После недолгого фантазирования был сформирован набор датчиков:
• температуры
• влажности
• давления
• направления и скорости ветра
• осадков
• ионизирующего излучения
• освещенности
Один из вариантов реализации — сборка из готовых модулей (процессорная плата + шилды) — мне не нравился из-за следующих минусов:
• отсутствие гибкости
• монструозность конструкции
• энергопотребление
• скучно
Кроме того, хотелось самостоятельно разработать печатную плату. В целом проект планировался как развлекательный. Из-за особенностей наших разработок мне приходится встраивать платы в жестко ограниченный конструктив, поэтому хотелось разработать «вальяжную» конструкцию основного блока, поставить много светодиодов, красивых разъемов и т. д.
Разработка микроконтроллерной системы с набором датчиков окружающей среды является заурядной задачей, поэтому она была дополнена солнечными батареями и схемами питания на их основе.
Исходя из перечня датчиков сформировалась следующая блок-схема:
Внешние датчики
Выбор комплектующих начался с поиска альтернативы вышеупомянутому набору датчиков. Их исполнение не внушало доверия, хотелось найти что-то более надежное и красивое. После долгих поисков, я нашел компанию Vaisala, которая специализируется на разработке профессиональных решений для измерения параметров окружающей среды. Эта компания выпускает, например, такой надежный совмещенный анемометр, позиционируемый как лоукост решение.
Он имеет крыльчатку конусообразной формы, для большей линейности характеристики Скорость ветра — Выходная частота. После запроса цены (75000 рублей) пришлось все же вернуться к первоначальному любительскому варианту. Эти датчики не имеют в своем составе активных электрических компонентов, в них используются герконы и магниты в качестве детекторов движения.
Анемометр имеет частотный выход. При вращении крыльчатки происходит замыкание геркона с частотой пропорциональной скорости ветра. Анемометр подключен к входу одного из таймеров микроконтроллера через защитную цепь и RC фильтр для подавления дребезга контактов.
Датчик направления ветра представляет собой перестраиваемый делитель напряжения на герконах. Выходной сигнал — напряжение. Подключается к внутреннему АЦП МК так же через защитную цепь и фильтр.
Датчик дождя имеет наиболее хитрую, на мой взгляд, конструкцию. Представляет собой качель с двумя резервуарами на концах, попеременно наполняемых из воронки, расположенной над ними. При каждом опрокидывании качели замыкается геркон. Подключение к МК такое же как и у анемометра.
Для измерения влажности и температуры используется датчик SHT15. Выбран как самый точный из доступных у нашего любимого поставщика компонентов. Этот датчик имеет похожий на I2C интерфейс, но не поддерживает адресацию, поэтому его пришлось подключить к отдельной шине I2C_2. Отличия в интерфейсе привели к программной реализации его опроса. Датчик SHT15 устанавливается снаружи устройства, это требует длинных проводов, и дополнительные устройства на той же шине могут привести к некорректной работе. Для правильного измерения влажности и температуры требуется защитить датчик от прямых солнечных лучей и осадков. Можно было соорудить защиту из подручных материалов, но т.к. планировалось продемонстрировать метеостанцию на выставке Радэл, требования к внешнему виду были строгими. В итоге мы остановились на защите от Vaisala, ее стоимость велика, но и выглядит она соответствующе.
Схема устройства
Был выбран микроконтроллер STM32F207VC. Конечно, с такой задачей справится микроконтроллер и попроще, но задача развлекательная, цена для единичного изделия не критична, да и к тому же данный микроконтроллер мы широко применяем в своих разработках – экономия времени при проектировании.
По шине I2C_1 подключаются датчики температуры устройства, давления, освещенности, а также акселерометр и два усилителя токового шунта.
Внутренний датчик температуры STLM75 позволяет отслеживать температуру устройства. Интересно наблюдать, как внутренняя температура увеличивается на солнышке.
Датчик давления от ST LPS25. MEMS датчик с цифровым выходом.
