Penghitung Geiger – Tutorial Papan Sensor Radiasi untuk Raspberry Pi
Isi
- Manifesto
- Dewan
- Tabung Geiger
- Jenis radiasi
- Tabung Geiger yang Didukung
- Menguji Sumber
- Aktuator
- Dari BPS ke Sievert
- Kode Sumber
- Skematis
- Berpartisipasi
- Beli
- Tautan dan Dokumentasi
CATATAN:Semua contoh kode dalam tutorial ini menggunakan library arduPi. Anda dapat melihat dokumentasi dan mengunduh perpustakaan di sini.
Manifesto
Finalitas utama dari Dewan Sensor Radiasi untuk Raspberry Pi adalah untuk membantu orang-orang di Jepang untuk mengukur tingkat radiasi dalam kehidupan sehari-hari mereka setelah bencana gempa bumi dan tsunami melanda Jepang pada Maret 2011 dan menyebabkan kebocoran radiasi nuklir di Fukushima. Kami ingin memberikan kesempatan untuk mengukur sendiri tingkat ini daripada percaya pada saran umum yang disiarkan. Penggunaan papan sensor ini bersama dengan platform Raspberry Pi yang terjangkau dan mudah digunakan membantu orang mendapatkan nilai radiasi dari tempat tertentu.
Sebagai orang teknis, kami merasa bertanggung jawab untuk memberikan dukungan kami di bidang-bidang di mana kami dapat berkontribusi. Hasilnya, batch pertama telah dikirim ke Jepang tanpa biaya ke Tokyo Hackerspace dan kelompok kerja lainnya.
Desain papan adalah perangkat keras terbuka dan kode sumber dirilis di bawah GPL.
Tim Libelium. April 2011.
Dewan
Papan radiasi memiliki dua bagian utama, sirkuit daya dan sirkuit sinyal.
Bagian daya digunakan untuk menyediakan tegangan yang diperlukan untuk tabung (400V – 1000V ) dan rangkaian sinyal digunakan untuk mengadaptasi keluaran pulsa dari tabung dan menghubungkannya ke masukan mikrokontroler.
Setelah tabung diberi daya, kita dapat menerima pulsa di mikrokontroler dan menghitungnya, kemudian dengan perhitungan yang mudah kita bisa mendapatkan nilai radiasi.
Kode yang kita gunakan untuk papan adalah menghitung pulsa selama 10 detik, kemudian kita kalikan jumlah pulsa dengan 6, sehingga kita mendapatkan jumlah pulsa per menit (cpm) , kemudian, menurut dokumentasi tabung kami membagi cpm dengan faktor konversi tabung (360 secara default) dan kami memiliki nilai radiasi dalam µSV/h .
Tergantung pada tabung yang Anda gunakan, mungkin Anda perlu mengubah perhitungan, Anda harus mencoba dengan nilai yang berbeda dan beri komentar kami nilai penyihir bekerja lebih baik.
Elektronik yang digunakan di papan radiasi dapat dibagi menjadi lima bagian:
- Suplai daya tegangan tinggi
Untuk catu daya tegangan tinggi kami menggunakan rangkaian berdasarkan osilator yang terhubung ke pengganda tegangan yang dibuat dengan dioda, transistor, resistor dan kapasitor (lihat skema untuk detail). Dengan rangkaian ini kita mendapatkan daya sebesar 500V di dalam tabung. Kami telah menambahkan garis dioda zener yang terhubung secara seri yang dapat digunakan jika kami membutuhkan lebih dari 500V untuk memberi daya pada tabung. Kami akan menambahkan volt ke output sebagai volt di dioda zener yang kami tambahkan.
- Sirkuit adaptasi untuk keluaran Geiger
Rangkaian adaptasi untuk output berbasis transistor NPN, transistor ini akan memicu pin interupsi di mikrokontroler, transistor ini juga mengaktifkan/menonaktifkan speaker piezo dan indikator LED menghasilkan sinyal audio/visual.
- Speaker piezo dan indikator LED
Speaker piezo dan indikator LED terhubung ke sirkuit adaptasi, sehingga LED akan berkedip dengan setiap pulsa dan speaker akan berbunyi dengan setiap pulsa.
- Layar LCD
Layar LCD terhubung ke mikrokontroler menggunakan mode 4-bit (4 jalur data selain jalur kontrol RS, Enable, dan RW).
