Дозиметр Ультра-Микрон

Автор: shodan, shodan@микрон.net
Опубликовано 21.09.2014
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2014"

Предисловие:

На протяжении длительного времени наша группа занималась разработкой и созданием различных дозиметров, но меня не покидала мысль о создании миниатюрного дозиметра, построенного на современной элементной базе с применением новейших технологий.

И вот примерно за 9 месяцев до Дня рождения РадиоКота, решил сделать ему подарок... Ну что от меня можно было ожидать? Конечно дозиметр!

Мы с ребятами усердно трудились 9 месяцев на пролет, и наконец-то закончили делать этот подарок, о чем и будет данная статья.

Но этот подарок так-же уникален тем, что данный проект последний в серии Микрон, на этом мы решили ее завершить, поэтому подарок ценен вдвойне.

В отличие от первых версий, которые можно было положить в карман, этот можно потерять в кармане, поэтому будьте бдительны :)

Условно устройство можно условно разделить на 3 блока:

• Подсистема питания
• Подсистема детектирования
• МК и индикация

Подсистема питания

С целью понижения потребления, система спроектирована с динамически перестраиваемым питанием МК. Т.к. некоторая периферия, такая как дисплей и USB, требуют напряжения не менее 3В, а 99% времени устройство находится в дежурном режиме с отключением этих подсистем, то тут можно съэкономить на потреблении МК. Для этого был введено переключение на диапазон 1.8В.

Применение TPS62736 решает большой спектр проблем, и обладает ключевыми для данной разработки профитами:

• Малый ток покоя (менее 1 мкА)
• Эффективность преобразования около 80%
• Защита Li-Ion АКБ от критического переразряда (точка отключения 3В)
• Переключение диапазона выходного напряжения по требованию МК (1.8В или 3.0В)

Такое применение позволило добиться тока около 2.59 мкА. Но следует заметить, что для получения полной эффективности надо применять указанные в BOM(Bill of material) конденсаторы и очень важно применять индуктивность с низким ESR. Очень хорошо себя показала индуктивность Vishay IFSC1515AHER100M01, она имеет очень маленький ESR и довольно компактна.

ОС TPS-ки и ее переключение было организованно на элементах R16 R17 R18 R19 R20 R21 Q4. Транзистор, при необходимости получить 3 вольта на выходе, подключает в делитель дополнительный резистор, таким образом цепь ОС перестраивается. А R18 R21 управляют порогом отключения при разряде АКБ.

Т.к. устройство получилось энергоэффективным, это позволило снизить емкость применяемого АКБ до 70мА*ч с перспективой постоянной работы в дежурном режиме до полугода. Но к выбору самого АКБ пришлось подойти основательно, к нему предъявляются довольно расширенные требования:

• Малый саморазряд
• Широкий диапазон рабочих температур (что для лития редкость)
• Небольшой вес и габариты
• Отсутствие защиты (как следствие пункта 1)

Хорошо подошёл EEMB LIR2430-LBY2 (70мА*ч).

Однако тут прошло все не очень гладко. Как показывает практика, малые токи заряда АКБ (0.25С = 17мА) большинство компактных зарядок не способно обеспечить, и выбор сокращается до 2х более-менее доступных MCP73831T-2ACI/OT и LTC4054LES5-4.2. Предпочтение же было отдано более дешевому MCP73831T-2ACI/OT. Он способен нормально осуществлять заряд АКБ током начиная с запрограмированного 16мА, до 1.6мА(ток окончания заряда). Это хорошо укладывается в рекомендуемый даташитом АКБ профиль зарядки.

В последних версиях собранных устройств, был применен новый АКБ EEMB LP401230 (100мА*ч), он тоже неплохо подходит для данного устройства. И имеет даже чуть меньший вес чем LIR2430.

Трудности ожидали и в применении диапазона питания 1.8В. Полевики отвечающие на накачку и за переключение диапазона питания, должны гарантированно открываться от 1.7В.
В качестве оных я рекомендую применять исключительно NXP PMR400UN. Т.к. его Rds(on) достаточно мало он хорошо подходит для накачки Flayback. Также, имея достаточно небольшую емкость и утечку, этот же транзистор хорошо подходит и для цепи переключения ОС по питанию.

