用行空板手搓一个桌面级盖革计数器实时探测核辐射强度！

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先容

当前辐射监测与我们息息相关，它不仅关系到我们的康健与安全，还隐蔽着许多神秘和迷人的科学征象。

核辐射是指来自放射性物质的粒子或电磁波的开释。
它分为三种类型：阿尔法辐射、贝塔辐射和伽马射线。

这些辐射与我们日常生活息息相关，比如在医学诊断、能源生产和食品辐照中的运用。
然而，它们也带来了一定的危险。
理解这些辐射的特点和安全阈值，能帮助我们更好地应对潜在的风险。

随手拿起身边的行空板，手搓了一个桌面版的盖革计数器。
大略说这是一种专门探测电离辐射强度的记数仪器。

常日盖革计数器由一个充气密封管和一个信息显示屏构成，可以测得单位韶光内的射线数。
我将不才面详细分享低廉甜头盖革计数器的各个环节，以帮助我们日常监测辐射值和增加自定义功能。

硬件选型

现在我们一起来看看制作一个辐射监测器所需的硬件！

材料清单行空板 X1盖革计数器模块 X1温湿度传感器 X1U型公对母TypeC延长线 X1接线图

盖革计数器模块连接至行空板pin23

DHT20温湿度传感器连接至行空板IIC接口

3D打印外壳

3D打印外壳下载链接： https://www.thingiverse.com/thing:6224720/files

盖格计数器事理如何丈量辐射值呢？

这里科普一下盖革计数器的事理。

盖革计数器是一种气体放电探测器,内部充有易电离气体,当辐射进入管中,会引起气体电离,从而产生脉冲电流。
这些脉冲旗子暗记被放大后就成为计数脉冲。
我们只须要统计单位韶光内的脉冲个数,就可以直接打算出环境辐射量。
比较其他探测器,盖革计数管最大的优点是它输出数字电旗子暗记,不须要繁芜的仿照电路就可以实现辐射的精确计数。
以是我们统计好每分钟有多少个辐射粒子经由了气体管，就可以得出当前环境的受辐射程度了。

如何打算辐射量？

这里有三个关键的单位CPM、毫希弗（mSv/h），微希弗（uSv/h）。

CPM (Counts Per.Minute是种丈量辐射水平的单位，为次/分钟。
它表示在一分内辐射值所吸收到的辐射粒子击中的次数。

而辐射水平可以用每小时受到辐射量水平的水平衡量：（Sv/h）、毫希弗（mSv/h）、微希弗（uSv/h）表示。

换算公式为 151CPM = 1uSv/h

1Sv/h = 1000mSv/h = 1000000uSh/h

如何评价和计量辐射程度？

《放射卫生防护基本标准》中提到，"大众年夜众中个人受到照射的年剂量当量限值是：全身均匀照射不超过5mSv；任何单个组织和或器官不超过50mSv；生平中每年的全身剂量当量限值应不高于1mSv。

室底细况中的核辐射剂量标准值为0.5uSV/h，根据"大众年夜众年辐射剂量限定5mSv/h进行打算，按照36524小时的打算方法，剂量率不超过0.5uSv/h，在这个范围内属于正惯例模，一样平常室底细况的正常辐射剂量率在0.20uSv/h以下，大部分在0.13旁边，但常日卫生间与厨房中存在的辐射剂量率较高。

程序编辑用python编程打算微希弗（uSv/h）

打算单位韶光间隔内（count）触发多少次引脚中断，判断经由了多少个辐射粒子。
这里先设定为五秒打算一次（time_gap）。
然后用60秒/5秒经由的粒子数，打算出一分钟经由的粒子数（cpm）。
由于 151CPM = 1uSv/h，终极得出uSv/h的数值。

加载pinpong库，用以python掌握盖格计数器

加载GUI库，用以在显示屏上显示数字。

传感器连接引脚p23，作为旗子暗记输入。

import timefrom pinpong.board import Board,Pin Board("unihiker").begin() #初始化，选择板型(uno、leonardo、xugu)和端口号，不输入端口号则进行自动识别from unihiker import GUI #导入包gui=GUI() #实例化GUI类btn = Pin(Pin.P23, Pin.IN)设置变量和函数：

time_gap：输入两次打算微希弗（uSv/h）值的韶光间隔

start_time：开始计数的韶光

count：经由的粒子数

time_gap：两次打算的韶光间隔

uSvh：终极得出的辐射值

定义函数zero，确定开始打算韶光并计数清零。

定义中断函数，低落中断时粒子计数+1。

定义get_cpm函数，打算出usvh的值。

time_gap = 0start_time = 0count = 0time_gap = 5uSvh = 0 def zero(): global start_time,count start_time = time.time() count = 0 def btn_falling_handler(pin):#中断事宜回调函数 global count count += 1 zero()btn.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING, handler=btn_falling_handler) #设置中断模式为低落沿触发 def get_cpm(): global uSvh if time.time() - start_time >= time_gap: uSvh = round((count/151)(60/time_gap),2) print("uSvh=",uSvh) zero()显示屏显示

