2014/12/08

自作ガイガーカウンター Самодельный дозиметр в Фукусиме

開発期間:2011/06~2012/08。
量産して儲けようと思ったんだけど材料費がかかりすぎて断念。
緑のが初代。これは漏電で壊れたので、対策を施した2代目が青いほう。

СБМ20 (SBM20)を4本装備して高感度にし、応答速度を高速にした。ガイガー管の周りは1mmのアルミ板で覆い、β線を遮蔽している。遮蔽板は着脱式として、β線の測定もできるようになっている。
電源は単4電池を2本。これを昇圧して5Vを作り回路に流している。連続駆動時間はフル充電のエネループで19時間。


ハードウェアが組み上がった当初は基板剥き出しの状態でプログラムの開発を行っていた。
USB端子付けてPCに直結するようにしとけばよかったんだけど、面倒だったので・・・

PC→Arduino→基板という接続方法。この状態でPCからプログラムを流し込み、テストする。
奥に見えるSTORA-TUとРКС-107は校正用。この頃はまだ室内でも0.3~0.6μSv/hくらいあったので線源不要で開発が可能だった。外に出れば10~40μSv/hをテストできて、頭狂電力の置き土産を有効に活用できたのである。



ケースはプラ板で自作。市販ケースは硬くて加工しにくいのでこっちの方が楽である。


初代の完成時の写真。
鉄道模型のノリで、電子工作ではあまりやらない塗装やレタリングまで施した。海外製の線量計に鳥の名前付いてるのが多いので(ピーピー鳴るからなのかな?)、県鳥の名を冠してKIBITAKIと名付けてやった。
旧ブログでこれをアップしたところ、ロシアの方の電子工作フォーラムで紹介されて「ケースがでかい」と評されていたのでスリム化した2代目を作ることになった。

新型の回路図。小型化するため、部品の種類や組み付けを見直している。
電気系の学校を出てるわけでは無いので、実は回路図の書き方とかよくわからないのである。なので、記号の使い方とか間違ってるかもしれないので注意。
ガイガー管にかける400Vはコッククロフト・ウォルトン回路というもので生成。ガイガー管の放電の検出はアノード(+極)側から取り出すことでノイズの影響を受けにくくしている。
CPUを2基搭載し、放電回数のカウントと線量の計算、操作ボタンの入力をMPU1が、画面表示と電池残量の監視をMPU2が行っている。両者はI2Cで接続され、データをやりとりしている。


今回からガイガー管はウクライナから直輸入するようにした。
緩衝材に現地の新聞が詰めてあるんだが、
ザポロージェッツ ZAZ-965!
三菱500にそっくりなソビエトの大衆車。今でも走ってるんだな。。。




基板もコンパクト化。
黄色い枠で囲った部分は高圧部。初代はこの部分が湿気で漏電し、低圧部分に流れ込んで故障してしまったので、2代目ではこの部分にメタルプライマーを厚塗りして絶縁し漏電しないように改良した。

操作パネルのスイッチは、初代で使ったノーブランド品の調子が悪かったのでオムロン製の高いのに変更した。

液晶はケーブル接続にして基板から独立させ、無駄なスペーサーを排除。


ガイガー管のソケットも薄い基板に実装。

操作パネルは当初コネクタ付きのフラットケーブルを使う予定だったが、コネクタが意外に高さがあったので直結に変更した。


ケースに組み付け。


 完成。

初代と比べて二回りほど小さくなった。
部品代が1個あたり15000円ほどかかってしまうため量産は断念したが、開発終了後も気が向いたらプログラムの更新を行っている。


現在はこのように動作する。
時定数は測定条件に応じて変えられるように10,60,240,無限の4段階に切り替え可能。これは時定数10秒での測定。直近10秒の検出数を元に線量を計算するので応答速度が速く、移動しながら線量の高い場所を探すのに適している。

なお、線量表示の下の棒グラフは1秒あたりの検出数を直近25秒分並べたもの。音を消して計測するときに検出数の多寡を目視で確認できるようにするのと、カーステレオのイコライザーみたいな見た目の楽しさも兼ねてるw



これは時定数60秒の測定。一カ所に留まって精密に測定する場合はこのモードで行う。
線量に応じて60/240/無限を使い分けられるようにしてあり、0.8μSv/h以上は60秒、0.2~0.8μSv/hは240秒、0.2μSv/h未満は無限モードを使うとぶれずに計測できるようだ。


これは無限モードでの低線量測定を試したときの写真。2代目ができたばかりの頃、東京に持って行き丸の内の某ビルの中で測定したときのもので、無限モードを連続904秒間測定し続け0.029μSv/hというガイガー管方式では難しい超低線量の計測に成功している。


同じガイガー管4本搭載のSTORA-TUと比べてみた。
さすがSTORA-TU、計測開始直後から値のぶれが少ない。25秒ぐらい経つと自作機も安定してきてSTORA-TUとほぼ同じ値を示すようになる。