В TPS62736 применена прогрессивная технология «динамической ОС с отключаемым делителем», когда для снижения собственного потребления, ОС отключается от источника опорного напряжения(вывод VRDIV), поэтому емкость элементов ОС играет далеко не последнюю роль.

Для снятия напряжения питания с АКБ, как и в прошлой разработке, я применил уже отработанный ранее метод «подключаемой токосъемной цепочки», выполненной на элементах R11 R12. При необходимости замера АКБ, МК замыкает конец делителя на землю и с его середины снимает показания. В моменты когда делитель не нужен, он отключается от внутренних систем МК и переводится в Tri-State. Таким образом, цепь замера напряжения АКБ потребляет ток только в момент замера. Но стоит заметить, что этот метод работает только на МК, имеющих 5В-толерантные ножки, способные избежать утечки «делитель-защитный диод в МК», при подаче на них напряжения выше напряжения питания МК.

Для питания подсветки дисплея необходим потенциал не менее 6 вольт, для его получения применен инвертор на переключаемых конденсаторах TPS60400, он генерирует напряжение -3В, и в паре с питающим напряжением мы получаем разницу потенциалов в 6В. А чтобы подсветку можно отключать, предусмотрен ключ Q3. Т.к. Q3 используется только в режиме включенного дисплея, то при 1.8В питании он не эксплуатируется, и поэтому напряжение его открытия не так критично, как для накачки и ОС.

Запитка контроллера дисплея выполнена по уже классической для Микронов схеме «от порта МК», чтобы сократить количество внешних компонентов.

Подсистема детектирования

В связи с требованиями миниатюризации, был выбран счетчика Гейгера СБМ-10.
Для питания счетчика требуется постоянное напряжение от 320 до 420 вольт.

Задача получения этого напряжения является «святым граалем» всего дозико-строительного сообщества. На протяжении многих лет самой типовой реализацией являлись повышающие каскады на основе «блогинг-генератора», а иногда применялся «отключаемый блогинг-генератор». Оба этих метода были малоэффективны, и помимо того что требовали трансформатора с 3-мя обмотками, потребляли весьма солидный ток, сокращая тем самым время автономной работы устройства.

R22 – C13 — Q2 – T1 – D2 – C2 – образуют непосредственно сам повышающий каскад основанный на Flayback преобразователе.
С3 – R6 – R7 – цепь обратной связи, для передачи амплитуды выброса в МК.

Основная идея обратной связи состоит в следующем:

На следующем полупериоде после закрытия ключа Q2, на вторичной обмотке трансформатора T1 возникает импульс(т.н. выхлоп Flayback) амплитуда которого не может превысить напряжение на накопительном конденсаторе С2, а именно на напряжение более чем U(С2)+VF(D2).

Тем самым по амплитуде выхлопа, можно с высокой точностью судить о напряжении накопительного конденсатора. В этот-же момент на первичной обмотке появляется точно такой-же импульс уменьшенный на коэффициент трансформации трансформатора T1, Который через делитель R6 R7 передается в МК для последующего анализа.

Проведя обратную математическую операцию в МК, можно с высокой точностью узнать напряжение на конденсаторе С2, который и является источником питания счетчика. Однако, т.к. использование модуля АЦП довольно затратная по потреблению операция, был найден другой метод измерения. А именно, сравнение напряжения с заданной величиной посредством компаратора и ЦАП.

Когда напряжение на конденсаторе С2 достигает заданного в меню устройства, срабатывает прерывание компаратора, и импульсы накачки, поступающие на затвор Q2, перестают генерироваться — напряжение С2 перестает расти.

Когда заданное напряжение достигнуто, проводится анализ того, сколько импульсов накачки потребовалось в этот раз для достижения заданного напряжения. Если потребовалось более 2х импульсов, то это свидетельствует о том что нагрузка возрастает и интервал между накачками надо сократить. Если 1 или 2 импульса, то нагрузка не изменилась или уменьшилась, тогда интервал между накачками увеличивается.
После определенного времени работы этот алгоритм находит баланс времени между стартами “подкачки”, с минимальным требуемым количеством импульсов.

