Дозиметр, счетчик Гейгера, Индикатор радиации. Прибор для измерения радиации. Прибор для измерения радиации своими руками.
Миниатюрный индикатор радиации.
Такой миниатюрный индикатор радиации удобно все время иметь при себе и включать при необходимости. Маленький прибор полезен в походе, при сборе грибов, ягод, во время сельскохозяйственных работ, при покупке продуктов на рынке. Миниатюризация возможна, если в схеме используют небольшое количество миниатюрных деталей, в том числе – один элемент питания 1,5 В, энергия которого должна расходоваться экономно. В выполнении малого по размерам экономного преобразователя напряжения одной батарейки 1,5 В в напряжение питания датчика излучения 400 В и заключается трудность создания миниатюрных индикаторов радиации. Данный прибор для измерения радиации разработан из доступных деталей. Благодаря малым размерам и массе его можно носить как значок. Размеры индикатора определяются лишь габаритами датчика излучения (счетчиком Гейгера-Мюллера) и батарейки. Объем, занимаемый остальными деталями, составляет всего лишь половину объема спичечной коробки.
Конструкция и схема позволяют использовать любой датчик излучения с рабочим напряжением 400 В. Поэтому при использовании миниатюрных датчика и батарейки общие размеры прибора можно значительно уменьшить. Малые размеры схемы достигнуты благодаря оптимизации высоковольтного преобразователя, оптимальных транзисторов, имеющих малые размеры и позволяющие получать 400 В достаточной мощности при высоком КПД из напряжения 1,5 В, выдаваемого всего лишь одним элементом питания. При это повышающий трансформатор имеет малые размеры, его первичная обмотка содержит всего лишь 2 витка, а задаваемая им высокая частота преобразования легко отрабатывается выбранными транзисторами, падение напряжения на которых меньше, чем на других транзисторах (всего 0,5 В), что мало уменьшает преобразуемое напряжение (остается 1 В для преобразования в 400 В). Другие транзисторы сильнее уменьшают преобразуемое напряжение, но рассчитаны на такую же частоту преобразования, в результате повышающий трансформатор получается больших размеров, а КПД ниже, уменьшается стабильность высокого напряжения из-за большего выходного сопротивления и повышается его зависимость от температуры. Разработанная схема индикатора радиации избавляет от необходимости искать датчик с малым напряжением питания и использовать для питания батарею из нескольких элементов, включенных последовательно. Прибор индицирует радиацию щелчками: чем они чаще, тем больше интенсивность радиации, т.е. процессы, происходящие в датчике излучения, представляются в звуковом виде. Поэтому вся ответственность за правильность индикации возлагается на датчик. Прибор чувствителен к естественному фону. С его помощью можно сравнить интенсивность излучения разных предметов по интенсивности (частоте) щелчков.
прибор для измерения радиации
Схема (рис.1) состоит из преобразователя напряжения (на транзисторах VT1 и VT2) из 1,5 В в 400 и 25 В. Высокое напряжение, выпрямленное диодами VD1–VD4 и сглаженное конденсатором С3, через резистор R5 поступает на датчик BD1. Формируемые им импульсы поступают через разделительный конденсатор С5 и резистор R6 на базу транзистора VT3, который их усиливает до мощности, необходимой для достаточно громкого срабатывания звукоизлучателя B.1. Для этого используется напряжение питания, формируемое выпрямителем на диодах VD5–VD8 и конденсаторе С4. Переменный резистор R2 не - обходим для экономии батарейки. Его движок устанавливают таким образом, чтобы сопротивление было как можно большим при наличии щелчков. Через некоторое время непрерывной работы прибора, после приработки датчика излучения, можно еще увеличить сопротивление и щелчки не прекратятся, а потребляемый ток уменьшится. По мере разряда элемента питания G1 это сопротивление необходимо уменьшать. Расположение выпрямляющих диодов VD1–VD4 с обеих сторон обмотки V трансформатора Т1 уменьшает потребляемую энергию благодаря устранению перезаряда паразитной емкости этой обмотки. Конструкция прибора показана на рис.2.
