टच स्क्रीन के साथ ESP8266 पर होम-निर्मित गीगर काउंटर

मैंने एक गीगर काउंटर को विकसित और इकट्ठा किया - एक उपकरण जो आयनिंग विकिरण का पता लगाने में सक्षम है और परिचित क्लिकों के साथ वातावरण में विकिरण के खतरनाक स्तरों के बारे में चेतावनी देता है। इसका उपयोग खनिजों की खोज के लिए भी किया जा सकता है, और यह निर्धारित किया जा सकता है कि क्या यूरेनियम अयस्क पत्थर में पाया गया है!

इंटरनेट पर आप कई तैयार किए गए किट और गीजर काउंटर को इकट्ठा करने के लिए निर्देश पा सकते हैं, लेकिन मैं कुछ अनोखा करना चाहता था - और मैंने स्क्रीन पर टच कंट्रोल और सूचना के सुंदर प्रदर्शन के साथ एक जीयूआई-डिस्प्ले विकसित किया।

चरण 1: मूल सिद्धांत

गीजर काउंटर के संचालन का सिद्धांत सरल है। कम दबाव पर गैस के साथ एक पतली दीवार वाली ट्यूब (गीजर-मुलर ट्यूब) उच्च वोल्टेज करंट के संपर्क में है। उत्पन्न विद्युत क्षेत्र ढांकता हुआ टूटने के लिए पर्याप्त नहीं है, इसलिए वर्तमान ट्यूब से प्रवाह नहीं करता है - जब तक कि आयनीकरण विकिरण का फोटॉन इसके माध्यम से नहीं गुजरता।

जब बीटा या गामा विकिरण ट्यूब से गुजरता है, तो यह अंदर के गैस अणुओं के हिस्से को आयनित कर सकता है, जो मुक्त इलेक्ट्रॉनों और सकारात्मक आयनों की उपस्थिति की ओर जाता है। कणों को एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में स्थानांतरित करना शुरू होता है, और इलेक्ट्रॉनों को अन्य अणुओं को आयनित करने के लिए शुरू करने के लिए पर्याप्त गति प्राप्त होती है, जिससे चार्ज कणों का एक झरना होता है जो थोड़े समय के लिए वर्तमान का संचालन करना शुरू करते हैं। इस संक्षिप्त वर्तमान पल्स को उपरोक्त सर्किट का उपयोग करके पता लगाया जा सकता है, जो एक क्लिकिंग साउंड बनाता है, या, जैसा कि इस मामले में, एक माइक्रोकंट्रोलर को सूचना स्थानांतरित करता है जो इस डेटा के साथ गणना कर सकता है।

मैं एसबीएम -20 गीजर-मुलर ट्यूब का उपयोग करता हूं क्योंकि यह ईबे पर खोजना आसान है और यह बीटा और गैमी विकिरण के लिए काफी संवेदनशील है।

चरण 2: भागों और विधानसभा

परियोजना के मस्तिष्क के रूप में, मैंने ESP8266 माइक्रोकंट्रोलर के साथ NodeMCU बोर्ड का उपयोग किया। मैं कुछ ऐसा लेना चाहता था जिसे Arduino की तरह प्रोग्राम किया जा सके, और जो बिना देर किए स्क्रीन पर इमेज रेंडर करने के लिए पर्याप्त तेज़ होगा।

उच्च वोल्टेज की आपूर्ति करने के लिए, मैंने एलिएक्सप्रेस के साथ एक ट्रांसफार्मर का उपयोग किया - यह गीगर-मुलर ट्यूब को 400 वी की आपूर्ति करता है। ध्यान रखें कि आउटपुट वोल्टेज की जांच करते समय, इसे सीधे मल्टीमीटर से नहीं मापा जा सकता है - यदि प्रतिबाधा बहुत कम है, तो वोल्टेज कम हो जाएगा और रीडिंग गलत हो जाएगी। मल्टीमीटर के साथ श्रृंखला में कम से कम 100 megohms के प्रतिरोध के साथ एक वोल्टेज विभक्त करें।

डिवाइस 18650 बैटरी द्वारा संचालित होता है, एक अन्य ट्रांसफार्मर के माध्यम से जो शेष सर्किट को एक स्थिर 4.2 वी की आपूर्ति करता है।

यहाँ सभी आवश्यक घटकों की एक सूची दी गई है:

• एसबीएम -20 जीएम हैंडसेट (ईबे पर खोज)।
• उच्च वोल्टेज ट्रांसफार्मर ( AliExpress )।
• 4.2V ( AliExpress ) के लिए ट्रांसफार्मर।
• NodeMCU esp8266 बोर्ड ( अमेज़न )।
• 2.8 "एसपीआई टच स्क्रीन ( अमेज़ॅन )।
• 18650 बैटरी ( अमेज़ॅन ) या कोई 3.7 वी लीपो बैटरी (500+ एमएएच)।
• 18650 बैटरी धारक ( अमेज़न )। यह धारक बोर्ड के लिए बहुत बड़ा हो गया, और मुझे संपर्कों को आवक मोड़ना पड़ा। मैं एक छोटी LiPo बैटरी लेने की सलाह देता हूं और JST कनेक्टर से तारों को बोर्ड पर पावर कॉन्टैक्ट्स में सोल्डर करता हूं।

विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक घटक:

• 330, 1K, 10K, 22K, 100K, 1.8M, 3M ओम पर प्रतिरोध। वोल्टेज विभक्त बनाने के लिए, 10 एमΩ प्रतिरोधक भी आवश्यक हैं।
• कैपेसिटर: 220 पीएफ।
• ट्रांजिस्टर: 2N3904।
• एलईडी 3 मिमी।
• ट्वीटर: 12-17 मिमी पर कोई भी पीजोइलेक्ट्रिक तत्व।
• फ्यूज धारक 6.5 x 32 (ट्यूब के विश्वसनीय बढ़ते के लिए)।
• 12 मिमी स्विच।

अपने गिटहब पर, मैंने पीडीएफ में आरेख पोस्ट किया है - यह दिखाता है कि सभी घटकों को कैसे जोड़ा जाए। सबसे अधिक संभावना है, डिजीके या एलसीएससी जैसे थोक विक्रेताओं से उन्हें ऑर्डर करना सस्ता है। GitHub के पास ज्यादातर घटकों के लिए LCSC के साथ मेरे आदेश के साथ एक नेमप्लेट है।

यह एक बोर्ड बनाने के लिए आवश्यक नहीं है, लेकिन इसके साथ सर्किट की विधानसभा आसान और अधिक सटीक हो जाती है। मैंने GitHub पर बोर्ड के लिए Gerber फाइलें भी पोस्ट कीं। समाप्त बोर्ड प्राप्त करने के बाद, मैंने सर्किट में कई सुधार किए, इसलिए नए सर्किट में अतिरिक्त जंपर्स की आवश्यकता नहीं है - हालांकि मैंने इसकी जांच नहीं की।

मामला पीएलए प्लास्टिक से बने 3 डी प्रिंटर पर मुद्रित किया गया है, उन्हें यहां डाउनलोड किया जा सकता है । मैंने एक नए बोर्ड को संलग्न करने के लिए छेद जोड़कर सीएडी फ़ाइलों को घुमाया। सब कुछ काम करना चाहिए, हालांकि मैंने इसका परीक्षण नहीं किया है।

चरण 3: कोड और उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस

प्रदर्शन इंटरफ़ेस बनाने के लिए, मैंने Adafruit GFX लाइब्रेरी का उपयोग किया। कोड GitHub पर पोस्ट किया गया है ।

इंटरफ़ेस का मुख्य पृष्ठ वर्तमान खुराक, प्रति मिनट संचालन की संख्या और डिवाइस को चालू करने के बाद से कुल संचित खुराक दिखाता है। उपयोगकर्ता 3 से 60 सेकंड तक मध्यवर्ती रकम की गणना के लिए अंतराल को बदलते हुए, तेज और धीमी गति के बीच स्विच कर सकता है। स्क्वीकर और एलईडी को अलग-अलग चालू और बंद किया जा सकता है।

बुनियादी सेटिंग्स का एक मेनू है जो उपयोगकर्ता को खुराक इकाई, चेतावनी दहलीज और अंशांकन कारक को बदलने की अनुमति देता है, जो प्रति मिनट संचालन की संख्या और खुराक दर से संबंधित है। सभी सेटिंग्स EEPROM में सहेजी जाती हैं, और पुनः आरंभ करने के बाद पुनर्स्थापित की जाती हैं।

चरण 4: सत्यापन और निष्कर्ष

गीजर काउंटर को प्राकृतिक पृष्ठभूमि विकिरण से प्रति मिनट 15-30 बार ट्रिगर किया जाता है, जो कि एसबीएम -20 ट्यूब से अपेक्षित है। यूरेनियम अयस्क का एक छोटा सा नमूना मध्यम रेडियोधर्मी के रूप में दर्ज किया गया है, जो प्रति मिनट लगभग 400 क्लिक करता है, और एक थोरियम लैंप काउंटर को 5,000 मिनट प्रति मिनट रिकॉर्ड करने का कारण बन सकता है, अगर आप इसे इसके पास रखते हैं!

मीटर 3.7 V पर 180 mA की खपत करता है, इसलिए 2000 mAh की बैटरी लगभग 11 घंटे तक चलनी चाहिए।

मैं सीज़ियम -137 के मानक स्रोत पर ट्यूब को सही ढंग से जांचने की योजना बना रहा हूं, जिससे रीडिंग अधिक सटीक हो जाएगी। भविष्य के संवर्द्धन में WiFi समर्थन और डेटा रिकॉर्डिंग शामिल है, क्योंकि ESP8266 में अंतर्निहित वाईफाई है।

मुझे आशा है कि आपको मेरी परियोजना दिलचस्प लगी!