ESP8266 və toxunma ekranı olan DIY Geiger sayğacı: 4 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

YENİLƏNİB: WIFI VƏ DİGƏR ƏLAVƏ XÜSUSİYYƏTLƏRİ İLƏ YENİ VƏ TƏKMİLLƏŞDİRİLMİŞ BURADA

İonlaşdırıcı şüalanmanı aşkar edə bilən və istifadəçisini ətrafdakı radiasiya səviyyəsi ilə tanış olan bir klik səsi ilə xəbərdar edə bilən bir cihaz olan Geiger sayğacını hazırladım və qurdum. Tapdığınız qayanın içərisində uran filizinin olub olmadığını görmək üçün minerallar axtararkən də istifadə edilə bilər!

Öz Geiger sayğacınızı hazırlamaq üçün internetdə mövcud olan bir çox kit və dərslər var, amma bənzərsiz birini etmək istədim - məlumatların olduqca gözəl bir şəkildə göstərilməsi üçün toxunma idarəediciləri olan bir GUI ekranı hazırladım.

Addım 1: Əsas nəzəriyyə

Geiger sayğacının iş prinsipi sadədir. İçərisində aşağı təzyiqli qaz olan (Geiger-Muller borusu adlanan) nazik divarlı bir boru, iki elektrodunda yüksək bir gərginliklə enerjiyə malikdir. Yaranan elektrik sahəsi dielektrik parçalanmasına səbəb olmaq üçün kifayət deyil - buna görə də borudan heç bir cərəyan axmır. Bu, ionlaşdırıcı radiasiyanın bir hissəciyi və ya fotonu oradan keçməyincədir.

Beta və ya qamma şüalanma keçdikdə içərisində olan bəzi qaz molekullarını ionlaşdıraraq sərbəst elektronlar və müsbət ionlar yarada bilər. Bu hissəciklər elektrik sahəsinin olması səbəbiylə hərəkət etməyə başlayır və elektronlar əslində kifayət qədər sürətlə hərəkət edərək digər molekulları ionlaşdırır və bir anda elektrik keçirən yüklü hissəciklər kaskadı yaradır. Bu qısa cərəyan nəbzi, sxemdə göstərilən dövrə ilə aşkar edilə bilər, bu da daha sonra tıklama səsi yaratmaq üçün istifadə edilə bilər və ya bu halda onunla hesablamalar apara bilən mikro nəzarətçiyə verilir.

SBM-20 Geiger borusundan istifadə edirəm, çünki eBay-də tapmaq asandır və beta və qamma radiasiyasına olduqca həssasdır.

Addım 2: Parçalar və Tikinti

Bu layihənin beyni olaraq ESP8266 mikro nəzarətçisinə əsaslanan NodeMCU lövhəsindən istifadə etdim. Arduino kimi proqramlaşdırıla bilən, amma çox gecikmədən ekranı idarə edəcək qədər sürətli bir şey istədim.

Yüksək gərginlik təchizatı üçün, Aliexpress-dən bu HV DC-DC gücləndiricisini Geiger borusuna 400V vermək üçün istifadə etdim. Unutmayın ki, çıxış gərginliyini yoxlayarkən onu birbaşa multimetrlə ölçə bilməzsiniz - empedans çox aşağıdır və gərginliyi aşağı salacaq, beləliklə oxunuş qeyri -dəqiq olacaq. Multimetr ilə ardıcıl olaraq ən azı 100 MOhms olan bir gərginlik bölücü yaradın və gərginliyi bu şəkildə ölçün.

Cihaz, dövrənin qalan hissəsi üçün sabit bir 4.2V təmin edən başqa bir gücləndirici çeviriciyə daxil olan 18650 batareya ilə təchiz edilmişdir.

Dövrə üçün lazım olan bütün komponentlər:

• SBM-20 GM borusu (eBay-də bir çox satıcı)
• Yüksək Gərginlik Gücləndiricisi (AliExpress)
• 4.2V üçün gücləndirici çevirici (AliExpress)
• NodeMCU esp8266 lövhəsi (Amazon)
• 2.8 "SPI Toxunma Ekranı (Amazon)
• 18650 Li-ion hüceyrə (Amazon) və ya hər hansı bir 3.7 V LiPo batareya (500+ mAh)
• 18650 hüceyrə tutacağı (Amazon) Qeyd: bu batareya tutucusu PCB üçün bir az çox böyük olduğu ortaya çıxdı və mən onu lehimləmək üçün pinləri içəri əymək məcburiyyətində qaldım. Daha kiçik bir LiPo batareyasından istifadə etməyi və JST -nin lehimlənməsini PCB -də olan akkumulyator yastıqlarına aparmağı məsləhət görürəm.