прибор для измерения радиации
Для уменьшения трудоемкости изготовления использован навесной монтаж. Прибор смонтирован на оси 8 с резьбой. Для этого на ней в объеме 9 закреплен трансформатор Т1 (зажат с двух сторон гайками), выполненный на броневом ферритовом сердечнике Б14 с проницаемостью 1500 или 2000. На его торцах сверху и снизу приклеены крупные детали схемы, а более мелкие висят на своих выводах, припаянных к приклеенным радиоэлементам. Самые маленькие можно располагать и с боковой поверхности трансформатора. Взаимное расположение деталей безразлично, лишь бы рационально был заполнен объем. К нижнему торцу оси 8 припаяна скоба 15, согнутая из медной полосы. К ней гайкой 11 прикреплена крышка 13, вырезанная из обычной полиэтиленовой пробки для бутылок, которая закрывает с нижней части цилиндрический корпус 12, представляющий собой отрезок пластмассовой трубки. В верхней части оси 8 с помощью гаек 6 закреплена штанга 3, изогнутая из медной проволоки, к которой припаян хомут 2 из тонкой медной полоски, удерживающий совместно с таким же хомутом 19 датчик 1. К верхней гайке 6 припаяна металлическая пластина 5, к которой приклеен звукоизлучатель 4, полученный в результате снятия пластмассового корпуса из капсула (микронаушника) ТМ-2А. Один его вывод припаян к пластине 5, а другой с помощью длинного и тонкого провода (например, ПЭЛ- ШО) соединен со схемой, размещенной в объеме. Этот провод накручивается на корпус звукоизлучателя 4 во время его навинчивания с помощью гайки 6 на ось 8. Таким образом, корпус 12 жестко закреплен между крышкой 13 и звукоизлучателем 4, являющимся его второй крышкой. Ось 8 служит общим проводом, с которым схема соединена с помощью лепестков, размещенных между гайками и удерживаемыми ими деталями. Лепестков, закрепленных между трансформатором Т1 и нижней гайкой, его удерживающей, может быть один или несколько. Переменный резистор R2 (7) и выключатель S1 (10) прикреплены к корпусу 12 с его внешней стороны путем вдавливания в пластмассу корпуса 12 их выводов, разогретых паяльником, или приклеены. К скобе 15 прикреплена пластмассовая штанга 20 винтами, один из которых выступает с внутренней стороны скобы 15 и совместно с винтом 16 заточенным торцом сдавливает батарейку 17 так, что образуется электрический контакт между ее корпусом (отрицательным электродом) и скобой 15. Таким образом, батарейка 17 закреплена в скобе 15, и ее положительный электрод упирается в пружинящую пластину 21, припаянную к вырезанной из тонкого фольгированного стеклотекстолита плате 22, которая винтом 23 и шайбой 14 прикреплена к скобе 15. При этом пластина 21 не имеет электрического контакта со скобой 15 и винтами 23, а соединена проводом через выключатель 10 со схемой, размещенной в объеме 9. Для предотвращения радиального перемещения батарейки 17 применено пластмассовое кольцо 18, прикрепленное винтами с нижней стороны штанги 20 возле хомута 19, соединенного проводом со схемой. На корпусе 12 можно прикрепить шпильку или булавку для крепления прибора к одежде, как значка. Конструкция выполнена из подручных материалов, поэтому ее легко изготовить. Так как описанная конструкция содержит открытый датчик 1, то прибору ничего не препятствует регистрировать любые ионизирующие излучения, воспринимаемые датчиком BD1, однако необходимо беречь датчик от повреждений и во время контроля радиации к нему не прикасаться, так как из-за этого возможны ложные срабатывания. Высокое напряжение, прикладываемое к датчику, опасности для человека не представляет, так как оно подается через резистор с большим сопротивлением (15 МОм). Если после правильной сборки преобразователь не работает, то необходимо поменять местами выводы обмоток трансформатора Т1, подключенные к коллекторам транзисторов или к базовым резисторам. Работу преобразователя можно контролировать, измеряя напряжение на конденсаторе С4.
Его величина влияет только на громкость щелчков. Переменным резистором R2 ее необходимо устанавливать минимальной, при которой еще следуют щелчки от естественного фона. Столь высокое напряжение 25 В для капсула B.1 совершенно безвредно, так как оно прикладывается импульсами. Обмотки I–IV трансформатора Т1 содержат по 2 витка провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм, а обмотки VI и V соответственно 60 и 1000 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,05 мм. Причем вначале наматывают обмотку V. При этом необходимо следить, чтобы начальный и конечные витки обмотки не контактировали, иначе произойдет пробой изоляции высоким напряжением (в этом случае преобразователь может вообще не запуститься). Для этого во время намотки необходимо сделать хотя бы две прокладки тонкой конденсаторной бумагой. Нужно следить, чтобы у стенок катушки витки не проваливались. Затем наматывают обмотку VI, а потом – остальные обмотки. Такая очередность намотки несколько увеличивает коэффициент использования сердечника. К диоду VD2 необходимо подключать внешний конец обмотки. При этом витки обмотки V, ближайшие к другим обмоткам, не будут иметь высокого напряжения. Конденсаторы С3, С5 должны выдерживать напряжение 400 В. Если нет таких миниатюрных конденсаторов, то можно использовать запас по напряжению, с которым изготавливают конденсаторы, т.е. применить конденсаторы с меньшим пробивным напряжение. Это оправдано тем, что в случае их пробоя другие элементы из строя не выходят. Если имеются конденсаторы с указанной на схеме емкостью типа КСО, то уменьшить их размер можно, сточив напильником пластмассовый корпус или разбив его молотком. Можно применить конденсаторы с меньшей емкостью, чем указано на схеме, но при этом необходимо следить, чтобы транзистор VT3 не начал открываться пульсациями от конденсатора С3, и сильно не снизилась громкость щелчков. А вообще, чем больше емкость этих конденсаторов, тем лучше. Остальные конденсаторы типа КМ. Переменный резистор R2 любого типа с малыми размерами. К его движку необходимо прикрепить рукоятку. Транзисторы VТ1, VT2 можно применить с любым буквенным индексом, а транзистор VT3 – любой этой же проводимости, выдерживающий напряжение 30 В. Возможно при замене транзистора VT3 появится необходимость уменьшения сопротивления резистора R6, но не меньше, чем до 1 МОм, чтобы не снижать ресурс датчика BD1. Датчик излучения BD1 можно заменить на СБМ-21 или СБМ-10. Данные датчики миниатюрные, что резко уменьшает размеры всего прибора. Однако уменьшается и чувствительность из-за меньшей чувствительности этих датчиков, но все же прибор остается чувствительным к естественному фону. При этом конструкция претерпевает минимальное изменение. Изменяются только детали крепления датчика. Диоды VD1–VD4 можно применить с любым буквенным индексом. Диоды VD5–VD9 могут быть любые другие, миниатюрные, с пробивным напряжением не меньше 30 В и частотой не меньше 1 МГц. Можно увеличить напряжение питания прибора до 3 В. При этом необходимо в 2 раза уменьшить количество витков в обмотках V, VI, отпадает необходимость в переменном резисторе, уменьшается потребляемый ток. Вместо цепи из двух последовательных резисторов R2, R4 можно включить один постоянный резистор с сопротивлением, подобранным по минимальному потребляемому току.
