enregistrer les mesures de rayonnement sur votre serveur et assurer la redirection vers le site Web GMC. MAP.

CARACTÉRISTIQUES

• Prise en charge linguistique de l'anglais, du français, du japonais, du russe et du chinois
• Prise en charge des compteurs C-GM et du compteur Geiger-Muller GQ Electronics LLC ou des appareils compatibles
• Surveiller la radioactivité sur une durée de conservation définie par l'utilisateur (90 jours max) ou mensuelle (voir photo)
• Si le niveau dépasse le seuil défini par l'utilisateur; les e-mails sont envoyés jusqu'à 5 adresses e-mail.
• Afficher le niveau de rayonnement actuel en µSv/h et le niveau maximum sur la période de rétention (enregistrement)
• Trace de tracé avec fonctions zoom et panoramique (1 heure, 6 heures, 24 heures, 1 semaine et 4 semaines)
• Le journal sur la période de conservation peut être téléchargé et les données mensuelles lorsqu'elles sont disponibles
• Téléchargement et configuration protégés par login et mot de passe
• Détection de panne de tube GM et envoi d'e-mail à l'administrateur
• Redirection des données vers le site Web GMC. MAP (nécessite un compte utilisateur sur gmcmap)
• Prise en charge des écrans d'ordinateurs de bureau, de tablettes et de smartphones.

TÉLÉCHARGER

Le ZIP ci-dessous peut être extrait dans le répertoire Web de votre serveur SOHO. Pour les propriétaires de NAS QNAP, il existe un package QPKG disponible auprès de SourceForge.

La dernière VERSION 1.3 peut être téléchargée depuis SourceForge

Étape 6: L'intégration IoT

Brève description

Une version limitée Node-RED complètement indépendante d'A-GM est disponible pour l'environnement QNAP IoT. Il s'agit d'une application A-GM Manager différente et limitée qui ne peut être utilisée que pour la surveillance.

Parce que le compteur C-GM est capable de fournir des données de mesure au format JSON, c'est un candidat facile pour l'intégration IoT. Certains fournisseurs SOHO/NAS tels que QNAP mettent à disposition des frameworks IoT sur leurs machines pour les appareils IoT prenant en charge le format de données JSON.

Voici ci-joint un fichier NodeRED disponible que j'ai développé pour intégration dans le framework QNAP IOT. Il permet d'accéder aux données du compteur C-GM à partir de n'importe quel ordinateur ou appareil mobile.