Có thiết kế mạch tốt nào cho các dự án Geiger-counter sử dụng Arduino không?
Nếu vậy, tôi nên chọn loại ống Geiger-Muller nào để phát hiện các loại bức xạ khác nhau?
Những thiết kế tốt nào có sẵn cho các quầy Geiger sử dụng Arduino?
Câu trả lời:
Có một vài thiết kế mã nguồn mở tốt cho các bộ đếm Geiger sử dụng ống GM và bo mạch Arduino giá rẻ ngoài kia. Cái nào là tốt nhất cho bạn phụ thuộc vào những gì bạn muốn đạt được, vì vậy hãy bắt đầu bằng cách xem những gì bạn có thể muốn phát hiện.
Những "loại" bức xạ này là gì?
( nguồn: Wikipedia )
Bức xạ alpha : về cơ bản bao gồm hạt nhân helium-4 (tức là hai proton và hai neutron). Chúng tương tác với vật chất mạnh mẽ vì chúng tương đối nặng và mang điện tích dương. Tuy nhiên, vì khối lượng của chúng, thông thường chúng sẽ chỉ xuyên qua một vài cm không khí. Các hạt alpha có thể được dừng lại trong các bản nhạc của chúng bằng một tờ giấy.
Bạn có thể không nhận ra điều đó, nhưng cảm biến trong hầu hết các đầu báo khói sử dụng một lượng rất nhỏ (~ 0,2μg) Americium - 241 Am.
Bức xạ Beta : bao gồm các electron có năng lượng cao. Bởi vì các hạt này tương đối nhẹ, chúng có thể thâm nhập hơn một chút so với các hạt Alpha. Mặc dù vậy, bức xạ beta có thể được dừng lại bằng một tấm nhôm mỏng.
Nguy cơ lớn đối với sức khỏe con người từ các chất phát alpha và beta là khi chúng ăn hoặc hít phải. Trong những trường hợp này, các hạt được tiếp xúc gần với mô sống nhạy cảm nơi bức xạ ion hóa có khả năng gây ra các loại bệnh ung thư khác nhau.
Bức xạ gamma: là bức xạ điện từ có tần số cao hơn và bước sóng ngắn hơn tia X.
Một cách để nghĩ về bức xạ gamma giống như một loại "siêu tia X". Tia gamma có thể xuyên qua hầu như mọi thứ. Để xây dựng một tấm khiên hiệu quả, bạn cần phải có những bức tường rất dày hoặc một tấm khiên làm từ thứ gì đó có trọng lượng nguyên tử cao, chẳng hạn như chì.
Tia gamma được tạo ra một cách tự nhiên bởi mặt trời và các ngôi sao - đây là nguồn gốc của cái mà chúng ta gọi là "bức xạ vũ trụ".
Vậy bạn nên chọn loại ống nào?
Khi bạn đã quyết định loại bức xạ nào bạn muốn bộ đếm Geiger của bạn phát hiện bước tiếp theo là chọn ống. Nói chung, chúng đều là các ống cao áp, thường hoạt động ở mức ~ 400V.
Hiện tại, các ống có sẵn rẻ nhất có lẽ là các ống SI-3BG Geiger Muller của Nga , có thể được chọn trên eBay với giá khoảng 5 GB. Chúng không nhạy lắm, nhưng tôi thấy chúng hoạt động tốt đối với bức xạ beta và gamma. Tuy nhiên, nó không phát hiện ra bức xạ alpha (như đã đề cập trước đó, là thứ được phát ra từ nguồn trong cảm biến trong nhiều máy dò khói!)
Một điều cần chú ý là các ống này đều có kích thước khác nhau, từ dài khoảng 20 mm đến hơn 200mm. Vấn đề này Nếu bạn định thiết kế hoặc mua PCB cho dự án của mình, chỉ cần kiểm tra xem nó đã được thiết kế để phù hợp với cảm biến mà bạn định sử dụng chưa.
Bảng sau liệt kê các ống GM phổ biến nhất, cùng với các đặc điểm chính của chúng:
Thực hiện theo các liên kết dưới đây để biết thêm dữ liệu về mỗi ống:
Sự lựa chọn ống của bạn sẽ được xác định bởi ngân sách của bạn, các loại bức xạ bạn muốn phát hiện và độ nhạy bạn muốn đạt được với bộ đếm GM của bạn.
Thiết kế mạch
OK, vì vậy bây giờ chúng tôi hiểu các loại bức xạ, và chúng tôi đã chọn ống của chúng tôi, những thiết kế bộ đếm Geiger nào hiện có sử dụng Arduino.
( từ chối trách nhiệm : Tôi không có kết nối với bất kỳ công ty nào được đề cập trong câu trả lời này)
Chà, hóa ra có một vài thiết kế tốt ngoài kia (Google là bạn của bạn ở đây), nhưng một trong số đó nổi bật so với gói (IMHO) là Geiger Counter - Bảng cảm biến bức xạ cho Arduino và Raspberry Pi từ Cooking Hacks.
Đây là một thiết kế phần cứng mở và mã có thể được tải xuống trên giấy phép GPL.
Đây là một thiết kế tương đối đơn giản và có sẵn một bộ có sẵn khá nhiều. Phần mềm có thể được tải xuống cho Arduino và / hoặc Raspberry Pi. Nếu bạn quyết định mua bộ sản phẩm, họ đảm bảo với chúng tôi rằng chiếc khiên / mũ đã được thử nghiệm với Arduino Uno và tất cả các mẫu của R-Pi.
Ngoài ra, bạn chỉ có thể tải xuống sơ đồ mạch trên liên kết ở trên và thiết kế PCB của riêng bạn (Tôi không nghĩ họ cung cấp các tệp Gerber hoặc Eagle để tải xuống).
Điều đáng nói là trang hướng dẫn cũng bao gồm tất cả các lý thuyết nền hữu ích đáng yêu mà bạn sẽ cần để hiểu cách thức hoạt động của bộ đếm Geiger và cách tận dụng tối đa nó.
Suy nghĩ cuối cùng . Nếu bạn đang nghĩ đến việc xây dựng một bộ đếm Geiger mà không cần sử dụng Arduino (Vâng, vâng, tôi biết. Nhưng có thể có một số người lạ ngoài kia muốn đi theo con đường này!), Vẫn có một số thiết kế đẹp ngoài đó bạn có thể chơi với.
Bộ đếm Geiger từ MightyOhm cũng là nguồn mở và sử dụng ống SBM-20 Geiger-Muller. Một lần nữa, nó có sẵn dưới dạng một bộ, nhưng nếu bạn thích tuyến đường DIY, các tệp thiết kế có sẵn để tải xuống.
Nhìn vào nó, việc điều chỉnh thiết kế này thành giao diện với Arduino có lẽ cũng tương đối đơn giản ...
Nếu bạn đang ở trong một ngân sách thực sự eo hẹp, có một quầy Geiger trị giá 15 đô la trên Hackaday. Điều này sử dụng ống GM SI-3BG của Nga (đã thảo luận ở trên) và nguồn điện được sửa đổi từ máy ảnh dùng một lần.
Tôi đã xây dựng một trong những thứ này với một người bạn mới bắt đầu học ngành điện tử và muốn tham gia dự án này. Tôi có thể xác nhận rằng nó hoạt động, nhưng mức giá $ 15 đó rất lạc quan.
. đã đề cập đến thiết kế từ Cooking Hacks ..!).
Câu trả lời tốt đẹp! Rất nhiều chi tiết tốt ở đó. :)
—
Nick Gammon