- Bilah LED
Bilah LED dibuat dengan lima LED standar, 3 hijau dan 2 merah. LED ini terhubung ke pin digital mikrokontroler dengan resistor seri.
Menghubungkan papan Radiasi ke Raspberry Pi
Board terhubung ke Raspberry Pi melalui Raspberry Pi ke Arduino Shield Connection Bridge
Jika board terhubung ke Raspberry Pi, daya diambil dari pin 5V. Pulsa dapat dihitung dengan menggunakan interupsi pada pin digital 2.
Tabung Geiger
Tabung Geiger-Müller terdiri dari tabung yang diisi dengan gas inert bertekanan rendah (~0,1 Atm) seperti helium, neon atau argon (biasanya neon), dalam beberapa kasus dalam campuran Penning, dan uap organik atau gas halogen . Tabung berisi elektroda, di antaranya terdapat perbedaan potensial beberapa ratus volt (~500V), tetapi tidak ada arus yang mengalir. Dinding tabung seluruhnya terbuat dari logam atau permukaan dalamnya dilapisi dengan konduktor untuk membentuk katoda sedangkan anoda adalah kawat yang melewati bagian tengah tabung.
Ketika radiasi pengion melewati tabung, beberapa molekul gas terionisasi , menciptakan ion bermuatan positif, dan elektron. Medan listrik kuat yang diciptakan oleh elektroda tabung mempercepat ion menuju katoda dan elektron menuju anoda. Pasangan ion memperoleh energi yang cukup untuk mengionisasi molekul gas lebih lanjut melalui tabrakan di jalan, menciptakan longsoran partikel bermuatan.
Ini menghasilkan denyut arus yang singkat dan intens yang melewati (atau mengalir) dari elektroda negatif ke elektroda positif dan diukur atau dihitung.
Jenis Radiasi
- Alfa:
Radiasi alfa terdiri dari partikel bermuatan positif (+2) yang dipancarkan dari inti atom dalam proses peluruhan. Partikel-partikel ini juga sangat padat yang, dengan muatan positifnya yang kuat, menghalangi mereka untuk menembus lebih dari satu inci udara atau selembar kertas. Karena itu, partikel Alpha bukanlah bahaya kesehatan yang serius, kecuali ketika mereka dipancarkan dari dalam tubuh sebagai akibat dari konsumsi, misalnya, ketika energi tinggi mereka menimbulkan bahaya ekstrim untuk jaringan hidup yang sensitif. Bentuk radiasi pengion yang lemah yang dapat dideteksi pada beberapa model pencacah Geiger, biasanya yang dilengkapi dengan jendela mika tipis di salah satu ujung tabung Geiger -Mueller.
- Beta:
Radiasi beta terdiri dari partikel bermuatan negatif (-1) yang dipancarkan dari atom dalam proses peluruhan. Partikel-partikel ini relatif ringan dan dapat menembus sedikit lebih baik daripada partikel Alpha, meskipun masih hanya melalui beberapa milimeter aluminium yang terbaik. Jika tertelan, radiasi Beta dapat berbahaya bagi jaringan hidup. Bentuk radiasi pengion yang relatif lemah yang dapat dideteksi pada banyak pencacah Geiger, umumnya bergantung pada ketebalan dinding tabung Geiger-Mueller atau keberadaan jendela di ujung tabung.
- Gamma:
Radiasi gamma merupakan salah satu ekstrem dari spektrum elektromagnetik, terutama radiasi dengan frekuensi tertinggi dan panjang gelombang terpendek. (Spektrum yang sama juga mencakup sinar-X, sinar ultraviolet, cahaya tampak, sinar infra merah, gelombang mikro, dan gelombang radio yang lebih dikenal, diurutkan dalam urutan penurunan frekuensi dan peningkatan panjang gelombang dari sinar Gamma.) Sinar gamma dapat melewati hampir semua hal, dan secara efektif dilindungi atau diserap hanya oleh bahan dengan berat atom tinggi seperti timbal. Sinar gamma diproduksi secara alami oleh matahari dan benda-benda lain di luar angkasa, transmisinya ke bumi dikenal sebagai "radiasi kosmik". Jenis radiasi pengion yang sangat kuat dan berpotensi sangat berbahaya yang dapat dideteksi di hampir semua penghitung Geiger.
Untuk detail selengkapnya: Penghitung Geiger – Papan Sensor Radiasi untuk tutorial Raspberry Pi