Простой дозиметр

Как собрать дозиметр радиации своими руками

Существует большое количество схем по сбору портативного устройства для измерения радиационного фона. Для начинающих постигать основы радиотехники подойдут самые простые устройства на резисторах СБМ-20. Более опытные любители могут сконструировать дозиметр радиации своими руками с двух- или трехпроводным детектором, а также используя векторные или интегральные резисторы.

Независимо от выбора схемы будущего устройства, при его сборке стоит использовать несколько простых правил. Они позволят получить максимально качественный прибор, который будет безопасен для жизни и здоровья человека. Большинство экспертов советуют:

1. Использование 400 вольтовых счетчиков. Если модуль рассчитан на 500 вольт, придется вносить дополнительные корректировки в настройки цепи.
2. Перед началом использования прибора необходимо измерить его выходную мощность при помощи 10 Мом вольтметра. Оно должно составлять ровно 400 вольт. Стоит помнить, что несмотря на малую удельную мощность, при неправильной настройке конденсаторы могут нести опасность здоровью.
3. Необходимо исключить возможность доступа к элементам, на которые подается высокое напряжение. Корпус должен плотно закрывать электрические приборы.
4. Подключение всех узлов производится при отключенном питании и разряженных конденсаторах.

Несмотря на выбор схемы будущего устройства, общий принцип работы дозиметра радиации будет практически одинаковым. Он будет выдавать некоторое количество звуковых сигналов. При нормальном радиационном фоне этот показатель будет на уровне 30. Увеличенное количество сигналов говорит о значительном повышении уровня загрязнения окружающей среды.

Схема простого дозиметра своими руками за 3 минуты

Такой метод позволяет получить самодельный прибор для измерения радиации в максимально короткие сроки. Технология подразумевает минимальный набор навыков и самое простое оборудование.

Чтобы изготовить такое устройство, потребуется:

• пластиковая бутылка;
• консервная банка;
• простой тестер;
• 20 см медной или стальной проволоки;
• транзистор кп303.

У жестяной банки удаляют верхнюю часть и слегка полируют края наждачной бумагой, чтобы не поранить руки. Бутылку обрезают под горлышко, оставляя около 10-15 см — она должна плотно входить в банку. В крышке делают 2 отверстия — в одно из них вставляют проволоку, чтобы она выходила на 1-2 см. После этого второй конец загибают и вставляют во вторую дырку.

Ножку транзистора прикручивают к получившейся петле. К его истоку и стоку подключают клеммы тестера. После этого можно приступать к непосредственной калибровке дозиметра. В качестве эталона используют лабораторные источники излучения.

Схема дозиметра своими руками на СБМ-20

Более продвинутые модели можно собрать, использовав специальные счетчики. СБМ-20 состоит из герметичной трубки — катода, сквозь который проходит анод в виде проволоки. Внутри полость наполнена газом — это обеспечивает оптимальную электропроводность.

Сборка

Первое, что нужно сделать, это настроить вольтаж на высоковольтном DC-DC с потенциометром. Для STS-5 нам нужно примерно 410V. Затем просто спаяйте все модули по схеме, я использовал однопроволочные провода, это повышает стабильность конструкции и даёт возможность собрать устройство на столе, а затем просто поместить его в кейс. Важный момент состоит в том, что нам нужно соединить минус на входе и выходе высоковольтного конвертера, я просто припаял штекер.

Будет интересно Проверка светодиода тестером

Так как мы не можем просто присоединить Ардуино к 400V, нам понадобится простая схема с транзистором, я просто спаял их навесным методом и обернул в термоусадочную трубку, резистор 10MΩ от +400V был закреплен прямо на коннекторе. Лучше сделать медный кронштейн для трубки, но я просто накрутил провод по кругу, всё работает нормально, не меняйте плюс и минус счетчика Гейгера. Соединяем дисплей съемным кабелем, тщательно его изолировал, так как он располагался очень близко к высоковольтному модулю.

Схема самодельного дозиметра.

