Kaunta ya Jii ya DIY na ESP8266 na Skrini ya Kugusa: Hatua 4 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

UPDATE: MAMBO MAPYA NA YABORESHWA NA WIFI NA VITU VINGINE VINAVYOONGEZWA HAPA

Niliunda na kujenga Geiger Counter - kifaa kinachoweza kugundua mionzi ya ionizing na kuonya mtumiaji wake juu ya viwango vya mionzi hatari na kelele inayojulikana sana. Inaweza pia kutumiwa wakati wa kutafuta madini ili kuona kama jiwe ulilopata lina madini ya Uranium!

Kuna vifaa na mafunzo mengi yaliyopo mkondoni kutengeneza Geiger Counter yako mwenyewe, lakini nilitaka kutengeneza moja ambayo ni ya kipekee - nilitengeneza onyesho la GUI na vidhibiti vya kugusa ili habari ionyeshwa kwa njia nzuri.

Hatua ya 1: Nadharia ya Msingi

Kanuni ya kufanya kazi ya Geiger Counter ni rahisi. Bomba lenye ukuta mwembamba na gesi ya shinikizo la chini ndani (iitwayo Geiger-Muller Tube) inawezeshwa na voltage ya juu katika elektroni zake mbili. Sehemu ya umeme ambayo imeundwa haitoshi kusababisha kuvunjika kwa dielectric - kwa hivyo hakuna sasa inayotiririka kupitia bomba. Hiyo ni mpaka chembe au picha ya mionzi ya ionizing ipitie.

Wakati mionzi ya beta au gamma inapita, inaweza ionise baadhi ya molekuli za gesi ndani, na kuunda elektroni za bure na ioni chanya. Chembe hizi huanza kusonga kwa sababu ya uwepo wa uwanja wa umeme, na elektroni kweli huchukua kasi ya kutosha ambayo huishia kugeuza molekuli zingine, na kutengeneza chembechembe za chembe zilizochajiwa ambazo hufanya umeme kwa muda mfupi. Mapigo mafupi ya sasa yanaweza kugunduliwa na mzunguko ulioonyeshwa kwa skimu, ambayo inaweza kutumika kuunda sauti ya kubofya, au katika kesi hii, iliyolishwa kwa mdhibiti mdogo ambaye anaweza kufanya mahesabu nayo.

Ninatumia bomba la SBM-20 Geiger kwani ni rahisi kupata kwenye eBay, na ni nyeti kabisa kwa mionzi ya beta na gamma.

Hatua ya 2: Sehemu na Ujenzi

Nilitumia bodi ya NodeMCU kulingana na mtawala mdogo wa ESP8266 kama akili za mradi huu. Nilitaka kitu ambacho kinaweza kusanidiwa kama Arduino lakini ina kasi ya kutosha kuendesha onyesho bila bakia nyingi.

Kwa usambazaji mkubwa wa umeme, nilitumia kibadilishaji hiki cha HV DC-DC kutoka Aliexpress kusambaza 400V kwenye bomba la Geiger. Kumbuka tu kwamba wakati wa kujaribu voltage ya pato, huwezi kuipima moja kwa moja na multimeter - impedance ni ndogo sana na itashusha voltage kwa hivyo usomaji hautakuwa sahihi. Unda mgawanyiko wa voltage na angalau MOHms 100 mfululizo na multimeter na upime voltage kwa njia hiyo.

Kifaa hiki kinatumiwa na betri ya 18650 ambayo huingia kwenye kibadilishaji kingine cha kuongeza ambayo hutoa 4.2V ya mara kwa mara kwa mzunguko wote.

Hapa kuna vifaa vyote vinavyohitajika kwa mzunguko:

• SBM-20 GM tube (wauzaji wengi kwenye eBay)
• Ubadilishaji wa Nguvu ya Voltage ya Juu (AliExpress)
• Kuongeza Converter kwa 4.2V (AliExpress)
• Bodi ya NodeMCU esp8266 (Amazon)
• Skrini ya kugusa ya SPI ya 2.8 (Amazon)
• Kiini cha ion-18650 (Amazon) AU betri yoyote ya Li 3.3 V LiPo (500+ mAh)
• Mmiliki wa seli ya 18650 (Amazon) Kumbuka: kishikiliaji hiki cha betri kiligeuka kuwa kubwa kidogo kwa PCB na ilibidi nipinde pini kwa ndani kuweza kuiunganisha. Napenda kupendekeza kutumia betri ndogo ya LiPo na soldering JST inaongoza kwa pedi za betri kwenye PCB badala yake.

