Universitatea Tehnica Iasi - Fac. Automatica si Calculatoare
Sisteme cu Microprocesoare

Experiment nr. 12

  • E12.1 Denumire:


  • Pi Geiger - Nuclear Sensor Alert


  • E12.2 Prezentare generala, scop.


  • Experimentul de laborator prezinta o varianta de realizare a unui sistem de alerta pentru radiatii nucleare realizat cu un tub Geiger Muller interfatat la Raspberry Pi zero 2 W prevazut cu LCD de tip HD44780. In caz de detectie nivel ridicat de radioactivitate sistemul poate trimite mail sau SMS.Anasmblul sensor Geiger -Rpi este proiectat si realizat pentru a detecta nivelul de radioacivitate dintr-un stup unde albinele au rolul de transporator particule radioactive. La sfarsitul alboratorului se vor detine informatii detaliate despre posibilitatile de utilizare a platformelor Rpi pentru realizarea sistemelor de detectie a radiatiilor nucleare si furnizarea mesajelor de alerta. Detalii.


  • E12.3 Resurse:


  • - Platforme Raspberry Pi zero/2/3/4,
    Tub Geiger Muller,
    LCD hd44780 cu interfata I2C



  • E12.4 Surse programe prototip:

  • Program Contor Geiger Muller

    Program trimiere SMS

  • E12.5 Mod de desfasurare/urmarire experiment:

  • Detectia radiatiilor nucleare reprezinta o preocupare majora a comunitatii stiintifice fiind dezvoltate echipamente performante care asigura o prtectie radioactiva. Solutia prezentata se bazeaza pe utilizarea unui stup cu albine care pot explora o zona geografica de aprox. 100 km. patrati din care pot transporta in stupul prevazut cu sesnor Geiger Muller eventuale particule radioactive. Schema bloc cu componentele principale este reprezentata in imaginea urmatoare:

    Elementul central ala detectorului il reprezinta un tub Geiger Muller prevazut cu o sursa ridicata de alimentare care permite detectia particolelor radioactive prin curentul produs in acesta de catre pulsurile ionizante conform desenului urmator:



    Semnalul de la iesirea tubului amplificat filtrat este conectat la pinul 11 al Rpi2 si genereaza intrerupere. Rutina de tratare permite contorizarea acestor pulsuri. Functie de frecventa acestora se poate estima nivelul intensitatii radiatiilor . Ecranarea undelor alfa si beta poate fi realizata prin introducerea tubului Geiger Muller intr-o incinta de cupru/metalica.



    Aplicatia care ruleaza pe raspberry pi 2 W contorizeaza pulsurile prin intermediul intreruperilorsi, functie de configuratie, poate trimite mesaje de tip mail sau SMS la autoritaile competente. Sistemul este amplasat la intrarea unui stup astfel incat sa devina sensibil la eventualele particole aduse de catre albine.



    pentru a asigura alimentarea echipamentelor stupii sesnor sunt prevazuti sisteme fotovoltaice autonome realizate conform schemei urmatoare:



    Modulele GPS de tip asigura informatiile pentru localizare si permit ascultarea sunetelor albinelor, care prin procesari adecvate pot constitui o sursa valoroasa de informatii.



    Prevazuti cu detectori nucleari sau cu alte categorii de sensorii coloniile de albine pot deveni cele mai eficiente instrumente pentru monitorizarea mediului.

    Pentru a permite mesaje de alerta pe zone geografice mari sistemele sunt prevazute cu modemuri GSM iar comunicatia se face prin SMS.



    Modulul LCD este conectate la Rpi utilizand protocol de comunicatie I2C.
    Acesta utilizeaza semnalele SDA si SCL conform diagramei de mai jos:


    Comunicatia I2C utilizeaza 2 semnale pentru comunicatii , respectiv SDA si SCL. Protocolul stabileste secvente de start si stop , reprezentarea bit, adresare, data, ack. Adresele I2C sunt observabile cu comanda

    i2cdetect -y 1

    Modulul LCD dispune de un convertor I2C -paralel bus de tip PCF8756 reprezentat in schema de mai jos:


    Software :

    > sudo apt-get install build-essential python-dev python-smbus git Modulel software sunt realizate pentru Python3.
    2. Instalare driver I2C LCD :

    >mkdir lcd && cd lcd
    >wget http://tutorialsraspberrypi.de/wpcontent/uploads/scripts/hd44780_i2c.zip
    >unzip hd44780_i2c.zip

  • Rezolvati problemele propuse;

  • E12.6 Probleme propuse:


  • 1. Realizati o aplicatie care va contoriza pulsurile gama pe telefonul mobil;
    2. Realizati o aplicatie server care va furniza informatii despre radiatiile gama ;
    3. Dezvoltati o metoda pentru afisarea datelor din sensor pe o pagina WEB;
    4. Conectati un sesnor de tempeartura anlogic si afisati local datele;
    5. Analizati modul de determinare a intensitatii radiatiilor nucleare cu telefonul mobil.
  • E12.7 Experimentul poate fi extins pentru:

  • - Realizarea sistelor de tip network sensors
    - Realizarea aplicatiilor de supraveghere a mediului
    - Cloud data sensor - achizitia datelor si stocarea in cloud
    - Aparatura medicala cu transmisia datelor la distanta
    - Instrumentatie inteligenta


  • E12.8 Referinte documentare:



  • © 2022 - Fac. Automatica si Calculatoare Iasi