Схема дозиметра на микроконтроллере

Прибор предназначен для измерения ионизирующих излучений, вызванных бета — и гамма-лучи и имеет следующие параметры:

• Диапазон измеряемой дозы: 0 — 250 миллирентген/час
• Напряжение питания: 2 – 3.3 В две батареи АА
• Средний потребляемый ток: 0.5 мА при отключенной звуковой индикации
• Время выхода на рабочий режим: 30 секунд
• Период обновления показаний: 1 секунда

Прибор состоит из следующих функциональных блоков: генератор высокого напряжения для питания газоразрядного счетчика, формирователь импульсов счетчика, узел управления жидкокристаллическим дисплеем, блок звуковой индикации, и стабилизаторы напряжения для питания различных цепей устройства.

Синхронное управление всеми блоками обеспечивается микроконтроллером DD2. Высокое напряжение формируется преобразователем на транзисторе VT2 и трансформаторе T1

На затвор VT2 поступают импульсы частотой 244 Гц и скважностью примерно 4-15% от микроконтроллера DD2. В момент импульса транзистор открыт и в магнитопроводе T1 накапливается магнитная энергия

Схема самодельного радиометра

Схема самодельного радиометра.

При закрывании транзистора в обмотке I трансформатора формируется ЭДС самоиндукции, приводящая к короткому импульсу положительной полярности амплитудой порядка 60 В на стоке VT2. Это напряжение повышается обмоткой II и поступает на утроитель напряжения на диодах VD3-VD5 и конденсаторах C12-C14. Использование утроителя напряжения снижает требования к трансформатору и упрощает его конструкцию. Высокое напряжение порядка 400 В поступает на счетчик Гейгера BD1 через нагрузочный резистор R10.

Комментарий эксперта

Лагутин Виталий Сергеевич

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Задать вопрос

При таком напряжении счетчик работает в середине плато своего рабочего диапазона. Стабилитроны VD6-VD8 ограничивают напряжение на выходе утроителя до уровня 430 В и защищают от пробоя конденсаторы C11-C13 с номинальным рабочим напряжением 630 В. Такая защита необходима в процессе налаживания или при резком удалении дозиметра от источника радиации.

Без стабилитронов напряжение на конденсаторах может превысить 800-900 В и привести к их пробою. Средний потребляемый ток по цепи T1-VT2 не превышает 0.3 мА при сопротивлении нагрузки от 40 МОм и выше.

Принципиальная схема

В результате была спроектирована и построена схема, показанная на Рис.1. Немного поясню работу схемы.

Рис. 1. Принципиальная схема термометра-приставки к мультиметру.

Для получения стабильного двухполярного напряжения для питания генератора тока и ИОН (источник опорного напряжения), используется компенсационная схема, на элементах А1, А2, R1, R2, R3, VТ1, в которой в качестве ИОН работает интегральный стабилизатор КР142ЕН8Б выдающий достаточно стабильное напряжение с незаметной температурной зависимостью.

Резисторы R1, R2, R3 задают потенциал, сравнивающийся компаратором А1 с нулевым потенциалом схема (потенциал на 3 выводе ОУ А1) и в случае их неравенства на выводе 6 А1 появляется положительный либо отрицательный потенциал который управляет управляющим элементом VТ1 (закрывая либо открывая его).

Таким образом, если при помощи подстроечного резистора R2 выставить на эмиттере VТ1 напряжение, равное напряжению на выходе интегрального стабилизатора, получим отличный двухполярный источник стабильного напряжения ±12V (часто использую эту схему, и она меня не подводила ни разу).

На ОУ АЗ построен генератор стабильного тока (Іст=1,134mA) для питания диода-термодатчика VD1. В нем выходной ток определяется значением сопротивления R7 и напряжением на выводе 3 АЗ, а так как изменение сопротивления R7 от температуры ничтожно мало, а напряжение на выводе 3 АЗ задается интегральным стабилизатором А2 имеющим очень низкий температурный дрейф, то отсюда следует что. в рабочем интервале температур, значение выходного тока (тока через диод) практически не зависит от температуры.

Рис. 2. Схема усилителя постоянного тока НА ОУ.

Рис. 3. Схема блока питания для приставки-термометра.

Так как требуется, чтобы показания мультиметра соответствовали реальной температуре (1тV=1С°), нужно задать эталонное напряжение равное падению напряжения на диоде при t=0C.

Это эталонное напряжение устанавливается делителем напряжения на резисторах R9, R10, R11. где резистор R10 служит для грубой подстройки, а резистор RH-для точной.

На резисторах R8, R12, R13 построен делитель напряжения для согласования показаний мультиметра и реальной температуры, где подстроечный резистор R13 служит для точной установаки коэффициента деления.

