एक ESP8266 और एक टचस्क्रीन के साथ DIY गीजर काउंटर: 4 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

अद्यतन: वाईफ़ाई और अन्य अतिरिक्त सुविधाओं के साथ यहां नया और बेहतर संस्करण

मैंने एक गीजर काउंटर बनाया और बनाया - एक ऐसा उपकरण जो आयनकारी विकिरण का पता लगा सकता है और अपने उपयोगकर्ता को खतरनाक परिवेश विकिरण स्तरों के बारे में सभी परिचित क्लिक शोर के साथ चेतावनी दे सकता है। इसका उपयोग खनिजों की खोज करते समय यह देखने के लिए भी किया जा सकता है कि आपको जो चट्टान मिली है उसमें यूरेनियम अयस्क है या नहीं!

आपका खुद का गीजर काउंटर बनाने के लिए कई मौजूदा किट और ट्यूटोरियल ऑनलाइन उपलब्ध हैं, लेकिन मैं एक ऐसा बनाना चाहता था जो अद्वितीय हो - मैंने टच कंट्रोल के साथ एक जीयूआई डिस्प्ले डिज़ाइन किया है ताकि जानकारी सुंदर तरीके से प्रदर्शित हो।

चरण 1: मूल सिद्धांत

गीजर काउंटर का कार्य सिद्धांत सरल है। एक पतली दीवार वाली ट्यूब जिसके अंदर कम दबाव वाली गैस होती है (जिसे गीजर-मुलर ट्यूब कहा जाता है) अपने दो इलेक्ट्रोडों में एक उच्च वोल्टेज के साथ सक्रिय होती है। जो विद्युत क्षेत्र बनाया गया है वह ढांकता हुआ टूटने का कारण बनने के लिए पर्याप्त नहीं है - इसलिए ट्यूब के माध्यम से कोई भी प्रवाह नहीं होता है। वह तब तक है जब तक कि आयनकारी विकिरण का एक कण या फोटॉन इसके माध्यम से नहीं जाता है।

जब बीटा या गामा विकिरण गुजरता है, तो यह अंदर के कुछ गैस अणुओं को आयनित कर सकता है, मुक्त इलेक्ट्रॉनों और सकारात्मक आयनों का निर्माण कर सकता है। विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति के कारण ये कण गतिमान होने लगते हैं, और इलेक्ट्रॉन वास्तव में इतनी गति पकड़ लेते हैं कि वे अन्य अणुओं को आयनित कर देते हैं, जिससे आवेशित कणों का एक झरना बन जाता है जो क्षणिक रूप से बिजली का संचालन करते हैं। सर्किट में दिखाए गए सर्किट द्वारा करंट की इस संक्षिप्त पल्स का पता लगाया जा सकता है, जिसका उपयोग तब क्लिकिंग साउंड बनाने के लिए किया जा सकता है, या इस मामले में, माइक्रोकंट्रोलर को खिलाया जाता है जो इसके साथ गणना कर सकता है।

मैं SBM-20 Geiger ट्यूब का उपयोग कर रहा हूं क्योंकि यह eBay पर खोजना आसान है, और बीटा और गामा विकिरण के प्रति काफी संवेदनशील है।

चरण 2: भागों और निर्माण

मैंने इस परियोजना के लिए दिमाग के रूप में ESP8266 माइक्रोकंट्रोलर पर आधारित NodeMCU बोर्ड का उपयोग किया। मुझे कुछ ऐसा चाहिए था जिसे Arduino की तरह प्रोग्राम किया जा सकता है, लेकिन बहुत अधिक अंतराल के बिना डिस्प्ले को चलाने के लिए पर्याप्त तेज़ है।

उच्च वोल्टेज आपूर्ति के लिए, मैंने गीजर ट्यूब को 400V की आपूर्ति करने के लिए Aliexpress से इस HV DC-DC बूस्ट कनवर्टर का उपयोग किया। बस ध्यान रखें कि आउटपुट वोल्टेज का परीक्षण करते समय, आप इसे सीधे मल्टीमीटर से नहीं माप सकते - प्रतिबाधा बहुत कम है और यह वोल्टेज को गिरा देगा इसलिए रीडिंग गलत होगी। मल्टीमीटर के साथ श्रृंखला में कम से कम १०० MOhms के साथ एक वोल्टेज विभक्त बनाएं और उस तरह से वोल्टेज को मापें।

डिवाइस एक 18650 बैटरी द्वारा संचालित होता है जो एक अन्य बूस्ट कन्वर्टर में फीड होता है जो बाकी सर्किट के लिए निरंतर 4.2V की आपूर्ति करता है।

सर्किट के लिए आवश्यक सभी घटक यहां दिए गए हैं:

• SBM-20 GM ट्यूब (ईबे पर कई विक्रेता)
• हाई वोल्टेज बूस्ट कन्वर्टर (AliExpress)
• 4.2V के लिए बूस्ट कन्वर्टर (AliExpress)
• NodeMCU esp8266 बोर्ड (अमेज़ॅन)
• 2.8 "एसपीआई टचस्क्रीन (अमेज़ॅन)
• 18650 ली-आयन सेल (अमेज़ॅन) या कोई 3.7 वी लीपो बैटरी (500+ एमएएच)
• १८६५० सेल धारक (अमेज़ॅन) नोट: यह बैटरी धारक पीसीबी के लिए थोड़ा बड़ा निकला और मुझे इसे मिलाप करने में सक्षम होने के लिए पिनों को अंदर की ओर मोड़ना पड़ा। मैं एक छोटी लीपो बैटरी का उपयोग करने की अनुशंसा करता हूं और सोल्डरिंग जेएसटी पीसीबी पर बैटरी पैड की ओर जाता है।