Датчик освещенности OPT3001 со спектральной чувствительностью близкой к человеческому глазу. Не совсем подходящий для данной задачи, т.к. при измерении мощности солнечной радиации используются датчики с более широким спектральным диапазоном, с захватом ИК и УФ. Однако мне достаточно было определять освещенность в виде темно/светло.
Акселерометр LSM303D. Идея использовать его как детектор кражи при автономной работе. Из интересных функций — определение свободного падения и генерация прерывания для МК.
Усилители токового шунта с цифровым выходом позволяют измерять напряжение и ток питающей шины, на борту производить вычисление мощности, генерировать прерывания при выходе параметров за установленные рамки. Используются для контроля потребляемой и генерируемой мощности.
3 интерфейса UART задействованы следующим образом:
• Внешний проводной интерфейс. Установлен преобразователь UART-RS485 c гальванической развязкой. Применяется решение от Texas Instruments на базе микросхемы ISO3086T. Данная микросхема имеет в своем составе драйвер трансформатора, что позволяет питать выходную часть конвертера без дополнительного источника.
• GSM модуль SIM900. Можно было подобрать что-нибудь более современное с 3G и малопотребляющее, но этот был на полке и в библиотеке компонентов PCB CAD.
• GPS модуль для получения точного времени, выбран по тем же соображениям.
В качестве «чего бы еще поставить» на свободные пины, нашелся красивый графический OLED дисплей с разрешением 128*64. Да, конечно, дисплей внутри станции ни к чему, но через прозрачную крышку корпуса он смотрится очень красиво и полезен при установке для контроля правильности соединений.
Из-за любви к газоразрядным приборам в списке датчиков появился детектор ионизирующего излучения на счетчике Гейгера СБМ-20. Он детектирует гамма-излучение. Хотелось поставить СБМ-19, он имеет большую чувствительность, за счет большего объема камеры, но по этой же причине он не влез в приглянувшийся мне корпус.
Для работы счетчика Гейгера необходимо питание 400 вольт. Источник высокого напряжения выполнен по бестрансформаторный схеме на основе MC33063AD. Спорное решение, но хотелось попробовать из 5 вольт сделать 400 именно по этой схеме. Из особенностей — нужен высоковольтный транзистор с малым пороговым напряжением затвора, например ZVN0545.
Счетчик включен по схеме с заземлением катода. Чаще встречается схема с резистором в цепи катод-земля для детектирования скачка тока в счетчике. Сделано из соображений помехоустойчивости, лучше иметь заземленный металлический баллон счетчика, являющийся катодом. Так же он удачно отделяет высоковольтный шумный источник питания от остальной схемы на плате.
Детекторная секция выполнена по простой схеме. При попадании частицы в счетчик происходит бросок тока через него, из-за чего изменяется потенциал анода, что приводит к появлению тока в цепи базы и, как следствие, уменьшению напряжения на выходе детектора. После окончания акта ионизации ток прекращается и напряжение на выходе детектора становится 3,3 вольта. Сигнал с детектора обрабатывается как внешнее прерывание МК.
Разработка схемы питания потребовала больше всего времени. Имеется три источника энергии: внешняя сеть, солнечная батарея и встроенный аккумулятор. На входе внешнего питания установлен гальванически развязанный DC-DC преобразователь. Входной диапазон 9-36 вольт, выход 5 вольт.
Для работы с солнечной батареей используется специальная микросхема step-up преобразователя с встроенной функцией MPPT (отслеживание точки максимальной мощности). Этот способ используется для получения максимально возможной мощности на выходе фотомодулей.
В схеме используются 2 самопереключающихся мультиплексора питания, для автоматического выбора источника питания. В этой схеме переключения были допущены ошибки. Отсутствует возможность самоотключения питания при низком заряде аккумулятора. И, наверное, было бы более правильным сделать так, чтобы солнечная батарея могла заряжать аккумулятор, не питая при этом устройство. При малой освещенности мощности будет хватать для медленной зарядки аккумулятора, но ее будет не достаточно для питания самого устройства.
