Détecteur de radRAD2ioactivité

1 But
1.1 Propriété du schéma amplificateur de mesure
1.2 Radioactivité
2 Le capteur lui-même
2.1 Le schéma de base Elektor et les modifications
3 La détection du seuil
3.1 Le principe du réglage de seuil
3.2 Modification
4 Le microcontrôleur
4.1 La nécessité
4.2 Les fonctions réalisées
4.3 L'afficheur
4.4 Le PIC 12F629
5 La réalisation
5.1 L'alimentation et l'afficheur
5.2 L'adaptation de niveau
5.3 La tension de 9V
5.4 La tension de 18V
5.5 La mise au point
5.6 Les performances
5.7 Le programme

6 Conclusions

Si vous arrivez directement sur cette page par un moteur de recherche, vous pouvez avoir accès à la table des matières et à chaque article, en page d'accueil.    L'accès se fait par l'un des deux liens en tête de colonne de droite ----->


Avant propos

J'avais vu dans la revue électronique Elektor, de JUIN 2011, un petit détecteur de radioactivité dont le capteur est basé sur le principe de semi-conducteurs et en l'occurrence d'une photodiode BPW34 (Vous pourrez consulter en ligne sur le site de la revue, moyennant finances cet article intéressant (Ou peut-être racheter le N° ? qui ne devrait pas être épuisé à cette date ?).
Je me suis intéressé à ce montage, car j'ai déjà largement utilisé cette photodiode et notamment sur les différents pyranomètres dont vous pourrez consulter un article à ce propos…
Photodiode utilisée en pyranomètre (BPW34) Voir cet article

Alors avec FUKUSHIMA en toile de fond, il n'en fallait pas plus pour tenter rapidement cette aventure d'autant que je disposais pratiquement de l'ensemble du matérielRAD1.

J'ai amendé le schéma de base avec un petit microcontrôleur PIC 12F629, car il n'est pas possible de promener un oscilloscope avec soi, mais il faudra cependant réaliser un troisième très petit circuit à placer sur l'afficheur LCD qui donnera les indications numériques, car le nombre d'I/O du microcontrôleur est de 6 seulement. (Le PIC coûte environ 3€ !)

Le circuit spécial pour l'afficheur série est ultra simple et représente la première application réelle du procédé de transmission synchrone développé dans l'article cité (Voir cet article) pour transformer un afficheur LCD mode // en 4 ou 8 bits en un afficheur SERIE. (Ajout d'un seul IC CMOS 4015).

Ce petit circuit complémentaire est impératif car pour commander un afficheur standard en mode // 4 bits, il faut au minimum 6 fils, ce qui serait impossible ici, car toutes les I/O seraient alors mobilisées... pour l'afficheur, et de plus il y a une I/O qui est une entrée seule ! (Voir compléments sur ce sujet au § "L'afficheur"). 
La photo ci-dessus représente les 3 circuits à réaliser : Circuit principal, "sucette capteur" et petit CI de l'afficheur (étamé blanc)

Cet intérêt des transmissions synchrones m'avait été inspiré par le copain "Riri" pour ses dialogues entre PIC, et j'ai pensé à une utilisation pour réduire les I/O sur un afficheur LCD, ce qui me parait parfaitement adapté.
Aussi au lieu de perdre bêtement des I/O sur les PIC pour l'affichage, je ne vais plus utiliser que ce principe (Non destructeur), qui permet donc de garder l'afficheur parfaitement opérationnel en mode parallèle standard 8 bits (Le mode 4 bits n'ayant aucun intérêt dans ce cas précis).

J'ajoute pour le plaisir que ce petit dispositif permet également de travailler en temps masqué, ce qui est très intéressant, car le registre à décalage peut être rempli durant le temps pendant lequel l'afficheur fait "son" propre travail.

1 But

Le but d'un détecteur de radioactivité est évident, et l'on peut le rapprocher des évènements de FUKUSHIMA, qui ne manqueront pas de faire apparaître sur le marché quelques produits irradiés, car le contrôle 100% n'existe pas. (Produits divers et pas seulement alimentaires)

1.1 Propriété du schéma amplificateur de mesure

Le cœur du montage repose sur un amplificateur de mesure un peu particulier dont le mérite revient à Elektor. Je ne peux donc pas publier ce schéma de base du "capteur" (dénommé Amplificateur de mesure) dont le principe est novateur et assurément simple et bon marché, mais seulement le recommander et souligner sa spécificité.
Je vous invite donc à acquérir cet article sur le site Elektor pour avoir ce schéma (Sans publicité aucune)

En ce qui concerne le détecteur de seuil, qui est presque totalement standard, je l'ai repris et modifié en remplaçant le LM311 beaucoup trop gourmand en énergie par un LM358, mais alimenté tout de même en 9V, associé à une autre modif de sortie (voir ci-après).