2014/12/03

札幌市電D1040形

2014/06製作。3Dプリント。売却済み
※2016/07/14 : 3Dデータ公開。下の方にスクロールしていくとダウンロードのリンクあります。






フロントの曲面ガラスも含めて3D出力で処理した。
CADにも慣れてきて、丸みの強い車体をブレンド(ロフト)技法で作図できるようになった。


まずは車体中央部の胴体を作成、次に先頭部の丸くない箇所を作成する。


裾の丸みはブレンド機能による作図。

まず、裾の底面をスケッチして空間に面として出現させる。そして、すでにできあがっている車体上部の裾との中間部分にも1面描画する。

車体を回転させて底面側がよく見えるようにし、車体上部の底と新たに描画した2つの面を選択し、


プル機能を選択し、画面左の「プルモード」から「ブレンド」を選択


画面左の「ブレンドオプション」の「セグメントの制御」がチェックされている場合は外す。これにより選択中の面をつなぐ立体は曲面で補完されるようになる。

すでに半透明の立体が見えていると思うので、これでよければ完了ボタンをクリック。

丸みのある裾ができあがる。


次は先頭部のおでこより下を製作。

後退角が付いてるので、まず垂直方向に斜めの面を描画し、これをガイドにしておでこ側の終点面を描画。

すでにできあがっている下半分の上面と新たに描画したおでこ側の面を選択しブレンド。

今回は「セグメントの制御」にチェックを入れて直線的に作成する。
完了するとこのようになる。



側面窓をスケッチしてプルでぶち抜く。




ドアは丸い裾にかかるので直接スケッチできない。

そこで、いったん穴を開けてから空間に面を描画しブレンドで作成する。

フロントガラスを車体から切り離す。

まず、車体から少し離れた空間上に、切り出す形の線を描画、それを0.05mm幅の面に拡張する。

その面を車体の方向にプルするとこのような立体が出てくる。さらに押し込むと


車体に切り込みが入りフロントガラスが分離される。




おでこをブレンドで作成、さらに方向幕やルーバーなどがまとまったブロック状の部分をプルで押し込んで作成。



飾り帯は空間上に作成して車体に貼り付け。



ラジエーターグリルはプルによるぶち抜きで作成。このままでは車体とツライチで変なので、





車体をコピーしてからラジエーターグリルの部分だけ残して削ぎ落とし複製品を作る。
複製品を整形。バンパーも空間に作成しておく。




今度は車体にくっついてる方のラジエーターグリルを削ぎ落とし、さっきの複製品を押し込んで車体よりも若干奥まった位置にセットする。その底面に排障器を作成。

バンパーは塗装後に取り付けるので足を付け、、車体側には足を差し込む穴をあける。


方向幕・テールライト・ルーバーを作成。




ベンチレーター・ヘッドライト・テールライトを別パーツ化。

裾の台車部分を削ぎ落とす。



台車枠は鉄コレ動力の車輪と取り付け枠と同サイズの物体を作成し、それに合わさるように作成する。


床下機器は車体裾の形状に合うように作成。


台車枠や別パーツ化した細かいものをランナーでまとめ、車体を分割する。

側板裏は窓の周囲を厚さ0.3mmになるように削ぎ、窓柱は逆に厚みをつけて補強する。


この状態で出力に出す。

3Dデータのダウンロードはこちらから↓
https://drive.google.com/file/d/0BwymyJya36oEd29zTzhZbTluV1E/view?usp=sharing
クリックするとダウンロードページに進みます。画面上の黒いバーの中央にある下向き矢印をクリックするとダウンロードできます。
車体と台車(→DMMのアクリルXtreme)
d1041_68.rsdoc : Designspark Mechanicalの元データ。弄る場合はこれ。
d1041_68.stl : 出力後のSTLデータ。3Dプリント業者に頼む場合はこれ。
フロントガラスパーツ(→トレディーノのクリアⅢ積層ピッチ0.03mm)
d1041_68window.rsdoc
d1041_68window_v2.stl



DMMで出力。


車体はゴム系接着剤で仮止めして、裏から瞬間接着剤を流し込んで組み立て。

白化するのですぐに硬化スプレーを吹き付ける。

当初、フロントガラスも車体と同じ素材で出力したのだが、いくら磨いてもこの通り濁ってる。

車体に取り付けると・・微妙。却下!

フロントガラスのみこのようにつないで1モデルにし、トレディーノのクリア出力に依頼。


値段が高いのが難点だが、DMMのアクリルとは出力機種が異なり、さらに高精細のようで垂直面の肌荒れがほとんど無い。これを磨くと

若干黄色いが十分な透明度。(右側)
左側は車体と同時に出力した旧パーツ。比べれば一目瞭然。

ピラーに銀をさしてクリアーで定着させているので、表面がクリアー塗料により波打ってしまう。

近寄らなければ目立たないのでよしとする。

動力は鉄コレの路面電車用。

この製品は12mクラスのものなので、13m超の車体に合わせるのに台車中心間可変機構をばらして延長部材を追加、集電板も延長している。