После трассировки плата приобрела следующий вид:
Был выбран вместительный корпус с прозрачной передней крышкой. Очень кстати пришлась опция от производителя — элемент для выравнивания давления (на фото ниже находится слева от разъемов). Он обеспечивает равенство давлений внутри и снаружи корпуса, что необходимо для датчика давления, расположенного внутри, а также обеспечивает большую герметичность прибора при перепадах давления. Для подключения внешних датчиков, питания и связи используются промышленные разъемы M12. Разъем M12 обеспечивает высокую герметичность и надежное электрическое соединение. Для установки корпуса на стойку отлично подошел крепеж для водопроводных труб.
Близилась выставка, но схема питания от солнечных батарей еще не была отлажена, поэтому было решено использовать внешнее питание и проводной интерфейс.
Было быстро написано встроенное ПО, для начала ограничились опросом всех датчиков, выводом параметров на дисплей и обменом данными по проводному интерфейсу RS-485. Для ПК была написана программа, реализующая обмен со станцией и вывод параметров.
Для подключения к компьютеру спроектировали переходник USB — RS485 с инжектором питания. В SoldWorks был спроектирован корпус, он выполнен из прозрачного листового пластика для возможности созерцания внутренностей. Изготовлен он в ближайшей рекламной мастерской при помощи лазерной резки. Получилось весьма неплохо, на мой взгляд.
В качестве источника применяется сетевой AC-DC преобразователь на 24В. Преобразователь USB — UART основан на всеми любимой FTDI FT232, UART- RS485 на таком же решении от Texas Instruments, что и в самой метеостанции.
На выставке метеостанция вызвала живой интерес. Профессионалы погодной индустрии, заходившие на наш стенд, называли ее поделкой, студенты фотографировались на ее фоне, мы были довольны.
После выставки не терпелось установить станцию на крышу, подвергнуть испытаниям суровой стихией. Из подручных материалов было собрано основание. Теперь внешний вид нас не беспокоил, главное надежность. Получилась суровая конструкция с оттяжками из шпильки и цепи. Выдержит ураган!
Станция была установлена на крыше жилого дома. Тащить витую пару с крыши через 5 этажей в квартиру оказалось очень увлекательным занятием.
Опыт эксплуатации
Естественно, как только температура упала ниже нуля, намертво замерз датчик дождя. Снег детектировать он все равно не умеет. В процессе разработки видел, что умельцы в этот датчик встраивают мощные резисторы для подогрева, но мне такой подход не понравился. В будущем решил разработать простой детектор осадков, выглядит он примерно так:
Принцип его работы следующий: имеется печатная плата с парами проводников не покрытых маской, при попадании воды на поверхность платы сопротивление между ними уменьшается. Для работы датчика в холодное время года необходимо обеспечить подогрев печатной платы.
Так же проблемой было найти рабочий счетчик Гейгера. В запасах лежало две штуки СБМ-20, но оба оказались не рабочими. Сейчас в устройстве установлен не идентифицированный крошечный счетчик Гейгера, который можно увидеть на плате в левом нижнем углу.
На данном этапе все силы сосредоточены на доделке программного обеспечения и поднятии веб сервера для погодной станции. Было найдено открытое программное обеспечение WeeWX, оно умеет общаться с большинством метеостанций, писать их показания в базу данных, генерировать HTML страницы с графиками и текущими показаниями и т.д. Для WeeWX написан драйвер реализующий наш протокол обмена.
Страницу с показаниями нашей метеостанции можно увидеть тут. Пока что она в разработке, возможно не корректное отображение данных.
Одна из амбициозных идей разработать ультразвуковой датчик направления и скорости ветра, у него есть большое преимущество перед механическими — он не может застопориться из-за обледенения. Принцип действия анемометров ультразвукового типа основан на измерении скорости звука, которая изменяется в зависимости от ориентации вектора движения воздуха (направления ветра) относительно пути распространения звука.
Выглядит эта конструкция следующим образом.
Судя по отметкам затраченного времени в редмайне, на разработку железной части потрачено около месяца. Много из этого времени затрачено на любование различными датчиками и душевным метаниям при выборе компонентов системы. На ПО затрачено около двух недель, и около недели ушло на разработку драйвера для WeeWX.
