Microgeiger

Sottopongo alla attenzione di tutti gli appassionati il mio nuovo progetto: "Microgeiger per Android", si tratta di un piccolo dispositivo che può essere collegato tramite la presa auricolare ad un qualunque telefonino android, il quale anche grazie anche ad una particolare "app" si "trasforma" in un vero contatore geiger capace di misurare la radioattività. Preciso che questo strumento non è ancora un prodotto commerciale e onestamente non so neanche se mai lo diverrà, in quanto non posso valutare quale tipo di interesse possa trovare tra gli appassionati, comunque potrei anche considerare di renderlo disponibile in kit per l'automontaggio

Quello che qui vi mostro quindi è soltanto un primo prototipo dimostrativo che è già comunque perfettamente funzionante. Il dispositivo l'ho progettato e realizzato personalmente in tecnologia SMD su una basetta in vetronite a doppia faccia. La compatta tecnologia smd mi ha consentito di conferirgli le più piccole dimensioni possibili, senza però nulla togliere alle prestazioni.

La board è veramente piccola misura solo 40 x 90 mm, e tra i vari componenti discreti comprende anche un tubo geiger in borosilicato della serie M4011, idoneo per la rivelazione delle radiazioni beta e gamma con una discreta sensibilità, sonda che in passato in questo forum ho già descritto poiché già montato sul nostro geiger portatile "Guardian Ray"305. Inoltre Microgeiger può montare anche altri tubi ben più performanti, come l'americano LND712, e in seguito anche la particolare pancake LND7317

Il dispositivo è alimentato con una tensione minimale di soli 1.5 volts che viene erogata da una sola batteria alcalina tipo AAA, inoltre assorbe pochissimo, circa 0.5 milliampere, quindi ha una autonomia di funzionamento ininterrotto di circa 400 ore. Il segreto dell'assorbimento così ridotto sta tutto nella severa progettazione del convertitore dc/dc per la generazione della alta tensione necessaria per l'alimentazione del tubo geiger, tensione che oltre tutto rimane costante anche quando la frequenza di ionizzazione del gas diventa molto rilevante, come nel caso si misurino livelli di radioattività medio alti)

Riguardo l'app per android devo dire che mi ha comportato un impegno veramente notevole soprattutto durante lo sviluppo delle routines che eseguono il campionamento degli impulsi provenienti dall'hardware di Microgeiger, impulsi che con bassi livelli di radioattività possono avere anche una frequenza inferiore a 0.1 Hz.

Il software anche se "stabile" è ancora in versione beta ed adempie pienamente a tutte le funzioni più importanti, ovvero:

- l'adattamento autpmatico dell'intervallo di acquisizione della radioattività. con un range che va da un massimo di circa 30 secondi ad un minimo di 5 secondi circa. In pratica il tempo di campionamento corrente è inversamente proporzionale all'ultimo valore letto

- visualizzazione dei cpm anche con la emulazione di uno strumentino analogico
- la visualizzazione digitale del valore medio e istantaneo della misura
- selezione della unità di misura in cpm oppure in uSV/h.
- il tracciamento del grafico in tempo reale dei valori medi e istantanei (per adesso solo in cpm)

Funzioni che verranno a breve implementate

- Salvataggio dei dati raffigurati nel grafico relativo alla corrente sessione di misura

Saluti da Maurizio








Edited by Guardian Ray - 22/7/2015, 15:11

Avro letto male il regolamento. Ma non era vietato parlere di prodotti commerciali a fine di lucro? Sbagliero'....tra l'altro non sono io che devo guidicare la cosa...

A parte che come ho già detto questo dispositivo non è in vendita in quanto è solo un prototipo, ma per caso tu lo vorresti Gratis ?

Uno come lei non merita più neanche di essere risposto, del resto i suoi miseri post si commentano da soli

Edited by Guardian Ray - 22/7/2015, 15:10

Per discutere di argomenti concreti allego gli ultimi due filmati dimostrativi di Micro Geiger per Android. Questo piccolo dispositivo permette ad un comune smartphone dotato di sistema Android di poter agevolmente rilevare e quantificare la radioattività sia nell'ambiente che su specifici oggetti (emissioni Beta, Gamma e raggi X), in quanto a differenza di altri prodotti similari che usano piccoli e poco sensibili fotodiodi, è invece dotato di un vero tubo geiger muller.

