Технічне завдання

1. Найменування та область застосування

Цифровий дозиметр-радіометр: блок вводу-виводу. Область застосування радіаційний контроль, метеорологічний контроль.

2. Основа для розробки

Основою для розробки є завдання на дипломний проект, згідно наказу по НТУУ «КПІ» № хх від хх.хх.2013 р.

3. Мета та призначення розробки

Метою даної розробки є створення блоку вводу-виводу цифрового дозиметра-радіометра. Призначення розробки полягає в прийнятті потоку даних від блоку вимірювань, підтримка USB та Bluetooth з метою обміну інформацію з зовнішніми пристроями та отримання налаштування, передача налаштування блоку вимірювань, збереження результатів вимірювання на змінній флеш картці типу SD.

4. Технічні вимоги

4.1 Функціональні можливості пристрою

Пристрій повинен відповідати наступним вимогам:

• зв’язок з блоком вимірювань по інтерфейсу UART, зі швидкістю передачі даних не менше 38 400 біт/с;

• розраховувати сумарну накопичену дозу, не більше ніж за 1мс;

• мати вбудований годинник з метою відмічання часу при збереженні результатів вимірів;

• зберігати результати вимірів на карті FLASH-пам’яті типу SD з об’ємом не менше 4 ГБ;

• при роботі з картою пам’яті підтримувати файлову систему FAT32;

• сигналізувати про заповненість карти пам’яті за допомогою світлодіодного індикатора;

• підтримувати USB та Bluetooth, швидкість передачі даних не менше 38400 кБіт/с;

• отримувати та передавати параметри налаштування блоку вимірювань;

4.2 Вимоги до конструкції

- Сума габаритних розмірів виробу не більше 150 мм;

- Максимальна вага не більше 0,120 кг.

4.3 Вимоги до надійності

- Середній час напрацювання на відмову не менше 25000 годин;

4.4 Умови безпеки обслуговування

Керуватися загальними вимогами безпеки обслуговування для апаратури низької напруги згідно ГОСТ 12.2.007-75.

4.5 Вимоги до документації розробки

Вся необхідна документація приводиться в пояснювальній записці до роботи. Додаткова документація не потрібна.

5. Вимоги до складових частин пристрою, сировини, використовуваним матеріалам

- повинні використовуватись легкодоступні електронні компоненти;

- конструкція повинна бути ремонтопридатною і повинна забезпечувати взаємозамінність елементів;

6. Вимоги до умов експлуатації

Кліматичне виконання УХЛ 4.0 по ГОСТ 15150-69.

7. Вимоги до упаковки, транспортуванню та зберіганню

Група умов зберігання Л1 по ГОСТ 15150-69. Зберігати в закритих, опалюваних та вентильованих приміщеннях, в яких забезпечується наступні умови:

• Температура повітря +10...+45 °С;

• Відносна вологість повітря 65% при 20 °С;

• Атмосферний тиск 84... 106 кПа.

Транспортувати автомобільним, залізничним або авіаційним транспортом в спеціальній транспортній тарі.

8. Економічні показники

Не розглядаються

9. Етапи розробки

№	Найменування етапу розробки	Терміни виконання етапів проекту	Результат
1	Вивчення способів вимірювання радації, огляд існуючих конструктивних рішень	1.05.2010 -24.07.2010	Розділ огляд аналогів та прототипів
2	Вивчення технологій USB, Bluetooth, роботи з картами пам’яті SD, складання структурної схеми пристрою	25.07.2010 -30.07.2010	Структурна схема пристрою
3	Вибір елементної бази	1.08.2010 -14.08.2010	Набір елементної бази
4	Складання схеми електричної принципової	15.08.2010 -30.08.2010	Схема електрична принципова пристрою
5	Проведення конструкторських розрахунків	1.09.2010 - 4.10.2010	Розділ роботи
6	Вибір типу друкованої плати	10.11.2010-14.12.2010	Друкований вузол
7	Розробка програмного забезпечення	5.10.2010-9.11.2010	Програмне забезпечення
8	Написання пояснювальної записки	Выполняется одновременно с другими этапами разработки. Срок окончания – 15.01.2011	Пояснювальна записка

ВСТУП

На сьогоднішній день зберігається тенденція до збільшення забруднення навколишнього середовища. Одним із видів забруднення є радіаційне. Проблема радіаційного забруднення стала особливо актуальною після аварій на Чорнобильській атомній станції та атомній станції в Японії Фукусіма. Окрім того накопичилось багато радіоактивних відходів у вигляді відпрацьованого ядерного палива.

Радіація представляє собою іонізуюче випромінювання, тобто випромінювання, яке здатне іонізувати речовину [1]. Радіація є невід’ємною властивістю природи і завжди присутня незалежно від діяльності людини. Так на нас діє радіаційний фон Землі та космосу. Радіаційний фон Землі формують природні радіоактивні матеріали, що входять до складу земної кори, ґрунту, води, повітря. Космічний радіаційний фон формує Сонце та інші віддалені від нас на різні відстані космічні об’єкти. Космічні джерела іонізуючого випромінювання діють на людину опосередковано. Вони при взаємодії з атмосферою утворюють різні радіонукліди (³He, ⁷Be, ¹⁴C, ²²Na, ²⁴Na та інші), випромінювання яких діє на людину[2].

З розвитком промисловості людина створила додаткові джерела радіації, створюючи цим радіаційне забруднення. Це атомна зброя, викиди при спалюванні вуглеводнів на металургійних підприємствах, енергетичних підприємствах, відходи атомної енергетики.

Наукові дослідження доводять, що радіація є необхідною для нормального функціонування живої природи, проте значне перевищення природнього фону негативно впливає на організм. Проживання на незабрудненій території не гарантує безпеки з огляду на зафіксовані випадки реалізації товарів виготовлених з матеріалів, які перебували в забруднених зонах, або реалізації зібраних там грибів, вирощених овочів та фруктів та ін. А тому визначення ступеню радіації та його контролю з метою власної безпеки є важливим заходом, який створює попит на портативні дозиметри-радіометри. Розробка блоку вводу-виводу, який забезпечить зв’язок такого дозиметра з мобільним телефоном чи комп’ютером є метою даного проекту. Розроблюваний блок забезпечить можливість збереження результатів моніторингу на змінній карті флеш-пам’яті типу SD, що виключає необхідність постійного з’єднання з ноутбуком чи мобільним телефоном, на відміну від його аналогів. Функції реалізації інтерфейсу покладено на мобільний телефон чи комп’ютер, які можуть забезпечити реалізацію значного виразнішого інтерфейсу користувача за допомогою багатого набору інструментів для побудови графічних інтерфейсів користувача.

Для досягнення поставленої мети в бакалаврській роботі вирішені наступні задачі:

1. Аналіз аналогів та прототипів;

2. Розробка структурної схеми;

3. Розробка схеми електричної принципової;

4. Конструювання друкованої вузла;

5. Побудова віртуальної моделі приладу в середовищі графічного програмування LabView;

6. Розробка програмного забезпечення;

7. Охорона праці.

Кожна із перерахованих задач вирішена в окремому розділі.