В целом для меня проект оказался очень интересным, было совершено увлекательное путешествие в мир метеорологических измерений.
Отдельно хочу поблагодарить ana_lazareva за активное участие в создании метеостанции.
Комментарии (50)
dkukushkin
07.12.2015 17:31+3разработать ультразвуковой датчик направления и скорости ветра
Идея золотая. На картинке ваш датчик или фабричный?
Не пробовали взять 3 датчика HC-SR04 и измерять ими расстояние до некого экрана? По идее ничего сложного нет — самое сложное отколибровать. Или не хватит чувствительности для измерения ветра?
Единственная проблема — скорость звука зависит и от температуры и от влажности.
dimonfofr
07.12.2015 19:04+1На картинке фабричный от Vaisala. Пока что ничего не пробовал, просто увидел что такое решение существует и захотелось реализовать. На температуру и влажность придется делать поправки. Интересно, что в этом датчике ветра, еще встроен датчик дождя. Под круглым металлическим диском находятся пьезоэлементы, которые детектируют удары капель. Вообще в метеорологии много интересных датчиков.
dkukushkin
07.12.2015 20:26Можно попробовать взять 4 датчика и направить по сторонам света. Только один с севера на юг (напротив экрана), второй с юга на север (напротив второго экрана). Т.к. расстояние до экранов и в первом и во втором случае одинаковое, воздух один и тот же, то отношение показаний одного датчика к своей зеркальной паре будет показывать движение воздушных масс. Но это только гипотеза, как на самом деле — сложно сказать.
Подозреваю что зависимость показаний от температуры, влажности и движения воздушных масс не такая уж тривиальная.isden
07.12.2015 21:01Ну а если просто по обычной дифференциальной схеме?
Как-то так
wormball
08.12.2015 00:05> На температуру и влажность придется делать поправки.
Достаточно измерять время в прямом и обратном направлении. Тогда и скорость ветра, и скорость звука можно будет посчитать.
Говорят, что от влажности хорошо зависит поглощение ультразвука воздухом. www.mega-sensor.ru/articls/2011/01/12/articls_3.html Правда, графики там какие-то взаимоисключающие и формулы неубедительные, но сам принцип можно применить. Хотя по идее оно ещё и от давления должно зависеть. В общем, можно ежели не всю метеостанцию, то её львиную долю собрать на ультразвуке.
LumberJack
08.12.2015 21:00Четырёхлетний опыт эксплуатации в не самых тепличных условиях Зауралья датчика-крыльчатки с указателем, подобного тому, что у вас использован, показывает, что ему более опасны пауки, затягивающие в штиль крыльчатку намертво, чем обледенение.
dkukushkin
09.12.2015 07:08А часто у вас обледенение? Бывает что провода обростают слоем льда в 5-7 см.?
LumberJack
09.12.2015 07:20Бывает. Пластик на этих конструкциях какой-то гидрофобный что-ли. Влага скатывается с него.
IbhSvenssen
07.12.2015 20:14+2Инженеру на заметку: Прозрачный корпус под солнцем — может быть источником гемора с некоторыми деталями. С виду чёрные, корпуса у некоторых из них, по факту отлично пропускают свет. И это на ярком солнце приводит например затиранию памяти или сработке оптопар. На моей памяти были глюки у PS2705(просто под лампой накаливания), PVT312(на солнце), побита прошивка в atmega128 после двух месяцев на солнце под стеклянной панелью. Также можно вспомнить Raspberry Pi 2, в котором от засветки вспышкой глючил преобразователь питания.
dimonfofr
07.12.2015 21:16Спасибо за заметку, интересно. Хотя все это сомнительно. С оптопарами возможно такое, хотя удивительно, что производитель выбрал такой прозрачный корпус. Если мега была под стеклом, значит УФ излучение на нее не попадало, странно. А вспышка могла вызвать ЭМ помехи, от которых и заглючил преобразователь. Про Raspberry есть где нибудь описание этой проблемы?
Я как-то фотографировал со вспышкой башню из алюминиевых банок, и она упала. Ого, думаю, фотонами сдуло. Но воспроизвести еще не удалось. Хоть и возможно.IbhSvenssen
09.12.2015 10:39Примеры проблемы.