Pour éviter tout problème de droits j'ai représenté ici un schéma standard de détecteur de seuil dans mon schéma général, mais je recommande le schéma pRAD15ublié par Elektor surtout pour la partie de réglage qui est peu habituelle et assez intéressante. (Attention cependant à la modification de constante de temps (Condensateur C2 sur schéma Elektor))

Le reste du circuit est de ma propre conception tant au niveau PIC que des alimentations avec quelques petites provisions pour le futur et quelques astuces notamment au niveau de la mise en oeuvre peu conventionnelle des LED.

1.2 Radioactivité

Là non plus, je ne vais pas plagier l'article d'Elektor, qui est assez bien documenté et expliqué, je vous laisse le soin de visiter cet article, car je ne suis pas un spécialiste de la structure de la matière et "les électrons et les trous" sont un peu loin dans mon passé, aussi je me contente facilement des principes sans aller plus profondément dans les explications théoriques…
Le but est donc de compter des particules énergétiques, issues de la désintégration d'atomes par le biais d'un semi-conducteur, une photodiode !
Ces rayonnements vont créer une ionisation au sein d'une photodiode PIN BPW34 avec des charges qui vont se déplacer et donc créer un petit courant inverse. Il suffira alors de l'amplifier et de le "sortir du bruit".
Cette photodiode devra cependant être aveugle au niveau de sa fonction première et donc des longueurs d'onde du spectre visible et proche visible.

2 Le capteur lui-mêRAD11me

2.1 Le schéma de base Elektor et les modifications

Ce circuit amplificateur de mesure est réellement très simple et semble parfaitement fonctionner. Je l'ai seulement modifié en utilisant des transistors différents, (Je n'avais pas le modèle précis) mais à faible bruit tout de même, qui sont des BC550C et qui ont juste une tension Vce max améliorée à 45V au lieu de 30V pour le BC549C. J'ai de plus prévu d'alimenter la (les) BPW34 séparément en raccordant R1 (Référence schéma Elektor) à un strap (Vert sur la photo) de choix entre 9 V ou 18V pour augmenter la sensibilité.

Après examen, ce strap de choix de tension n'a pas lieu d'être sur le CI amplificateur de mesure, car il faut seulement alimenter la résistance R1 séparément et effectuer le choix de tension sur la carte principale. C'est beaucoup plus pratique que de "démailloter" la sondRAD9e de son papier d'aluminium.
Pour ne pas tout casser, un simple strap permanent fera donc l'office. De même l'éternel problème des tailles et modèles  de composants a du être revu. (Idem pour le support des BPW34 (Voir ci-après))

Je ne l'ai pas encore dit, mais j'ai conservé la structure d'amplification au plus près du capteur lui-même : la diode BPW34 (ou les diodes). Utiliser des distances plus élevées pourrait conduire à une augmentation significative du bruit par les diverses perturbations ambiantes.
Le détecteur a donc la forme d'une "sucette" avec à l'extrémité la place pour 4 BPW34 et à l'opposé un petit connecteur constitué d'un robuste support de CI.

Finalement il y a 4 fils de liaison vers le circuit principRAD16al, à savoir +18V, +9V, Signal et masse. Il ne sera pas nécessaire (à priori) d'avoir du 18V (9+9) car le montage fonctionne très bien sous 9V. Il suffira de court-circuiter les broches du connecteur de la pile complémentaire (G2) de 9V. (Dans le cas contraire une pile auxiliaire permettrait d'atteindre 18V. de tension inverse pour la diode).
(Une simple pile de 9V complémentaire devrait durer un temps incommensurable, car elle ne débite alors que lors des désintégrations et pour quelques micro Ampères, voire moins.)

Ces liaisons entre la "sucette" et l'appareil principal sont effectuées sur un support de CI 8 broches suffisamment robuste pour supporter les enfichRAD6ages.

Ci-contre, on remarquera sur le circuit principal simple face, 2 vis et écrous avec une petite contre plaque en époxy (sans cuivre) placée côté soudures du CI principal…Qu'est-ce que c'est ?
C'est tout simplement un renfort mécanique, car l'enfichage étant assez "robuste", il ne serait pas exclu à terme de décoller partiellement les pastilles et les runs, aussi j'ai préféré le prévoir, car j'ai déjà été embêté avec ce genre de problèmes sur des circuits simple face, (même avec des époxy de bonne qualité).

Le retournement de la "sucette" est dû au fait que je présente la face active des BPW34 dans la direction supposée des rayonnements.
Ces particules Beta, Gamma, recherchées traversent tout, mais "on ne sait pas" si la diode BPW34 a une sensibilité équivalente aux rayonnements Beta et Gamma sur la face sensible bleutée ou sur la face OPPOSÉE ?.
Rien n'est dit à ce sujet, et comme les particules TRAVERSENT, je pense que tout est possible, mais sur le dessous il y a aussi le cuivre du circuit imprimé, l'époxy et le plastique du boîtier qui pourraient freiner les particules faiblement énergétiques…Mais….?