आवश्यक विविध इलेक्ट्रॉनिक घटक (आपके पास इनमें से कुछ पहले से ही हो सकते हैं):

• रेसिस्टर्स (ओम): 330, 1K, 10K, 22K, 100K, 1.8M, 3M। उच्च वोल्टेज आउटपुट को मापने के लिए आवश्यक वोल्टेज विभक्त बनाने के लिए 10M प्रतिरोधक प्राप्त करने की अनुशंसा करें।
• कैपेसिटर: २२० पीएफ
• ट्रांजिस्टर: 2N3904
• एलईडी: 3 मिमी
• बजर: कोई भी 12-17 मिमी पीजो बजर
• फ्यूज धारक 6.5*32 (गीजर ट्यूब को सुरक्षित रूप से संलग्न करने के लिए)
• टॉगल स्विच 12 मिमी

सभी घटक कहां जाते हैं यह देखने के लिए कृपया मेरे गिटहब में पीडीएफ योजनाबद्ध देखें। DigiKey या LCSC जैसे थोक वितरक से इन घटकों को ऑर्डर करना आमतौर पर सस्ता होता है। आपको GitHub पेज में LCSC से मेरी ऑर्डर सूची के साथ एक स्प्रेडशीट मिलेगी जिसमें ऊपर दिखाए गए अधिकांश घटक शामिल हैं।

जबकि एक पीसीबी की जरूरत नहीं है, यह सर्किट असेंबली को आसान बनाने और इसे साफ-सुथरा बनाने में मदद कर सकता है। PCB निर्माण के लिए Gerber फाइलें मेरे GitHub में भी मिल सकती हैं। जब से मुझे मेरा मिला है, मैंने पीसीबी डिज़ाइन में कुछ सुधार किए हैं, इसलिए नए डिज़ाइन के साथ अतिरिक्त जंपर्स की आवश्यकता नहीं होनी चाहिए। हालांकि इसका परीक्षण नहीं किया गया है।

मामला पीएलए से 3डी प्रिंटेड है और इसके पुर्जे यहां देखे जा सकते हैं। मैंने पीसीबी में ड्रिल स्थान परिवर्तन को दर्शाने के लिए सीएडी फाइलों में बदलाव किए हैं। यह काम करना चाहिए, लेकिन कृपया ध्यान दें कि इसका परीक्षण नहीं किया गया है।

चरण 3: कोड और UI

मैंने प्रदर्शन के लिए यूजर इंटरफेस बनाने के लिए एडफ्रूट जीएफएक्स लाइब्रेरी का इस्तेमाल किया। कोड यहां मेरे गिटहब खाते में पाया जा सकता है।

होम पेज खुराक की दर, प्रति मिनट मायने रखता है, और डिवाइस चालू होने के बाद से कुल संचित खुराक दिखाता है। उपयोगकर्ता एक धीमा या तेज़ एकीकरण मोड चुन सकता है जो रोलिंग योग अंतराल को 60 सेकंड या 3 सेकंड में बदल देता है। बजर और एलईडी को अलग-अलग चालू या बंद किया जा सकता है।

एक बुनियादी सेटिंग मेनू है जो उपयोगकर्ता को खुराक इकाइयों, अलर्ट थ्रेशोल्ड और अंशांकन कारक को बदलने की अनुमति देता है जो सीपीएम को खुराक दर से संबंधित करता है। सभी सेटिंग्स EEPROM में सहेजी जाती हैं ताकि डिवाइस के रीसेट होने पर उन्हें पुनः प्राप्त किया जा सके।

चरण 4: परीक्षण और निष्कर्ष

गीजर काउंटर प्राकृतिक पृष्ठभूमि विकिरण से प्रति मिनट 15 - 30 गिनती की क्लिक दर को मापता है, जो कि एसबीएम -20 ट्यूब से अपेक्षित है। यूरेनियम अयस्क का एक छोटा सा नमूना लगभग ४०० सीपीएम पर मध्यम रेडियोधर्मी के रूप में पंजीकृत होता है, लेकिन एक थोरेटेड लालटेन मेंटल ट्यूब के खिलाफ पकड़े जाने पर ५००० सीपीएम से अधिक तेजी से क्लिक कर सकता है!

Geiger काउंटर 3.7V पर लगभग 180 mA खींचता है, इसलिए 2000 mAh की बैटरी चार्ज होने पर लगभग 11 घंटे तक चलनी चाहिए।

मैं सीज़ियम-137 के मानक स्रोत के साथ ट्यूब को ठीक से कैलिब्रेट करने की योजना बना रहा हूं, जिससे खुराक रीडिंग अधिक सटीक हो जाएगी। भविष्य में सुधार के लिए, मैं वाईफाई क्षमता और डेटा लॉगिंग कार्यक्षमता भी जोड़ सकता हूं क्योंकि ESP8266 पहले से ही निर्मित वाईफाई के साथ आता है।

मुझे आशा है कि आपको यह परियोजना दिलचस्प लगी होगी! कृपया अपना निर्माण साझा करें यदि आप अंत में कुछ ऐसा ही बनाते हैं!