geigerteller Hjemmelaget ESP32 geigerteller

[fred]

Heisann

Første post på forumet her, så tenkte å presentere siste prosjektet mitt. Med tanke på verdenssituasjonen nå så er det vel ikke mye som passer bedre innen hjemmeautomasjon enn en hjemmelaget IOT geigerteller!

 

Aller først må jeg bare si at denne telleren sier på ingen måte noenting om faktisk strålingsdose, og er ikke kalibrert til å si noe om det faktisk er farlig eller ikke der du oppbevarer deg. MEN, sbm-20 rørene er beta/gamma rør som er kjent for å være svært stabile, dette er new old stock russiske (ironisk nok) rør som du får kjøpt av en ukrainer på ebay for ca 200 kr pr rør. I gjennomsnitt ligger den på ca 20 klikk per minutt for SBM-20 rør. Så geigertelleren sier  ikke om du har fått i deg en dødlig dose med radioaktivitet, men hvis bakgrunnstrålingeng rundt deg plutselig øker fra 20 klikk per minutt til 500 klikk per minutt, så gir den en ganske god indikasjon på at du kanskje bør finne deg et annet sted å oppholde deg. Dette gjelder forsåvidt for alle geigertellere og ikke min spesifikt.

 

Det finnes konverteringsfaktorer til mikrosivert/time som faktisk gir deg et tall på strålingsdose, for sbm-20 er disse hhv 0.00664  for Cobolt 60 (60Co), 0.00584 for a Cesium 137 (137Cs), og 0.00507 for the Radon (226Ra), men det krever som sagt at du vet hvilken isotop det dreier seg om. Så i bunn og grunn gir denne deg ikke noen annen informasjon enn at det finnes en radioaktiv kilde i nærheten.

 

 

 

Selve tellerene er en esp32-wroom basert geigerteller som bruker SBM-20 rør, designet er med 0602 komponenter og større (bortsett fra usb-c og FTDI), så de er ganske lette å håndlodde (anbefaler blyloddetinn akkurat på usb-c porten, den er litt tricky ), men det er nok et design som er best å få produsert opp sammen med noen venner fra pcbway eller noe slikt.

 

Designet både flashes og konfigurereres gjennom USB-c porten, og den er usb2.0 kompatibel.

Den er konfigurerbar gjennom seriellporten (med usbc og ftdi) og man kan endre på nesten alt av parametre, og man kan gjøre endringene persistant, så er ganske lett å endre den hvis man vil bruke andre rør feks. (den kan fint bruke alle self quenching geigerrør, men jeg jobber litt med en tillegskrets for å quenche alfa pannekakedetektorer. skal oppdatere designet på github)
 

 

 

 

Jeg lagde en litt snedig buck boost krets med 3x spenningsdobler, så jeg klarer å nå ca 1400volt, men med de standard bom komponentene bør du ikke gå så mye over 1200.

 

PWM signalet kommer fra esp32 chippen, og alle parametre på PWM signalet kan endres via seriell. 

 

Har også laget en WIFI config, så den starter som et accesspunkt hvis det ikke er satt en ssid og passord i eeprom.

 

 

Har også laget en liten enclosure som man kan 3d printe.

 

 

 

I wifi configen så kan du legge inn radmon brukerid, og sende data til radmon prosjektet hvis du lager en bruker der. da er du med på et opensource radioaktivitetslogging prosjekt og får en flekk på norgeskartet der bakgrunnsCPMen står

 

 

JEg har vært litt lat og kun laget et get request api for å hente ut data, men det er mulig å få inn dataen på homeassistant med en custom component:

 

sensor:
  - platform: rest
    name: EIK_Geiger
    resource: http://<IP-Address>/cpm
    json_attributes:
      - "data"
    value_template: "OK"
  - platform: template
    sensors:
      cpm:
        value_template: "{{ state_attr('sensor.EIK_Geiger', 'data')['cpm'] }}"
        unit_of_measurement: "cpm"
      cpm_m:
        value_template: "{{ state_attr('sensor.EIK_Geiger', 'data')['cpm_M'] }}"
        unit_of_measurement: "cpm_avg_m"
      cpm_h:
        value_template: "{{ state_attr('sensor.EIK_Geiger', 'data')['cpm_H'] }}"
        unit_of_measurement: "cpm_avg_h"
      raw_volt:
        value_template: "{{ state_attr('sensor.EIK_Geiger', 'data')['raw_volt'] }}"
        unit_of_measurement: "raw_voltage"

 

Men jeg sliter litt med at jeg ikke finner entityen under statistikk graf tilen..... Hvis det er noen smarte hoder ute der som kan hjelpe meg med det så hadde jeg blitt glad!