A la réflexion sur le dessous de la diode BPW34, il y a certainement aussi en plus le substrat de support qui sert aux dépôts métalliques de la connexion inférieure mais aussi aux dépôts de silicium dopés suivant les besoins des différentes couches dopées.
Bref je pense que la traversée du substrat ajoutera aux difficultés pour les faibles rayonnements. Alors c'est pourquoi j'ai prévu de pouvoir retourner la sonde (De façon à pouvoir facilement lire les résultats sur l'afficheur LCD).
Toutes les lignes du support 8 pins seront donc réunies symétriquement (1 à 8, 2 à 7 etc) avec de larges runs anti arrachement. Cette symétrie permettra donc de retourner la sonde sans problèmes. (Voir photo du typon de la "sucette" ci dessus.

Ainsi que suggéré dans l'article, la sensibilité a été augmentée avec la présence d'une deuxième diode BPW34. J'en reste à 2 pour l'instant mais on pourrait aller jusqu'à 4.

Au niveau des autres modifications, j'avais placé un autre support de CI (Scié en deux car seulement 2 pas de séparation) qui recevait les 2 diodes BPW34, mais j'ai dû y renoncer et les souder directement pour cause de surépaisseur trop importante qui avait tendance à marquer le film aluminium, voire à le crever.

L'amplificateur de mesure se connectera donc au boîtier principal (En "dur" sans fil souple) par 8 pins recto verso sur le circuit principal et correspondantes au support de CI 8 pattes de la "sucette".

J'ai effectivement emballé le circuit dans de l'isolant avec en plus du caoutchouc non conducteur et amortisseur. Une masse a été soudée sur le côté et enroulée dessous et dessus le film aluminium.

3 La détection du seuil

3.1 Le principe du réglage de seuilRAD15

Le principe n'a rien de particulier et fait partie des schémas habituels dénués de droits. Les seuils de fonctionnement sont fixés environ au quart de la tension d'alimentation.
La représentation sur le schéma général (Voir schéma rappelé ci-contre) est volontairement différente de la réalité pour les raisons citées.

Cette représentation est seulement faite pour la compréhension de l'ensemble. Seul le réglage de la tension de référence est un peu différent.

Je recommande le schéma Elektor qui est plus souple que ce montage basique qui devrait (peut-être ?) fonctionner, mais serait difficile à régler.

Sur le montage Elektor, on remarquera seulement le procédé peu habituel mais très utile, de réglage de seuil avec la résistance série qui permet de placer un potentiomètre de valeur "moyenne" directement sur l'alimentation et ayant ainsi une action réduite sur le potentiel déjà pré-établi par un pont en résistances fixes.
La liaison avec l'amplificateur de mesure est de type alternative (Blocage de la composante continue par le condensateur C1, situé sur le circuit principal.

Cette excursion du réglage de seuil est à priori "décalée" du bon côté, mais n'est pas rigoureusement symétrique. (Voir les commentaires au paragraphe "mise au point" concernant ce point spécifique)
Dans la réalisation modifiée, il ne faudra pas remettre un condensateur de 0.1µF en sortie, car la constante de temps serait trop forte du fait que la résistance de collecteur est passée à 22K au lieu de 1K. Le condensateur C6 sera donc de 4.7 nF, mais avec les autres valeurs Elektor identiques.

3.2 Modification

Le LM311 est un ancien circuit dont la consommation voisine les 10 mA, ce que je trouve un peu excessif pour un appareil portatif alimenté par une petite batterie 9V. J'ai donc remplacé ce circuit par un LM358 qui consomme environ 10 fois moins.
D'autre part la sortie de l'ampli OP est modifiée en adaptation de tension, car cette sortie attaquera directement une entrée du PIC qui nécessite du 5V au maximum.
Le modèle de transistor NPN a peu d'importance et la valeur de la résistance de collecteur a été augmentée pour raison d'économie de courant. Le condensateur C6 est ramené à 4.7nF ainsi qu'indiqué précédemment. (Un 2N2222 conviendrait tout aussi bien).

4 Le microcontrôleur

4.1 La nécessité

Il s'agit de compter des impulsions, ce n'est pas très difficile, mais il faudra bien afficher cela quelque part…Alors le plus simple était de faire appel à un afficheur LCD qui renseignera également sur le temps restant et autorisera une petite programmation des temps d'observation qui pourront ainsi être paramétrés.
Cette méthode me semble plus adaptée que d'utiliser des afficheurs à LED gros consommateurs d'énergie, et il faudrait un nombre conséquent d'I/O pour commander au moins 5 digits en éléments discrets !

(La discrimination des niveaux d'énergie et le comptage par répartition des valeurs énergétiques sera laissé de côté car je pense qu'avec les niveaux de difficultés pour trouver les bons matériaux d'étalonnage, il ne faut pas être plus royaliste que le roi ! C'est juste un petit appareil !)

L'afficheur LCD modifié série synchrone (Voir l'article) se contente de seulement 4 signaux de commandes sans perte de performances.
Il sera donc impératif de le réaliser, mais c'est réellement un travail "minuscule" !

