DIY Geiger Counter Me një ESP8266 dhe një ekran me prekje: 4 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:18

P URDITSIM: VERSION I RI DHE PMPRMIRSUAR ME WIFI DHE TIPARE T OTHER TJERA TD SHTUAR KETU

Unë projektova dhe ndërtova një Counter Geiger-një pajisje që mund të zbulojë rrezatimin jonizues dhe të paralajmërojë përdoruesin e tij për nivelet e rrezikshme të rrezatimit të ambientit me zhurmën shumë të njohur të klikimit. Mund të përdoret gjithashtu kur kërkoni për minerale për të parë nëse shkëmbi që keni gjetur ka Ore Uraniumi në të!

Ka shumë komplete dhe mësime ekzistuese në dispozicion në internet për të bërë Counter tuaj Geiger, por unë doja të bëja një që është unik - kam projektuar një ekran GUI me kontrolle me prekje në mënyrë që informacioni të shfaqet në një mënyrë të bukur.

Hapi 1: Teoria themelore

Parimi i funksionimit të një Counter Geiger është i thjeshtë. Një tub me mure të hollë me një gaz me presion të ulët brenda (i quajtur një tub Geiger-Muller) energjizohet me një tension të lartë në të dy elektrodat e tij. Fusha elektrike e krijuar nuk është e mjaftueshme për të shkaktuar prishje dielektrike - kështu që asnjë rrymë nuk rrjedh nëpër tub. Kjo ndodh derisa një grimcë ose foton i rrezatimit jonizues të kalojë nëpër të.

Kur rrezatimi beta ose gama kalon, ai mund të jonizojë disa nga molekulat e gazit brenda, duke krijuar elektrone të lira dhe jone pozitive. Këto grimca fillojnë të lëvizin për shkak të pranisë së fushës elektrike, dhe elektronet në të vërtetë marrin shpejtësi të mjaftueshme saqë përfundojnë duke jonizuar molekulat e tjera, duke krijuar një kaskadë të grimcave të ngarkuara të cilat përçojnë në çast energjinë elektrike. Ky impuls i shkurtër i rrymës mund të zbulohet nga qarku i treguar në skemë, i cili më pas mund të përdoret për të krijuar tingullin e klikimit, ose në këtë rast, të ushqyer me mikrokontrolluesin që mund të bëjë llogaritjet me të.

Unë jam duke përdorur tubin SBM-20 Geiger pasi është i lehtë për tu gjetur në eBay, dhe mjaft i ndjeshëm ndaj rrezatimit beta dhe gama.

Hapi 2: Pjesët dhe Ndërtimi

Kam përdorur bordin NodeMCU bazuar në mikrokontrolluesin ESP8266 si tru për këtë projekt. Doja diçka që mund të programohet si një Arduino, por është mjaft e shpejtë për të drejtuar ekranin pa shumë vonesë.

Për furnizimin me tension të lartë, kam përdorur këtë konvertues nxitës HV DC-DC nga Aliexpress për të furnizuar 400V në tubin Geiger. Vetëm mbani në mend se kur testoni tensionin e daljes, nuk mund ta matni drejtpërdrejt me një multimetër - rezistenca është shumë e ulët dhe do të bjerë tensionin kështu që leximi do të jetë i pasaktë. Krijoni një ndarës të tensionit me të paktën 100 MOhms në seri me multimetrin dhe matni tensionin në atë mënyrë.

Pajisja mundësohet nga një bateri 18650 që ushqehet me një konvertues tjetër nxitës që furnizon një konstant 4.2V për pjesën tjetër të qarkut.

Këtu janë të gjithë përbërësit e nevojshëm për qarkun:

• Tub SBM-20 GM (shumë shitës në eBay)
• Konvertues i Rritjes së Tensionit të Lartë (AliExpress)
• Konvertuesi i rritjes për 4.2V (AliExpress)
• Bordi NodeMCU esp8266 (Amazon)
• Ekran me prekje 2,8 "SPI (Amazon)
• Qeli 18650 Li-jon (Amazon) OSE çdo bateri 3.7 V LiPo (500+ mAh)
• Mbajtës i qelizave 18650 (Amazon) Shënim: ky mbajtës i baterisë doli të ishte shumë i madh për PCB dhe më duhej t'i përkulja kunjat brenda për të qenë në gjendje ta lidhim atë. Unë do të rekomandoja përdorimin e një baterie më të vogël LiPo dhe bashkimin e kabllove JST në pllakat e baterisë në PCB.

