Licznik Geigera-Müllera na STM32

Przedstawiany w artykule przyrząd to przenośny miernik promieniowania jonizującego. Jest to wersja optymalizowana pod kątem niskiego poboru mocy (standardowo Izas < 1 mA). Urządzeniem steruje mikrokontroler STM32L011, a całość jest zasilania z 1 ogniwa Li-Ion serii 18650.

W internecie opublikowano wiele wersji mierników promieniowania jonizującego, opartych na detektorze/tubie Geigera-Müllera (GM). Niestety często ich pobór prądu zasilania był znaczący, co eliminowało możliwość mobilnych zastosowań. Pojawiały się także ciekawe „wiekowe”, energooszczędne projekty, ale na miernikach wychyłowych jako wskaźnikach. Dlatego też pozostało wykonać własny projekt (zasadniczą inspiracją był pomysł kolegi „Cefaloid” z elektroda .pl).

Założeniem wstępnym, stawianym przed rozpoczęciem prac projektowych, było dążenie do wykorzystania wyłącznie ogólnodostępnych elementów elektronicznych i części mechanicznych. Założenie, z jednym oczywistym wyjątkiem (zastosowano radziecką tubę/detektor STS-5), udało się zrealizować – większość elementów składowych docelowego miernika przedstawia fotografia 1.

Kluczowe elementy omówiono w dalszej części artykułu, natomiast dla zainteresowanych budową, w materiałach dodatkowych do artykułu umieściłem wykaz adresów skąd pozyskano mniej popularne podzespoły (np. STM32L011F4P6).

Gotowy przenośny miernik promieniowania jonizującego prezentuje fotografia 2.

W trakcie realizacji stwierdzono, że kosztem ograniczenia przenośności miernika, można opcjonalnie przez szeregowy interfejs UART (115200 bps) dokonać akwizycji danych na komputerze – na rysunku 3 pokazano proces prostego odbioru informacji z wykorzystaniem PuTTY.

Umożliwienie podłączenia miernika do komputera otwiera szereg możliwości analizy i prezentacji danych o poziomie promieniowania jonizującego (amatorskie laboratorium, dodatkowa opcja pomiaru w domowej stacji meteo, itp.) – przykładowe zastosowania analizy danych widać na rysunkach 4 i 5.

Wstęp i zarys teorii

Na początek kilka słów o przedmiocie pomiarów. Promieniowanie jonizujące (tj. promieniowanie powodujące naruszenie stanu równowagi elektronu z atomem/cząsteczką) dzieli się na: promieniowanie alfa, promieniowanie beta i promieniowanie gamma.

Najbardziej szkodliwe dla zdrowia człowieka jest wysokoenergetyczne promieniowanie gamma i na pomiarach intensywności tego promieniowania skupia się większość prostych liczników GM.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w numerze styczniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 1/2024). Pełną wersję czasopisma znajdziesz pod tym linkiem. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 1/2024 znajduje się tutaj.

 

Wojciech Głogowski
glogowoj@gmail.com

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) stałymi Patronami ZE, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając kawę” (Cappuccino = 10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać:
– jeśli jeden numer ZE – CAPPUCINO (10 zł),
– jeśli kilka numerów ZE – WSPIERAM ZA. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dołączyć wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery mamy wysłać na podany adres e-mailowy.