Физика процесса.
Обычное стекло пропускает УФ достаточно неплохо(10-40%), да и не в УФ может быть дело, а в ИК или в видимом спектре.
Сроки горели, поэтому исследований не проводил, а просто залил всю плату компаундом.dimonfofr
11.12.2015 18:52Спасибо за ссылки. Там речь о микросхемах в корпусе WL-CSP, а у них нижняя часть покрыта прозрачным полиамидом.
IbhSvenssen
09.12.2015 10:49И ещё маленькое предложение насчёт детектора осадков. Может быть надёжнее было бы покрыть всю эту плату слоем тонкого стекла, а сами осадки по изменению ёмкости конструкции детектить. Благо сама технология измерения ёмкости с помощью одной лапки контроллера уже давно есть(Atmel QTouch, google: microcontroller capacitance meter).
(Чуйка подсказывает: сейчас такие осадки, что открытые намоченные дорожки даже с позолотой съест.)dimonfofr
11.12.2015 18:25Есть более распространенные оптические методы. Например так
www.autoprospect.ru/toyota/corolla-verso/images/52.jpgisden
11.12.2015 20:09Так этож практически аналог ИК тачскрина (там в слой стекла с торца пускают ИК, а потом камерой снимают касания).
КМК, проще будет по такому же принципу сделать и сабжевый детектор.
BalinTomsk
07.12.2015 23:34А почему у у вас уровень радиации 0? Он вроде фоновый около 10-12 должен быть.
Для полноты картины должен быть детектор дыма, если станция в лесу, 8 радиальных фотодатчиков для молний и 8 микрофонов для выстрелов. И RF приемопередатчик на 3-4 км.
И дизайн должен напоминать макушку елки — за городом стрелки любят упражнятся в стрельбе во все необычное.
А как бвы уровень осадок определяете? Из статьи не очень видно.dimonfofr
08.12.2015 01:02Уровень радиации пока не обрабатывается на веб страничке просто.
Про уровень осадков:
Датчик дождя имеет наиболее хитрую, на мой взгляд, конструкцию. Представляет собой качель с двумя резервуарами на концах, попеременно наполняемых из воронки, расположенной над ними. При каждом опрокидывании качели замыкается геркон. Подключение к МК такое же как и у анемометра.
На четвертой фотографии картинка.BalinTomsk
08.12.2015 07:37А как снег мерять? А если оледенение?
dimonfofr
08.12.2015 15:12Естественно, как только температура упала ниже нуля, намертво замерз датчик дождя. Снег детектировать он все равно не умеет. В процессе разработки видел, что умельцы в этот датчик встраивают мощные резисторы для подогрева, но мне такой подход не понравился. В будущем решил разработать простой детектор осадков, выглядит он примерно так:
Сейчас вот делаю этот датчик, он позволит и снег и дождь измерять.
Kidar
08.12.2015 01:44+1Станция была установлена на крыше жилого дома.
На фотографии рядом со станцией судя по всему выход вентиляции канализационного стояка?
Кроме теплого воздуха, поднимающего в результате тепловых потерь здания, крыша покрыта рубероидом, что в солнечную погоду в результате разогрева сильно искажает показания датчика температуры.
Здание имеет по Г-образную форму? Ветер, огибающий здание может сильно поменять свое направление при движении по крыше.
Где в городе можно поставить станцию, чтобы исключить влияние этих факторов?
vanxant
08.12.2015 03:38Соорудить мини-башню имени Шухова (гиперболоид вращения — он из прямых элементов сделан и очень хорошо держит нагрузки).
dimonfofr
08.12.2015 15:16Да, вы правы. Но другого варианта у меня не было, еще повезло что хоть на крышу у меня есть доступ. Для того чтобы само здание не влияло на ветер, советуют ставить станцию по центру крыши.
click0
08.12.2015 04:25Станция плохо закреплена.
Грозозащиты не увидел:(
Присоединяюсь к комменту выше необходимость непрозрачной коробки, защищенный от ИК и УФ излучения.
