História do desenvolvimento de um dosímetro (Parte 1)

Olá. Cerca de dois meses atrás, sem nada para fazer, eu decidi pegar alguns projetos já abandonados da minha caixa empoeirada que não podiam alcançar minhas mãos, e um deles era um projeto dosímetro-radiômetro que eu comecei a fazer há cerca de 3 anos, mas devido a uma falta o conhecimento nunca o levou a uma versão de trabalho. E agora, depois de dois meses longos e dolorosos, quero lhe contar o que consegui enfrentar durante esse período e como não fazê-lo.

Como tudo começou

De alguma forma, estávamos indo juntos com um irmão e seu amigo para ir a Pripyat ilegalmente, era um sonho antigo que estava aguardando sua realização, mas nunca chegou (mas mais sobre isso mais tarde). Quando já tínhamos preparado quase tudo o que era necessário, descobrimos que ninguém tinha sequer um simples indicador de radiação. Depois de olhar para o site de anúncios, encontrei pouco, tudo estava muito longe ou muito caro, então surgiu a ideia de tentar criar o que eu estava à mão, e tudo que eu tinha era um arduinka, um contador (STS-5 ) e muita confusão. Assim, como tudo tinha que ser feito em um mês, comecei a procurar projetos prontos para não reinventar a roda e encontrei o projeto mais simples no site de rádio amador. O principal problema foi o enrolamento do transformador, de fato, razão pela qual abandonei esse negócio.Não fomos a Pripyat porque a situação política piorou.

Retomando um projeto antigo

Três anos se passaram desde a primeira tentativa, adquiri novos conhecimentos, tanto em engenharia elétrica quanto em programação. Eu já estava ansioso para aplicar meus conhecimentos e finalmente terminar o trabalho que havia começado, o que decidi fazer durante o período de auto-isolamento. Decidi começar com o mais simples, encomendei um módulo intensivo, um arduinka da China e procurei nas caixas na esperança de encontrar as peças necessárias para o seguidor do emissor (para remover pulsos). O primeiro firmware simplesmente contou os pulsos da perna de interrupção e fiquei bastante satisfeito com um resultado tão insignificante, e isso me deu um enorme impulso para melhorar ainda mais o projeto.

Início do desenvolvimento

Inicialmente, percebi que o conversor de impulso seria uma parte separada do dispositivo, mas no final o dispositivo seria enorme, o que eu realmente não gostei. Comecei a escolher as opções para o circuito de aceleração e me instalei em um DC-DC com controle e feedback de um microcontrolador. De fato, não havia nada de difícil nisso, mas foi depois de adicionar seu próprio conversor que os problemas começaram.

Houston, temos interferência

Como você pode ver no título, existem interferências terríveis de poder e muito mais. Quando a tensão se aproximou de 400 volts, uma bacanal completa começou na perna de interrupção. A interrupção estava constantemente funcionando, e eu simplesmente não conseguia entender por um longo tempo qual era o problema. Alterar a frequência do PWM também não ajudou, capacitores de energia. Eu já estava começando a me desesperar, mas a decisão veio de repente quando levei meu dedo para a perna da interrupção. O dispositivo imediatamente começou a funcionar normalmente até o momento em que removi meu dedo. E então me lembrei da aliança de um amigo de longa data: "Coloque cerâmica em todos os lugares". Depois de definir o capacitor de cerâmica para 100nF entre a interrupção e o terra, o problema se foi. Levei muito tempo para lidar com esse problema, mas vou me lembrar desta lição por um longo tempo. Na verdade, eu instalei capacitores de cerâmica em todos os lugares,sempre que possível, e tudo funcionou como deveria.

Desenvolvimento do Conselho

Desenvolvi o quadro no editor EasyEda, porque decidi imediatamente encomendar quadros na China. Para ser honesto, o editor é conveniente e intuitivo. Para mim, uma pessoa que sempre criou placas no SprintLayout, esse programa era algo além da fantasia.

Agora ao ponto. Queria tornar o dispositivo o menor possível e escolhi um tamanho de 50x100 mm, que é um pouco demais e pode caber em um tamanho menor. Decidi fazer as primeiras opções nos indicadores de sete segmentos, o que foi um grande erro, pois eles não eram extremamente informativos e era muito difícil exibir o que eu queria. O próximo na minha lista foi a exibição do nokia 5110. Esta opção mais do que me satisfez.



Suas principais vantagens são:

1. Não requer luz de fundo durante o dia.
2. Baixo consumo de energia.
3. Fácil de usar.

Mas também houve problemas. A tela requer 3,3 volts de potência e, de preferência, 3,3 volts, e o microcontrolador funciona a partir de 5 volts. O problema foi resolvido com resistores de 10 kΩ e um regulador linear.



O núcleo do dispositivo é o microcontrolador atmega328p-mu. Eu escolhi porque, a julgar pela folha de dados, é mais tenaz.



O dispositivo é autônomo e opera com uma bateria de íons de lítio; portanto, um microcircuito tp4056 e um conversor de aumento de 5 volts DC-DC de baixa potência no microcircuito me2108a50 foram instalados na placa.



Como resultado, o conselho tomou a seguinte forma:

Por que você precisa se pode comprá-lo?

O dispositivo foi desenvolvido como universal, para que você possa trocar o sensor a qualquer momento e ajustá-lo.



As seguintes características foram renderizadas programaticamente para edição:

As configurações dessas características permitem conectar qualquer sensor, cuja tensão operacional não exceda 800 volts (para aumentar a tensão, são necessárias modificações), o tempo de contagem não é superior a 100 segundos e o erro é inferior a 50%.



O custo do dispositivo vai 500 rublos. se você pedir peças da China e cerca de 1000 rublos, se as comprar em peças de rádio locais. Obviamente, não levei em conta o custo do tubo de contagem. seu preço nos mercados de pulgas geralmente não excede 500 rublos.



Se você comparar com dispositivos com características próximas, 1000 rublos é um preço bastante apetitoso para os fãs soldarem.



A placa montada fica assim:







Como você pode ver na foto, a placa ainda não está totalmente montada, pois não encontrei alguns componentes em minha cidade e preciso esperar por eles da China.

Resumindo

O desenvolvimento de um dispositivo completo é um processo bastante demorado que requer muito conhecimento em programação de baixo nível, fabricação de instrumentos e engenharia elétrica. É muito decepcionante quando o trabalho investido no desenvolvimento se transforma no fato de que o dispositivo é defeituoso e se comporta de maneira diferente do layout. Honestamente, a versão preta das placas é a quarta versão, antes disso também havia opções com uma escolha malsucedida de fonte de alimentação, uma tela malsucedida e uma falta de capacitores. Este artigo é destinado àqueles que desejam montar um dispositivo semelhante para si ou desejam fazer algo semelhante. Uma demonstração da operação do dispositivo estará na próxima parte do artigo.



Espero ter ajudado você e meu projeto lhe interessaram. Incluo links para o repositório com firmware e para o projeto PCB:



github.com/AdamFull/Dosimeter-SQUICK

easyeda.com/AdamFull/geigercounter_nokia