 

Hele designet er laget i kicad og vscode og har frigitt det under BSD-3 lisens. VS-Code prosjektet ligger under "Code" og skjematikk/pcb ligger under "Cad". Hvis du bare vil ha kretskortet så er det gerberfiler under "Production". Gjør hva du vil med det, men gjerne fork designet og send pull requests hvis du gjør noe morsomt med det 🙂

 

https://github.com/fredriknk/eikgeiger

Endret 15. februar 2023 av fred
Litt mer info om geigertellere, radmon og yaml

[RVM]

Kjempespennende prosjekt! Jeg hadde et kjernefysikk-fag på universitet for en 12-13 år siden, og vi var litt innom dosimetri og laboratorieoppgaver med Cs137-prøver fra Nord-Trøndelag datert 1986. Skal notere meg prosjektet ditt bak øret og forhåpentligvis hive meg på en gang jeg får tid.

 

12 hours ago, fred said:

Det finnes konverteringsfaktorer til mikrosivert/time som faktisk gir deg et tall på strålingsdose, for sbm-20 er disse hhv 0.00664  for Cobolt 60 (60Co), 0.00584 for a Cesium 137 (137Cs), og 0.00507 for the Radon (226Ra), men det krever som sagt at du vet hvilken isotop det dreier seg om. Så i bunn og grunn gir denne deg ikke noen annen informasjon enn at det finnes en radioaktiv kilde i nærheten.

Det er jo dette som er så vanskelig med dosimetrien såvidt jeg husker. Ville ikke brydd meg så mye med konverteringsfaktorene til Sv/h tror jeg, man har vel liten forutsetning for å vite hva ekvivalent dose eller effektiv dose i de ulike organene er (beinmarg har f.eks høyere vektingsfaktor enn hud for effektiv dose). Absorbert dose i Gy/h eller R hadde kanskje vært et bedre mål, men fortsatt nokså upresist med en geigerteller vil jeg tro. Som du er inne på tror jeg du bare får et relativt mål på om radioaktiviteten nær deg går opp eller ned. Kan man estimere Bq/m³ fra CPM?

Endret 16. februar 2023 av RVM
Med forbehold om at barnelærdommen fortsatt sitter, selvfølgelig. Mulig vektfaktorene gir et godt bilde på Sv ut fra absorbert dose så lenge det er en ekstern dose og ikke inntatt dose. Det begynner å bli lenge siden.

[fred]

51 minutes ago, RVM said:

Kjempespennende prosjekt! Jeg hadde et kjernefysikk-fag på universitet for en 12-13 år siden, og vi var litt innom dosimetri og laboratorieoppgaver med Cs137-prøver fra Nord-Trøndelag datert 1986. Skal notere meg prosjektet ditt bak øret og forhåpentligvis hive meg på en gang jeg får tid.

 

Det er jo dette som er så vanskelig med dosimetrien såvidt jeg husker. Ville ikke brydd meg så mye med konverteringsfaktorene til Sv/h tror jeg, man har vel liten forutsetning for å vite hva ekvivalent dose eller effektiv dose i de ulike organene er (beinmarg har f.eks høyere vektingsfaktor enn hud for effektiv dose). Absorbert dose i Gy/h eller R hadde kanskje vært et bedre mål, men fortsatt nokså upresist med en geigerteller vil jeg tro. Som du er inne på tror jeg du bare får et relativt mål på om radioaktiviteten nær deg går opp eller ned. Kan man estimere Bq/m³ fra CPM?

Teoretisk sett så bør det vel egentlig gå ann ved å se på volumet til geigerrøret og estimere antall desintegrasjoner per sekund på en m3? Men man må vel fortsatt vite hvilken kilde man måler ettersom en enkelt desintegrasjon kan føre til flere emisjoner? Men jeg er bare en stakkarslig maskiningeniør og har ingen kunnskaper innen radioaktivitet, så ta alt jeg sier med en god neve salt. Det er mest et morsomt prosjekt som tar for seg både radioaktivitet og høye spenninger og gir en morsom entity i homeassistant.