Еще в веб-интерфейсе нет экспорта данных в формате csv.dimonfofr
08.12.2015 15:47+1Сейчас уже лучше, доложил еще кирпичей)
Грозозащита есть. Высоченная антенна рядом со станцией) На фото не попала. Плюс развязанный интерфейс. Если же будет прямое попадание, то уже ничего не спасет.
Прозрачная крышка выполнена из поликарбоната, и прозрачная она только для видимой части спектра. Для УФ она непрозрачна! Да и если бы она и была прозрачна для УФ, то микросхемы в корпусе находятся. Если вспомнить микросхемы с УФ стиранием, то там специальное кварцевое окно. А на ИК вообще пофиг.
pencilTM
11.12.2015 09:46+1микросхемы в черном корпусе не всегда защищены от света. В своё время после долгих поисков причин глюков случайно была найдена их причина — свет от ламп в лаборатории. Закрасили чем-то черным и липким. Схема заработала устойчиво.
avs24rus
08.12.2015 06:16Датчик скорости и направления ветра изготовлены самостоятельно? На 3Д принтере?
wolowizard
08.12.2015 13:24Сейчас в устройстве установлен не идентифицированный крошечный счетчик Гейгера, который можно увидеть на плате в левом нижнем углу
Похоже на СБМ-10 или СБМ-21. Немного отличаются размерами и временем счета. Но оба значительно «тормознутее» упомянутого СБМ-20.
MaksVasilev
08.12.2015 13:31+2Немного неудачно выбран счётчик гейгера. Если брать изначально заявленный СБМ-20, то его чувствительность по ? к 137Cs всего 60?75 имп/мкР по паспорту, причём минимальный заявленный в этикетке уровень измеряемой мощности дозы начинается от 0,144 мкЗв/ч. Это при том, что средний уровень фона выраженный в мощности дозы по России примерно 0,08?0,09 мкЗв/ч, по информации вроде бы Росатома. Т.е. этот датчик не плохо меряет небольшие уровни радиации (? и немного жёсткой ?), но при уровнях ощутимо превышающих фоновые значения. При фоновых значениях он крайне не эффективен.
Я так и не разглядел, что вы поставили вместо СБМ-20, но если это действиетльно маленький датчик, что это скорее всего что-то типа СБМ-10 или СБМ-21, у которых чувствительность всего 6?9 имп/мкР (по ? к 137Cs), а начало диапазона измерения находится где-то в пределах около 1 мкЗв/ч, т.е. примерно в 10 раз выше нормального фона. Измерить фоновый уровень конечно можно таким датчиком, произведя замер в теченни очень длительного времени, но у этих датчиков собственный фон 0,2 имп/сек для СБМ-21 и 1 имп/сек для СБМ-20. Следовательно грамотно вычислить редкие фоновые импульсы радиационного фона на уровне большого количества собственных импульсов, задача весьма сложная.
Самый простой способ — взять более современный датчик, например тот же Бета-2М-1, у которого чувствительность по ? к 60Со заявлена в районе 160?240 имп/мкР, а начальный диапазон измерения в районе 0,03?0,05 мкЗв/ч. По крайней мере в этом случае показания измерения фона будут больше походить на именно реальные значения, а не на генератор случайных чисел со значением близком к фоновому. Круглый датчик Бета-* ещё и в корпусе разместить проще, чем штырь СБМ-20.dimonfofr
08.12.2015 16:02О, спасибо большое за информацию. Да, судя по картинкам у меня именно СБМ-10. У меня была идея купить что-то посовременнее, но потом я нашел эти СБМ-20 и забил. А про собственный фон как то и не подумал. Пожалуй заменю на Бета-2М-1.
MaksVasilev
08.12.2015 16:35Бета-2М-1 — не единственный датчик, просто вспомнился, как возможно более наиболее часто попадающийся в самоделках и серийных моделях. Буква «М» в исполнении — это датчи с металлическим корпусом, т.е. только ?-излучения. Без буквы «М» из этой серии — это датчики со слюдяным окном на ?, ? и ?, т.е. для мониторинга именно фона — излишнее.