Vu sous un autre angle, le PIC est aussi nécessaire car il est exclu de scanner pour vérifier si il y a eu une impulsion, du fait que celles-ci sont très brèves.
Il est donc impératif de faire appel aux interruptions. Pour ce faire on utilisera la seule entrée GPIO2 qui est par définition l'entrée de référence pour ce mode de fonctionnement puisqu'elle est au même niveau d'interruption que le Timer 0. (C'est surtout un petit gain de temps en détermination d'origine d'une interrupt, et cela permet aussi une meilleure prise en compte d'interrupts à un rythme soutenu)
(La priorité d'analyse d'interruption reste celle du timer0)

4.2 Les fonctions réalisées

Le PIC 12F629, est un modèle plus petit que le RAD416F628 très connu (Ou l'ancien 16F84), il coûte seulement quelques Euros et c'était une occasion de "faire avec de très petits moyens" et de voir qu'avec peu d'I/O on peut arriver à quelque chose de tout de même conséquent. Il est piloté par son horloge interne à 4MHz.

Ce microcontrôleur va pouvoir gérer un afficheur LCD avec 4 sorties, un switch de programmation et le plus important, il va répondre en interrupt aux impulsions de désintégration reçues.

Il va aussi gérer le temps consacré aux mesures de 1 seconde à 10 jours. Il affichera le temps restant en secondes.
Il affichera naturellement le nombre de tops de désintégration, ce qui est sa fonction de base.

J'avais pensé un instant ajouter la mémorisation circulaire en EEPROM des mesures, et puis j'ai abandonné car j'ai eu d'autres difficultés et ce serait vite devenu une "usine à gaz".
Si vous reprenez quelques années plus tard un montage ayant peu servi et que vous vouliez l'utiliser au mieux, vous ne vous souvenez plus très bien de la procédure mais surtout des implications et termes de valeurs de paramètres et de limites…Alors cette fois c'est le plus simple qui a été fait. A vous d'ajouter si vous le désirez !

Dans les autres fonctionnalités il faut ajouter ce switch SW1 qui va utiliser le port en Entrée seule (GPIO3).
Il faut donc ruser quelque peu pour assurer des commandes avec un seul switch…Appuis courts et longs vont permettre de réaliser une sélection et une validation respectivement.

4.3 L'afficheur

Je vous renvoie vers l'article qui lui est consacré (Voir l'article). Dans l'eRAD17sprit, on considère l'afficheur comme un périphérique aveugle de sortie. C'est-à-dire qu'il ne sera pas possible de lire l'information "Ready".

Ce n'est pas très grave, car les temps constructeur sont en général corrects (A part quelques exceptions du type RAZ par exemple…!)
Bref, avec seulement 4 fils, il est possible de commander en totalité un afficheur suivant le mode 8 bits.


Pour ce faire, il s'agit seulement d'ajouter un petit CI sur les pins existantes (Ou à monter). Ce petit CI comporte un seul circuit CMOS de type 4015 qui est un registre à décalage 2x4 bits (=8 bits). A cette issue, le circuit LCD d'origine sera donc commandé directement en mode // 8 bitRAD14s.

Voici le double typon du petit circuit afficheur, avec une petite évolution par rapport à l'article qui a seulement consisté à augmenter la surface de cuivre et à ajouter un petit "run" à couper (En Rouge, à agrandir pour voir). Ce run force le signal Write définitivement. (Il ne sera alors plus compatible totalement avec toutes les fonctionnalités...A vous de voir !) (Vu la position du petit CI sur les afficheurs, il sera tout de même possible de le supprimer par la suite !)

J'insiste pour dire que l'afficheur pourra toujoursRAD19 resservir en mode // à condition de mettre le 4015 sur support. La connectique d'origine est préservée et il n'y a aucun strap ni à ajouter ni à retirer. (Sauf la dernière version qui a prévu -pour mon seul usage- un strap à la masse pour le signal Write).

En photo ci-contre, l'afficheur XMLN équipé du même adpatateur série dans sa réalisation globale.
Je pense que cette façon d'utiliser un afficheur est réellement très très intéressante !
Il existe des afficheurs dédiés série et peut-être même avec une petite intelligence complémentaire pour travailler en Basic ? ou C, mais le prix en est exorbitant (Plus de 3 fois le prix d'un modèle //).
Ce circuit minuscule ne revient pas bien cher et le 4015 vaut moins de 0.3 €euros !

