RikamIno - Radon-Ionisationskammer Break-Out für den Arduino

[DL8BCN]

OMG: Das erste .pdf war ganz am Anfang so gut versteckt, das ich es erst jetzt gesehen habe
Da ist ja alles klasse beschrieben.
Da hätte ich mir ein paar ,,dumme" Fragen sparen können.

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Die 18 bis 20V mit einem Up-Wandler zu erzeugen, ist vermutlich keine gute Idee, oder?

Probiers doch mal! Meine Prognose ist, der Ripple des DC/DC überlagert sich dem Messsignal durch Influenz. Du hast ja in der Kammer bezogen auf die Größe der Selbstentladung einer Batterie keinen nennenswerten Stromfluß. Von daher ist das Problem bei 9V Blöcken nur, dass sie vielleicht mal auslaufen. Du kannst aber auch sechs CR2023 Lithium Knopfzellen mit 3V pro Stück aufeinanderstapeln, die halten quasi ewig.

Aber ansonsten sieht Deine Bastelei ja schon richtig gut aus.

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Hab mal nachgeschaut was die laufende Messung des ersten RikamIno-Prototypen so macht. Eine Halbwertszeit ist nun ja schon rum. Und ja, der "Flossi" leistet gute Arbeit, er exhaliert schön:

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Man kann schon Einiges erkennen. Also die Temperatur scheint doch nicht so sehr mit dem Messergebnis zu korrelieren. Es wurde hier in der Gegend mal unangenehm kalt, so dass ich die Heizung angeschaltet habe, aber so klar bildet sich das nicht ab. Dann habe ich mit der HWZ von 3.82 Tagen einen Fit in den Anfangsbereich gerechnet, das ergibt die graue Kurve. Da sieht man nun schon dass ich Aktivität verliere. Das habe ich erwartet. Aber im großen Ganzen ist das bisher ein recht gutes Ergebnis. Man sieht eben schön wie sich die Aktivitätskonzentration in Richtung einer Sättigung aufbaut. 

[DL8BCN]

Es fehlt nur noch der FET
Ich habe mir auch ein Arduino Board bestellt.
Das ist aber für mich komplettes Neuland.
Ich hatte nur mit Raspberry experimentiert.
Allerdings nichts selber programmiert.
Wenn das alles nichts wird, kann ich ja immer noch die Dose komplett abdichten, Argon/CO2 Gas rein und als Zählrohr verwenden
@ opengeiger: Wie visualisierst du die Kurven?
Musst du die Daten exportieren und irgendwo wieder importieren zum Anzeigen?
Oder geht das auch mit der Arduino Software?

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Ich habe mir auch ein Arduino Board bestellt.
Das ist aber für mich komplettes Neuland.

Gib mal bei Google folgende Worte ein: "wie programmiert man einen Arduino?". Mein Browser sagt dann rechts oben:  "Ungefähr 654.000 Ergebnisse (0,23 Sekunden) "

Und irgendwie hast Du doch auch Deine Amateurfunkprüfung bestanden,   

@ opengeiger: Wie visualisierst du die Kurven?
Musst du die Daten exportieren und irgendwo wieder importieren zum Anzeigen?
Oder geht das auch mit der Arduino Software?

Es geht beides: Du kannst einerseits entweder den "Serial Plotter" in der Arduino IDE benutzen. Das ist eine etwas spartanische grafische Ausgabe. Eleganter aber öffnest Du die DATALOG.TXT Datei, die der Arduino mit dem Datalogger Shield auf die SD Karte gespeichert hat mit Excel. In Excel kannst Du dann Grafiken darstellen, bis keiner mehr die Ergebnisse glaubt.