Типично данная схема способна поддерживать напряжение 360В, используя всего 6 импульсов накачки трансформатора, что потребляет менее 1 мкА среднего тока.

Для обеспечения стабильных х-к Flayback’а при разном напряжении АКБ, в программе содержится модуль, отвечающий за пересчет длительности импульса накачки. Чтобы изменение напряжения питания не сказывалось негативно на «энергетике» трансформатора, была введена формула расчета магнитной индукции, которая вне зависимости от питающего напряжения поддерживает индукцию на заданном в настройках уровне.

В ходе экспериментов удалось доказать, что сердечники с зазором практически не пригодны для построение ОС по обратному выхлопу, и точность замера на подобных сердечниках абсолютно не подходит для этих задач. К тому же, при введении зазора всегда есть риск внесения значительной ошибки при повторении зазора, что явно не способствует повторяемости устройства.

Трансформатор T1 мотается на комплекте EPCOS ER9.5/5 с ферритом N87, сначала наматывается обмотка 300 витков ПТЭВ-2 0.063(виток к витку), потом кладется 4-5 слоев ФУМ-ленты и наматывается обмотка 10 витков ПТЭВ-2 0.15. Пропитка желательна.
Т.к. мне нужна была большая партия трансформаторов, после успешного тестирования прототипа который я намотал вручную, я заказал в ООО “Лепкос”(ferrite.ru) намотку 100 шт. трансформаторов с указанными параметрами. Стоит отметить, что справились они с задачей очень хорошо! Хотя и дороговато для обычного радиолюбителя. Кстати, там же можно купить довольно дешево и сами комплекты EPCOS ER9.5/5.

Изменение номиналов, моточных данных или типа феррита требует обязательного перерасчета всех констант в программе, и с высокой степенью вероятности приведет к возрастанию тока потребления. Поэтому я крайне не рекомендую изменять что-то в преобразователе. Все очень точно рассчитано и учтено.

Цепь детектирования ионизирующей камеры построена на методе анодного снятия импульса с датчика. По сути, это классическое решение и не нуждается в особом описании. В отличии от не менее распространенного катодного снятия, анодное имеет ряд плюсов, главный из которых, малая чувствительность к внешним ЭМ-наводкам. Когда происходит пробой ионизационной камеры, импульс передается через конденсатор C1 на транзистор Q1, который работает в ключевом режиме, создавая условия прерывания в МК. Резистор R1 выполняет роль токоограничительного, чтобы газовая смесь датчика расходовалась умеренно. C1 и R1 должны быть рассчитаны на напряжение не менее 500В.

Стоит особо отметить, что очень важно качество применимых компонентов (их собственные утечки) высоковольтной части, и их полная изоляция лаком, чтобы избежать утечку по влажному воздуху. Если с первым можно обойтись просто закупкой деталей строго в соответствии с BOM, то как показывает практика утечками многие пренебрегают, но тут это не прокатит! Емкость АКБ критически мала, поэтому приходится применять качественные компоненты и все доступные методы для обеспечения сверх высокой степени очистки. Считайте что дозик-это спейс-шаттл и собирать его надо соответственно.

Для обеспечения должной чистоты вам потребуется набор:

• Флюс EFD Flux Plus 6-412-A no clean
• Отмывка Electrolube SWAJ05L (или на худой конец ТМ-РемРад)
• Очищайка Cramolin Flux-Off
• Ультразвуковая ванна на 50 ватт
• Дистиллированная вода, изготовленная самостоятельно в дистилляторе (для всех этапов отмывки)
• Печка, способная долгое время держать температуру 70-80 гр. Для сушки после отмывки и сушки лака.
• Лак Plastik-71

USB

Несмотря на то, что устройство разрабатывалось изначально как носимое, было принято решение добавить в него протокол передачи данных о фоне на ПК.

