Что внутри у отечественного дозиметра?
Если вам интересно посмотреть на схемотехнику отечественного дозиметра и почитать некоторые размышления о его устройстве, прошу под кат!
Но сначала краткое
Введение
Когда-то давно я наткнулся в сети на форум кавесов с темой о том, что не надо трогать руками, и понеслось.
По работе часто приходилось копаться на складе со старой аппаратурой, да и дома было много всякого из дворового детства, что всегда вызывало некоторое опасливое любопытство.
Так я заразился радиофобией. Везде стали видеться радиоактивные компасы, выключатели с радием, контрольные источники и прочая опасная муть.
Поэтому, после некоторых поисков и борьбы с земноводным, через знакомых был куплен дозиметр-радиометр МКС-05 Терра.
Благодаря ему я успокоил свою фобию, перепроверил всё-всё-всё. В итоге нашелся только один радиоактивный компас и одна, видимо, торированная радиолампа.
И всё бы хорошо, но функционал прибора меня перестал устраивать. Все показатели только на сегментном ЖК-экране, возможности выгрузить данные по накопленной дозе в компьютер нет, да и таскать на себе устройство даже в чехле не очень удобно. Хотелось чего-то более удобного.
И тут я увидел, что Даджет предлагает потестировать в том числе и дозиметр. Чем я и воспользовался.
Если вам не интересны некоторые субъективные впечатления об использовании прибора, то смело пропускайте этот раздел и листайте дальше, к картинкам с печатными платами.
Снаружи
Брелок приехал в немаленькой коробке:
Внутри было обнаружено следующее:
В инструкции рекомендуют пользоваться кабелем из поставки, но отличий в работе с другими кабелями я не нашел.
Есть приложение, которое, собственно, и позволяет смотреть накопленную дозу и управлять брелоком.
Подробно его работа описана вот тут, поэтому останавливаться на описании приложения не буду. Выскажу лишь свои замечания.
У приложения два экрана. На одном устанавливается текущая дата, единицы измерения и пороги.
На другом можно посмотреть графики и накопленную дозу за определенный интервал времени.
И…, а вот, собственно, и весь функционал.
Я бы на месте авторов реализовал как минимум возможность экспорта данных хотя бы в CSV (в смысле оставил бы её с первой версии программы), иначе всё это — просто красивая картинка.
Поскольку я улетал в отпуск, то хотел провести измерения дозы и брелоком и МКС-05. Но оказалось, что вернуться в статистике назад невозможно и поэтому данные о полете доступны только в годовом, а не в суточном графике.
Это было по пути туда.
По пути обратно я думал, что сделаю скриншот сразу после полета, но и тут мне не повезло: брелок начал глючить, периодически вырубаясь. Почему — не могу сказать, поскольку домашние замеры напряжения батарейки показали, что она в порядке (измерял под нагрузкой), а аэропортный колхоз:
тоже почему-то не сработал, несмотря на то, что прибор исправно тикал.
Кстати, о тиках. Брелок удобно использовать как ходики, поскольку в ночной тишине он достаточно громко тикает на пятом (максимальном) уровне громкости.
При этом в полете он начал пищать по два раза (пороги были выставлены по умолчанию), чем сильно нервировал жену. Пришлось из кармана шорт переложить его в рюкзак, из которого его было почти не слышно.
Так что если планируете куда-то ехать и при этом мониторить радиационную обстановку, то либо смиритесь, что в случае чего будете ловить на себе взволнованные взгляды (террористы ведь не дремлют, ага?), либо придется вытаскивать батарейку, чтобы брелок заткнулся. Я бы сделал хотя бы одну кнопку, чтобы можно было изменить звуковые пороги без компьютера, всё равно брелок не герметичен.
Свой дозиметр я покупал давно и с тех пор ни разу не поверял (когда узнавал цену поверки, она была чуть выше стоимости нового поверенного прибора). Поэтому судить о том, насколько он врет, с полной уверенностью я не могу.
Однако, как видно на следующем фото (да-да, вы не ошиблись, 15 мкЗв и 0,008 мЗв (Терра показывает эквивалентную дозу в мЗв) совпадают, об этом далее), показания брелока и МКС-05 практически идентичны (к слову, включены приборы были в одно и то же время и МКС-05 был установлен в режим измерения накопленной дозы):
Я наивно думал, что просто вытащив батарейку, я обнулю показания. Не тут то было:
Пик на годовом графике — как раз полет на самолете (жаль, что к показаниям определенного дня нельзя вернуться). Просто до этого, видимо, была калибровка брелока. 9,3 мкЗв — это то, что выделено справа (более темная область). Поэтому условно можно считать, что 9,3 почти равно 8:)
Друзей с контрольными источниками у меня нет, поэтому подтвердить точность измерений брелока не могу.
Кишочки
Вскрывается брелок достаточно легко. Первоначально я думал, что будут обычные боковые защелки, но в действительности половинки корпуса держатся на пластиковых штифтах, входящих в соответствующие им цилиндры.
