Un drone per misurare le radiazioni

Un Drone Per Misurare Le Radiazioni - ProjectEMS
Un drone per misurare le radiazioni. E’ possibile? Probabilmente in certi casi lo è. Ed è un argomento affrontabile anche dal punto di vista di un “maker”. Grazie a piattaforme come Arduino la tecnologià è sempre più alla portata dei piccoli innovatori!

Ricordate che ProjectEMS è nato come progetto riguardante lo sviluppo di un Drone che potesse fare alcune misurazioni ambientali?
Per chi non se lo ricorda o per chi non ci conosce affatto, è possibile approfondire a questa pagina.

Case History

Parliamo prima di tutto di alcuni droni che hanno esplorato siti di fama internazionale.
Un drone multirotore Phantom 2 è stato introdotto a Pripyat, una città “fantasma” poco lontana dalla centrale di Chernobyl. Qui di seguito è possibile vedere un video interessante, e sotto un certo punto di vista anche un pò spaventoso.

Qui un’articolo su The Guardian che ne parla.

Qualcuno ha pensato anche a dei progetti riguardanti Fukushima e la misurazione delle radiazioni. Ecco un articolo che ne parla. In testa alla pagina è possibile vedere un breve video che mostra anche il volo di un drone.

E per completare questo mini-paragrafo vi consigliamo questo articolo derivato dal blog di Drone Adventures. Riporta di alcuni voli effettuati con dei piccoli ala fissa (eBee) sopra la città deserta di Fukushima. [ARTICOLO NON DISPONIBILE – CONTINUA A LEGGERE PER TROVARE I LINK AGGIORNATI]
Qui la gallery fotografica. [ARTICOLO NON DISPONIBILE – CONTINUA A LEGGERE PER TROVARE I LINK AGGIORNATI]
Qui la pagina della “missione” sul loro sito principale. [PAGINA NON DISPONIBILE – CONTINUA A LEGGERE PER TROVARE I LINK AGGIORNATI]

Come misurare le radiazioni con elettronica DIY

Vi mostriamo un prodotto, la Radiation Sensor Board di Libelium. Questa è la pagina prodotto ufficiale.
Radiation Sensor Board ProjectEMS
Se siete interessati alla guida tecnica in PDF la trovate a questa pagina.

Qui invece è possibile trovare un interessante tutorial, presente sempre sul sito ufficiale del produttore.

Cosa misura la radiation sensor board?
A seconda del tubo di Geiger installato può misurare radiazioni Alpha, Beta o Gamma (Oppure tutte e tre assieme).

Cosa è necessario per iniziare ad usarla?
Arduino uno + Radiation sensor board + materiale per i test (Noi abbiamo usato il cosiddetto “uranium glass”.

Quali sono i livelli di riferimento?
10 μSv – Le radiazioni medie che si ricevono in una giornata
40 μSv – Le radiazioni ricevute prendendo un volo da New York a Los Angeles
100 μSv – Le radiazioni che si ricevono facendono una radiografia dentale
800 μSv – La dose totale di radiazioni a Three-Mile Island per la durata dell’incidente
3000 μSv – La Dose di radiazioni per una mammografia
3600 μSv – Le radiazioni media che un cittadino degli USA riceve in un anno da fonti diverse
50000 μSv – La dose di radiazioni massima consentita in un anno professionale negli USA
100000 μSv – La dose ri radiazioni più bassa legata all’aumento del rischio di cancro
2000000 μSv – Grave avvelenamento da radiazioni (alcune volte fatale)

Quale codice è necessario scrivere per poterla usare?
Di seguito riportiamo il codice ufficiale fornito da Cooking hacks/Libelium

/*  
 *  Geiger Counter - Radiation Sensor Board
 *  
 *  Copyright (C) Libelium Comunicaciones Distribuidas S.L. 
 *  http://www.libelium.com 
 *  
 *  This program is free software: you can redistribute it and/or modify 
 *  it under the terms of the GNU General Public License as published by 
 *  the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or 
 *  (at your option) any later version. 
 *  a
 *  This program is distributed in the hope that it will be useful, 
 *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of 
 *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the 
 *  GNU General Public License for more details.
 *  
 *  You should have received a copy of the GNU General Public License 
 *  along with this program.  If not, see http://www.gnu.org/licenses/. 
 *  
 *  Version:           3.0
 *  Design:            David Gascón 
 *  Implementation:    Marcos Yarza
 */

// include the library code:
#include <LiquidCrystal.h>

// initialize the library with the numbers of the interface pins
LiquidCrystal lcd(3,4,5,6,7,8);


// Threshold values for the led bar
#define TH1 45
#define TH2 95
#define TH3 200
#define TH4 400
#define TH5 600

// Conversion factor - CPM to uSV/h
#define CONV_FACTOR 0.00812

// Variables
int ledArray [] = {10,11,12,13,9};
int geiger_input = 2;
long count = 0;
long countPerMinute = 0;
long timePrevious = 0;
long timePreviousMeassure = 0;
long time = 0;
long countPrevious = 0;
float radiationValue = 0.0;

void setup(){
  pinMode(geiger_input, INPUT);
  digitalWrite(geiger_input,HIGH);
  for (int i=0;i<5;i++){
    pinMode(ledArray[i],OUTPUT);
  }

  Serial.begin(19200);

  //set up the LCD\'s number of columns and rows:
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Radiation Sensor");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("Board - Arduino");  
  delay(1000);

  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print(" Cooking Hacks");
  delay(1000);

