ESP8266 ба мэдрэгчтэй дэлгэц бүхий DIY Geiger тоолуур: 4 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

ШИНЭЧЛЭХ: WIFI болон бусад нэмсэн онцлогтой шинэ, сайжруулсан хувилбарыг эндээс үзнэ үү.

Би Geiger Counter-ийг зохион бүтээсэн бөгөөд ионжуулагч цацрагийг илрүүлж, хэрэглэгчдэд хүрээлэн буй орчны цацрагийн түвшинг бүх хүмүүст танил болсон дуу чимээгээр сэрэмжлүүлж өгдөг. Үүнийг мөн ашигт малтмал хайхад ашиглаж, олсон чулуулагт нь ураны хүдэр байгаа эсэхийг шалгаж болно.

Гейгер тоолуурыг өөрийн гараар хийх боломжтой олон тооны иж бүрдэл, заавар онлайнаар байдаг, гэхдээ би үүнийг өвөрмөц болгохыг хүссэн юм. Мэдрэгчтэй GUI дэлгэцийг зохион бүтээсэн тул мэдээллийг маш сайн харуулсан болно.

Алхам 1: Үндсэн онол

Geiger Counter -ийн ажиллах зарчим нь энгийн. Дотор нь нам даралттай хийтэй нимгэн ханатай хоолой (Гейгер-Мюллер хоолой гэж нэрлэдэг) нь хоёр электродоос өндөр хүчдэлээр тэжээгддэг. Үүсгэсэн цахилгаан орон нь диэлектрикийн эвдрэлийг үүсгэхэд хангалтгүй байдаг тул хоолойгоор гүйдэл гүйдэггүй. Энэ нь ионжуулагч цацрагийн тоосонцор эсвэл фотон дамжин өнгөрөх хүртэл юм.

Бета эсвэл гамма цацраг дамжин өнгөрөхөд доторх хийн молекулуудын зарим хэсгийг ионжуулж, чөлөөт электронууд болон эерэг ионуудыг үүсгэдэг. Эдгээр хэсгүүд нь цахилгаан орон байгаагаас болж хөдөлж эхэлдэг бөгөөд электронууд үнэндээ хангалттай хурдыг авч бусад молекулуудыг ионжуулж, хэсэг зуур цахилгаан дамжуулдаг цэнэгтэй тоосонцорыг үүсгэдэг. Энэхүү богино хугацааны импульсийг схемд үзүүлсэн хэлхээгээр илрүүлж болох бөгөөд үүнийг дараа нь дарах дууг үүсгэхэд ашиглаж болно, эсвэл энэ тохиолдолд тооцоолол хийх боломжтой микроконтроллерт өгнө.

Би eBay дээрээс олоход хялбар, бета болон гамма цацраг туяанд маш мэдрэмтгий тул би SBM-20 Geiger хоолойг ашиглаж байна.

Алхам 2: эд анги ба барилгын ажил

Би ESP8266 микроконтроллер дээр суурилсан NodeMCU хавтанг энэ төслийн тархи болгон ашигласан. Би Arduino шиг програмчлагдах боломжтой боловч хэт их хоцролтгүйгээр дэлгэцийг жолоодох чадвартай зүйлийг хүсч байсан.

Өндөр хүчдэлийн хангамжийн хувьд би Aliexpress-ийн энэхүү HV DC-DC өргөлтийн хөрвүүлэгчийг ашиглан Гейгер хоолойд 400В хүчдэл нийлүүлсэн. Гаралтын хүчдэлийг туршихдаа үүнийг мултиметрээр шууд хэмжих боломжгүй гэдгийг санаарай - эсэргүүцэл нь хэт бага бөгөөд хүчдэл буурах тул уншилт нь буруу болно. Мультиметрээр дор хаяж 100 МОм хүчдэл хуваагч үүсгэж хүчдэлийг ингэж хэмжинэ.

Төхөөрөмж нь 18650 батерейгаар тэжээгддэг бөгөөд энэ нь хэлхээний бусад хэсэгт тогтмол 4.2 В хүчдэл өгдөг өөр хүчдэл хувиргагч руу тэжээгддэг.

Энд хэлхээнд шаардлагатай бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүд байна.

• SBM-20 GM хоолой (eBay дээр олон худалдагч)
• Өндөр хүчдэлийн өргөлтийн хөрвүүлэгч (AliExpress)
• 4.2V -ийн Boost хөрвүүлэгч (AliExpress)
• NodeMCU esp8266 самбар (Амазон)
• 2.8 "SPI мэдрэгчтэй дэлгэц (Amazon)
• 18650 Li-ion cell (Amazon) OR 3.7V LiPo зай (500+ мАч)
• 18650 үүр эзэмшигч (Амазон) Тэмдэглэл: Энэхүү батерейны эзэмшигч нь ПХБ -ийн хувьд арай том хэмжээтэй байсан тул би гагнах боломжтой байхын тулд тээглүүрээ дотогш нь нугалав. Би жижиг LiPo батерей ашиглахыг зөвлөж байна, JST -ийг гагнах нь түүний оронд ПХБ дээрх батерейны дэвсгэр рүү хөтөлдөг.

