Цифровий детектор радіації

Abstract

У кваліфікаційній роботі описано повний цикл проєктування пристрою — від аналізу вимог до створення структурної, принципової, програмної та конструктивної частини проєкту. Здійснено аналіз сучасного стану та тенденцій розвитку цифрових детекторів іонізуючого випромінювання. У рамках інженерної частини проєкту розроблено структурну та принципову електричну схеми пристрою з використанням Altium Designer. Реалізовано функціональну логіку роботи пристрою шляхом синтезу алгоритму роботи мікроконтролера та написання ПЗ мовою асемблера. Проведено параметричний аналіз основних вузлів пристрою, зокрема джерел живлення, підсилювача сигналу, детекторної частини та цифрового блока обробки. Здійснено обґрунтований вибір елементної бази з урахуванням надійності, доступності та сумісності зі схемотехнікою проєкту. Здійснено розміщення компонентів на друкованій платі та розроблено її топологію з дотриманням правил теплових режимів та електромагнітної сумісності. Детектор забезпечує такі параметри: час вимірювання — до 40 сек; час пошуку — 4 сек; діапазон вимірювання — 0,010-9,999 мР/г; підключення до RS-232C; живлення — 220 В; потужність споживання — до 2,5 Вт.

The qualification work describes the full cycle of device design from the analysis of requirements to the creation of the structural, fundamental, software and design parts of the project. The current state and development trends of digital ionizing radiation detectors were analyzed. As part of the engineering section of the project, a structural and fundamental electrical diagram of the device was developed using Altium Designer. The functional logic of the device was implemented by synthesizing the microcontroller algorithm and writing the software in assembly language. A parametric analysis of the main components of the device was performed, in particular, power supplies, signal amplifier, detector part and digital processing unit. The choice of the element base is justified, taking into account reliability, availability and compatibility with the project’s circuitry. Components were placed on the printed circuit board and its topology was developed in compliance with the rules of thermal conditions and electromagnetic compatibility. The detector provides the following parameters: measurement time – up to 40 seconds; search time – 4 seconds; measurement range – 0.010-9.999 mR/g; connection to RS-232C; power supply – 220 V; power consumption – no more than 2.5 W.