В устройстве реализованы 2 различных протокола обмена, условно названных «MadOrc» и «Гамма3».
При первом подключении дозиметра в режиме активного USB, в диспетчере устройств появится неопознанное устройство «Dozimeter Ultra-Micron», в этом случае надо установить драйвер STSW-STM32102 STM32 Virtual COM Port Driver, ссылки на него специально не привожу, т.к. она время от времени меняется, найти его можно на сайте STM или у меня в блоге/файл-хранилище.
После его установки в системе появится новый COM-порт.
Нужно будет проверить, чтобы его номер лежал в диапазоне от COM1 до COM5, если это не так, то его надо сменить в свойствах ком-порта.

Основным протоколом передачи данных является «MadOrc» названный в честь автора программы USB Gaiger, взятой за основу для софта ПК. Сама программа была значительно переделана, и подходит только для работы с дозиметрами Ультра-Микрон. Особенностью данного протокола является возможность передачи массива среднего и пикового фона, за интервал в 7 дней, с дискретностью 10 минут. Это позволяет оценить дозиметрическую обстановку за прошедший период с достаточной для последующего анализа точностью.

Иногда при загрузке данных, возникают ошибки передачи, связанные с Real-Time архитектурой дозиметра, этого не стоит опасаться, при их наличии, они буду автоматически исправлены, но загрузка данных из за этого будет проходить чуть дольше.

После того как массивы данных загружены из памяти дозиметра, в окне программы раскрывается график. При наведении курсора мыши на точку графика, внизу окна отображается время измерения и значения среднего и максимального фона. Каждая полоска графика отображает данные за 10 минут. При высоком фоне (более 50 мкР/ч) масштаб графика автоматически перестраивается.

В режиме USB «MadOrc» по прошествии 4-х минут неактивности(программа USB Gaiger выключена, или связь с ПК разорвана), режим отключается, во избежании преждевременного разряда АКБ.

Режим «Гамма3» введен для обеспечения совместимости с ПО дозиметров серии Гамма-3. Но это ПО содержит ряд ошибок и недоработок, которые я не стал исправлять. Также стоит отдельно отметить, что в этом режиме нельзя контролировать активность ПО на ПК, поэтому отключения режима USB автоматически не производится. Если его не выключить в меню, то после отключения от ПК АКБ дозиметра быстро(5-7 часов) разрядится.

Функционал

У данного дозиметра есть 2 основных режима работы:

• Активный режим с включенным дисплеем.
• Режим сна.

В режиме сна, детектирующая и счетная часть дозиметра активна, и производится постоянным мониторинг фона. Если фон превысил заданный в меню порог, дозиметр выдает сигнал предупреждения. Переход из режима сна в активный режим, производится нажатием верхней и нижней кнопок одновременно.В этом режиме пользователю доступно 4 окна, «Основное», «Меню», «Статистика», «О программе». Навигация между окнами осуществляется нажатием нижней кнопки, а в пределах самого окна, верхняя и средняя кнопка работают как кнопки «вверх-вниз».

Основное окно

Там отображаются ключевые данные о фоне и дозе, такие как «текущий фон», «максимальный фон», «график регистрации импульсов», индикатор заряда батареи.

Кнопками «вверх-вниз», можно выбирать отображение второстепенной информации, такой как «максимальный фон», «доза за прошедшие 10 минут», «доза за прошедший час», «доза за прошедшие сутки», «доза за прошедшую неделю».
Для более оперативной оценки радиоактивной угрозы, введено автоматическое ускорение времени счета, при  фоне >10 000мкРч = ускорение x9, >5 000мкРч = ускорение x5, >1 000мкРч = ускорение x3, >500мкРч =  ускорение x2.
Как и для других разработок серии, счет производится «динамическим» методом, что позволяет прослеживать  изменения фона почти в режиме реального времени, а не с фиксированным временным шагом, как это делают другие конструкции, заставляя пользователя ждать пока завершится интервал счета.
График регистрации импульсов очень полезен для визуального определения приближения-удаления от источника излучения, и сильно упрощает его поиск. Когда неподалеку присутствует область высокого фона, на нем вырисовывается «пик» и по нарастанию-спаду гисторгамы очень просто контролировать расстояние до источника.

Меню

Все часто используемые функции, для удобства сконцентрированы на первой странице меню. Навигация по меню осуществляется кнопками вверх-вниз, а вход-выход в пункт меню нижней кнопкой. 