在15090像素、玄色20号字显示当前辐射值。

许可get_cpm函数，并更新显示中的text。

dig = gui.draw_digit(x=150, y=90, text=uSvh, origin = "center",color="black",font_size=20,angle=90)#数码管字体显示 while True: #start() time.sleep(1) #保持程序持续运行 get_cpm() dig.config(text=uSvh)全部代码

import timefrom pinpong.board import Board,Pin Board("unihiker").begin() #初始化，选择板型(uno、leonardo、xugu)和端口号，不输入端口号则进行自动识别from unihiker import GUI #导入包gui=GUI() #实例化GUI类btn = Pin(Pin.P23, Pin.IN) time_gap = 0start_time = 0count = 0time_gap = 5uSvh = 0 def zero(): global start_time,count start_time = time.time() count = 0 def btn_falling_handler(pin):#中断事宜回调函数 global count count += 1 zero()btn.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING, handler=btn_falling_handler) #设置中断模式为低落沿触发 def get_cpm(): global uSvh if time.time() - start_time >= time_gap: uSvh = round((count/151)(60/time_gap),2) print("uSvh=",uSvh) zero() dig = gui.draw_digit(x=150, y=90, text=uSvh, origin = "center",color="black",font_size=20,angle=90)#数码管字体显示 while True: #start() time.sleep(1) #保持程序持续运行 get_cpm() dig.config(text=uSvh)显示优化

现在辐射值显示出来了，但画面略显单调。
此时我们可以考试测验增加温湿度传感器，同时显示温湿度、实时的年月日信息、和辐射值变革的折线图。
当辐射值超过0.5uSvh的时候，行空板发出蜂鸣声并且数值显示赤色。

温湿度传感器：DHT20加载温湿度传感器的库：from pinpong.libs.dfrobot_dht20 import DHT20数字横向显示，在这段代码后面加上‘angle=90’。
tem1 = gui.draw_text(x=55, y=263, text="Temperature :", origin = "center",color="white",font_size=8,angle=90)绘制线段的函数：line1=gui.draw_line(x0=(numberMap((uSvh_list[0]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=320,x1=(numberMap((uSvh_list[1]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=288,width=2,color="#acacac")年月日和韶光的显示： DigitalTime.config(text=time.strftime("%Y/%m/%d %H:%M"))折线图始终显示最新的10个数据的变革：def numberMap(x, in_min, in_max, out_min, out_max): return (x - in_min) (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min

