เคาน์เตอร์ Geiger ใหม่และปรับปรุง - พร้อม WiFi แล้ว!: 4 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

นี่เป็นเวอร์ชันอัปเดตของตัวนับ Geiger ของฉันจากคำแนะนำนี้ มันค่อนข้างเป็นที่นิยมและฉันก็ได้รับการตอบรับเป็นอย่างดีจากผู้ที่สนใจในการสร้างมัน ดังนั้นนี่คือภาคต่อ:

GC-20 เคาน์เตอร์ Geiger, dosimeter และการตรวจสอบรังสี all-in-one! เดี๋ยวนี้ thicc น้อยลง 50% และมีคุณสมบัติซอฟต์แวร์ใหม่มากมาย! ฉันยังเขียนคู่มือผู้ใช้นี้เพื่อให้ดูเหมือนผลิตภัณฑ์จริงมากขึ้น นี่คือรายการคุณสมบัติหลักที่อุปกรณ์ใหม่นี้มี:

• GUI. ที่ควบคุมด้วยหน้าจอสัมผัสและใช้งานง่าย
• แสดงจำนวนต่อนาที ปริมาณปัจจุบัน และปริมาณสะสมบนหน้าจอหลัก
• SBM-20 Geiger-Muller tube ที่ละเอียดอ่อนและเชื่อถือได้
• เวลารวมตัวแปรสำหรับอัตราปริมาณรังสีเฉลี่ย
• โหมดจับเวลาสำหรับการวัดปริมาณต่ำ
• เลือกระหว่าง Sieverts และ Rems เป็นหน่วยสำหรับอัตราปริมาณรังสีที่แสดง
• เกณฑ์การแจ้งเตือนที่ผู้ใช้ปรับได้
• การสอบเทียบที่ปรับได้เพื่อเชื่อมโยง CPM กับอัตราปริมาณรังสีสำหรับไอโซโทปต่างๆ
• เสียงคลิกและไฟ LED แสดงสถานะเปิดและปิดจากหน้าจอหลัก
• การบันทึกข้อมูลออฟไลน์
• โพสต์ข้อมูลที่บันทึกไว้จำนวนมากไปยังบริการคลาวด์ (ThingSpeak) เพื่อสร้างกราฟ วิเคราะห์ และ/หรือบันทึกลงในคอมพิวเตอร์
• โหมดสถานีตรวจสอบ: อุปกรณ์ยังคงเชื่อมต่อกับ WiFi และโพสต์ระดับการแผ่รังสีโดยรอบไปยังช่อง ThingSpeak เป็นประจำ
• แบตเตอรี่ LiPo แบบชาร์จซ้ำได้ 2000 mAh เวลาใช้งาน 16 ชั่วโมง พอร์ตชาร์จแบบ micro USB
• ไม่ต้องเขียนโปรแกรมจากผู้ใช้ปลายทาง การตั้งค่า WiFi จัดการผ่าน GUI

โปรดดูคู่มือผู้ใช้โดยใช้ลิงก์ด้านบนเพื่อสำรวจคุณลักษณะซอฟต์แวร์และการนำทาง UI

ขั้นตอนที่ 1: ออกแบบไฟล์และลิงค์อื่นๆ

ไฟล์การออกแบบทั้งหมด รวมถึงโค้ด, Gerbers, STL, SolidWorks Assembly, Circuit Schematic, Bill of Materials, User Manual และ Build Guide สามารถพบได้ที่หน้า GitHub ของฉันสำหรับโครงการ

โปรดทราบว่านี่เป็นโครงการที่ค่อนข้างเกี่ยวข้องและใช้เวลานาน และต้องใช้ความรู้เกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมใน Arduino และทักษะในการบัดกรี SMD

มีหน้าข้อมูลในเว็บไซต์พอร์ตโฟลิโอของฉันที่นี่ และคุณยังสามารถค้นหาลิงก์โดยตรงไปยังคู่มือการสร้างที่ฉันรวบรวมไว้ที่นี่

ขั้นตอนที่ 2: ชิ้นส่วนและอุปกรณ์ที่จำเป็น

แผนผังวงจรประกอบด้วยฉลากชิ้นส่วนสำหรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์แบบแยกทั้งหมดที่ใช้ในโครงการนี้ ฉันซื้อส่วนประกอบเหล่านี้จาก LCSC ดังนั้นการป้อนหมายเลขชิ้นส่วนเหล่านั้นในแถบค้นหา LCSC จะแสดงส่วนประกอบที่จำเป็น เอกสารคู่มือการสร้างมีรายละเอียดเพิ่มเติม แต่ฉันจะสรุปข้อมูลที่นี่