Komponentë të ndryshëm elektronikë të nevojshëm (mund të keni disa prej tyre tashmë):

• Rezistentët (Ohms): 330, 1K, 10K, 22K, 100K, 1.8M, 3M. Rekomandoni marrjen e rezistencave 10M për të bërë ndarësin e tensionit të nevojshëm për të matur daljen e tensionit të lartë.
• Kondensatorët: 220 pF
• Transistorë: 2N3904
• LED: 3 mm
• Zile: Çdo zile piezo 12-17 mm
• Mbajtës siguresash 6.5*32 (për të lidhur tubin Geiger në mënyrë të sigurt)
• Çelësi i ndërrimit 12 mm

Ju lutemi referojuni skemës PDF në GitHub tim për të parë se ku shkojnë të gjithë përbërësit. Zakonisht është më e lirë të porositni këto përbërës nga një shpërndarës i madh si DigiKey ose LCSC. Ju do të gjeni një spreadsheet me listën time të porosive nga LCSC në faqen GitHub që përmban shumicën e përbërësve të treguar më sipër.

Ndërsa një PCB nuk është e nevojshme, mund të ndihmojë që montimi i qarkut të jetë i lehtë dhe ta bëjë atë të duket i zoti. Skedarët Gerber për prodhimin e PCB mund të gjenden gjithashtu në GitHub tim. Unë kam bërë disa rregullime në modelin e PCB që kur kam marrë timen, kështu që kërcyesit shtesë nuk duhet të jenë të nevojshëm me modelin e ri. Sidoqoftë, kjo nuk është testuar.

Rasti është i printuar 3D jashtë PLA dhe pjesët mund t'i gjeni këtu. Kam bërë ndryshime në skedarët CAD për të pasqyruar ndryshimet e vendndodhjes së stërvitjes në PCB. Duhet të funksionojë, por ju lutemi vini re se kjo nuk është testuar.

Hapi 3: Kodi dhe UI

Kam përdorur bibliotekën Adafruit GFX për të krijuar ndërfaqen e përdoruesit për ekranin. Kodi mund të gjendet në llogarinë time GitHub këtu.

Faqja kryesore tregon normën e dozës, numërimin në minutë dhe dozën totale të grumbulluar që kur pajisja është ndezur. Përdoruesi mund të zgjedhë një mënyrë integrimi të ngadaltë ose të shpejtë e cila ndryshon intervalin e shumës lëvizëse në 60 sekonda ose 3 sekonda. Zileja dhe LED mund të ndizen ose fiken individualisht.

Ekziston një menu bazë e cilësimeve që lejon përdoruesin të ndryshojë njësitë e dozës, pragun e alarmit dhe faktorin e kalibrimit që lidh CPM me shkallën e dozës. Të gjitha cilësimet ruhen në EEPROM kështu që ato mund të merren kur pajisja të rivendoset.

Hapi 4: Testimi dhe Përfundimi

Counter Geiger mat një normë klikimi prej 15 - 30 akuza në minutë nga rrezatimi natyror, i cili ka të bëjë me atë që pritet nga një tub SBM -20. Një mostër e vogël e xeheve të uraniumit regjistrohet si radioaktive mesatarisht, me rreth 400 CPM, por një mantel fanar i thoriuar mund ta bëjë atë të klikojë më shpejt se 5000 CPM kur mbahet kundër tubit!

Numëruesi Geiger tërheq rreth 180 mA në 3.7V, kështu që një bateri 2000 mAh duhet të zgjasë rreth 11 orë me një karikim.

Unë planifikoj të kalibroj siç duhet tubin me një burim standard të Cezium-137, i cili do t'i bëjë leximet e dozës më të sakta. Për përmirësimet e ardhshme, unë gjithashtu mund të shtoj aftësinë WiFi dhe funksionimin e regjistrimit të të dhënave pasi ESP8266 tashmë vjen me WiFi të integruar.

Shpresoj se ju ka gjetur ky projekt interesant! Ju lutemi ndani ndërtimin tuaj nëse përfundoni duke bërë diçka të ngjashme!