import timefrom pinpong.board import Board,Pinfrom pinpong.libs.dfrobot_dht20 import DHT20from pinpong.extension.unihiker import Board("unihiker").begin() #初始化，选择板型(uno、leonardo、xugu)和端口号，不输入端口号则进行自动识别from unihiker import GUI #导入包gui=GUI() #实例化GUI类 btn = Pin(Pin.P23, Pin.IN)p_dht20 = DHT20()#global num_pulse1 time_gap = 0start_time = 0count = 0time_gap = 5uSvh = 0 def zero(): global start_time,count start_time = time.time() count = 0# print('start',start_time) def btn_falling_handler(pin):#中断事宜回调函数 global count count += 1 # print("pulse = ", count) zero() btn.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING, handler=btn_falling_handler) #设置中断模式为低落沿触发 def get_cpm(): # print("time:",time.time()) global uSvh global dht1 global p_dht20 if time.time() - start_time >= time_gap: print("-------------------") print("count=",count) uSvh = round((count/151)(60/time_gap),2) print("uSvh=",uSvh) zero() def numberMap(x, in_min, in_max, out_min, out_max): return (x - in_min) (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min uSvh_list = [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0] bg = gui.fill_rect(x=0, y=0, w=240, h=320, width=3, color=(0, 0, 0),onclick=lambda: print("rect clicked"))tem1 = gui.draw_text(x=55, y=263, text="Temperature :", origin = "center",color="white",font_size=8,angle=90)#数码管字体显示tem2 = gui.draw_digit(x=95,y=240,text=(int(float(p_dht20.temp_c()))),origin = "center",color="white",font_size=33,angle=90)tem3 = gui.draw_digit(x=105, y=190, text="C", origin = "center",color="white",font_size=10,angle=90)#数码管字体显示humi1 = gui.draw_text(x=57, y=140, text="Humidity :", origin = "center",color="white",font_size=8,angle=90)#数码管字体显示humi2 = gui.draw_digit(x=95,y=100,text=(int(float(p_dht20.humidity()))),origin = "center",color="white",font_size=33,angle=90)humi3 = gui.draw_digit(x=105, y=45, text="%rh", origin = "center",color="white",font_size=10,angle=90)#数码管字体显示 u1 = gui.draw_text(x=143, y=270, text="Radiation :", origin = "center",color="white",font_size=8,angle=90)#数码管字体显示u2 = gui.draw_digit(x=175, y=150, text=uSvh, origin = "center",color="white",font_size=45,angle=90)#数码管字体显示u3 = gui.draw_digit(x=190, y=45, text="uSvh", origin = "center",color="white",font_size=12,angle=90)#数码管字体显示 DigitalTime=gui.draw_digit(text=time.strftime("%Y/%m/%d %H:%M"),x=10,y=310,font_size=15, color="white",angle=90) if (len(uSvh_list) >= 12): uSvh_list.pop((len(uSvh_list) - 1))print(uSvh_list)line1=gui.draw_line(x0=(numberMap((uSvh_list[0]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=320,x1=(numberMap((uSvh_list[1]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=288,width=2,color="#acacac")line2=gui.draw_line(x0=(numberMap((uSvh_list[1]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=288,x1=(numberMap((uSvh_list[2]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=256,width=2,color="#acacac")line3=gui.draw_line(x0=(numberMap((uSvh_list[2]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=256,x1=(numberMap((uSvh_list[3]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=224,width=2,color="#acacac")line4=gui.draw_line(x0=(numberMap((uSvh_list[3]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=224,x1=(numberMap((uSvh_list[4]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=192,width=2,color="#acacac")line5=gui.draw_line(x0=(numberMap((uSvh_list[4]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=192,x1=(numberMap((uSvh_list[5]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=160,width=2,color="#acacac")line6=gui.draw_line(x0=(numberMap((uSvh_list[5]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=160,x1=(numberMap((uSvh_list[6]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=128,width=2,color="#acacac")line7=gui.draw_line(x0=(numberMap((uSvh_list[6]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=128,x1=(numberMap((uSvh_list[7]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=96,width=2,color="#acacac")line8=gui.draw_line(x0=(numberMap((uSvh_list[7]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=96,x1=(numberMap((uSvh_list[8]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=64,width=2,color="#acacac")line9=gui.draw_line(x0=(numberMap((uSvh_list[8]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=64,x1=(numberMap((uSvh_list[9]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=32,width=2,color="#acacac")line10=gui.draw_line(x0=(numberMap((uSvh_list[9]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=32,x1=(numberMap((uSvh_list[10]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=0,width=2,color="#acacac") while True: #start() time.sleep(1) #保持程序持续运行 get_cpm() # tem1.config(text="温度:") tem2.config(text=(int(float(p_dht20.temp_c())))) # humi1.config(text="湿度:") humi2.config(text=(int(float(p_dht20.humidity())))) # u1.config(text="辐射量:") u2.config(text=uSvh,color="white") DigitalTime.config(text=time.strftime("%Y/%m/%d %H:%M")) print(uSvh_list) uSvh_list.insert(0,uSvh) line1.config(x0=(numberMap((uSvh_list[0]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=320,x1=(numberMap((uSvh_list[1]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=288) line2.config(x0=(numberMap((uSvh_list[1]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=288,x1=(numberMap((uSvh_list[2]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=256) line3.config(x0=(numberMap((uSvh_list[2]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=256,x1=(numberMap((uSvh_list[3]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=224) line4.config(x0=(numberMap((uSvh_list[3]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=224,x1=(numberMap((uSvh_list[4]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=192) line5.config(x0=(numberMap((uSvh_list[4]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=192,x1=(numberMap((uSvh_list[5]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=160) line6.config(x0=(numberMap((uSvh_list[5]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=160,x1=(numberMap((uSvh_list[6]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=128) line7.config(x0=(numberMap((uSvh_list[6]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=128,x1=(numberMap((uSvh_list[7]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=96) line8.config(x0=(numberMap((uSvh_list[7]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=96,x1=(numberMap((uSvh_list[8]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=64) line9.config(x0=(numberMap((uSvh_list[8]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=64,x1=(numberMap((uSvh_list[9]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=32) line10.config(x0=(numberMap((uSvh_list[9]), 0, 1.1, 239, 200)),y0=32,x1=(numberMap((uSvh_list[10]), 0, 1.1, 239, 200)),y1=0) i = uSvh if (i > 0.5): u2.config(text=uSvh,color="red") buzzer.pitch(466,8) i = 0 time.sleep(1)

利用行空板DIY低廉甜头的桌面盖革计数器，可以非常便捷地实时监测环境中的辐射水平。
它具有制作大略、利用方便、本钱低廉等优点,通过大略的脉冲统计就可以打算出辐射剂量率，帮助我们实时理解周围的辐射情形。
同时，项目中利用的行空板不仅具备了可以触摸的屏幕，还可以与其他硬件传感器连接。
直策应用python编程也极大的增加了创造的灵巧度。
与一样平常商业检测设备比较,这种低廉甜头设备更加灵巧和可定制化，我们可以添加报警功能、数据记录功能等，让辐射检测更智能化。
总之,在核污染日渐被熟知确当下，制作一台桌面版盖革计数器，让辐射监测触手可及,既可提高辐射安全意识，也是一件故意义的创造。

盖革在手，辐射逃走！

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