Vipengele anuwai vya elektroniki vinahitajika (unaweza kuwa na zingine tayari):

• Resistors (Ohms): 330, 1K, 10K, 22K, 100K, 1.8M, 3M. Pendekeza kupata vizuizi vya 10M kwa kutengeneza mgawanyiko wa voltage inahitajika kupima pato kubwa la voltage.
• Capacitors: 220 pF
• Transistors: 2N3904
• LED: 3mm
• Buzzer: Buzzer yoyote ya piezo 12-17 mm
• Mmiliki wa Fuse 6.5 * 32 (kushikamana na bomba la Geiger salama)
• Badilisha swichi 12 mm

Tafadhali rejelea muundo wa PDF kwenye GitHub yangu ili uone sehemu zote zinaenda wapi. Kawaida ni bei rahisi kuagiza vifaa hivi kutoka kwa msambazaji mkubwa kama DigiKey au LCSC. Utapata lahajedwali na orodha yangu ya kuagiza kutoka LCSC kwenye ukurasa wa GitHub ambayo ina vifaa vingi vilivyoonyeshwa hapo juu.

Wakati PCB haihitajiki, inaweza kusaidia kuifanya mkutano wa mzunguko uwe rahisi na kuifanya ionekane nadhifu. Faili za Gerber za utengenezaji wa PCB zinaweza kupatikana katika GitHub yangu pia. Nimefanya marekebisho machache kwa muundo wa PCB tangu nilipopata yangu, kwa hivyo warukaji wa ziada hawapaswi kuhitajika na muundo mpya. Hii haijajaribiwa, hata hivyo.

Kesi hiyo imechapishwa 3D kutoka PLA na sehemu zinaweza kupatikana hapa. Nimefanya mabadiliko kwenye faili za CAD kutafakari mabadiliko ya eneo la kuchimba kwenye PCB. Inapaswa kufanya kazi, lakini tafadhali kumbuka kuwa hii haijajaribiwa.

Hatua ya 3: Kanuni na UI

Nilitumia maktaba ya Adafruit GFX kuunda kiolesura cha mtumiaji cha maonyesho. Nambari inaweza kupatikana katika akaunti yangu ya GitHub hapa.

Ukurasa wa nyumbani unaonyesha kiwango cha kipimo, hesabu kwa dakika, na jumla ya kipimo kilichokusanywa tangu kifaa kiwashwe. Mtumiaji anaweza kuchagua njia ya ujumuishaji ya polepole au ya haraka ambayo hubadilisha muda wa kuzunguka kuwa sekunde 60 au sekunde 3. Buzzer na LED zinaweza kugeuzwa au kuzimwa kibinafsi.

Kuna menyu ya mipangilio ya msingi ambayo inamruhusu mtumiaji kubadilisha vitengo vya kipimo, kizingiti cha tahadhari, na sababu ya upimaji ambayo inahusiana na CPM na kiwango cha kipimo. Mipangilio yote imehifadhiwa kwenye EEPROM ili iweze kupatikana wakati kifaa kimewekwa upya.

Hatua ya 4: Upimaji na Hitimisho

Counter ya Geiger hupima kiwango cha kubofya cha hesabu 15 hadi 30 kwa dakika kutoka kwa mionzi ya asili, ambayo ni juu ya kile kinachotarajiwa kutoka kwa bomba la SBM-20. Sampuli ndogo ya Urani Ore inasajiliwa kama mionzi wastani, karibu 400 CPM, lakini joho la taa iliyowezekana inaweza kuifanya ibofye haraka kuliko 5000 CPM ikishikiliwa dhidi ya bomba!

Kaunta ya Geiger huchota karibu 180 mA saa 3.7V, kwa hivyo betri ya 2000 mAh inapaswa kudumu karibu masaa 11 kwa malipo.

Ninapanga kusawazisha vizuri bomba na chanzo wastani cha Cesium-137, ambayo itafanya usomaji wa kipimo kuwa sahihi zaidi. Kwa maboresho ya siku zijazo, ningeweza pia kuongeza uwezo wa WiFi na utumiaji wa magogo ya data kwani ESP8266 tayari inakuja na WiFi iliyojengwa ndani.

Natumai umepata mradi huu wa kupendeza! Tafadhali shiriki ujenzi wako ikiwa utaishia kutengeneza kitu kama hicho!