带触摸控件的GUI显示器的制作教程

第1步：基础理论

盖革计数器的工作原理很简单。内部带有低压气体的薄壁管（称为Geiger-Muller管）通过其两个电极上的高压通电。产生的电场不足以引起介质击穿 - 因此没有电流流过管。直到电离辐射的粒子或光子通过它。

当β或γ辐射通过时，它可以电离内部的一些气体分子，产生自由电子和正离子。由于电场的存在，这些粒子开始移动，电子实际上获得足够的速度，最终电离其他分子，产生一连串瞬间导电的带电粒子。这个短暂的电流脉冲可以通过原理图中所示的电路检测，然后可以用来产生咔哒声，或者在这种情况下，馈送到可以用它进行计算的微控制器。

我正在使用SBM-20 Geiger管，因为它很容易在eBay上找到，并且对β和γ辐射非常敏感。

第2步：零件和构造

我使用的是NodeMCU板基于ESP8266微控制器作为该项目的大脑。我想要的东西可以像Arduino一样编程，但速度足以驱动显示器而不会有太多延迟。

对于高压电源，我使用Aliexpress的这款HV DC-DC升压转换器为Geiger管提供400V电压。请记住，在测试输出电压时，您无法使用万用表直接测量 - 阻抗太低而且会降低电压，因此读数将不准确。创建一个与万用表串联至少100 MOhms的分压器，并测量该方向的电压。

该设备由18650电池供电，该电池输入另一个升压转换器，为电路的其余部分提供恒定的4.2V电压。

以下是所需的所有组件。电路：

SBM-20 GM电子管

高压升压转换器

升压转换器为4.2V

NodeMCU esp8266主板

2.8“SPI触摸屏

18650锂离子电池

18650电池座

所有其他电子元件（电阻器，电容器，LED等）都在我的GitHub的LCSC订单列表中（如果您使用LCSC，您可以将电子表格导入他们的网站）这些部件也可以从AliExpress或亚马逊等零售商处单独找到。

虽然不需要PCB，但是可以帮助简化电路组装并使其看起来整洁。用于PCB制造的Gerber文件图灵也可以在我的GitHub中找到。我已经对我的PCB设计做了一些修改，所以新设计不需要额外的跳线。但是，这尚未经过测试。

案例是用PLA打印的，可在此处找到部件。我对CAD文件进行了更改，以反映PCB中钻头位置的变化。它应该工作，但请注意，这尚未经过测试。

第3步：代码和UI

我使用Adafruit GFX库为显示器创建用户界面。代码可以在我的GitHub帐户中找到。

主页显示自设备开启以来的剂量率，每分钟计数和累计总剂量。用户可以选择慢速或快速积分模式，将滚动和间隔更改为60秒或3秒。蜂鸣器和LED可以单独打开或关闭。

有一个基本设置菜单，允许用户更改剂量单位，警报阈值以及与CPM与剂量率相关的校准因子。所有设置都保存在EEPROM中，以便在设备复位时检索它们。

第4步：测试和结论

盖革计数器测量自然背景辐射的每分钟15-30次点击率，这大约是SBM-20管的预期值。一小部分铀矿石注册为中度放射性物质，大约400 CPM，但是钍灯罩可以使它在靠近管子时点击速度超过5000 CPM！

我计划用标准的铯-137来正确校准试管，这样可以使剂量读数更准确。为了将来的改进，我还可以添加WiFi功能和数据记录功能，因为ESP8266已经内置了WiFi。