DIY Geiger эсептегич ESP8266 жана сенсордук экран менен: 4 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

UPDATE: WIFI МЕНЕН ЖАНА ЖАКШЫРТЫЛГАН ВЕРСИЯ ЖАНА БАШКА КОШУМЧА ӨЗГӨЧӨЛҮКТӨР БУЛ ЖЕРДЕ

Мен Geiger Counterди иштеп чыктым жана курдум-иондоштуруучу нурланууну аныктай турган жана колдонуучусун айланадагы радиациянын коркунучтуу деңгээли жөнүндө баарына тааныш чыкылдатуу үнү менен эскертүүчү түзүлүш. Ал ошондой эле пайдалуу кендерди издөөдө колдонсо болот, сиз тапкан таштын ичинде уран рудасы бар же жок экенин билүү үчүн!

Өзүңүздүн Гейгер эсептегичти жасоо үчүн Интернетте көптөгөн жеткиликтүү комплекттер жана окуу куралдары бар, бирок мен уникалдуу кылып жасагым келди - мен сенсордук башкаруу менен GUI дисплейин иштеп чыктым, ошондуктан маалымат абдан кооз түрдө көрсөтүлөт.

1 -кадам: Негизги теория

Geiger Counterдин иштөө принциби жөнөкөй. Ичинде төмөн басымдагы газы бар ичке дубал түтүк (Geiger-Muller Tube деп аталат) анын эки электродунда жогорку чыңалууда иштейт. Электр талаасы диэлектриктин бузулушуна жетиштүү эмес, ошондуктан түтүк аркылуу эч кандай агым өтпөйт. Бул иондоштуруучу нурлануунун бөлүкчөсү же фотону ал аркылуу өтмөйүнчө.

Бета же гамма -нурлануу өткөндө, ичиндеги кээ бир газ молекулаларын иондоштуруп, эркин электрондорду жана оң иондорду түзө алат. Бул бөлүкчөлөр электр талаасынын болушунан улам кыймылдай башташат жана электрондор жетишерлик ылдамдыкты алып, башка молекулаларды иондоштуруп бүтүрүшөт жана заряддалган бөлүкчөлөрдүн каскадын түзүшөт, алар электрди убактылуу өткөрүшөт. Токтун бул кыска импульсун схемада көрсөтүлгөн схема аныктай алат, андан кийин чыкылдатуу үнүн чыгарууга болот, же бул учурда аны менен эсептешүүлөрдү жасай турган микроконтроллерге берилет.

Мен SBM-20 Geiger түтүкчөсүн колдонуп жатам, анткени аны eBayден табуу оңой жана бета жана гамма нурланууга өтө сезгич.

2 -кадам: Бөлүктөр жана курулуш

Мен бул долбоордун мээси катары ESP8266 микроконтроллерине негизделген NodeMCU тактасын колдондум. Мен Arduino сыяктуу программалана турган нерсени кааладым, бирок дисплейди ашыкча артта калтырбоо үчүн жетиштүү.

Жогорку чыңалуу менен камсыздоо үчүн, мен Гейгер түтүгүнө 400В жеткирүү үчүн Aliexpressтин HV DC-DC күчөткүчүн колдондум. Чыгуу чыңалуусун текшерип жатканда, аны мультиметр менен өлчөй албастыгыңызды эстен чыгарбаңыз - импеданс өтө төмөн жана ал чыңалууну түшүрөт, андыктан окуу так болбойт. Мультиметр менен катарынан кеминде 100 МОс чыңалуу бөлүштүргүчтү түзүңүз жана чыңалууну ошентип өлчөңүз.

Түзмөк 18650 батарейкасы менен иштейт, ал схеманын калган бөлүгүнө туруктуу 4.2V жеткирүүчү дагы бир күчөткүч конвертерине кирет.

Бул жерде схемага керектүү бардык компоненттер бар:

• SBM-20 GM түтүк (eBayде көптөгөн сатуучулар)
• Жогорку Voltage Boost Converter (AliExpress)
• 4.2V үчүн Booster Converter (AliExpress)
• NodeMCU esp8266 тактасы (Amazon)
• 2.8 "SPI сенсордук экраны (Amazon)
• 18650 Li-ion клеткасы (Amazon) ЖЕ 3.7 V LiPo батарейкасы (500+ мАч)
• 18650 уюлдук кармагыч (Amazon) Эскертүү: бул батарейка кармагыч ПХБ үчүн бир аз чоң болуп чыкты, мен аны ширетүү үчүн казыктарды ичине бүгүшүм керек болчу. Мен кичирээк LiPo батареясын колдонууну сунуштайт элем жана JSTти ширетүү анын ордуна ПХБдагы батарея аянтчаларына алып келет.

