ESP8266 के माध्यम से GGreg20_V3 मॉड्यूल का गीगर काउंटर एमुलेटर (3 का भाग 1)

ESP8266 पर आधारित GGreg20_V3 मॉड्यूल के हार्डवेयर-सॉफ्टवेयर गीजर काउंटर एमुलेटर के निर्माण पर हमारे गाइड में आपका स्वागत है। यह एमुलेटर गीजर काउंटरों के परीक्षण और ट्यूनिंग या शैक्षिक उद्देश्यों के लिए उपयोगी हो सकता है। आएँ शुरू करें!

अद्यतन: इस लेख को लिखते समय, हमने एक अलग वाणिज्यिक उत्पाद बनाने का निर्णय लिया - गीगर काउंटर एमुलेटर GCemu20_V1 ।

भाग 1: परिचय और अवलोकन

यह ज्ञात है कि एस्प्रेसिफ़ ईएसपी8266 मॉड्यूल में एक बहुत ही उच्च गुणवत्ता वाला यादृच्छिक संख्या जनरेटर है। हमें इस जनरेटर के वास्तविक कार्यान्वयन के बारे में कोई आधिकारिक विवरण नहीं मिला, इसलिए हम इस विषय पर एक रेडियो शौकिया द्वारा प्रकाशित और इंटरनेट पर सहेजी गई सामग्री को पढ़ने का प्रस्ताव करते हैं:

https://web.archive.org/web/20170321162556/http://esp8266-re.foogod.com/wiki/Random_Number_Generator

पाठ में एक ही नाम की दो अलग-अलग अवधारणाओं का उपयोग किया गया है। ऐतिहासिक रूप से, बाज़ार में NodeMCU हार्डवेयर मॉड्यूल के साथ-साथ NodeMCU सॉफ़्टवेयर फ़र्मवेयर भी मौजूद है।

NodeMCU फर्मवेयर एक संकलित, ओपन-सोर्स माइक्रोप्रोग्राम है जिसे एस्प्रेसिफ़ के ESP8266 नियंत्रक के साथ हार्डवेयर मॉड्यूल में लिखा जा सकता है। ESP8266 नियंत्रक पर आधारित कई उत्पादों में से एक, NodeMCU हार्डवेयर मॉड्यूल है।

इस प्रकार NodeMCU फर्मवेयर को NodeMCU हार्डवेयर मॉड्यूल में लिखा जा सकता है। बाद में इस लेख में हम, यदि संभव हो तो, यह स्पष्ट करने का प्रयास करेंगे कि NodeMCU नाम का क्या अर्थ है: मॉड्यूल या फ़र्मवेयर।

गीजर काउंटर एमुलेटर किसके लिए है?

गीगर काउंटर एमुलेटर बनाने के लिए आगे बढ़ने से पहले, यह विचार करना आवश्यक है कि ऐसे हार्डवेयर-सॉफ़्टवेयर डिवाइस की आवश्यकता किसके लिए और किसे हो सकती है।

DIY इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में किसी भी एमुलेटर का मुख्य विचार अस्थायी रूप से, कुछ चरणों में, IoT डिवाइस के विकास या वास्तविक के संचालन और विशेषताओं को पुन: पेश करने के लिए प्रयोग/सीखने की प्रक्रिया में एक वास्तविक मॉड्यूल के बजाय एक आभासी स्थानापन्न घटक का उपयोग करना है। उच्च सटीकता वाला उपकरण। एमुलेटर को विकास को सरल और तेज़ करना चाहिए, साथ ही किसी नियोजित प्रोजेक्ट के शुरुआती चरणों या यूनिट परीक्षण करने में सुविधा भी जोड़नी चाहिए।

नीचे हम GGreg20_V3 गीजर काउंटर मॉड्यूल एमुलेटर को विकसित करने के हमारे उद्देश्यों को समझाते हुए कुछ थीसिस प्रस्तुत करते हैं।

1. कोई हाई वोल्टेज नहीं

वास्तविक मॉड्यूल के विपरीत, GGreg20_V3 एमुलेटर में बोर्ड पर कोई उच्च वोल्टेज नहीं होता है, इसलिए आकस्मिक इलेक्ट्रोक्यूशन के डर के बिना टेबल पर विकास करते समय इसका उपयोग करना बहुत सुविधाजनक है।

साथ ही, आउटगोइंग पल्स के विद्युत इंटरफ़ेस के संदर्भ में, एमुलेटर एक पूरी तरह से समान विकिरण सेंसर मॉड्यूल है, जो वास्तविक GGreg20_V3 के समान आकार और अवधि के यादृच्छिक पल्स उत्पन्न करता है।