Endret 16. februar 2023 av fred

[Sickel]

Når du sier Bq/m3, regner jeg med at du tenker på radon. Et GMrør er totalt uspesifikt og viser bare hvor mange gammstråler som har gått gjennom røret, så  har man et GMrør i kjelleren, aner man ikke om en telling skyldes radon i luften, uran, thorium eller kalium fra betongen i gulv og vegger eller cesium fra reinsdyrsteken i fryseren... For nøyaktige målinger er det også fenomenet målegeometri - hvis man tenker seg et  rom med radon i luften og  GM rør som henger midt i rommet så vil det "se" mer luft enn om det samme røret ligger på gulvet eller er inntil en vegg. Så nei, å måle nøyaktig Bq/m3 radon med et GMrør er et sted mellom svært vanskelig og helt umulig.

 

Det som derimot er interessant er å se på er tidsvariasjon. Dersom det er radon i bakken og utett kjeller,vil det bli mer radon i kjelleren når det er undertrykk i huset. Om man ikke har et moderne hus med balansert ventilasjon, vil dette kunne skje blant annet når lufttrykket ute faller, når det blåser mye, når man fyrer mye med ved - spesielt i peis. Radonmengden vil også variere ettersom det er tele i bakken og hvordan grunnvannet under huset oppfører seg. Så dersom man logger CPM i kjelleren over langt tid og ser at tallet ikke endrer seg nevneverdig, har man neppe noe radonproblem. Dersom man ser store variasjoner over årstider og vær, er det en indikasjon på at det trekkes inn radon fra grunnen. - for å se om det er et problem eller ikke må man bruke de måleinstrumentene som er laget for det formålet.

(Jeg har bakgrunn i kjernekjemi og jobbet mange år ved Statens strålevern, mye med måleteknikk i beredskapssammenheng, men uttaler meg bare som meg selv (og ja, jeg har også et slikt GM-rør og byggesett til elektronikken rundt liggende, men har ikke somlet meg til å få det opp ennå))

[RVM]

6 minutes ago, Sickel said:

Når du sier Bq/m3, regner jeg med at du tenker på radon.

 

Jeg kan bare svare for meg selv, men for meg er radon fra grunnen helt uinteressant. Bor i et moderne hus med radonsperre, balansert ventilasjon, og ingen oppholdsrom i sokkeletasjen.

 

Ville vært mye mer interessert i fange opp variasjoner i atmosfærisk- og bakgrunnstråling, bare for nysgjerrighetens skyld.

[fred]

Just now, Sickel said:

Når du sier Bq/m3, regner jeg med at du tenker på radon. Et GMrør er totalt uspesifikt og viser bare hvor mange gammstråler som har gått gjennom røret, så  har man et GMrør i kjelleren, aner man ikke om en telling skyldes radon i luften, uran, thorium eller kalium fra betongen i gulv og vegger eller cesium fra reinsdyrsteken i fryseren... For nøyaktige målinger er det også fenomenet målegeometri - hvis man tenker seg et  rom med radon i luften og  GM rør som henger midt i rommet så vil det "se" mer luft enn om det samme røret ligger på gulvet eller er inntil en vegg. Så nei, å måle nøyaktig Bq/m3 radon med et GMrør er et sted mellom svært vanskelig og helt umulig.

 

Det som derimot er interessant er å se på er tidsvariasjon. Dersom det er radon i bakken og utett kjeller,vil det bli mer radon i kjelleren når det er undertrykk i huset. Om man ikke har et moderne hus med balansert ventilasjon, vil dette kunne skje blant annet når lufttrykket ute faller, når det blåser mye, når man fyrer mye med ved - spesielt i peis. Radonmengden vil også variere ettersom det er tele i bakken og hvordan grunnvannet under huset oppfører seg. Så dersom man logger CPM i kjelleren over langt tid og ser at tallet ikke endrer seg nevneverdig, har man neppe noe radonproblem. Dersom man ser store variasjoner over årstider og vær, er det en indikasjon på at det trekkes inn radon fra grunnen. - for å se om det er et problem eller ikke må man bruke de måleinstrumentene som er laget for det formålet.