Модель с мембранным конденсатором

Устройства мембранного типа на сегодняшний день являются довольно распространенными. По сравнению с походными конденсаторами, они отличаются пониженной чувствительностью. При этом отрицательное сопротивление в цепи обычно составляет не более 3 Ом. Все это говорит о том, что точность определения мощности излучения у таких устройств довольно высокая. Также следует учитывать, что детекторы в данном случае подходят только двухпроводного типа. В целом модели получаются компактными, однако по характеристикам довольно сильно отличаются. Расширители для таких конденсаторов подходят электростатического типа. В свою очередь, выпрямители используются как аналоговые, так и резонансные.

Однако для повышения точности показаний многие специалисты советуют останавливаться на втором варианте. Триггеры для указанных дозиметров подходят средней мощности. Также следует учитывать, что стабилитроны используются в устройствах довольно редко. При этом демпферы для повышения чувствительности необходимо устанавливать с двумя резисторами.

Начало

Ludens
цифровой тестер

Я внес минимальные изменения.
Корпус — от неисправного «электронного дросселя» для галогеновых ламп. Питание — батарея «Крона» 9 Вольт и стабилизатор 78L05
. Убрал переключатель — измерять LowESR в диапазоне до 200 Ом надо очень редко (если приспичит, использую параллельное подключение). Изменил некоторые детали. Микросхема 74HC132N
, транзисторы 2N7000
(to92) и IRLML2502
(sot23). Из-за увеличения напряжения с 3 до 5 Вольт отпала необходимость подбора транзисторов. При испытаниях устройство нормально работало при напряжении батареи свежей 9,6 В до полностью разряженной 6 В.

Кроме того, для удобства, использовал smd-резисторы. Все smd-элементы прекрасно паяются паяльником ЭПСН-25. Вместо последовательного соединения R6R7 я использовал параллельное соединение — так удобнее, на плате я предусмотрел подключение переменного резистора параллельно R6 для подстройки нуля, но оказалось, что «нуль» стабилен во всем диапазоне указанных мною напряжений.

Удивление вызвало то, что в конструкции «разработанной в журнале» перепутана полярность подключения VT1
— перепутаны сток и исток (поправьте, если я неправ). Знаю, что транзисторы будут работать и при таком включении, но для редакторов такие ошибки недопустимы.

Приставка наноамперметр к мультиметру

В этом устройстве использовался усилитель TS1001. Особенность, которая отличает микросхему TS1001, заключается в чрезвычайно низком энергопотреблении, схема работает нормально даже при напряжении 0,8 В и потребляет ток 0,8 мкА. Следовательно будет отлично работать в аккумуляторных устройствах, а энергопотребление её настолько мало, что даже не требуется пользоваться кнопкой подачи питания. Применяя разное значения резистора, разрешения варьируются от 1 мА / В до 1 мкА / В в четырех поддиапазонах. Используя любой популярный мультиметр можно измерить ток в диапазоне наноампер. Входной ток смещения усилителя TS1001 составляет 25 пА, поэтому самый низкий диапазон был специально выбран 1 мкА / В. Подробнее здесь…

Полезные советы

Перед тем, как выбрать для себя одну из схем сборки, ознакомьтесь с общими рекомендациями по изготовлению прибора.

Для аппарата собственной сборки выбирают 400 вольтовые счетчики, если преобразователь рассчитан на 500 вольт, то нужно корректировать настройку цепи обратной связи. Допустимо подобрать иную конфигурацию стабилитронов и неоновых ламп, смотря, какая схема дозиметра применяется при изготовлении.
Выходное напряжение стабилизатора замеряется вольтметром с входным сопротивлением от 10 Мом

Важно проверить, что оно фактически равно 400 вольт, заряженные конденсаторы потенциально опасны для человека, несмотря на малую мощность.
Вблизи счетчика в корпусе делается несколько мелких отверстий для проникновения бета-излучений. Доступ к цепям с высоким напряжением должен быть исключен, это нужно учесть, при установке прибора в корпус.
Схему измерительного узла подбирают на основании входного напряжения преобразователя. Подключение узла осуществляется строго при отключенном питании и разряженном накопительном конденсаторе.
При естественном радиационном фоне самодельный дозиметр будет выдавать порядка 30 – 35 сигналов за 60 секунд

Превышение показателя свидетельствует о высоком ионном излучении.