2. सरलीकृत सीखने की प्रक्रिया

गीगर काउंटर एमुलेटर शैक्षणिक संस्थानों के लिए उपयुक्त है। प्रशिक्षक धीरे-धीरे छात्रों के साथ व्यावहारिक पाठों को गहरा कर सकता है।

सबसे पहले, सभी कक्षाएं सुरक्षित और सस्ते गीजर काउंटर एमुलेटर का उपयोग करके आयोजित की जा सकती हैं, और फिर गीजर ट्यूब और ट्यूब साइड पर उच्च वोल्टेज के साथ वास्तविक मॉड्यूल के साथ आयोजित की जा सकती हैं। बिल्कुल सेना की तरह: परिचय और प्रशिक्षण पहले खाली कारतूसों से किया जाता है, और उसके बाद ही जीवित कारतूसों से।

एमुलेटर वास्तविक GGreg20_V3 मॉड्यूल के परिणामों को पूरी तरह से पुन: पेश करता है, इसलिए कक्षा में वास्तविक मॉड्यूल की अपर्याप्त संख्या की कोई समस्या नहीं है: प्रत्येक छात्र अपने मॉड्यूल के साथ स्वतंत्र रूप से काम कर सकता है और समूहों या कतारों में विभाजित किए बिना सीखने की प्रक्रिया को पूरा कर सकता है, जैसा कि आमतौर पर होता है ऐसा तब होता है जब प्रयोगशाला में प्रशिक्षण उपकरणों और स्टैंड के संसाधन सीमित होते हैं।

3. कम लागत

एम्यूलेटर की लागत वास्तविक GGreg20_V3 मॉड्यूल की तुलना में कम है, इसलिए इसे मुख्य रूप से डिजाइन या अध्ययन किए जा रहे सिस्टम के सर्किट या सॉफ़्टवेयर को डीबग करने और सुसंगत बनाने के लिए उपयोग करना सुविधाजनक है।

ऐसे एमुलेटर के साथ एक परीक्षण बेंच या प्रोजेक्ट को डिबग करना विशेष रूप से योग्य कर्मियों की आवश्यकता के बिना किया जा सकता है।

यदि एमुलेटर का उपयोग छात्रों द्वारा किया जाता है, तो शिक्षक को उपकरणों के साथ काम को नियंत्रित करने की आवश्यकता नहीं होगी, जैसा कि वास्तविक गीजर काउंटर मॉड्यूल के साथ करना आवश्यक होगा।

कम लागत वाले एमुलेटर बड़ी मात्रा में खरीदे जा सकते हैं और छात्रों को उनकी पढ़ाई की अवधि के लिए दिए जा सकते हैं, न कि केवल उस समय के लिए जब वे स्कूल की प्रयोगशाला में काम करते हैं।

4. विकिरण के किसी वास्तविक स्रोत की आवश्यकता नहीं है

जब हम वास्तविक GGreg20_V3 के साथ काम करते हैं, तो हमें विभिन्न स्थितियों को पुन: उत्पन्न करने के लिए विकिरण के एक सच्चे स्रोत की आवश्यकता होती है, जिसे डिजाइन या परीक्षण किए जा रहे माप प्रणाली के सॉफ़्टवेयर में विचार करने की आवश्यकता होती है। परीक्षण विकिरण स्रोत खरीदने के लिए, रेडियो शौकिया को पहले कई समस्याओं का समाधान करना होगा:

• भौतिक और रासायनिक मापदंडों द्वारा यह निर्धारित करना कि किस स्रोत की आवश्यकता है;
• एक आपूर्तिकर्ता ढूंढना और एक परीक्षण स्रोत खरीदना;
• कुछ देशों को सीमा शुल्क अधिसूचना और आयात परमिट की आवश्यकता होती है;
• परीक्षण स्रोत केवल एक निश्चित शक्ति का हो सकता है;
• आपको रेडियोधर्मी स्रोत का उचित भंडारण और निपटान करना होगा;
• विकिरण स्रोत और इसकी भंडारण प्रणाली की कीमत गीजर काउंटर की कीमत से कई गुना अधिक है।

एम्यूलेटर के साथ, इनमें से कोई भी समस्या उत्पन्न नहीं होगी। डिवाइस आयनीकृत विकिरण शक्ति के 5 अलग-अलग तरीकों का अनुकरण कर सकता है। गीगर काउंटर एमुलेटर 0 से 1.5 µSv/h (समान संदर्भ के रूप में SBM-20 ट्यूब को लेते हुए) की सीमा में वास्तविक GGreg20_V3 मॉड्यूल के समान आउटपुट पल्स उत्पन्न करता है। आउटपुट पर 10 माइक्रोसेकंड की कुल पल्स अवधि के साथ समान आयाम के अराजक (एक वास्तविक यादृच्छिक संख्या जनरेटर ESP8266 का उपयोग करके) पल्स उत्पन्न होते हैं।