Wenn Du Dir das Geld für die SD-Karte aber gespart hast, kannst Du auch ein Terminal-Programm auf dem  PC benutzen, welches den Output auf einem USB, der als serial Port genutzt wird, anzeigen kann, um statt mit der Arduino IDE dann mit dem PC den Output des Mikrocontrollers einzufangen. Dann muss aber Dein PC/Laptop zum Loggen immer daneben stehen. Für den PC/Laptop gibt es dann Terminal Programme, die das dann in eine Data Logger Datei abspeichern können. Das kannst Du genauso mit Excel öffnen. Als Terminal-Programme benutze ich gerne die Freeware "HTERM von Tobias Hammer (http://der-hammer.info/pages/terminal.html).

Längerfristig lohnt sich so ein Arduino Data Logger Shield für diese Zwecke aber schon. Es kostet mindestens nen Faktor 20 weniger als der Laptop und schont das Klima! 

[silfox]

Ich habe inzwischen einen sehr dünnen Draht verwendet, den Aufbau komplett und die Routine auf dem Arduino leicht modifiziert:

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
  int out = A0;
  int adcValue = 0;
  unsigned long timeStart, timeStop, dt;
  float volt;
  pinMode(out, OUTPUT);
  digitalWrite(out, LOW); // discharge
  delay(1000);
  digitalWrite(out, HIGH);
  pinMode(out, INPUT);
  delay(1000);
  volt = 0;
  timeStart = millis();
  while (volt < 15)
  {
    adcValue = analogRead(out);
    volt = (float) adcValue*5/102.3;
    timeStop = millis();
    dt=(timeStop-timeStart)/1000.0;
    Serial.print("V ");
    Serial.println(volt);
    delay(1000);
  }
  Serial.print("T ");
  Serial.println(dt);
}

Der Unterschied ist, dass alle 1sec die Spannung ausgeben und mit dem Praefix V versehen wird.
Die Delta-Zeit ist mit dem Praefix T versehen.
Ferner wird die Spannung durch einen Faktor ca. 100 geteilt anstatt ca. 1000.
Das Abbruchkriterium ist erfüllt, wenn die Spannung 1.5 V erreicht.

Dann bekommt man ca. alle 5min einen T-Wert.
Der Arduino ist via USB an einen RaspberryPi angeschlossen, an dem u.a. auch der Radoneye seriell angeschlossen ist.

Auf dem RaspberryPi werden die T-Daten in eine Datei geschrieben:

cat rikamino_T_2024_05_20_08.dat
2024-05-20 08:02:03 263.00
2024-05-20 08:06:27 261.00
2024-05-20 08:10:38 249.00
2024-05-20 08:15:15 274.00
2024-05-20 08:19:46 268.00
2024-05-20 08:24:05 256.00
2024-05-20 08:28:49 281.00
2024-05-20 08:33:02 250.00
2024-05-20 08:37:27 262.00
2024-05-20 08:42:29 299.00
2024-05-20 08:46:56 264.00
2024-05-20 08:51:55 296.00
2024-05-20 08:56:38 280.00

Jede neue Stunde wird eine neue Datei angelegt.
Die Datei wird vom Datenbankserver abgeholt, und die Rohdaten in die Datenbank eingetragen.
Schließlich  werden 10min-Daten (als Mittelwert) bestimmt.
Das kann man dann mit den Daten des Radoneye vergleichen.

Die Radon-Aktivitätskonzentration schwankt (je nach Lüften des Zimmers - im Erdgeschoss) zwischen 20 und 200 Bq/m3, kann bei längerer Abwesenheit aber bis 300 Bq/m3 ansteigen.

Trägt man die Daten des Rikamino und des Radoneye gegeneinander auf ergibt sich folgendes Bild:

Es gibt eine schwache Korrelation - aber so richtig zufrieden bin ich nicht.
Möglicherweise ist der Leckstrom des Aufbaus immer noch zu groß ?

[opengeiger.de]

Super! Tolle Arbeit!