Ар кандай электрондук компоненттер керек (сизде булардын айрымдары болушу мүмкүн):

• Резисторлор (Ом): 330, 1K, 10K, 22K, 100K, 1.8M, 3M. Жогорку чыңалуудагы кубаттуулукту өлчөө үчүн керектүү чыңалуу бөлүштүргүчтү жасоо үчүн 10М каршылыгын алууну сунуштаңыз.
• Конденсаторлор: 220 pF
• Транзисторлор: 2N3904
• LED: 3мм
• Будильник: 12-17 мм болгон пьезо сигналдары
• Сактандыргыч кармагыч 6.5*32 (Geiger түтүгүн коопсуз бекитүү үчүн)
• 12 мм которуштуруу

Сураныч, бардык компоненттер кайда кеткенин билүү үчүн менин GitHubдагы PDF схемасына кайрылыңыз. Бул компоненттерди DigiKey же LCSC сыяктуу жапырт дистрибьютордон заказ кылуу адатта арзаныраак болот. Сиз LCSCтен GitHub баракчасында менин буйрутмалар тизмегим бар таблицаны таба аласыз, ал жогоруда көрсөтүлгөн компоненттердин көпчүлүгүн камтыйт.

ПХБ кереги жок болсо да, бул райондук жыйынды оңой кылып, тыкан кылып көрсөтүүгө жардам берет. PCB өндүрүү үчүн Gerber файлдарын менин GitHub да тапса болот. Мен меники болгондон бери ПХБ дизайнына бир нече оңдоолорду киргиздим, андыктан жаңы конструкция менен кошумча секиргичтердин кереги жок болушу керек. Бирок бул сыналган эмес.

Кап 3D PLAдан чыгарылган жана бөлүктөрүн бул жерден тапса болот. Мен ПХБда бургулоо жайгашкан өзгөрүүлөрдү чагылдыруу үчүн CAD файлдарына өзгөртүүлөрдү киргиздим. Бул иштеши керек, бирок бул текшерилбегенин эске алыңыз.

3 -кадам: Код жана UI

Мен Adafruit GFX китепканасын дисплей үчүн колдонуучу интерфейсин түзүү үчүн колдондум. Кодду GitHub эсебимден бул жерден тапса болот.

Башкы баракча дозанын ылдамдыгын, мүнөтүнө эсептөөлөрдү жана түзмөк күйгүзүлгөндөн бери топтолгон дозаны көрсөтөт. Колдонуучу жай же ылдам интеграция режимин тандай алат, ал тоголотуу суммасынын интервалын 60 секундга же 3 секундга өзгөртөт. Зумерди жана LEDди жекече күйгүзүүгө же өчүрүүгө болот.

Колдонуучуга дозанын бирдиктерин, эскертүүнүн босогосун жана CPMди дозанын ылдамдыгына байланышкан калибрлөө факторун өзгөртүүгө мүмкүндүк берген негизги орнотуулар менюсу бар. Бардык орнотуулар EEPROMда сакталат, андыктан алар түзмөк баштапкы абалга келгенде калыбына келтирилет.

4 -кадам: Тестирлөө жана Жыйынтык

Geiger Counter SBM -20 түтүкчөсүнөн күтүлгөн нерселер жөнүндө болгон табигый фондук радиациядан мүнөтүнө 15 - 30 чыкылдатуу ылдамдыгын өлчөйт. Уран рудасынын кичинекей үлгүсү орточо радиоактивдүү катары катталат, болжол менен 400 CPM, бирок чырак мантиясы түтүктү кармап турганда 5000 CPMден тезирээк чыкылдата алат!

Geiger эсептегич 180 мАга жакын 3.7В тартат, ошондуктан 2000 мАч батарейка заряддо 11 сааттын тегерегинде иштеши керек.

Мен түтүктү Цезий-137 стандарттуу булагы менен туура калибрлөөнү пландап жатам, бул дозанын көрсөткүчтөрүн тагыраак кылат. Келечектеги жакшыртуулар үчүн мен WiFi жөндөмүн жана маалыматтарды каттоо мүмкүнчүлүгүн кошо алмакмын, анткени ESP8266 буга чейин Wi -Fi менен кошо келген.

Бул долбоор сизге кызыктуу болду деп ишенем! Сураныч, эгер сиз окшош нерсени жасап жатсаңыз, өзүңүздүн курушуңуз менен бөлүшүңүз!