4.4 Le PIC 12F629

C'est un petit PIC dans un boîtier 8 pattes ayant 6 I/O et des interrupts.
La programmation a duré tout de même un certain temps car j'étais parti pour faire un appareil un peu sophistiqué, mais j'ai eu quelques ennuis avec les changements d'étRAD12ats du GPIO3 de la touche de programmation.
J'ai réalisé cette partie programme en tout premier lieu sur un "mulet" avec 2 switchs pour simuler à la fois la touche et les impulsions, car j'ai utilisé ce PIC pour la première fois. (Photo ci-contre)

Un premier point est que je ne voulais pas gérer les rebonds de contact par programme, mais simplement par un condensateur. Je vérifie à l'instant que sur le schéma manuel de départ, et le mulet, que le condensateur de 10 nF est bien présent (Je revérifie sur le schéma informatisé, il n'y est plus, et il s'est donc "échappé" lors de la transposition en logiciel de schéma).
A croire que les condensateurs ont une maladie d'Alzheimer, car le condensateur C6 de sortie du transistor associé au détecteur de seuil avait également dispaRAD13ru !!!

Cela aurait pu expliquer peut-être les difficultés que j'ai eues lors de la mise au point avec les changements d'état du GPIO3, mais il n'en est rien car j'ai développé le programme sur le "mulet" (Petit CI bleu), AVANT de réaliser le circuit final. Sur ce premier, le condensateur y était bien et il avait même été doublé par un 0.1µF suite à problèmes.
Le schéma informatisé ayant été incorrect, sans que je m'en sois aperçu, la réalisation l'a été également, et c'est le genre de chose que l'on découvre tardivement par un fonctionnement erratique, une fois de temps en temps !
Je donne tout de même l'implantation générale seulement pour information, mais elle est incomplète pour toutes les raisons évoquées.
(Le schéma de principe a été corrigé).

Du coup n'arrivant pas à faire fonctionner correctement cette unique touche de programmation, je me suis rabattu sur un fonctionnement en "scan", ce qui n'est pas très grave, mais empêche aussi de fait d'autres fonctionnalités.
Il faut ajouter que j'avais consulté Internet sur le sujet et que comme beaucoup d'utilisateurs avaient eu des problèmes sur ce point précis et ne connaissant pas parfaitement les particularités de ce PIC, j'ai décidé de ne pas "user le soleil"…et de faire au plus simple.
J'ai donc repris cette fonction "switch" de façon normale en moRAD18de programmé sans interrupt.

Il faut aussi ajouter qu'avec 1K de mémoire programme, on ne va pas très loin, et que j'hésitais à me lancer dans des choses un peu trop sophistiquées sans savoir si je pourrais aller au bout !

5 La réalisation

5.1 L'alimentation et l'afficheur

Ce point peut paraître banal, mais il ne l'est pas, car il a tout bousculé plusieurs fois. En voici les raisons :

L'afficheur utilisé est un modèle LM093XMLN avec rétro-éclairage sur un seul fil (Pin15, le retour se faisant par le 0V).
J'ai été optimiste dans un premier temps en pensant que le courant de ce dispositif "légèrement luxueux" serait de l'ordre de celui d'une LED, soit 20 mA et je me suis lourdement trompé, car le courant peut aller jusqu'à 200mA !

Cet éclairage doit être alimenté en 5V, mais j'avais prévu tout de même une résistance "au cas ou" ce soit une véritable LED, ce que j'ignore.
Néanmoins, l'alimenter sous tension plus faible fonctionne aussi

Alors il est certain que devant les 3 mA d'alimentation du montage, cela remet tout en cause, car les petits régulateurs pour 100 mA sont donc insuffisants et de plus il ne faut plus rêver de fonctionnement sur batterie 9V type 6F22, à ce niveau de puissance !

Dans un premier temps j'ai donc décidé de l'aliRAD8menter en direct, seulement  depuis l'entrée chargeur de la batterie uniquement. La puissance de la résistance prévue sur le circuit imprimé était de 5W tout de même et malheureusement juste à côté du PIC.
Alors j'ai ensuite décidé d'ajouter un interrupteur, puis finalement je me suis dit que je pourrais l'alimenter soit en direct soit en tension régulée du LM317LZ à la condition que le courant ne soit pas trop important.
J'ai donc tout basé sur une résistance chutrice de 250 Ohms qui donne un léger éclairage mais suffisant en 9V et un peu plus conséquent sur le chargeur.
Le choix est réalisé par un inverseur avec point zéro situé en face avant en haut à droite. La résistance a été fixée par une patte sur l'inverseur du panneau avant.

Voilà pour la petite histoire qui a totalement bouleversé la partie alimentation, mais ce n'est pas terminé....

Ensuite j'avais prévu CN4 pour ajuster le courant de charge de la petite batterie de NiMh de 9V.
Je ne sais pas si c'est normal, mais en fonctionnement sur batterie seule, le LM317LZ réinjectait du courant sur l'entrée du LM317LZ en allumant ainsi le rétro-éclairage ! (En l'absence de chargeur bien entendu)

Pour palier ce problème surprenant, j'ai donc ajouté une diode LED pour alimenter la charge de la batterie avec un courant maxi de 20mA, ceci indiquant de fait que la charge se réalise bien (Charge à C/10 pour une capacité de 200mA/H, soit 20 mA maxi).
Cette nouvelle modification s'avère finalement très utile, car avoir la vision réelle de la charge d'une batterie est très important, et ce point est donc réglé "par accident".
Du coup le condensateur C4 est mal placé car dans le cas où l'on fonctionne sans strap sur CN4, la batterie n'est plus découplée et en normal, le découplage est assuré avec une diode en plus et ce n'est pas spécialement indiqué !

