Нам стало цікаво, що станеться, якщо ми візьмемо наш DIY модуль лічильника Гейгера GGreg20_V3 і разом з контролером ESP32 помістимо його в морозильну камеру з цільовою температурою -23 градуси за Цельсієм.
Чи працюватиме наш датчик при такій низькій температурі? Чи побачимо ми якісь збої або відхилення у вимірах датчика радіації?
Ми з колегами ставили на те, що рано чи пізно отримаємо хибнопозитивні імпульси на вході ESP32 під час сильного охолодження.
Справа в тому, що коли мова йде про таку модульну систему, вона може містити кілька точок відмови, які можуть проявитися під час роботи при низьких температурах. Перед початком тестування ми розглядали наступні можливі точки відмови:
- плата модуля лічильника Гейгера,
- плата контролера ESP32,
- з’єднання між ними,
- та трубка Гейгера-Мюллера СБМ20.
Кожен з цих компонентів може перестати працювати або стати нестабільним через деформацію матеріалів, зміну провідності проводів і контактів або утворення роси чи льоду на поверхні електроніки.
Хоча трубка Гейгера-Мюллера має відповідний температурний діапазон (від -60°C до +70°C) зазначений виробником, вона також може змінювати свою поведінку під впливом низьких температур. Наприклад, втрата здатності генерувати імпульси через уповільнення молекулярних/електронних процесів внаслідок зменшення енергії частинок у газах, що заповнюють трубку, або, навпаки, лавиноподібна іонізація всередині колби через термодинамічні характеристики цих газів (Ne+Br2+Ar).
З цієї причини було цікаво і важливо провести такий тест модуля GGreg20_V3 і схеми з контролером ESP32, яку вони створюють в DIY-проектах, щоб відповісти на потенційні питання наших користувачів і замовників, які планують використовувати лічильник Гейгера GGreg20_V3 в суворих погодних умовах.
Ми протримали датчик при таких низьких температурах кілька годин. При цьому ми бездротовим способом записували вимірювання з датчика на сервер Home Assistant і спостерігали за графіками вимірювань.
І…. І ми задоволені цим тестом, але не будемо забігати наперед і розповімо, як все відбувалося покроково.
Отже, в цьому експерименті ми мали на меті дослідити роботу DIY модуля лічильника Гейгера при низьких температурах. Ми помістили модуль лічильника Гейгера і контролер ESP32 в морозильну камеру з температурою -23 градуси Цельсія і тримали його там протягом 5 годин. Ми записували вимірювання з датчика і спостерігали за графіками вимірювань, щоб оцінити будь-які збої або відхилення у вимірах датчика випромінювання.
Ми також змогли виміряти температуру датчика під час тесту, оскільки мали під рукою температурний сенсор (1-wire DS18b20 12-bit). Однак ми також кілька разів під час тесту контролювали зовнішню температуру корпусу модуля за допомогою безконтактного інфрачервоного термометра.
Результати
Ми не помітили жодних збоїв чи відхилень у вимірах датчика радіації протягом усього періоду тестування. Вимірювання датчика залишалися в межах нормального радіаційного фону протягом усього періоду тестування.
Ми також використали ці практичні тести, щоб перевірити, як система поводитиметься при переході від тепла до глибокого холоду, а також від холоду морозильної камери до звичайних кімнатних умов, і виявили, що не було жодних проблем, які можна було б виявити за допомогою простих інструментів моніторингу. Абсолютна величина перепаду температури (різке зниження і підвищення) під час тесту склала більше сорока градусів.
Обговорення
Наші результати свідчать про те, що датчик радіації GGreg20_V3 здатен надійно працювати за низьких температур. Це важливий висновок, оскільки він означає, що датчик можна використовувати в низькотемпературних середовищах без значної втрати точності та надійності.
Однак варто зазначити, що наш експеримент був обмеженим за обсягом, і для підтвердження отриманих результатів можуть знадобитися подальші тести.
Зокрема, ми не робили статистичної перевірки отриманих даних, а лише провели кілька тривалих (до шести годин) експериментів і практично перевірили, чи будуть нормально працювати датчик і мікроконтролер.
Висновки
Отже, наш експеримент показав, що датчик радіації GGreg20_V3 може надійно працювати при низьких температурах. Ми не спостерігали жодних збоїв чи відхилень у вимірах датчика радіації протягом усього періоду тестування, що свідчить про те, що датчик може використовуватися в умовах низьких температур без суттєвої втрати точності та надійності. Однак, можуть знадобитися подальші випробування, щоб підтвердити ці висновки і оцінити продуктивність датчика протягом тривалого періоду.
Тепер ви також знаєте, що відбувається, якщо лічильник Гейгера GGreg20_V3 помістити в низькотемпературне середовище.
Сподіваємося, що ця стаття була для вас такою ж цікавою і корисною, як і проведений нами експеримент.