Если я ничего не напутал в калькуляторе, то для Бета-2* коэфициент пересчёта cpm в мкЗв/ч находится в диапазоне от 0,00329
до 0,00219, в зависимости от конкретного экземпляра. У экземпляра, который довелось подержать в руках коэфициент пересчёта был измерян 0,002631. Т.е. 53 cpm * 0,002631 = 0,14 мкЗв/ч
MaksVasilev
08.12.2015 17:07СБМ-10: Чувствительность по ? к 137Cs: 9,6 ? 10,8 имп/мкР. Проверка СБМ-10 производится при 10 мкР/с, т.е. при 360 мкЗв/ч. Это скорее детектор армагеддона, а не измеритель фона :)
Опять же, если верить калькулятору, то коэффициент пересчёта для СБМ-10 примерно 0,05262. У вас на странице станции показывает сейчас 909 cpm, т.е. примерно 47,83 мкЗв/ч (4783 мкР/ч), при норме 0,23 мкЗв/ч. Я начинаю беспокоиться о здоровье авторов метеостанции :)wormball
08.12.2015 20:54+1А где они продаются? А то в поиске вылезают исключительно готовые дозиметры. А где только датчики — там им надо челобитную писать, чтобы цену узнать.
MaksVasilev
09.12.2015 08:37Ну челобитную писать — это вы наверное про сайт консенсус-групп имеете ввиду? Думаю можно и написать, цена скорее всего зависит от партии и сроков. Попробую с ними по общаться, если получится, цены озвучу.
Ну а так, гугль выдаёт в поиске один магазин дозиметров, который торгует СБМ-20-1 по 2500 руб и Бета-1-1 по 3900. Бета-1-1 по меньше вдвое по площади слюдяного окна, чем Бета-2-1, но всё равно гораздо лучше чем СБМ-20.wormball
09.12.2015 18:16Спасибо! В общем, я так понял, что не так просто купить что-то отличное от СБМ. А мне казалось, что это должно быть более распространено. Или там какие-то запреты действуют?
> это вы наверное про сайт консенсус-групп имеете ввиду? Думаю можно и написать
Ага, он самый. Лично я, можно сказать, из праздного интереса спрашивал, но ежели напишете, будет интересно. И, видимо, не только мне. Что-то мне подсказывает, что они цену максимально большую попытаются заломить в расчёте, что с ними будут торговаться, иначе не вижу смысла им не указывать цену на сайте. А быть может, и вовсе в розницу откажутся продавать.
СБМы на агрегаторе от одной до пяти тысяч стоят, причём в слабой зависимости от возраста: www.einfo.ru/store/СБМ-20. Они вообще имеют свойство протухать со временем?MaksVasilev
09.12.2015 18:29Никаких запретов нет, могут быть только ограничения связанные с желанием производителя продавать сразу большими партиями, например от 100 шт и только юрлицам.
Да, у газоразрядных датчиков есть срок годности, который можно поделить на две части:
1) срок хранения — это срок в течении которого производитель обычно гарантирует, что газовый состав внутри счётчика не измениться больше, чем на величину, изменяющую характеристики счётчика более заданной погрешности. Т.е. грубо говоря, балон счётчика вполне может «протекать» из-за дефектов сборки и обычно производииель даёт гарантию в пределах 5-10 лет, что содержимое не вылетит из балона.
2) количество частиц, которые за всю жизнь может сосчитать датчик, для СБМ-20 это 2х1010, т.е. если его не держать всю его жизнь внутри реактора АЭС, то должно хватить на любые задачи.
iliar
09.12.2015 14:49Собственный фон до 1 импульса в секунду, это не значит, что он на практике будет давать тебе столько импульсов, это значит только то, что производитель датчик с таким фоновым счетом считает исправным. На практике собственный фон от датчика во много раз меньше. И если не гнаться за скоростью измерения то они вполне пригодны для измерения околофоновых значений, а для погодной станции большая скорость реакции не особо важна, это же не поисковый прибор, а просто средство мониторинга. При помощи правильной обработки результата СБМ-20 даже пригоден для выявления радиоактивности в богатых калием продуктах.