Ja auf den Dreher bin ich mittlerweile auch gekommen, dass die 10 Sekunden in der while Schleife unnötig sind, wenn man nur die Periodendauer bestimmt und nicht das Spannungssignal plottet. Ich hab da bei mir auch auf 1 Sekunde reduziert.

Sobald die laufende Messung mit dem Fossenbürger Granit ein wenig weiter ist, dass man auch die Sättigung gut sieht, werde ich meinen Sirad Radon-Monitor auch mal dazustellen und den Pile-Up mit Rikamino und Sirad parallel messen.

Jetz würde ich bei Deinem Plot vielleicht noch eine Sache anregen: Plotte doch 1/DeltaTime des Rikamino über der Radon-Aktivitätskonzentration des RadonEye, denn sonst sind die beiden Kurven ja invers zueinander. Der RadonEye liefert ja Aktivität pro Volumen und Dein Rikamino 1/Zeit, das ist grade gegenläufig. Damit der Rikamino etwas zur Aktivität proportionales Anzeigt müsstest Du doch den Kehrwert der deltaZeit anzeigen. 1/DeltaTime wäre dann Zyklen/Stunde, also ähnlich wie Counts pro Minute von der Einheit her. Wenn ich jetzt so vor meinem geistigen Auge von der roten Kurve das Inverse vorstelle, sieht das so schlecht doch nicht aus. Der Korrelationsplot kommt dagegen schon ganz gut raus fürs Erste.

Von meiner Arbeit an der Uni weiß ich auch noch, wenn man low-cost Sensoren gegen  Profi-Sensoren korreliert, dann ist es manchmal -zumindest am Anfang-  geschickter, man schafft erstmal eine ideale Prüf-Atmosphäre, wo die Konzentration eine geordnete Dynamik aufweist. Da findet man Fehler leichter, als wenn man damit gleich ins ,,Feld" geht. In dem Sinne, wie wäre es denn, wenn Du mal ein großes Gefäß (Eimer, Kanutonne)  nimmst, Radon-Eye und Rikamino da reinsteckst und ein wenig Granit oder Phosphatdünger mit dazugibst, die etwas Radon exhalieren und dann dicht verschließt. Das gibt die berühmte e-Funktion. Da müsstest Du dann recht schnell sehen, wo es noch hakt.

Ich hatte vor kurzem jemand, der hat so eine Messung mit einem RadonEye in einem Eimer mit 100g Rhyolith aus Ellweiler gemacht, das kam am Radon Eye so raus:

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Also auch etwas zittrig, gemessen an dem was man der Theorie nach erwarten würde, aberansonsten passts. Von daher denke ich auch der RadonEye wird so seine Ungenauigkeiten (falsche Pulse etc.) haben, dazu die Temperatur und Feuchteabhängigkeit etc. Von daher wär's vielleicht auch nicht schlecht noch einen DHT22 Sensor oder sowas mit dran zu klemmen um Temperatur und Feuchte zu loggen auf die jeder Sensor so seine eigene Empfindlichkeit hat. Das hab ich jetzt jedenfalls gemacht.   

Aber ansonsten sehr genial die Untersuchung !!!     

Anonsten, kannst Du mal ein Foto Deiner Bastelei machen, wo man die Isolation erkennen kann?

[silfox]

Vielen Dank für Deine Anmerkungen und Anregungen.

Ich habe nun den Kehrwert der deltaZeit bestimmt und dargestellt.
Tatsächlich sieht es so subjektiv besser aus - ich denke aber, der Vergleich sollte nun für einen etwas längeren Zeitraum durchgeführt werden.
Wenn man die Daten des Radoneye ansieht, hat man das Gefühl, dass diese geglättet sind.
Entsprechend habe ich auch in der dritten Abbildung die Daten des Rikamoni (mit einer ganz einfachen Glättungsfunktion, die auch den Offset leicht verschiebt ... ) "bearbeitet".

Viele Grüße

[opengeiger.de]

Wow! Klasse! Echt gut!
Gratulation zu dem Ergebnis.