«Тревога 50мкР» — устанавливается порог фона, для срабатывания тревоги.
«Сон 30сек» — время до активации режима сна, после нажатия кнопок.
«Подсветка 15сек»- время до выключения подсветки дисплея. (днем данные без проблем читаются на дисплее и без подсветки)
«Звук вкл» — включение — выключение звука регистрации частиц.
«Режим USB выкл» — выбор протокола обмена с ПК.
«Сброс дозы» — сброс массива накопленных доз и статистики фона.

«Перезагрузка» — перезагрузка устройства. (также используется для входа в режим обновления прошивки)
«Контраст 0» — уровень контраста дисплея.
«Реверс откл» — выбор типа реверса дисплея. (для обеспечения совместимости с китайскими дисплеями, где по умолчанию отрисовка картинки производится «наизнанку»)
«Напряжение 360В» — рабочее напряжение счетчика гейгера
«Индукция 350мТл» — индукция Flayback преобразователя.
«Счет 250сек» — время цикла счета импульсов (введено для подстройки показаний по контрольному источнику, если таковой есть)

«LSI кварц» — чаcтота LSI генератора (введено для совместимости с предыдущими версиями устройства, на версии 3.** пункт не активен, и его значение «кварц», на версии 2.** подстраивается частота генератора, для обеспечения лучшей точности хода часов)

«Звук 8кГц» — частота резонанса пьезо-излучателя.

Статистика

На данном экране отображается в основном сервисная информация, такая как «напряжение АКБ», «напряжение питания МК», «напряжение ВВ(высоковольтной части)», «требуемое количество импульсов накачки в минуту для поддержания напряжения», «текущая индукция Flayback».

Также из этого окна, кнопками вверх-вниз можно переместится на окно «О программе».

Сборка

Корпус применен от проекта USB LC-meter, он очень компактный и дешевый 49*27*14mm Project Enclosure Chassis with IDC 10-pin and Mini-USB Type B Openings Также хорошо подходят монолитные корпуса с ebay с такими же габаритами, от продавца «rfbat».

Я строго рекомендую применять при сборке только компоненты, указанные в BOM(Bill of materials). Многие из них подобраны с конкретной целью и их параметры строго рассчитаны и выверены. На момент написания данного материала собрано и проверено 18 дозиметров, строго в соблюдении BOM и всех рекомендаций, никаких проблем, кроме редких непропаев не наблюдалось. Помните, что при применении аналогов вы можете упустить из виду ключевые моменты.

Пайку рекомендую начинать с TPS62736 и STM32L152CBU6. У МК надо хорошо залудить «с бугорком» торец и сами контакты, после чего залудить плату. Будьте бдительны и не лудите термопад, ни на МК ни на плате. Для его пайки надо совсем немного капнуть припоя на МК, и обильно промазать флюсом. Надо понимать, что когда капелька расплавится, она под действием поверхностного натяжения прижмет микросхему к плате. Если припоя там будет много, то микросхема не прижмется в достаточной степени и будет плавать на термопаде, контакт ножек при этом может быть нарушен. Сама пайка производится исключительно феном.

После пайки я медленно прохожу обычным паяльником с тонким жалом «микроволна» по периметру МК, заливая «торец-контактная площадка» припоем, это позволяет визуально проконтролировать, что все ножки припаялись. С ТПСкой этот трюк уже не проходит, т.к. торец у нее плохо лудится. Тут приходится рассчитывать только на хорошее предварительное лужение «с бугорком» и малое количество припоя на термопаде. Если все делать аккуратно, то она отлично паяется, хотя визуальная инспекция уже невозможна. Из 7-ми распаянных ТПС-ок мне без проблем и с первого раза удалось припаять 6, 7-я не припаялась потому что я недостаточно залудил КП на плате, но это было легко исправить. Поток воздуха на фене ставьте небольшой, и используйте широкие насадки, т.к. UFQFN непосредственно перед «melting point» припоя очень любят уплывать на флюсе с места пайки, а сразу потом по достижению точки плавления схватываются в самом неудобном месте.