Төрөл бүрийн электрон бүрэлдэхүүн хэсгүүд шаардлагатай (танд эдгээрийн зарим нь байж магадгүй):

• Эсэргүүцэл (Ом): 330, 1K, 10K, 22K, 100K, 1.8M, 3M. Өндөр хүчдэлийн гаралтыг хэмжихийн тулд хүчдэл хуваагч болгохын тулд 10M резистор авахыг зөвлөж байна.
• Конденсатор: 220 pF
• Транзистор: 2N3904
• LED: 3 мм
• Дуугаруулагч: 12-17 мм хэмжээтэй пьезо дуугаруулагч
• Гал хамгаалагч 6.5*32 (Geiger хоолойг найдвартай бэхлэх)
• 12 мм -ийн унтраалга

Бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүд хаашаа явж байгааг харахын тулд миний GitHub дахь PDF схемийг үзнэ үү. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг DigiKey эсвэл LCSC зэрэг бөөнөөр борлуулагчаас захиалах нь ихэвчлэн хямд байдаг. Та дээр үзүүлсэн ихэнх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулсан GitHub хуудаснаас LCSC -ээс өгсөн захиалгын жагсаалт бүхий хүснэгтийг олох болно.

ПХБ шаардлагагүй боловч энэ нь хэлхээний угсралтыг хялбарчилж, цэвэрхэн харагдуулахад тусална. ПХБ -ийн үйлдвэрлэлийн Gerber файлуудыг миний GitHub дээрээс олж болно. Би ПХБ -ийн загварыг олж авснаасаа хойш хэд хэдэн засвар хийсэн тул нэмэлт загварыг шинэ загвараар хийх шаардлагагүй болно. Гэсэн хэдий ч үүнийг туршиж үзээгүй байна.

Энэ хэргийг PLA дээр 3D хэлбэрээр хэвлэсэн бөгөөд эд ангиудыг эндээс авах боломжтой. Би ПХБ -д өрөмдлөгийн байршлын өөрчлөлтийг тусгахын тулд CAD файлд өөрчлөлт оруулсан. Энэ нь ажиллах ёстой боловч үүнийг туршиж үзээгүй болохыг анхаарна уу.

Алхам 3: Код ба UI

Би дэлгэцийн хэрэглэгчийн интерфэйсийг бий болгохын тулд Adafruit GFX номын санг ашигласан. Кодыг эндээс миний GitHub данснаас олж болно.

Нүүр хуудас нь тунгийн хэмжээ, минут тутамд тоолох, төхөөрөмжийг асааснаас хойш хуримтлагдсан нийт тунг харуулдаг. Хэрэглэгч нь гулсмал нийлбэрийн интервалыг 60 секунд эсвэл 3 секунд болгон өөрчилдөг удаан эсвэл хурдан нэгтгэх горимыг сонгож болно. Дуугаруулагч болон LED -ийг тус тусад нь асаах, унтраах боломжтой.

Хэрэглэгчид тунгийн нэгж, дохиоллын босго, CPM -ийг тунгийн түвшинтэй тохируулах коэффициентийг өөрчлөх боломжийг олгодог үндсэн тохиргооны цэс байдаг. Бүх тохиргоог EEPROM -д хадгалдаг тул төхөөрөмжийг дахин тохируулах үед тэдгээрийг буцааж авах боломжтой.

Алхам 4: Туршилт ба дүгнэлт

Geiger Counter нь SBM -20 хоолойноос хүлээгдэж буй хэмжээнээс хамаарч байгалийн цацраг туяагаар минут тутамд 15-30 удаа дарах түвшинг хэмждэг. Ураны хүдрийн жижиг дээж нь дунд зэргийн цацраг идэвхт бодис гэж бүртгэгддэг, ойролцоогоор 400 CPM боловч торон дэнлүүний нөмрөг нь хуруу шилэнд бэхлэхэд 5000 CPM -ээс хурдан дарж чаддаг.

Geiger тоолуур нь 3.7В хүчдэлтэй 180 мА орчим зай авдаг тул 2000 мАч батерейг цэнэглэхэд 11 цаг орчим ажиллах ёстой.

Би хоолойг стандарт цезий-137 эх үүсвэрээр зөв тохируулахаар төлөвлөж байгаа бөгөөд энэ нь тунгийн уншилтыг илүү нарийвчлалтай болгоно. Ирээдүйд сайжруулахын тулд ESP8266 нь WiFi -ийг суулгасан байгаа тул WiFi -ийн боломж, өгөгдөл бүртгэх функцийг нэмж болно.

Энэ төсөл танд сонирхолтой санагдсан гэж найдаж байна! Хэрэв та үүнтэй төстэй зүйл хийвэл бүтээн байгуулалтаа хуваалцана уу!