Enfin il serait peut-être utile de placer un petit condensateur C5 en sortie de régulateur ? A voir  !

Autres particularités…
Pour l'alimentation 5V du PIC et du transistor adaptateur de niveau, un LP2950 est utilisé. Entre 9V et 5V il y a de la marge, alors j'ai placé une LED indicatrice "sous tension", en série qui d'un point de vue énergie ne me coûte rien, puisque de toutes façons celle-ci serait perdue en chaleur dans le LP2950.

Fort de cette expérience "d'énergie gratuite", j'ai fait la même chose pour la partie chargeur, avec cette fois une limitation à 20 mA pour le courant. (Maxi du courant de charge de la batterie 6F22)

En fait les deux LED sont énergétiquement sans consommation "active", et participent seulement aux chutes de tensions nécessaires pour alimenter les différents éléments aux bonnes tensions ou courants. Elles n'ont donc aucun impact direct sur l'énergie consommée.

Ces 2 LED sont des modèles haute luminosité et sont soudées sur leur pattes d'origine. La lumière est tellement focalisée qu'un simple cabochon de mini voyant est suffisant pour reporter l'indication à la face avant ?

5.2 L'adaptation de niveau

Le LM358 va donner des impulsions entre 0 et +9V, ce qui ne convient pas au PIC, aussi j'ai utilisé le transistor du schéma d'origine différemment, de plus je n'aime pas bloquer directement la sortie d'un AOP par la jonction base émetteur d'un transistor. Alors 56K vont résoudre ce problème et la résistance de collecteur d'origine de 1K "grosse consommatrice" sera ramenée à 22K valeur plus "adaptée" au fonctionnement sur batterie.
(Le PIC ne consomme pratiquement rien avec ses entrées CMOS).
Pour garder le condensateur C2 (Schéma Elektor) dans sa fonction initiale, (Celui appelé C6 dans ma réalisation) sera diminué à 4.7nF pour que la constante de temps soit à peu près identique.

J'ai pensé seulement après coup, que ce transistor aurait pu être économisé car un simple pont diviseur aurait pu aussi parfaitement convenir !
Mais tout compte fait ce n'est pas plus mal tout de même d'avoir un "étage tampon". A vous de voir ! Il faut ajouter que la tension batterie varie légèrement suivant la charge/décharge et que le fait de raccorder au 5v régulé est tout de même préférable.

5.3 La tension de 9V

Elle est donnée par un petit accu 6F22 de 200mA/H. Cette tension est appliquée par le biais d'un interrupteur double, commun avec le 18V (Qui n'aurait même pas besoin d'être coupé à mon sens, voir ci après). Elle n'est pas régulée car les auteurs ont du considérer que cette tension était assez stable pour ne rien faire. Ça m'arrange aussi !
Cet accu est donc chargé par un petit transfo du commerce délivrant soit du continu soit de l'alternatif entre 12 à 15 volts environ.

Cet accu est placé sur un petit support articulé, qui permet l'accès au réglage du seuil. Le support est soudé sur la colonnette de fixation du CI

5.4 La tension de 18V

Pour arriver à une meilleure sensibilité du détecteur, Elektor avait indiqué qu'une tension sensiblement plus élevée pourrait être bénéfique, alors j'ai simplement prévu de pouvoir ajouter une pile 9V dont la durée devrait correspondre au temps d'auto-décharge d'une pile non utilisée.

Je m'explique, la pile ne va alimenter que la partie tension inverse de la (les) photo diode BPW34 par la résistance R1 (Schéma Elektor). En conséquence il ne s'agit que d'un courant de fuite (Obscurité) avec parfois quelques soubresauts engendrés par la radioactivité mesurée. Donc effectivement, la pile devrait durer très très longtemps !

Cependant, après quelques essais à blanc (Sans éléments radioactifs), la sensibilité parait bonne car il y a quelques comptages qui ne semblent pas être des parasites HF…?
A priori, je n'utiliserai pas de tension 18V, mais cela restera tout de même possible.

La commutation entre 9V et 18V avait initialement été prévue sur l'amplificateur de mesure, mais par le biais des différents interrupteurs et straps, il est préférable de la réaliser sur le CI principal, ce qui est nettement plus pratique que d'avoir à "démomifier" l'amplificateur de mesures.

Pour ce faire il suffit de remplacer la pile G2 par un strap sur le connecteur de pile CN5 qui donnera simplement du 9V standard à la résistance R1 du détecteur de seuil (Par le biais du fil 18V !).

Bien que le courant soit théoriquement infime, j'ai par habitude coupé cette alimentation par l'interrupteur général, afin de ne pas laisser "traîner" des tensions dans un montage.