Резисторы и конденсаторы 0603 и 0402 я паяю обычным паяльником, но в местах где подлезть сложновато-паяю феном. Все прочие корпуса паяются исключительно феном, с предварительным залуживанием платы «с бугорком». Лудить компонент при этом не надо. И не скупитесь на флюс. Рекомендуемый флюс я указывал выше.

НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕ ПРИМЕНЯЙТЕ АКТИВНЫЕ ФЛЮСЫ НА ПЛАТЕ! Допустимы лишь NO-CLEAN от EFD или на худой конец ЛТИ-120.

Отмывку надо производить, когда вся плата распаяна, кроме датчика, кнопок и трансформатора. Методика проста. Жидкость для отмывки (см. выше) разбавляется 1 к 10 с дистиллированной водой, и плата в ней моется 10 мин в ультразвуке на 50 ватт. Потом сразу состав отмывки меняется на чистую дистиллированную воду и моется еще 10 мин на 50 ватт. Пока плата пузырится в дистилляте, готовим из бинта 5-10-слойную промокашку, и промокаем, немного протирая плату. Потом плату нужно посушить 60 мин 60 гр.С в печи.

Чтобы припаять корпус датчика, надо его в одной точке предварительно залудить с применением высокоактивного флюса, на худой конец пойдет паяльная кислота. НИ В КОЕМ случае не паяйте с кислотой к плате. Часто перед лужением требуется эту точку предварительно слегка зашкурить «нулевкой», т.к. датчики со временем покрываются специфическим окислом, который ни одна кислота не берет. Просто залудите на датчике точки пайки и очень хорошо смойте кислоту. Потом эту луженую точку можно без проблем припаять уже с обычным флюсом.
Для удобства я «крокодилом» прижимаю анод датчика к месту его пайки и паяю катод (корпус), делая «мостик припоя», а потом аккуратно паяю анод, сняв «крокодил». Это позволяет хорошо отцентрировать датчик и паять его уже в строго фиксированном положении.

Пайка корпуса пьезо-излучателя осуществляется на «2 точки», одна из них, это корпус датчика, вторая земленной контакт средней кнопки. При такой фиксации, пьезик держится надежно. Следите, чтобы паяльник на него не давил, иначе он может припаться немного согнутым и пищать будет весьма посредственно. Также важно, детали под пьезиком предварительно закрыть тонким термостойким(радиотехническим) скотчем, чтобы не произошло КЗ.

Трансформатор паяется на полностью распаянную плату, которая уже прошла все степени очистки, т.к. мыть с трансформатором я явно не рекомендую. После чего точки пайки транса чистятся тонкой ватной палочкой, смоченной в Cramolin FluxOff, при этом стараясь, чтобы средство стекало с угла платы и не запачкало ВВ часть.

Потом кладем в печь на 60гр.С 30-60 мин, чтобы удалить всю влагу.
Лачим Пластиком-71, пролаченую плату сушим 60гр.С 120 мин.
Потом капаем(кисточку не применять!) сверху еще один слой Пластик-71 и сушим 70 гр..С 120 мин.
Надо заметить, что лачаться только ВВ часть, т.е. 5 компонентов C2, D2, R1, C1, точка пайки анода датчика.

Распил корпуса

• Под дисплей необходимо сделать расточку внутренних стенок корпуса фрезой, наподобие Dremel 9901, чтобы он туда влез.
• Затем вырезаются окна под кнопки и дисплей (кнопки я применяю пластиковые от инженерного китайского калькулятора)
• В случае применения LIR2430, в дне корпуса фрезой делается расточка под контур АКБ, расположение самого АКБ надо учесть таким образом чтобы при закрытии он ни на что не коротил. А в случае LP401230, его контакты надо почти полностью откусить, остаток загнуть на 180 градусов, припаять мягкий провод(тонкий МГТФ) и залить их эпоксидкой или поксиполом, так, чтобы они полностью были скрыты его слоем. LP401230 при желании можно приклеить на днище корпуса, но в этом случае, важно точно подобрать место склейки, так чтобы корпус нормально закрывался. АКБ LIR2430 клеить обязательно.
• Боковые отверстия закрываются выпиленными из черного пластика вставками, при этом следует учесть, что большая вставка аккуратно приклеивается на Poxipol к плате, а малая непосредственно к корпусу. В случае корпусов от rfbat, этого не требуется, в виду отсутствия оных.
• По углам платы паяются контакты от PLS разъема, которые подгоняются так, чтобы при закрытии корпуса плата на них стояла. Под 3 угла предусмотрены отверстия, а 4-тый паяются на угол USB разъема. если ПЛСки не лезут, их углы можно слегка отшлифовывать.