Spero che i soliti noti non trovino anche in questa mia nuova iniziativa un pretesto per sviare la discussione dal suo reale contesto. Attendo domande, dubbi e suggerimenti per migliorare il progetto.

Grazie per il consiglio,
le dimensioni effettive del dispositivo già alloggiato nel suo contenitore sono:

Lunghezza 11.6 cm
larghezza: 4.3 cm
Altezza: 2.2 cm

E il meglio che è stato possibile fare, considerando che monta un tubo geiger da oltre 9 cm di lunghezza, una batteria da 1.5V "AAA". Inoltre la circuiteria elettronica che realizza il convertitore DC/DC dello stesso è ben cosa diversa dal solito oscillatore con multivibratore astabile a transistor / mosfet o magari con il noto 555.

Si tratta quindi di un oscillatore bloccato che si attiva solo quando è necessario riportare la tensione di alimentazione a quanto è anche preimpostabile con dei semplici ponticelli. Questo circuito è abbastanza critico da realizzare, perlomeno fino a quando non si trova la quadra sul corretto dimensionamento delle reti di polarizzazione RC che creano il feedback necessario a innescare l'oscillazione quando necessario e a spegnerla quando non più richiesto.

Riguardo la circuiteria di Feedback che realizza la stabilizzazione della tensione di uscita posso dire che è stata progettata utilizzando uno stadio di amplificazione a FET, quindi caratterizzato da una elevatissima impedenza di Gate, talmente elevata da non sovraccaricare l'uscita stessa del convertitore DC-DC. Purtroppo molti sottostimano il problema perché ho visto in rete parecchi schemi sommari che usano come amplificatori di feedback dei comuni transistor che notoriamente hanno una bassa impedenza di ingresso e sovraccaricano il convertitore diminuendone il rendimento e aumentandone il consumo.

I vantaggi di questa configurazione sono la stabilità pur con l'elevata dinamicità di funzionamento del convertitore che è capace di supportare anche condizioni abbastanza critiche del tipo in cui il tubo geiger si possa trovare in presenza di elevati livelli di radioattività e pertanto per il suo corretto funzionamento richieda tensioni stabilizzate e discrete correnti.

In pratica si ottiene un rendimento complessivo elevato che ho stimato di oltre il 90% , il convertitore può generare alte tensioni oltre i 500V, utilizzando a valle un solo stadio duplicatore di tensione. L'elevato rendimento si traduce in una tensione di alimentazione bassissima di soli 1.5V ottenuta da una comune batteria alcalina "AAA" ed un assorbimento complessivo irrisorio, tale che in presenza della sola radioattività del fondo naturale risulta inferiore a 0.5 mA. Attualmente è possibile settare la tensione di uscita del convertitore a 400 e 500V, quindi il dispositivo si presta anche molto bene per alimentare e ad interfacciare tubi ben più professionali come ad esempio la pancake LND7317. che presto testeremo e vi pubblicheremo i risultati.

Riguardo la estensione dei tempi di misura, di recente ho fatto nella applicazione android delle modifiche sostanziali, adesso sono in secondi: 30 - 20 - 10 - 7 - 5 - 3 - 2 - 1 con l'auto range del tempo in base all'ultimo valore di radioattività rilevato, in pratica maggiore è la radioattività minore diviene il tempo di campionamento delle misure e si può arrivare in casi estremi fino ad un solo secondo.

Inoltre il software prevede la possibilità di effettuare la media continua delle ultime 15/20 letture, terminato questo ciclo si salva il risultato in un registro e poi si provvede a ricalcolare la nuova media tra questo valore salvato ( che è il risultato delle precedenti 15/20 letture e le nuove 15/20 misure in esecuzione progressiva). In pratica più si attende più la il risultato della media esposta diviene precisa, insomma una specie di scaler a tempo indefinito.

Forse può interessarvi anche quest'altro video dove viene descritto più a fondo lo strumento e viene mostrato un test di misura effettuato su un sale dietetico a base di potassio-40:



Edited by Guardian Ray - 1/9/2015, 15:31

La ringrazio per l'interessamento al ns. microgeiger,
essendo però IOS un sistema chiuso al momento sviluppiamo il software solo su Android,
rimango a disposizione se le occorrono altri dettagli