Не сказал бы, что это наиболее ремонтопригодное исполнение, поскольку при вскрытии очень велика вероятность поломать штифты и тогда корпус уже не собрать без бубна клея.
При вскрытии обнаруживаются махонькая платка и крепеж батарейного отсека (когда вспомнил, что надо бы показать это хозяйство отдельно, было уже поздно, поэтому далее фото только разобранного девайса).
На лицевой стороне ничего примечательного:
поэтому попробуем отковырнуть плату и посмотреть, что же внизу.
Просто так плату изъять из корпуса не получилось, пришлось немного погреть его обычной зажигалкой.
Компаунд плохо отдирался в холодном состоянии, поэтому я опять же грел его немного пламенем и отколупывал пинцетом (на заметку разработчикам: товарищи, на вашем месте я бы залил всё чем-нибудь неотковыриваемым, чтобы реверсирующему брелок пришлось бы сошлифовывать компаунд по слоям, чтобы добраться до печатной платы).
После очистки плата предстает в нормальном виде:
Немного потыкавшись в плату осциллографом и мультиметром в режиме прозвонки стало очевидно, что источником высокого напряжения, необходимого для работы счетчика является не что иное, как генератор Кокрофта — Уолтона. Вооон та чудесная цепочка из конденсаторов и диодов сверху — он самый. Всё остальное — элементы схемы детектирования импульса.
Вот отдельно генератор:
А вот так выглядит его схема (да, печально, я знаю, что не умею пользоваться GIMP-ом):
Кстати о генераторе. Он, по всей видимости, рассчитан на очень малый ток потребления, поэтому даже обычный щуп осциллографа с мегаомным входом заметно его просаживает. Поэтому вместо максимальной амплитуды посмотрим на качество сглаживания напряжения:
Полвольта пульсаций при высоком выходном — очень даже неплохо!
К сожалению (или к счастью для разработчиков) отыскать, что же является генератором импульсов для генератора Кокрофта — Уолтона, мне не удалось. Но это точно не микроконтроллер. Он всего лишь подсчитывает количество импульсов (сигнал с СБМ-а проходит через конденсаторную развязку и далее через несколько транзисторов, после чего попадает на два входа, к которым внутри микроконтроллера подключены компараторы). Зачем входа два и почему они запараллелены — я лично не понял. Возможно, гуру MSP430 могут подсказать.
Можно сделать предположение, что повышающий стабилизатор сделан на чем-нибудь типа LM2733, поскольку корпус похож, да и по другим косвенным признакам это он, но вот маркировка на микросхеме (плюс у первой ноги и далее ABW) не позволяет говорить, что это именно LM2733. Вполне возможно, что это какой-то очень китайский аналог, который стоит в разы дешевле.
Сама схема детектирования импульса, по всей видимости, конструктивно схожа со схемой из этой статьи.
Вот так выглядит импульс с датчика после конденсаторной развязки:
Источником излучения служил родной светящийся компас:
Мне было интересно, чем же именно брелок обменивается с программой, поэтому я использовал USBPCap и WireShark:
Но, поскольку в предыдущей статье была дана ссылка на протокол, разбирать посылки уже не имеет смысла.
Ну и напоследок, пара мыслей касательно брелока и его производства.
Плата четырехслойная. Судя по косвенным признакам, трассировка выполнена в P-CAD, хотя могу и ошибаться. На плате сверху и снизу присутствуют так называемые fiducials, или, по-нашему, реперные точки. Они нужны для автоматического монтажа. Их по три штуки с каждой стороны платы. Соответственно, набивка платы комплектующими — машинная, и далее пайка в конвекционной печи. К качеству пайки претензий нет, в трассировке тоже очевидных косяков не видно. СБМ-10, судя по всему, припаян вручную и лежит на токопроводящей губке. Провода (МГТФ-0,07, видимо) от батарейного отсека также ручной пайки, но это нормально (при ковырянии тоже отвалились, пришлось для питания припаять свои). Не знаю насчет заливания платы лаком — такого не замечено. В процессе мучения меня пару раз тряхнуло током, благо мощность совсем маленькая.
Очень радостно, что это именно отечественная разработка и у нас не разучились делать интересные и полезные вещи.
По моему мнению прибор имеет право на существование (ну да, допилить некоторые спорные моменты и будет вообще супер) и безусловно полезен! К тому же для читателей Geektimes Даджет дает 10% скидку по промокоду GEEKT-BR.
Спасибо, что дочитали этот небольшой обзор-разбор!
P.S.: Прошу прощения за качество многих фотографий, подчас мне была доступна только несколько, по-видимому, запотевшая камера моего телефона, о чем я узнал сильно позже выполнения фотографий. Также я делал фотографии платы через микроскоп и камеру Levenhuk, но их качество из-за объектива нашего МБС-10 еще хуже. Возможно, когда ко мне приедут макрокольца, я смогу сделать более адекватные фотографии платы.
Обо всех замеченных ошибках прошу писать в личку!