В случае черных корпусов, можно попытаться найти калькулятор с прозрачными кнопками, тогда световод под индикатор зарядки делать не надо, кнопка меню отлично будет светится при зарядке. А белые корпуса и без этого хорошо пропускают свет.

Процедура прошивки

• Устанавливаем и запускаем ST-LINK Utility этуили эту В зависимости от версии отладочной платы.
• Подпаиваем ST-LINK к плате.
• Прошиваем через ST-LINK Utility бутлоадер (файл DFU.bin) по адресу 0x8000000. Может так случиться, что отладчик не сможет подключится к МК. Это нормально для некоторых из них, так происходит потому, что не прошитый МК не активирует ключ Q4, и как результат запитывается от 1.8В. Таких логических уровней может не хватить для отладчика. Эту ситуацию можно обойти, закоротив перемычкой на время прошивки сток-исток Q4.
• Отпаиваем ST-LINK.
• Качаем и устанавливаем «DfuSe USB device firmware upgrade STMicroelectronics extension».

После этого дозик можно прошивать по USB:

• Запускаем «DfuSe Demonstration».
• В окне «Upgrade or Verify action», нажимаем «Choise», выбираем прошивку (****.dfu)
• Зажимаем на дозике кнопку «Меню», подаем питание.
• После подключения устройства по USB, в DfuSe активируется кнопка прошивки
• В «DfuSe Demonstration» нажимаем Upgrade.
• после заливки надо нажать кнопку «Leave DFU mode»

Если вышла новая версия прошивки, то чтобы войти в режим обновления прошивки надо:

• войти в пункт перезагрузка
• нажать и отпустить кнопку вверх
• потом сразу зажать кнопку меню и держать до тех пор пока дисплей не погаснет
• когда это произошло можно подключать USB и заливать прошивку через DFU как описано выше

Контроль

Обращаю особое внимание на то, что запускать дозиметр можно только при полностью собранной плате!

Первый запуск платы осуществляется строго от лабораторного источника питания выставленного на 3.3В 70мА.

При подаче питания на не прошитый дозиметр, на конденсаторе C12 должно быть около 1.8В +-0.07В. На прошитом дозиметре, при активном режиме дисплея(первую минуту после подачи питания) напряжение должно быть 3.0В +-0.1В, после ухода в сон 1.8В +-0.07В. Если это не так, то надо очень внимательно проверить группу резисторов в обвязке TPSки на наличие КЗ и непропаев. Если с ними все ок, то с большой долей вероятности вы плохо припаяли TPSку. Самый простой способ это исправить, залудить с бугорком паяльником выступающие из под TPSки пады, после чего нагреть ее феном и совсем слегка пошевелить. В этом случае как правило припой затекает под ножку и она припаивается. Будьте осторожны не сдвиньте ее с места!

Проверяется мультиметром с входом 10М (1М мультиметры применять нельзя) напряжение на конденсаторе C2, оно должно быть выше 300В (обычно ровно соответствует заданному напряжению в меню, при индукции 300-350мТл). Но имейте в виду, что ОС работает с задержкой, и не сразу перестраивается на столь значительное изменение нагрузки как подключение мультиметра, и для перестройки может потребоваться 10-20 секунд.

В меню «Статистика» проверяется чистота платы в части высоковольтных компонентов. Для этого надо подождать 3-5 минут и после этого посмотреть значение «имп/м». Если оно больше 30, то плата грязная, и ее в этой части надо отмывать Flux-Off-ом еще еще и еще, до тех пор, пока значение не нормализуется. При чистой плате, этот параметр редко привышает 20.