5.5 La mise au point

Elle n'est pas encore complètement terminée, car dans l'immédiat, je n'ai pas de générateur radioactif ! Alors il est difficile de faire des essais réels. Mes vieux postes à galène sont disparus et je devrai me rabattre sur une vieille montre radioactive SI j'en trouve une dans les greniers…

Tout ce que je sais, c'est que je détecte quelques impulsions de temps à autre. (Mon scope n'est pas assez performant pour voir correctement les signaux en sortie de sonde).

A ce sujet, je crois qu'il faut également faire attention au sens de réglage du niveau de référence du détecteur de seuil, car l'entrée + devra effectivement être négative, relativement à l'entrée – de façon à franchir ce seuil lors d'une impulsion POSITIVE et inverser ainsi la sortie de l'AOP.
Le fait de se caler à l'inverse limite aussi le comptage sur le bruit, mais ne prendra en compte que la petite partie négative des impulsions.

Donc pour l'instant, je ne peux pas aller plus loin dans les essais faute d'éléments ad hoc.

Le plus simple sera d'essayer le granit dans les cimetières et de voir si on peut trouver quelques relations de cause à effet, en essayant de retrouver tout de même la vieille montre luminescente de l'ancien temps (Ou d'aller jusqu'en Bretagne !)!

J'ai du mal de comprendre la raison de ces comptages sans raison apparente (Véritables particules ?).
Je suis en effet allé essayer le système en rase campagne, et le phénomène est identique. Serait-ce dû aux quelques particules qui traversent notre atmosphère ? Ou est-ce des rayonnements HF Mystère !
Pour donner une indication de l'ampleur de ces phénomènes, j'ai compté 31 désintégrations en 4048 secondes, soit 1 heure 7 minutes et quelques secondes….
Ces comptages sont parfois constitués de salves de quelques unités, soit d'une impulsion unique.
J'ai pu constater que les téléphones portables arrivent à perturber avec la même "ritournelle" que dans les téléphones et les radios. Il faudra donc réduire le seuil de  sensibilité qui est un peu trop bas.

Enfin une dernière information est que la "sucette" est microphonique, ceci se matérialise par des impulsions si on frotte un peu trop fort l'aluminium. Ce n'est pas trop gênant à ce niveau, car les sons ambiants sont trop faibles pour déclencher une impulsion et le caoutchouc de son emballage amorti aussi ce genre de problèmes…Heureusement !

Finalement je me suis senti un peu frustré de ne pas entendre "caqueter" comme dit la revue, alors sans rien modifier j'ai mis une pastille piezo en sortie de Q1, et j'ai ainsi quelque chose d'intéressant également (Qui m'a permis de reconnaître la perturbation des téléphones portables)

Rappelez vous que l'affichage pour diverses raisons est réalisé toutes les secondes, si bien que l'on peut voir les chiffres passer directement de 5 à 31 suivant les rayonnements (simulés), alors que sur Q1 on a la réalité instantanée que l'on peut différentier facilement entre une impulsion ou un train d'impulsions.
C'est un gadget mais pas inutile car il complète cet appareil.

5.6 Les performances

Celles-ci sont directement données par le rythme possible de traitement des interrupts. A la vision des oscillogrammes "les plus serrés" donnés par Elektor, on peut avoir 3 ou 4 impulsions en 200 µS, ce qui me semble tout à fait possible à enregistrer durant le fonctionnement du programme qui affiche le temps restant et les désintégrations.

Une explication qui a son importance concernant l'affichage qui est tout de même consommateur de temps (Interruptible cependant) pour les calculs et les conversions numériques. Mais on doit aussi limiter celui-ci pour des problèmes de scintillement, aussi il n'est rafraîchit que toutes les secondes.
Hormis que l'affichage de quelques impulsions peut être décalé d'une seconde au pire, les impulsions ne sont pas perdues pour autant, puisqu'elles seront obligatoirement comptabilisées sur l'affichage suivant.

Ainsi si on dérègle volontairement le seuil et qu'on laisse arriver les impulsions de bruit, non représentatives, 3 à 5 milliers peuvent ainsi être enregistrées en une seule seconde. Donc cette limite est élevée et certainement plus précise que la seule restitution sonore éventuelle qui se contente de "caqueter".
Si vous vouliez aller encore plus vite pour plus de désintégrations, ça ne servirait à rien car vous seriez certainement mort avant d'arriver à 10 puissance 19 de rayonnement.

5.7 Le programme

Il n'a rien de spectaculaire et vous y trouverez entre autre l'application du driver pour l'afficheur série. Vous retrouverez les fonctionnalités décrites dans les différentes lignes de code et commentaires.

Vous pourrez demander le source suivant les habitudes déjà en cours, ceci pour éviter le pillage organisé. (Une demande en commentaires sur cet article).
Le .HEX est disponible sans demande particulière Télécharger  rayonnement3.Hex

Le programme assembleur, après affichage de l'auteur et de la révision, permet de sélectionner (en boucle) par un appui court sur la touche, la tranche de temps de mesures entre 1 seconde et 10 jours.

