PabloX - elektrotechnika

  • Zväčšiť veľkosť písma
  • Predvolená veľkosť písma
  • Zmenšiť veľkosť písma

GM čítač s ESP8266 a Si22g

Tlačiť PDF
Užívateľské hodnotenie: / 8
SlabéDobré 
Keďže som v rámci inovácie prerobil meteostanicu, dostal sa na rad aj GM čítač.
foto

Pôvodné pripojenie na ethernet bolo nahradené wifi - o spracovanie údajov sa stará ESP8266 vo verzii Wemos D1 mini. Boli spravené drobné upravy vo firmware, inak sa jedná o identické zariadenie s GM trubicou Si22g.

Upravené vlastnosti GM čítača (vychádzajú z pôvodnej konštrukcie):
- znakový LCD 16x2 je pre zjednodušenie pripojený cez I2c zbernicu pri použití prevodníka i2c-LCD s obvodom PCF8574.
- vynechal som nastavenie cez sériový port, keďže reproduktor sa dá vypnúť prepínačom/jumperom a rovnako aj podsvietenie LCD
- podsvietenie LCD je ovládané časom synchronizovaným z NTP servera - v programe nastavené vypnutie na 22:00 a zapnutie na 6:00
- možnosť aktualizácie FW cez OTA

Na znakovom LCD je zobrazované:
- po zapnutí IP adresa GM čítača
- aktuálne CPM
- priemerné CPM za prebiehajúcu hodinu
- priemerné CPM za minulú hodinu
- celkový počet impulzov od zapnutia GM čítača

Dve LED indikujú:
- zaznamenaný pulz z GM trubice
- poruchu VN meniča (napätie na výstupe menšie ako nastavené)

Reproduktor akusticky indikuje zaznamenaný pulz - do série s ním som dal jumper pre jeho odpojenie.

Vstavaný webserver GM čítača zobrazuje:
- načítané CPM za posledných 60 minút
- aktuálne CPM
- priemerné CPM za prebiehajúcu hodinu
- priemerné CPM za minulú hodinu
- napätie VN časti meniča
- celkový počet impulzov od zapnutia GM čítača
- čas od spustenia meniča
- prepočet hodnôt na dávku žiarenia (uSv/h) - orientačne

Popis zapojenia
Základom každého GM čítača je zdroj vysokého napätia, obvykle 400-500V. Toto napätie je potrebné voliť podľa použitej trubice. Pre mnou použitú trubicu som použil napätie 400V. Na tento účel som sa rozhodol kvôli nedostatku času použiť hotový modul z Ebay, ktorý tam nájdete pod názvom "High Voltage DC-DC Boost Converter 5V-12V Step up to 300V-1200V Power Module". Menič je jednoduchej konštrukcie - klasické zapojenie generátora s 555, výkonový tranzistor, VN feritové trafko a na jeho výstupe násobič. Napätie na výstupe sa reguluje primitívne zmenou frekvencie, bez spätnej väzby, čo sa negatívne odrazilo na pískaní transformátora so zmenou výstupného napätia. Pri 400V bolo menič stále počuť pískať niekde na hranici počuteľnosti, čo nebolo príjemné. Vyriešil som to nastavením výstupného napätia tak, aby bola frekvencia meniča nad počuteľným pásmom. Výstupné napätie bolo asi 580V, preto som doplnil rezistor 82k a 4 Zenerove diódy s napätím 100V v sérii. Výstupné napätie je tak stabilné a menič nepíska.

schema

Schéma zapojenia GM čítača

foto
Vnútro GM čítača osadené na univerzálnu DPS


Cez rezistory R6-R8 (3x3,3M v sérii kvôli vysokému napätiu) je napájaná GM trubica. Odber impulzov z trubice sa uskutočňuje v katóde trubice cez R9 a kondenzátor 150pF. Trubicu som umiestnil do plastového obalu a vyviedol na bok krabičky - pôvodne bola umiestnená za oknom, teraz je GM čítač na vnútornej parapete. Impulzy z trubice sú následne zosilnené tranzistorom a privedené na vstup procesorovej časti. Odporový delič tvorený R2-R4 a R5 slúži na úpravu vysokého napätia tak, aby bolo jeho meranie možné procesorom a analógovým vstupom ESP8266.

foto



Procesorovú časť tvorí ESP8266 vo verzii Wemos D1 mini, ktoré sa stará o spracovanie impulzov z GM trubice, ich zobrazovanie, odosielanie na internet a vlastný webserver. Impulzy sú privedené na vstup, na ktorom je nastavená obsluha prerušenia. Rezistor R12 zabraňuje indukcii rušenia do vstupného pinu. Čelný panel je vytvorený vytlačením na laserovej tlačiarni a zalaminovaním.

foto
Webserver GM čitača


Spracovanie a odosielanie nameraných údajov:
Namerané údaje som sa rozhodol posielať na server radmon.org, kde môžete nájsť mapu amatérskych GM čítačov od ľudí z najrôznejších krajín sveta. Údaje sú spracované do grafov, čo značne uľahčuje ich zobrazenie. Môj GM čítač odosiela hodnotu CPM na server RADMON 1x za minútu. Nevýhodou servera je, že nezobrazuje prepočet na dávku žiarenia, ale len hodnotu CPM. To ale vo výsledku nevadí, pretože akýkoľvek väčší výkyv bude zobrazený graficky.

Nakoľko som spomínal, že GM čítač mal byť doplnením mojej meteostanice dostupnej na teplomer.pablox.net , odosielam údaje aj do svojej databázy - priemerná hodnota CPM za hodinu a prepočet na dávku žiarenia. Webové rozhranie v mojej verzii je dostupné na stránke www.radmon.pablox.net

Nutné úpravy v zdrojovom kóde:
- double gm_const = 0.00126263; - konštanta pre použitú trubicu nutná na prepočet CPM na dávku žiarenia v nSv
- int voltage_mult= 800; - násobiteľ napätia na vstupe AD prevodníka procesora - upraviť tak, aby sa merané napätie na webserveri zhodovalo s realitou

Nastavenie pripojenia k wifi sieti:
#define MY_SSID "názov wifi siete"
#define MY_PSK "heslo k wifi"

Nastavenie prístupových údajov na RADMON server po registrácii:
#define radmon_user "meno"


Posledná úprava Pondelok, 28 August 2023 14:38