Если нет FluxOff, то можно использовать чистый изопропанол(изопропиловый спирт), но им «драить» придется значительно дольше. Средства, оставляющее токопроводящий осадок, наподобие ацетона и растворителей, применять СТРОГО ЗАПРЕЩЕНО! И неважно, что вы этот осадок не видите, он есть! А удалить его потом невозможно.

ВНИМАНИЕ! Перед промывкой надо разрядить накопительный конденсатор C2, я обычно подключаю мультиметр или закорачиваю анод и катод датчика на 40-60 секунд, но не в коем случае не закорачивайте сам конденсатор, мощный электромагнитный импульс частенько в этом случае выводит из строя обвязку цепи детектирования или цепи накачки.

Я обычно довожу чистоту(утечку) до значения 20-30 имп/м, только после этого лачу ВВ часть, после этого этот параметр нормируется в 6-15 имп/м.

Закупка

• Большинство деталей покупается в магазине Элитан (Ижевск)
• Ферриты широко продаются во многих фирмах, но я предпочитаю покупать в ООО «Лэпкос», там дешевле, но мин. заказ 1000р.
• В целях поддержания отечественного производителя, платы я рекомендую заказывать в Резоните, но если с финансами туго, а также срок изготовления и качество не важно, можно воспользоваться и ширпотребными сервисами Seeedstudio, Iteadstudio, OSH Park.
• Датчики СБМ-10 без проблем покупаются на всяких форумных барахолках и в istok2.com

Итог

Ток при ЕРФ:

Работа в дежурном режиме(мониторинг фона активен) — 2-5мкА с учетом тока накачки
Работа в активном режиме без подсветки — 150-280 мкА
Работа в активном режиме с подсветкой — 10-15 мА

Вес: 18.0 — 18.2 грамма
Габарит: 49*27*14мм + высота кнопок
Настраиваемая индукция трансформатора: от 150 до 450 мТл
Настраиваемое напряжение датчика: от 300В до 450В
Настраиваемое время счета: от 200сек. до 450сек.

Среда разработки схемы и ПП Altium Designer 14.3.14
Компиляторы Keil ARM V5.11.1 и RAD Studio XE6

(с) Shodan (Быканов Андрей) г.Тула
(с) Nusik1975 (Бучнев Андрей) Тульская область
2014г.

Благодарности:
MadOrc — за советы и помощь в разработке методики накачки, а также за значитильный пинок, послуживший толчком к разработке этого устройства.
Nusik1975 — за помощь в корпусировке, написание статьи, бета-тестирование, советы
Fullname — за обширное бета-тестирование и помощь в доставании комплектующих.
Hausser — за обширное бета-тестирование и помощь в доставании комплектующих.
Ivanjust — за обширное бета-тестирование.

Гарантии, права и условия лицензирования

Традиционно для подобных устройств, проект распространяется «как есть», без каких-либо гарантий.
Единственное, что может послужить в определенной степени доказательством работоспособности, это серьезное тестирование группой из 5-ти человек, каждый из которых самостоятельно собрал устройство.

На исходные коды ПО налагаются все ограничения и права предусмотренные лицензией GPLv3.
Все прочие наработки по данному проекту, такие как, плата, схема, узлы схемы, трассировка и ее элементы, строго запрещено копировать или воспроизводить в том или ином виде, для получения какой бы то ни было материальной выгоды. Эти ограничения относится ко всем без исключения, включая авторов данной разработки.
Сдача материалов в качестве составной части дипломных или курсовых работ, резрешено, при условии преждевременного уведомления авторов.
Копирование материала статьи или исходных кодов на другие интернет ресурсы, без письменного разрешения авторов запрещено.

Файлы:
Прошивка, плата, схема, исходник

Все вопросы в Форум.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Дозиметр «Rad-Boy»

Цифровой дозиметр "Гамма_3".

Поисковый зонд для обнаружения гамма-активных изотопов

Дозиметр "Нанит"

Дозиметр Сталкера

Дозиметр Ликвидатора 2

RadAlert - радиационный показометр

Радиометрический дозиметр GreenRay

Дозиметр X-Scan v1.0 или бытовой прибор с намеком на звание профессионального.

Апгрейд дозиметра Гамма до версии 4

Серия дозиметров Микрон

Дозиметр «USB Geiger»