СИГНАЛИЗАТОР РАДИОАКТИВНОСТИ
Каравкин В.
Все уже как-то успокоились по поводу Чернобыля... и вот опять произошло. Если еще вчера дозиметры безнадежно лежали на прилавках магазинов, то сейчас вымели все, и цены подскочили до небес. Дозиметр стараются купить все, кому надо и большей частью кому не надо. Случайно подслушал разговор двух женщин, - «Летом поедем в Турцию, а туда же стекает радиоактивная вода из Японии, надо купить дозиметр!».
Конечно вряд ли вода из Японии стекает в Черное Море. Но проблема есть, в частности, в отношении ввозимой из Японии техники, автомашин и прочего. Конечно на границе и в аэропортах жесткий радиационный контроль, но ведь и «человеческий фактор» тоже имеет место.
И так, нужен приборчик который покажет, -заражено или нет. Конечно, лучший вариант это дозиметр, показывающий уровень радиации в микрорентгенах (или этих зивертах, о которых мы до недавнего времени даже не слышали). В принципе, имея датчик Гейгера-Мюллера сделать такой прибор не сложно. Но возникает вопрос с калибровкой. Как его откалибровать? Выходит нужны радиоактивные образцы «фонящие» строго по определенному уровню. Но где их взять в условиях «кухонного изготовления» дозиметра, и есть ли смысл тащить домой эти образцы? Конечно можно найти в справочнике номинальную чувствительность конкретного датчика, и все вычислить. Но эта чувствительность именно номинальная, и имеет существенный разброс. А если принять во внимание то что датчик с рынка скорее всего будет очень старым (новых там просто нет), то получается что наш прибор будет показывать не микрорентгены и тем более не зиверты, а какие-то условные величины, вроде «меньше» и «больше». Тогда зачем вообще нужен такой прибор? Не проще ли будет сделать «трещотку», которая трещит тем с большей частотой, чем больше уровень радиации, ведь толку от неё будет столько же.
При нормальном уровне радиации такая «трещотка» будет пикать раз 10-20 в минуту или меньше. При приближении к зараженному предмету частота пикания будет резко возрастать, а при недопустимых уровнях переходить в протяжное пищание. Вот так, если при приближении к привезенной из Японии Тойоте «трещотка» пищит чаще, чем на удалении от неё, и можно сделать вывод облучено данное транспортное средство или нет, и тогда уже обратиться в санэпедем-станцию чтобы они замерили уровень радиоактивности точно, и дали заключение о его опасности.
Схема сигнализатора, показанная на рисунке была придумана и сделана практически на следующий вечер после сообщения о повреждении АЭС в Японии. Схема, да и сам прибор сделаны наспех, возможно не совсем в чем-то продумано. Но, - работает!
Счетчик Гейгера-Мюллера СИ-29БГ был куплен давно еще после Чернобыля и лежал среди прочих ламп (он стеклянный) на полке. Так что, в этом смысле, мне было проще. Где-то там должен был лежать и готовый прибор на СБМ-20, сделанный тогда же, но я его не нашел, наверно отдал кому-то.
И так, схема показана на рисунке. Для питания счетчика Гейгера-Мюллера нужен источник постоянного тока напряжением 400V. Он сделан на блокинг-генераторе на транзисторе VT1, с повышающим трансформатором на выходе и выпрямителем на вторичной обмотке. Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце. Блок вырабатывает очень слабое по мощности (и току) напряжение, поэтому в выпрямителе нужно использовать особые диоды, они должны иметь очень малый обратный ток и при этом быть на напряжение не ниже 600V. Ничего похожего в своих запасах не нашел, но обнаружил большую кучу 1N4148. Диод 1N4148 обладает низким обратным током, но обратное напряжение всего 75V. Поэтому, решено было последовательно включить 9 шт диодов. Можно использовать и другие широко доступные диоды, например, КД521А тоже с обратным напряжением 75V (9 шт), а вот КД522Б - всего 50V (12 штук).