Müxtəlif elektron komponentlərə ehtiyac var (onlardan bir neçəsinə sahib ola bilərsiniz):

• Rezistorlar (Ohm): 330, 1K, 10K, 22K, 100K, 1.8M, 3M. Yüksək gərginlikli çıxışı ölçmək üçün lazım olan gərginlik bölücüsünü hazırlamaq üçün 10M rezistor almağı məsləhət görürük.
• Kondansatörler: 220 pF
• Transistorlar: 2N3904
• LED: 3 mm
• Buzzer: Hər hansı bir 12-17 mm piezo səs siqnalı
• Sigorta tutucusu 6.5*32 (Geiger borusunu etibarlı şəkildə bağlamaq üçün)
• 12 mm keçid açarı

Bütün komponentlərin hara getdiyini görmək üçün GitHub -dakı PDF sxeminə baxın. Bu komponentləri DigiKey və ya LCSC kimi toplu bir distribyutordan sifariş etmək daha ucuzdur. Yuxarıda göstərilən komponentlərin çoxunu ehtiva edən GitHub səhifəsində LCSC -dən sifariş siyahımı olan bir elektron tablo tapa bilərsiniz.

Bir PCB lazım olmasa da, dövrə quruluşunu asanlaşdırmağa və səliqəli görünməsinə kömək edə bilər. PCB istehsalı üçün Gerber faylları mənim GitHub -da da tapıla bilər. PC -nin dizaynına düzəltdiyimdən bəri bir neçə düzəliş etdim, buna görə yeni dizaynla əlavə atlayıcılara ehtiyac yoxdur. Ancaq bu sınaqdan keçməmişdir.

Kassa PLA -dan 3D çapdır və hissələri burada tapa bilərsiniz. PCB -də qazma yeri dəyişikliklərini əks etdirmək üçün CAD sənədlərində dəyişikliklər etdim. İşləməlidir, amma unutmayın ki, bu sınaqdan keçirilməyib.

Addım 3: Kod və UI

Ekran üçün istifadəçi interfeysi yaratmaq üçün Adafruit GFX kitabxanasından istifadə etdim. Kodu GitHub hesabımda tapa bilərsiniz.

Ana səhifə, dozaj sürətini, dəqiqədə sayılanları və cihaz açıldıqdan bəri yığılmış ümumi dozanı göstərir. İstifadəçi, yuvarlanan məbləğ aralığını 60 saniyəyə və ya 3 saniyəyə dəyişən yavaş və ya sürətli bir inteqrasiya rejimi seçə bilər. Siqnal və LED fərdi olaraq açıla və ya söndürülə bilər.

İstifadəçiyə doz vahidlərini, xəbərdarlıq həddini və CPM -ni doza nisbəti ilə əlaqəli olan kalibrləmə faktorunu dəyişdirməyə imkan verən əsas parametrlər menyusu mövcuddur. Bütün parametrlər EEPROM -da saxlanılır, buna görə cihaz sıfırlandıqda əldə edilə bilər.

Addım 4: Test və Nəticə

Geiger Sayğacı, SBM -20 borusundan gözlənilənlərlə əlaqəli təbii fon radiasiyasından dəqiqədə 15 - 30 sayında bir klik sürətini ölçür. Kiçik bir uran filizi nümunəsi, təxminən 400 CPM -də, orta dərəcədə radioaktiv olaraq qeydiyyata alınır, ancaq toriated bir fənər mantiyası, boruya qarşı tutulduqda 5000 CPM -dən daha sürətli tıklamasını təmin edə bilər!

Geiger sayğacı, 3.7V -də təxminən 180 mA çəkir, buna görə 2000 mAh batareya bir şarjla təxminən 11 saat dayanmalıdır.

Tüpü standart bir sezyum-137 qaynağı ilə düzgün bir şəkildə kalibr etməyi planlaşdırıram ki, bu da dozanın oxunmasını daha dəqiq edəcək. Gələcək inkişaflar üçün, ESP8266 artıq quraşdırılmış WiFi ilə birlikdə gəldiyindən WiFi qabiliyyəti və məlumatların qeyd edilməsi funksiyasını da əlavə edə bilərdim.

Ümid edirəm ki, bu layihəni maraqlı gördünüz! Zəhmət olmasa oxşar bir şey hazırlasanız, quruluşunuzu paylaşın!