5. एम्यूलेटर संसाधन समाप्त नहीं किया जा सकता

GGreg20_V3 में स्थापित SBM-20 ट्यूब में कणों का अपेक्षाकृत बड़ा, लेकिन फिर भी सीमित संसाधन है, जिसे यह अपने जीवनकाल के दौरान पता लगा सकता है।

दस्तावेज़ीकरण में घोषित SBM-20 ट्यूब का संसाधन कम से कम 2*1010 पल्स है।

नोट 1 . 0.0057 के गुणांक के साथ 0.15 μSv/h की पृष्ठभूमि विकिरण के साथ, SBM-20 ट्यूब प्रति मिनट लगभग 27 पल्स का पता लगाती है।

इस प्रकार, सामान्य परिस्थितियों में, ट्यूब का संसाधन 2*1010 / (27 * 60 * 24) = 20 000 000 000 / (26 * 60 * 24) = 514403 दिनों के लिए पर्याप्त होगा। और ऐसा प्रतीत होता है कि यह एक ट्यूब का काफी संभावित जीवन है।

जब विकिरण के परीक्षण स्रोत के साथ एक ट्यूब को संचालित करने की बात आती है तो एक पूरी तरह से अलग तस्वीर देखी जाती है।

यहाँ एक उदाहरण है:

अपनी वेबसाइट पर, इमेजेज साइंटिफिक इंस्ट्रूमेंट्स परीक्षण स्रोतों के लिए आयात के लिए अनुमत विकिरण सीमाओं की एक सूची प्रदान करता है:

https://www.imagesco.com/geiger/radioactive-sources-int.html

आइए लिंक पर दी गई सूची से दो स्रोत लें:

1. सह-60 1.00 यूसीआई, 37000 बीक्यू;
2. सीएस-137 0.25 यूसीआई, 9250 बीक्यू;

यदि हम मान लें कि ऐसे परीक्षण स्रोत के प्रभाव में, रेडियोधर्मी क्षय के आधे कण गीजर ट्यूब एसबीएम-20 में प्रवेश करते हैं तो ऐसी ट्यूब का जीवनकाल होगा:

1. 20 000 000 000 / (37000 / 2 * 60 * 60 * 24) = 12 दिन (सीओ-60 के लिए);
2. 20 000 000 000 / (9250 / 2 * 60 * 60 * 24) = 50 दिन (सीएस-137 के लिए)।

जैसा कि आप देख सकते हैं, यदि हम एक वास्तविक ट्यूब पर प्रयोग करना चाहते हैं (या अपने उपकरणों का परीक्षण करना चाहते हैं जिसमें गीजर काउंटर शामिल है), तो हम विकिरण के वास्तविक स्रोत के साथ इसके उपलब्ध संसाधन को जल्दी से समाप्त कर देते हैं।

एम्यूलेटर के साथ ऐसी कोई समस्या नहीं है. ट्यूब के बजाय पहले एमुलेटर का उपयोग करना आर्थिक रूप से संभव है।

6. यूएआरटी में डेटा डिबगिंग

GGreg20_V3 मॉड्यूल का एमुलेटर ऑपरेशन के दौरान UART कंसोल पोर्ट पर परिचालन डेटा (दालों, समय, गिनती, चक्र, आदि) को आउटपुट करता है, जिसे यदि आवश्यक हो, तो प्रशिक्षण या तुलना के लिए छात्र, डेवलपर या रेडियो शौकिया द्वारा रिकॉर्ड और संसाधित किया जा सकता है। उसकी परीक्षित या विकसित प्रणाली की माप के साथ।

वास्तविक GGreg20_V3 काउंटर मॉड्यूल और अन्य निर्माताओं के समान मॉड्यूल में ऐसी अंतर्निहित सुविधा नहीं है और न ही हो सकती है।

नोट 2 . UART कंसोल से कनेक्ट करने के लिए, ESP12.OLED मॉड्यूल , जिस पर एमुलेटर आधारित है, ने पीसीबी पर अलग से UART इंटरफ़ेस लाइनें (सोल्डरिंग के लिए 2.54 मिमी पिच छेद) लगाई हैं। एम्यूलेटर को कंप्यूटर से कनेक्ट करने के लिए उपयोगकर्ता के पास अपना स्वयं का USB-UART कनवर्टर होना आवश्यक है।

आगे पाठ में कनेक्शन आरेख दिया जाएगा।