DIY – Compteur geiger, dosimètre

Ceux qui me suivent depuis un petit moment déjà auront remarqué qu’il ne s’agit pas là de mon premier coups d’essai. Mon précédent compteur geiger fonctionnait bien, mais j’avais envie (besoin) d’avoir une info un peu plus précise que ce que peuvent apporter une série de « bip-bip » plus ou moins rapprochés. C’était également pour moi l’occasion de ne plus seulement survoler l’aspect fonctionnel de la chose, mais faire en sorte d’avoir une mesure cohérente, en rapport avec les specs précises du tube utilisé un SBM-20 (СБМ-20), un grand classique.

Pour ce montage, le but étant la mesure, hors de question donc de me contenter d’une tension « à peu près » comme pour le montage précédent. Et comme j’ai également besoin de remonter des infos plus précises, passage (quasi) obligé par un écran LCD, et donc un microcontrolleur. Cependant, je trouvais que l’information « analogique » gardait un certain intérêt (instantanée), et un petit coté « ambiance » pour le bi-bip.

Dosimètre

La nouvelle version du compteur geiger.

Le montage comporte donc parties distinctes :

  • L’alimentation haute tension, qui délivrera 400V (et pas plus ;) )
  • Le tube geiger qui fera la détection
  • Le microcontrolleur qui comptera le nombre d’impulsions et affichera la mesure sur l’écran LCD
  • Un mini circuit audio, piloté par l’arduino, qui donnera les pulses audio.

La partie alimentation, est un montage élévateur simple, à base de NE555, mosfet et inductance. Il s’alimente entre 9 et 12v et permet d’obtenir une tension supérieure aux 400v requis (dans les 480v). Un condensateur 600v est placé en sortie afin de lisser la tension, et de parer aux pics de consommation induits par le tube lorsqu’il est en présence de matériaux très radioactifs. La tension est ensuite limitée a 400v via deux diodes zener de 200V en série.Lors de mes premiers tests, je n’avais pas mis les zener, et le tube était en état de saturation quasi-permanente, faussant ainsi toute mesure.

A la sortie du tube, le signal est récupéré par un optocoupleur, afin de transmettre l’information au microcontrolleur sans les parasites qui vont avec. Une petite subtilité ici, une LED est placée en parallèle de l’optocoupleur, elle m’a servis lors de la mise au point notamment, afin de m’assurer que les taux mesurés étaient bien identiques des 2 cotés de l’optocoupleur.

La partie microcontrolleur est assurée par un Arduino très fortement dépouillé ;) Je n’ai gardé que l’Atmega328p, le quartz et les condensateurs… La programmation peut se faire ultérieurement en connectant un adaptateur usb2serial à l’emplacement prévu. Je n’ai pas prévu de connecteur ICSP, il est donc impératif d’utiliser des Atmega avec un bootloader préchargé.
Le comptage des impulsions se fait en comptant non pas les fronts montants, mais les fronts descendants. En effet, le comptage des fronts montants était trop soumis aux perturbations de l’alimentation HT à proximité, alors qu’avec les fronts descendants, plus de soucis. Le pullup interne de l’arduino est donc activé, lorsque l’optocoupleur devient passant, la tension à la borne de l’arduino devient nulle. Le comptage se fait en utilisant une interruption matérielle, qui incrémente un compteur, en parallèle de l’incrémentation d’un timer.

Schéma dosimètre

Schéma dosimètre, cliquez pour télécharger le PDF

Comme indiqué précédemment, la pulse audio est envoyée par l’arduino, plutôt qu’en prise directe. Deux intérêts à cela : pas de perturbation de la mesure du fait de problèmes d’impédances, et ça me permet un debug plus facile en comparant cette sortie à l’état de la led placée en parallèle de l’optocoupleur.

Les prochaines étapes : le faire étalonner par un copain qui bosse au CEA, histoire de valider la mesure, et ressortir un joli PCB qui va bien pour une jolie mise en boîtier. Bref, vous l’aurez compris, une version 3 est sur les rails, mais les modifications seront essentiellement cosmétiques.

Pour finir, une petite vidéo du montage en fonctionnement :

Le code source du programme :  Dosimetre.pde