(Jeg har bakgrunn i kjernekjemi og jobbet mange år ved Statens strålevern, mye med måleteknikk i beredskapssammenheng, men uttaler meg bare som meg selv (og ja, jeg har også et slikt GM-rør og byggesett til elektronikken rundt liggende, men har ikke somlet meg til å få det opp ennå))

 

Takk for innspill! Som sagt aner jeg ikke hva jeg snakker om så er glad for at noen med peiling korrigerer meg. Vet du forresten om et vanlig gm rør vil kunne detektere radon overhodet? Jeg har forstått det som at radon kun gir alfa/soft beta? Jeg har et par mylar "pancake" alfadetektorer som jeg tenker å bruke i råkjelleren og se på differansen mellom bakgrunnstråling inne ute, og et ekstra følsomt sbm-19 rør som jeg tenker å installere i forbindelse med en regnmåler for å måle stråling i regnvann. Det som er kjekt med å designe sin egen teller er jo  at de bare koster 200 kr stykket + arbeidstid å lage nye 😅

[Sickel]

On 16/02/2023 at 10:56, RVM said:

Det er jo dette som er så vanskelig med dosimetrien såvidt jeg husker. Ville ikke brydd meg så mye med konverteringsfaktorene til Sv/h tror jeg, man har vel liten forutsetning for å vite hva ekvivalent dose eller effektiv dose i de ulike organene er (beinmarg har f.eks høyere vektingsfaktor enn hud for effektiv dose). Absorbert dose i Gy/h eller R hadde kanskje vært et bedre mål, men fortsatt nokså upresist med en geigerteller vil jeg tro. Som du er inne på tror jeg du bare får et relativt mål på om radioaktiviteten nær deg går opp eller ned. Kan man estimere Bq/m³ fra CPM?

Det er relativt standard at måleinstrumenter viser micro eller nano Sv/h. Det tallet må tolkes som potensiell helkroppsdose for en person som er der instrumentet er, men ja, for et GM-rør blir dette et guesstimate med en god del forutsetninger, blant annet så er det vanlig å regne ut fra at all strålingen som registreres er gammastråling fra 137-Cs.

Endret 21. februar 2023 av Sickel

[RVM]

12 minutes ago, Sickel said:

Det er relativt standard at måleinstrumenter viser micro eller nano Sv/h. Det tallet må tolkes som potensiell helkroppsdose for en person som er der instrumentet er, men ja, for et GM-rør blir dette et guesstimate med en god del forutsetninger, blant annet så er det vanlig å regne ut fra at all strålingen som registreres er gammastråling fra 137-Cs.

Takk for korrigering! Angående ekvivalent/effektiv dose avhenger det sikkert av om dosen er utenfra eller inntatt også? Mener å huske skoleeksempelet med at strontium tas opp av skjelettet fordi det ligner sånn på kalsium, og det må vel påvirke f.eks. beinmargen i større grad enn andre organer? Men ja, det har jo ingenting med GM-rør å gjøre...

[Sickel]

3 minutes ago, RVM said:

Takk for korrigering! Angående ekvivalent/effektiv dose avhenger det sikkert av om dosen er utenfra eller inntatt også? Mener å huske skoleeksempelet med at strontium tas opp av skjelettet fordi det ligner sånn på kalsium, og det må vel påvirke f.eks. beinmargen i større grad enn andre organer? Men ja, det har jo ingenting med GM-rør å gjøre...

Ja, selvfølgelig, helkropps eksterndose. Når man begynner å snakke om opptak av radioaktive stoffer blir dosimetri og måling noe helt annet. 🙂

[fred]

25 minutes ago, Sickel said:

Det er relativt standard at måleinstrumenter viser micro eller nano Sv/h. Det tallet må tolkes som potensiell helkroppsdose for en person som er der instrumentet er, men ja, for et GM-rør blir dette et guesstimate med en god del forutsetninger, blant annet så er det vanlig å regne ut fra at all strålingen som registreres er gammastråling fra 137-Cs.

Neste prosjekt på agendaen er å designe et scintillatorbasert gammaspektrometer, så da vil jeg jo få opp et faktisk energispektrum og ikke bare en generisk cpm verdi så da blir det jo litt mer artig data.