อัปเดต: ฉันได้เพิ่มแผ่นงาน Excel ของรายการคำสั่งซื้อ LCSC ไปยังหน้า GitHub

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ที่ใช้คือ SMD และได้รับเลือกให้ประหยัดพื้นที่ ส่วนประกอบแบบพาสซีฟทั้งหมด (ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ) มีรอยเท้า 1206 และมีทรานซิสเตอร์ SOT-23 บางตัว ไดโอดขนาด SMAF และ SOT-89 LDO และตัวจับเวลา SOIC-8 555 มีรอยเท้าแบบกำหนดเองสำหรับตัวเหนี่ยวนำ สวิตช์ และออด ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น หมายเลขผลิตภัณฑ์สำหรับส่วนประกอบเหล่านี้ทั้งหมดจะระบุไว้ในแผนผัง และเวอร์ชัน PDF ที่มีคุณภาพสูงกว่าของแผนผังจะมีอยู่ที่หน้า GitHub

ต่อไปนี้คือรายการส่วนประกอบทั้งหมดที่ใช้ในการประกอบตัวเต็ม ไม่รวมส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์แบบแยกที่จะสั่งซื้อจาก LCSC หรือซัพพลายเออร์ที่คล้ายคลึงกัน

• PCB: สั่งซื้อจากผู้ผลิตรายใดก็ได้โดยใช้ไฟล์ Gerber ที่พบใน GitHub. ของฉัน
• WEMOS D1 มินิหรือโคลน (Amazon)
• จอทัชสกรีน SPI ขนาด 2.8" (อเมซอน)
• หลอดไกเกอร์ SBM-20 ที่ถอดปลายออก (ผู้ขายออนไลน์หลายราย)
• บอร์ดชาร์จ LiPo 3.7 V (Amazon)
• แบตเตอรี่ LiPo แบบ Turnigy 3.7 V 1S 1C (49 x 34 x 10 มม.) พร้อมขั้วต่อ JST-PH (HobbyKing)
• สกรูน๊อตจม M3 x 22 มม. (McMaster Carr)
• สกรูเครื่องหกเหลี่ยม M3 x 8 มม. (Amazon)
• เม็ดมีดเกลียวทองเหลือง M3 (อเมซอน)
• เทปทองแดงนำไฟฟ้า (Amazon)

นอกจากชิ้นส่วนข้างต้นแล้ว ชิ้นส่วน อุปกรณ์ และวัสดุเบ็ดเตล็ดอื่นๆ ได้แก่:

• หัวแร้ง
• สถานีบัดกรีอากาศร้อน (อุปกรณ์เสริม)
• เตาอบเครื่องปิ้งขนมปังสำหรับ SMD reflow (ตัวเลือก ทำเช่นนี้หรือสถานีลมร้อน)
• ลวดบัดกรี
• วางประสาน
• ลายฉลุ (ไม่จำเป็น)
• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ
• เส้นใยปลา
• ลวดควั่นหุ้มฉนวนซิลิโคน 22 เกจ
• แป้นหกเหลี่ยม

ขั้นตอนที่ 3: ขั้นตอนการประกอบ

1. ประสานส่วนประกอบ SMD ทั้งหมดเข้ากับ PCB ก่อน โดยใช้วิธีที่คุณต้องการ

2. ประสานบอร์ดชาร์จแบตเตอรี่เข้ากับแผ่นอิเล็กโทรด SMD-style

3. ตัวผู้ประสานนำไปสู่บอร์ด D1 Mini และแผ่นด้านล่างของบอร์ด LCD

4. ประสานบอร์ด D1 Mini เข้ากับ PCB

5. ตัดสายที่ยื่นออกมาทั้งหมดออกจาก D1 Mini ที่อีกด้านหนึ่ง

6. ถอดเครื่องอ่านการ์ด SD ออกจากจอ LCD สิ่งนี้จะรบกวนส่วนประกอบอื่น ๆ บน PCB เครื่องตัดแบบฟลัชใช้งานได้สำหรับสิ่งนี้

7. ประสานส่วนประกอบผ่านรู (ขั้วต่อ JST, LED)