Une fois arrêté sur la valeur choisie, un appui long valide le démarrage des mesures.

En cours de fonctionnement, tout appui court par inadvertance sera sans effet. Par opposition, un appui long permet d'arrêter les mesures et de bloquer l'affichage en cours. Un nouvel appui long réinitialise l'ensemble.

L'affichage indique en première ligne l'état de l'appareil, soit "RUN" ou "CAL" pour calibration du temps. "N=" est la future valeur des désintégrations qui est à la MST mise à "*****". Ce comptage est limité à ce jour à 65535, mais moyennant une reprise du comptage, il est tout à fait possible d'aller plus haut en 24 bits cette fois !

En deuxième ligne est affiché le temps restant en SECONDES (T=******) avec maximum de 864000 Secondes soit 10 jours. A la suite est indiqué en permanence le calibre initial choisi, soit 1s,10s,1m,10m,1h,10h,1j,10j. (Par défaut, le calibre initial à la MST est de 1 heure)

Lors du fonctionnement T= évolue en décomptage et N= compte les désintégrations.

6 Conclusions

C'est un petit montage sans prétentions, et qui reste un peu mystérieux, qui est adaptable à tout afficheur LCD (Les nouveaux afficheurs sont totalement pins compatibles sauf pour le rétro-éclairage qui comporte une broche de plus (Pin 16) qui n'existe pas sur le modèle XMLN utilisé ici.
Il sera seulement nécessaire de gérer au niveau alimentation cette broche qui est maintenant, je pense une véritable LED, donc beaucoup moins gourmande qu'une lampe traditionnelle.
Il faudra adapter R12 pour le courant désiré et raccorder correctement Anode et Cathode. Vous devrez simplement raccorder sur le connecteur J2 du display la borne 3 qui est la cathode accessible également en borne 16 de J1, et la mettre à la masse. La borne 15 de J1 est dupliquée en J2 pin 4. (Voir les schémas de l'adaptation Série d'un afficheur)

Les parties de schémas spécifiques d'origine Elektor ont été volontairement omises ou modifiées pour respecter les droits de l'auteur. Vous devrez donc acquérir par cette voie ces schémas. Désolé pour cette contrainte !

Certains typons sont publiés mais les modifications ne sont pas toutes incluses, aussi ils sont là surtout pour modèle, car établir une liste de modifications compréhensibles par tout le monde serait beaucoup trop lourde à gérer. Là aussi, cette réalisation est plus une réponse ponctuelle qu'une réalisation aboutie dans un esprit de large diffusion.

Je crois que chacun y puisera les informations utiles selon sa propre vision du sujet et pourra éviter quelques pièges dans lesquels je suis tombé.

Finalement il faut tout de même dire un mot des unités nucléaires en précisant qu'une désintégration par seconde représente 1 Becquerel. (L'article aurait pu faire l'effort de vulgarisation)
Vous aurez de plus amples informations, en vous rapprochant de WIKIPEDIA ou en suivant directement le lien. http://fr.wikipedia.org/wiki/Becquerel

Pour imager ces unités et ma mesure précédente disons que pour les 31 impulsions dont on a parlé durant 4048 secondes, cette mesure serait de 31/4048 = 0.007658 Bq. Cette valeur est très faible et son origine reste indéterminée.
On comprend ainsi toute l'utilité de prédéfinir un temps de mesure pour en déduire des doses en Becquerels.

Pour assurer des mesures en extérieur, on sera vite bloqué par le fait de l'étanchéité de la sucette, et qu'il faut considérer cet appareil plus comme un équipement de labo, mais en aucun cas comme un dispositif de surveillance de l'atmosphère.
La "sucette" reste un équipement très fragile et ne saurait être vue comme un appareil professionnel. Toute atteinte de l'enveloppe d'aluminium pourrait fausser largement les mesures par le biais de l'arrivée de lumière sur la (les) photodiode (s).

En toute dernière information, l'ami "Riri" m'a donné un manchon ancien d'éclairage Camping_gaz .
Je peux donc confirmer que cet appareil détecte bien la radio activité mais ne semble pas trop sensible, comparativement au même échantillon radioactif et un autre appareil de mesures.
Néanmoins il fonctionne !
Pour information, ces manchons pour lampe à gaz de camping sont recouverts de terres rares et d'un élément radioactif le Thorium.
Il ne faut pas garder ces manchons dans des pièces habitées, non pas seulement à cause de la faible radioactivité dégagée, mais surtout par le petit dégagement gazeux de Radon (radioactif) qu'ils produisent. Le radon étant plus dangereux à la santé que le thorium, car il est inhalé.
(Ce gaz est issu de la décomposition des roches et vient du sol en général. C'est aussi à cause de lui qu'il faut aérer les pièces d'une maison) 

Je suppose que ces manchons tels qu'ils étaient à l'époque ne doivent plus être commercialisés, mais c'est à vérifier.

Marcel pourquoi t'as les dents toutes blanches ?

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