Zasada działania czujnika

Aby przybliżyć wam zasadę działania naszego czujnika postaram się omówić schemat prototypu zbudowanego przez Szoplera.

Urządzenie można podzielić na trzy bloki:

• blok zasilacza/przetwornicy który ma za zadanie zasilić lampę GM-20 napięciem 400v
• blok formowania impulsów, będzie on dostarczał impulsy do jednostki centralnej
• jednostka centralna odpowiedzialna za kontakt urządzenia z komputerem

Do prawidłowej pracy naszego czujnika – lampy GM-20 potrzebne jest napięcie ok 400 volt.

Cały prototyp w pierwotnej wersji zasilany jest napięciem 5v które pochodzi z portu USB komputera. Jednak nasz czujnik – lampa GM-20 potrzebuje do prawidłowej pracy napięcia około 400v, dlatego niezbędne jest zastosowanie przetwornicy. Układ MC34063 AP potrzebuje zaledwie paru elementów zewnętrznych, aby stać się taką przetwornicą.

Rezystor R15 ogranicza prąd szczytowy i zabezpiecza wewnętrzny tranzystor przed zwarciem, kondensator C9 jest odpowiedzialny za częstotliwość pracy. Do uzwojenia wtórnego transformatora wysokonapięciowego podłączony jest prostownik jedno połówkowy w postaci szybkiej diody prostowniczej D5, oraz kondensatora C6. Dzielnik R24, R20, R16 decyduje o napięciu wyjściowym. Kondensator C13 ma stabilizować napięcie dostarczane z dzielnika. Prąd przepływający przez lampę podczas jonizacji jest ograniczony przez rezystory R22-23. Sprzężenie przetwornicy z jednostką centralną za pośrednictwem D1, R9 ma służyć jako wyłącznik prądnicy. Ograniczając w ten sposób czas działania lampy GM-20 możemy w znaczny sposób wydłużyć jej żywotność.

Należy zaznaczyć, że w roli zasilacza lampy GM-20 można wykorzystać jakikolwiek inny projekt przetwornicy, dostarczającej około 400v.

Do formowania impulsów w naszym układzie zastosowano układ podwójnego wzmacniacza operacyjnego LM358N. Ponieważ parametry tego układu nie są krytyczne, możliwe jest zastosowanie innego wzmacniacza operacyjnego o zbliżonych parametrach.

Impulsy są podawane za pośrednictwem kondensatorów C11-12 na wejście wzmacniacza IC4a, który pracuje w układzie różniczkującym. Zastosowanie dwóch kondensatorów połączonych równolegle C11+C12 ma dodatkowo zabezpieczyć układ, w razie gdyby jeden z nich był wadliwy i by nastąpiło przebicie. Komparator IC4b podaje impulsy dalej do jednostki centralnej.

Za komunikację z komputerem odpowiedzialny jest mikro-kontroler ATTINY2313-20P. W zależności od trybu pracy, może również wyświetlać wyniki za pomocą podłączonego wyświetlacza (tak, urządzenie w przyszłości będzie można wykorzystać również jako przenośny czujnik promieniowania). R12 służy do ustalenia jasności wyświetlacza, T3 steruje stanem wyświetlacza (włączony/wyłączony). W razie gdybyśmy chcieli „usłyszeć” pojedyncze jony, to poinformuje nas o nich sterowany przez mikro-kontroler T2 i BUZZER. Diody D2 i D3 mają za zadanie dodatkowo zabezpieczyć port USB komputera, w razie gdyby w układzie pojawiły się przebicia.

Omówiony schemat dotyczy prototypu, całe urządzenie na pewno będzie podlegało jeszcze wielu modyfikacjom, o których będziemy się starali informować na bieżąco. Gdy wyjdziemy z fazy alfa projektu postaramy się również szerzej omówić działanie układu i oprogramowanie mikro-kontrolera.

Schemat układu dostępny jest pod adresem http://radioactiveathome.org/images/Diagram1_1.png.