Подключение узла осуществляется строго при отключенном питании и разряженном накопительном конденсаторе.
При естественном радиационном фоне самодельный дозиметр будет выдавать порядка 30 – 35 сигналов за 60 секунд. Превышение показателя свидетельствует о высоком ионном излучении.

Электронная схема токовых клещей

Принципиальная электрическая схема приставки к мультиметру изображена на рисунке 2. При протекании тока по электропроводу, вокруг него появляется магнитное поле, и датчик Холла фиксирует силовые линии, проходящие через него, и формирует некоторое постоянное напряжение на выходе.

Данное напряжение усиливается (по мощности) ОУ А1 и идет на выводы мультиметра. Соотношение напряжения на выходе от протекающего тока: 1 Ампер = 1 мВольт. Подстроечные сопротивления R3 и R6 — многооборотные. Для настройки необходим лабораторный блок питания с минимальным током на выходе около 3А, и встроенным амперметром.

Сперва подсоедините данную приставку к мультиметру и выставьте её на нуль путем изменения сопротивления R3 и среднем положении R2. Далее, перед любым измерением необходимо будет выставлять ноль потенциометром R2. Выставьте на блоке питания наименьшее напряжение и подсоедините к нему большую нагрузку, например, электролампу, применяемую в фарах автомобиля. Затем на один из проводов, подсоединенный к данной лампе, зацепите «клещи» (рисунок 1).

Повышайте напряжение, до тех пор, пока амперметр блока питания не покажет 2 ампера. Подкрутите сопротивление R6 так, чтобы величина напряжения мультиметра (в милливольтах) соответствовала данным амперметра блока питания в амперах. Еще несколько раз проконтролируйте показания, меняя силу тока. Посредством этой приставки возможно мерить ток до 500А.

Паяльный фен YIHUA 8858
Обновленная версия, мощность: 600 Вт, расход воздуха: 240 л/час…

Подробнее

Использование векторных резисторов

Собрать с векторными резисторами дозиметр своими руками (схема показана ниже) можно только на пару с сетевыми детекторами. На сегодняшний день приобрести их в магазине довольно сложно. Также следует учитывать, что данный товар в наше время стоит много, по сравнению с другими типами детекторов. Устанавливать резисторы необходимо только после закрепления проходного конденсатора. В некоторых моделях их припаивают две единицы. В таком случае отрицательное сопротивление цепи порой может дойти до 30 Ом. При этом точность измерений значительно страдает. Также на погрешность работы устройства может влиять емкость конденсаторов. Чаще всего они подбираются на 20 пФ. Всего этого достаточно, чтобы обеспечить модель отличной чувствительностью.

Далее, чтобы сделать дозиметр своими руками, устанавливается выпрямитель. Он в данном случае подходит резонансного типа. Однако позиционные модели также многими специалистами рассматриваются

На данном этапе очень важно рассчитать параметр электромагнитны помех. Чтобы уменьшить влияние окружающей среды, многие эксперты рекомендуют устанавливать в устройства электростатические блоки

Приобрести их в магазине можно довольно просто. Также есть возможность воспользоваться триггером небольшой мощности. Однако в этой ситуации отрицательное сопротивление в дозиметре может резко увеличиться. Чтобы частотные сдвиги не происходили часто, целесообразнее воспользоваться именно интегрированными триггерами.

Список деталей нужных для радиосхемы

• 1 BPW34 фотодиода
• 1 LM358 ОУ
• 1 транзистор 2N3904
• 1 транзистор 2N7000
• 2 конденсатора 100 НФ
• 1 конденсатор 100 мкФ
• 1 конденсатор 10 нФ
• 1 конденсатор 20 нФ
• 1 10 Мом резистор
• 2 1.5 Мом резистора
• 1 56 ком резистор
• 1 150 ком резистор
• 2 1 ком резистора
• 1 250 ком потенциометр
• 1 Пьезодинамик
• 1 Тумблер включения питания

Как вы можете видеть из схемы, она настолько проста, что собирается за пару часов. После сборки убедитесь, что полярность динамика и светодиода, являются правильными. Наденьте на фотодиод медные трубки и изоленту. Она должна плотно прилегать. Просверлите отверстие в боковой стене алюминиевого корпуса для тумблера, а сверху для фотодатчика, светодиода и регулятора чувствительности.