MaksVasilev
09.12.2015 15:31Естественно, что реальный фон датчика может оказаться ниже и да, СБМ-20 вполне можно мерять и фоновые значения, ниже заявленого порога начала измерений. Вопрос только в том, что мы хотим увидеть в качестве результата. Если мерять радиактивность в течении нескольких часов, а потом поделить на количество часов, то можно получить значение очень близкое к среднечасовой реальной мощности дозы за это время. Если измерять в более короткие промежутки, например что бы детектировать небольшие изменения радиактивного фона из-за каких-то внешних возмущений, будь то космическая активность или техногенная, то вам надо оперировать меньшими промежутками времени, тогда, например, в 1 минутных интервалах измерений вы будете скорее всего получать от СБМ-20 значения соседних измерений со значениями ± 50-100% друг относительно друга. Да это сгладится, если посчитать среднее за сутки, но это не даст вам никакой информации о том, действительно ли что-то изменилось за последние пару минут, или это просто частицы так распределились, что в соседние кванты времени попали так не равномерно.
Я считаю, что для метеостанции всё таки актуально измерять гарантированно радиационный фон относительно короткими квантами времени, 1-2 минуты максимум, что накладывает ограничения на чувствительность датчиков, в которые явно не вписывается СБМ-20 и уж категорически никак не помещяется СБМ-10.iliar
09.12.2015 16:37Не совсем корректно говорить "± 50-100% друг относительно друга" не указывая доверительной вероятности. Потому, что без указания доверительной вероятности этот диапазон может быть неограниченно большим. Например для мощности дозы в 10мкР/ч и чувствительности счетчика 60 импульсов на мкР, и временем измерения одна минута, то с вероятностью 68% измеренное значение будет отличаться от истинного не более чем на 31%, в оставшихся 27% не более чем на 63%, в оставшихся еще 4% не более чем 95% (судя цифрам вы видимо для этого диапазона считал вероятности) но в еще оставшихся долях процентов измерения могут еще больше отличаться. Увеличение времени до 2 минут (а вы допускаете такой интервал времени) уменьшает доверительный интервал до 67% с вероятностью 99,7%.
Далее если говорить про скорость и точность, то опять же надо сначала сформировать задачу зачем мы все таки это делаем. Если нам нужно вычислять, а не присыпало ли нас цезием от ближайшего завода (как например это было в Электростили) то мы можем себе позволить и часовые замеры и нам хватит точности минутного замера. Если мы хотим фиксировать мимо пробегающего маджахеда с вазочкой из уранового стекла, то тут уже и Бета-2М-1 окажется бесполезен и нужно будет ставить несколько литров пластика.
MaksVasilev
09.12.2015 15:56А что касается калия, то справочник нам говорит, что 40К даёт при распаде энергии: E? = 1,314 МэВ (90%) и Е? = 1,46 МэВ (10%).
СБМ-20 просто не может не почувствовать ?-излучение от 40К, правда ждать придётся долго, как минимум около 1 часа или больше. Впрочем даже ?-составляющая у 40К весьма жёсткая, так что не вижу никаких проблем в плане детектирования наличия калия в продутах. Другой вопрос, сколько часов(дней) у вас уйдёт, что бы сделать хотя бы несколько замеров для усреднения значений, например того же чая, богатого калием-40, но дающего всего 1-2 распада на см2/мин.
alk0v
09.12.2015 02:19Расскажите пожалуйста чуть подробнее про питание для счетчика Гейгера
dimonfofr
09.12.2015 20:52Так а тут ничего особенного. В моем случае используется step-up converter.Про принцип работы в нете много написано. Но обычно, для этих целей, используют автотрасформатор с умножителем. Типовые схемы тоже легко находятся.
vladimir_open-dev
Boost 5->400В на одном дросселе нормально работает? Обычно либо умножитель ставят, либо автотрансформатор.
dimonfofr
Да, хорошо работает. Выходной ток мизерный. А так да, в основном или трансформатор или умножитель делают. Вообще я делал boost 12 В- > 1кВ, он даже как то работал