  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,1);  
  lcd.print("www.cooking-hacks.com");
  delay(500);
  for (int i=0;i<5;i++){
    delay(200);  
    lcd.scrollDisplayLeft();
  }
  delay(500);

  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("  - Libelium -");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("www.libelium.com");    
  delay(1000);

  lcd.clear();  
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("CPM=");
  lcd.setCursor(4,0);
  lcd.print(6*count);
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print(radiationValue);

  attachInterrupt(0,countPulse,FALLING);

}

void loop(){
  if (millis()-timePreviousMeassure > 10000){
    countPerMinute = 6*count;
    radiationValue = countPerMinute * CONV_FACTOR;
    timePreviousMeassure = millis();
    Serial.print("cpm = "); 
    Serial.print(countPerMinute,DEC);
    Serial.print(" - ");
    Serial.print("uSv/h = ");
    Serial.println(radiationValue,4);      
    lcd.clear();    
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("CPM=");
    lcd.setCursor(4,0);
    lcd.print(countPerMinute);
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print(radiationValue,4);
    lcd.setCursor(6,1);
    lcd.print(" uSv/h");

    //led var setting  
    if(countPerMinute <= TH1) ledVar(0);
    if((countPerMinute <= TH2)&&(countPerMinute>TH1)) ledVar(1);
    if((countPerMinute <= TH3)&&(countPerMinute>TH2)) ledVar(2);
    if((countPerMinute <= TH4)&&(countPerMinute>TH3)) ledVar(3);
    if((countPerMinute <= TH5)&&(countPerMinute>TH4)) ledVar(4);
    if(countPerMinute>TH5) ledVar(5);

    count = 0;

  }

}

void countPulse(){
  detachInterrupt(0);
  count++;
  while(digitalRead(2)==0){
  }
  attachInterrupt(0,countPulse,FALLING);
}

void ledVar(int value){
  if (value > 0){
    for(int i=0;i<=value;i++){
      digitalWrite(ledArray[i],HIGH);
    }
    for(int i=5;i>value;i--){
      digitalWrite(ledArray[i],LOW);
    }
  }
  else {
    for(int i=5;i>=0;i--){
      digitalWrite(ledArray[i],LOW);
    }
  }
}
    

Prima di concludere questo mini-paragrafo vogliamo riportarvi integralmente il “manifesto” scritto dal team Libelium/Cooking Hacks a riguardo di questo prodotto. Lo riportiamo in lingua inglese, cosi come è stato scritto sul loro sito.
“The main finality of the Radiation Sensor Board for Arduino and Raspberry Pi is to help people in Japan to measure the levels of radiation in their everyday life after the unfortunate earthquake and tsunami struck Japan in March 2011 and cause the nuclear radiation leakages in Fukushima. We want to give the chance to measure by themselves this levels instead of trusting in the general advises which are being broadcasted. The usage of this sensor board along with the affordable and easy to use Arduino platform helps people to get radiation values from specific places.

As technical guys, we feel the responsibility of providing our support in those areas where we can contribute. As a result, first batch has been shipped to Japan at no charge to the Tokyo Hackerspace and other working groups.

The design of the board is open hardware and the source code is released under GPL.

The Libelium Team. April 2011.”

I nostri test

Attualmente abbiamo portato avanti solo due differenti tipologie di test:
-Test di funzionamento del Radiation Sensor Shield
-Test di volo multirotore con agganciato Radiation Sensor Shield ed elettronica di contorno

Sono entrambi due test molto semplici, ed in entrambi i casi abbiamo avuto riscontri positivi. I test sono stati completati con successo.
Qui di seguito è possibile vedere un video dove eseguo un semplice test di lettura radiazioni con la Radiation Sensor Board avvicinando il cosiddetto “Uranium Glass” (minuto 1:29.)

Tuttavia non abbiamo svolto alcun tipo di test pratico in zone con elevata presenza di radiazioni Alpha, Gamma e Beta. Gli unici test svolti sono i due precedentemente elencati.

Dove non è possibile effettuare le misurazioni in questione

Il metodo appena descritto probabilmente non è valido per tutte le zone. Ricordiamoci pur sempre che la maggior parte dei piccoli droni civili sono influenzati dalla mancanza del segnale radio, dalla mancanza del segnale GPS/GLONASS, da disturbi elttromagnetici elevati e tanti altri fattori ancora.
E’ sicuramente possibile volare in alcune zone, così come dimostrato dagli esempi prima riportati, tuttavia non conosciamo a fondo i limiti di questo metodo di misurazione.
Probabilmente in determinate zone potrebbero essere possibile riscontrare diversi problemi.
Non siamo in grado di dire se, in uno scenario ipotetico in cui è avvenuta una perdita di materiale radioattivo, un drone civile con questa sensoristica possa avvicinarsi alla zona o essere realmente utile alle rilevazioni senza che ne venga compromessa in alcun modo la funzionalità.
Vogliamo essere chiari a questo riguardo: non abbiamo potuto testare a fondo la tecnologia precedentemente elencata in siti con elevata presenza di radiazioni Alpha, Gamma e Beta. Ne consegue che non siamo in grado di fornire nessuna garanzia su di essa.

Disclamer

Ci auguriamo che il contenuto di questro articolo possa essere di aiuto o di ispirazione a qualcuno.
L’argomento droni e misurazione ambientale ci è caro.
Tuttavia non abbiamo potuto testare a fondo la tecnologia precedentemente elencata in siti con elevata presenza di radiazioni Alpha, Gamma e Beta.
Ne consegue che non siamo in grado di fornire nessuna garanzia su di essa.

 

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