Будет интересно Собираем повышающий трансформатор собственными руками

Интересно почитать: Как смастерить датчик движения своими руками.

Больше никаких дырок в корпусе быть не должно, так как схема очень чувствительна к электромагнитным наводкам. После того, как все электрические компоненты будут соединены, вставьте батарейки. Мы использовали три сложеные вместе CR1620 батареи. Изоленту обмотайте вокруг трубок, чтобы они не смещались.

Это также поможет закрыть свет от воздействия на фотодиод. Вот теперь всё готово для начала обнаружения радиоактивных частиц. Проверить его в действии можно на любом тестовом источнике радиации, который вы можете найти в специальных лабораториях или в школьных кабинетах, по проведению практических работ.

https://youtube.com/watch?v=88GYaKCJPAk

Принцип действия мультиметра

Принцип действия мультиметра В основе любого цифрового мультитестера лежит аналогово-цифровой преобразователь. При поступлении входного сигнала происходит его преобразование в опорный.

Чтобы производить измерение электрических параметров, тестер должен быть подсоединен к схеме или измеряемому элементу. Соединение производится с помощью проводов. На концах щупов находятся вилки, которые помещаются в гнездо мультиметра. Другой конец нужен для осуществления контакта с электронной схемой.

Измерение постоянного тока производится при параллельном включении к схеме, а замер напряжения – при последовательном подключении. Сопротивление измеряется на обесточенной цепи.

Работать мультиметром нужно по следующему алгоритму:

включить прибор;

• выбрать нужный вид измерения рукояткой или соответствующей кнопкой;
• установить диапазон измерений;
• подключить щупы;
• прижать концы щупов к схеме или компоненту;
• снять считанные показания с экрана.

После окончания работ тестер нужно выключить и вытащить из него щупы.

Как правильно выбирать

Чтобы точно ответить на вопрос, какой счетчик Гейгера лучше выбрать, необходимо рассматривать конкретные условия его применения и основные технические параметры:

• Чувствительность – рассматривается как соотношение числа импульсов, задаваемых излучением, и количества микрорентген, выделяемого эталонным источником (имп./мкР). Скорость счета может измеряться и в импульсах за 1 сек. (имп./сек.).
• Параметры площади, сквозь которую проходят частицы (см2). При ее большей величине количество улавливаемых частиц возрастает.
• Рабочее напряжение. Его типичное значение составляет 400 В.
• Ширина рабочей характеристики как расхождение между уровнем напряжения искрового пробоя и его значением в точке выхода на «плато». Стандарт – 100 В.
• Наклон рабочей характеристики – допустимая статистическая ошибка при подсчетах (около 0,15%).
• Рабочая температура (от -50 до +70 градусов).
• Ресурс – максимальное число замеряемых импульсов до появления ошибки.
• Мертвый период, когда проводится ток при срабатывании.
• Собственный фон – излучение деталей устройства.
• Диапазон возможной регистрации – спектр воспринимаемых фотонов и частиц.

Счетчик Гейгера является достаточно полезным устройством, которое используется в работе дозиметров при оценке параметров среды. Существуют разные модели с определенными техническими характеристиками. Они предназначены для регистрации гамма-фотонов, а также альфа и бета-излучения.

Из чего состоит дозиметр.
Часто задаваемые вопросы

Чем отличается счетчик Гейгера от дозиметра?
Счетчик Гейгера – это деталь, датчик ионизирующего излучения в дозиметрической аппаратуре. Дозиметр – прибор, определяющий накопленную дозу ионизирующего излучения. Радиометр – прибор, показывающий мощность дозы ионизирующего излучения в данный момент времени в данной точке.

Почему счетчик Гейгера трещит?
Электрические импульсы во внешней цепи, которые возникают при вспышке разряда, усиливаются. Именно их и регистрирует магнитный счетчик. Число таких импульсов зависит от уровня радиации и, соответственно, напряжения на его электродах. Чем выше радиация, тем сильнее треск.

Какие частицы регистрирует счетчик Гейгера?
Счетчик Гейгера способен регистрировать гамма-частицы и бетта-частицы так как остальные не могут проникнуть в счетчик и вызвать ионизации аргона. внутри счетчика.