8. ประสานบอร์ด LCD กับ PCB ในตอนท้าย คุณจะไม่สามารถยกเลิกการขาย D1 Mini ได้หลังจากนี้

9. ตัดลีดตัวผู้ที่ยื่นออกมาด้านล่างออกจากบอร์ด LCD ที่อีกด้านหนึ่งของ PCB

10. ตัดลวดเกลียวสองเส้นยาวประมาณ 8 ซม. (3 นิ้ว) แล้วดึงปลายออก

11. บัดกรีสายไฟหนึ่งเส้นเข้ากับขั้วบวก (แกน) ของท่อ SBM-20

12. ใช้เทปทองแดงติดลวดอีกเส้นเข้ากับตัวท่อ SBM-20

13. ดีบุกและประสานปลายอีกด้านของสายไฟเข้ากับแผ่นรองรูทะลุบน PCB ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขั้วถูกต้อง

14. อัปโหลดรหัสไปยัง D1 mini ด้วย IDE ที่คุณต้องการ ฉันใช้ VS Code กับ PlatformIO หากคุณดาวน์โหลดหน้า GitHub ของฉัน มันควรจะใช้งานได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงใดๆ

15. เสียบแบตเตอรี่เข้ากับขั้วต่อ JST และเปิดเครื่องเพื่อดูว่าใช้งานได้หรือไม่!

16. 3D พิมพ์เคสและปก

17. แนบเม็ดมีดเกลียวทองเหลืองเข้ากับตำแหน่งรูทั้งหกในเคสด้วยหัวแร้ง

18. ติดตั้ง PCB ที่ประกอบแล้วลงในเคสและยึดด้วยสกรู 8 มม. 3 ตัว สองตัวบน อีกตัวล่าง

19. วางท่อ Geiger ที่ด้านว่างของ PCB (ไปทางตะแกรง) และยึดด้วยเทปกาว

20. ใส่แบตเตอรี่ที่ด้านบนโดยวางไว้เหนือส่วนประกอบ SMD นำสายไฟไปที่ช่องว่างที่ด้านล่างของเคส ปลอดภัยด้วยเทปกาว

21. ติดตั้งที่ครอบโดยใช้สกรูหัวจมขนาด 22 มม. สามตัว เสร็จแล้ว!

แรงดันไฟฟ้าที่ไปยังท่อไกเกอร์สามารถปรับได้โดยใช้ตัวต้านทานผันแปร (R5) แต่ฉันพบว่าการปล่อยให้โพเทนชิออมิเตอร์อยู่ที่ตำแหน่งตรงกลางที่เป็นค่าเริ่มต้นจะผลิตกระแสไฟฟ้าได้เพียง 400 V ซึ่งเหมาะสำหรับหลอดไกเกอร์ของเรา คุณสามารถทดสอบเอาท์พุตไฟฟ้าแรงสูงได้โดยใช้โพรบอิมพีแดนซ์สูง หรือโดยการสร้างตัวแบ่งแรงดันไฟที่มีอิมพีแดนซ์รวมอย่างน้อย 100 MOhms

ขั้นตอนที่ 4: บทสรุป

ในการทดสอบของฉัน ฟีเจอร์ทั้งหมดทำงานได้อย่างสมบูรณ์ในสามยูนิตที่ฉันสร้าง ดังนั้นฉันคิดว่าสิ่งนี้จะทำซ้ำได้ค่อนข้างดี โปรดโพสต์งานสร้างของคุณหากคุณสร้างเสร็จแล้ว!

นอกจากนี้ นี่เป็นโครงการโอเพ่นซอร์ส ดังนั้นฉันอยากเห็นการเปลี่ยนแปลงและปรับปรุงโดยผู้อื่น! ฉันแน่ใจว่ามีหลายวิธีในการปรับปรุง ฉันเป็นนักศึกษาวิศวกรรมเครื่องกลและไม่ได้เชี่ยวชาญด้านอิเล็กทรอนิกส์และการเขียนโปรแกรม นี้เพิ่งเริ่มต้นเป็นโครงการงานอดิเรก ดังนั้นฉันจึงหวังว่าจะได้รับคำติชมและวิธีที่จะทำให้ดีขึ้น!

อัปเดต: ฉันขายของเหล่านี้บางส่วนใน Tindie หากคุณต้องการซื้อแทนการสร้างเอง คุณสามารถหาซื้อได้ที่ร้าน Tindie ของฉันที่นี่!