Конденсатор С2 на напряжение 1000V. Источник повышенного напряжения на нагрузке 15 М должен выдавать 400V. Измерить это простым мультиметром типа М830 не получается, так как входное сопротивление влияет, поэтому нужен высокоомный вольтметр, или можно измерять тем же мультиметром, но через делитель на резисторах 15 М и 150 К. Показания мультиметра будут в 100 раз ниже реального напряжения, то есть при напряжении 400V прибор показывает 4V. Если напряжение выходит за пределы 375-425V, нужно его подогнать подмоткой или отмоткой витков коллекторной обмотки трансформатора Т1. У меня трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце МН1000 внешним диаметром 23 мм. Конечно можно использовать и другие ферритовые кольца, и меньшего и большего размера, но не менее все же диаметра 12 мм, так как при меньшем диаметре будут проблемы с укладкой необходимого числа витков. Теперь о числе витков. Вторичная обмотка содержит 450 витков ПЭВ 0,12. Первичная - 8 в коллекторной цепи VT1 и 3 в базовой, провод ПЭВ 0,31. Изготовление трансформатора требует большой тщательности. Сначала кольцо нужно обернуть одним слоем тонкой изоляции (можно использовать материал тонкого упаковочного пакета для продуктов). Затем наматывается вторичная обмотка. Мотать виток к витку не обязательно, - можно в навал, но равномерно двигаясь по кольцу в одну сторону, так чтобы между началом обмотки и её концом осталось расстояние несколько миллиметров. Закрепить концы обмотки можно тем же целлофаном. Но скручивать их между собой нельзя. Затем покрываем первичную обмотку еще слоем целлофана, и наматываем первичную обмотку. Вообще, вместо целлофана лучше использовать фторопластовую пленку, но за неимением таковой сойдет и целлофан. Только нужно очень осторожно паять и оставлять выводы трансформатора длинными, так как в отличие от фторопласта целлофан очень легко плавится.
Счетчик Гейгера-Мюллера F1 подключается к выходу источника через резистор R2 сопротивлением 15М. При прохождении через счетчик ионизирующей частицы в нем возникает электрический разряд. На очень короткое время его сопротивление резко снижается. В результате на нем образуется отрицательный импульс. В принципе этот импульс можно подать на пьезоэлектрический звукоизлучатель или через усилительный каскад на микродинамик. Но длительность импульса очень мала и такой короткий щелчок можно и не услышать, особенно в условиях постороннего шума. Конечно при очень больших уровнях радиации треск будет сильно слышимый, но при нормальном уровне или в несколько раз превышающем нормальный звук будет очень плохо слышимый. А если сделать световую индикацию (на светодиоде), так и вообще будет незаметно.
Для того чтобы улучшить слышимость нужно щелчки заменить на попискивание. Нужно увеличить длительность одного импульса, и заполнить его тональными импульсами, которые подать уже на звукоизлучатель.
Индикаторная схема выполнена на микросхеме D1 типа К561ЛА7 (CD4011). На элементах D1.1 и D1.2 сделан одновибратор, который формирует одиночные импульсы длительностью около половины секунды. Когда в счетчик F1 попадает ионизирующая частица образуется короткий импульс, который через конденсатор С4 и резистор R3 поступает на вход элемента D1.1. Импульс короткий, он запускает одновибратор D1.1-D1.2, который формирует более длинный импульс на выходе D1.1. Этот импульс поступает на вход запуска мультивибратора звуковой частоты на элементах D1.3 и D1.4. В течение действия этого импульса данный мультивибратор работает и звучит BF1.
Поэтому, с каждым срабатыванием счетчика F1 раздается звуковой сигнал высокого тона, длительностью в половину секунды. При нормальном уровне радиации или небольшом превышении будут раздаваться короткие звуки. С увеличением уровня радиации частота повторения этих звуков увеличивается, а при очень большом уровне должна переходить в постоянный писк, что следует понимать как «бросай все и беги!».
Звуковые импульсы дублируются миганием светодиода HL1. В режиме «бросай все и беги!» он должен гореть постоянно.
Питается аппарат от батареи напряжением 9V типа 6F22 (как для мультиметра М830).
Конструкция. В качестве основы используется пластмассовый корпус из ABC пластмассы, купленный в магазине радиодеталей. Корпус предназначается для самодельных радиолюбительских конструкций, он состоит из двух почти одинаковых половинок имеет размеры в сборе 30x70x120 мм. В корпусе есть четыре стойки для крепления платы. Там же была куплена макетная печатная плата «решето», и потом обрезана по размерам корпуса. Весь монтаж выполнен на ней.
По замене деталей. Главная деталь счетчик Гейгера-Мюллера. Какой сможете достать, тот и используйте. Единственно что нужно будет найти в справочниках величину номинального напряжения для него, ну и хотя бы ориентировочно узнать чувствительность.
Светодиод - любой индикаторный. Пьезоэлектрический звукоизлучатель тоже любой без встроенного генератора.
Что касается диодов и трансформатора, - об этом написано выше.
Радиоконструктор 06-2011