摘 要 ：本作品主要基于物联网，主要作用为探测周围环境的核辐射量，除此之外还具有测量温湿度 时间等功能，为使用者带来便利的检测体验，可用于原理研究和教学演示。本作品主要具有以下几个功能：核辐射检测 核辐射超标时发出警报 物联网数据实时传输
关键词：盖革计数器 核辐射 电离辐射、行空板
1、项目作品概述
1.1作品背景
我们无时无刻不在被来自周围环境和外太空的辐射冲撞，电离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应用；电离辐射，不止存在于核电站反应堆，天然大理石建材，色彩奇异的矿石宝石，成分不明的“负离子粉”等，都有可能含有数量不等的放射性元素。使用盖格计数器，就能让这些放射源无处遁形。
了解电离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。如果日常生活中我们有这样一个检测盒，我们可以随时检测环境中的核辐射值，就可以最大可能性的避免危险的发生，基于以上的观察与分析，我们设计了这个核辐射检测装置。
1.2作品主体结构
本作品以行空板为主要结构进行组装，作品主体为3D打印的盒子。在其内部有盖格计数器以及温湿度传感器等物件，实时检测周围环境，并显示在行空板上，线条随数据变化伴有波纹状起伏。在辐射超标时，会发出警告。
1.3实现功能与工程结构设计要求
1.3.1实现功能要求：
- 空气温湿度显示
- 日期显示
- 辐射检测、超标报警、阈值波动曲线显示
- 1.3.2工程结构要求：结构稳固，体积小巧、便携；富有科技美感，适用于在家庭、学校提供一定安全检测。
- 2、主要的工程结构与模型制造
2.1 模型设计3D建模与尺寸
2.2 材料：PLA塑料熔丝
3、硬件选用与连接
3.1 硬件清单
序号 名称 型号 数量 价格（元） 1 行空板 UNIHIKER 1 399 2 盖革计数器 DFROBOT 1 389 3 温湿度传感器 DFROBOT 1 50 4 20cm硅胶线 两头PH2.0-3p白色 2 2 5 合计 840 3.2 硬件连接图
3.3 有关技术参数
3.3.1行空板技术规格：
CPU: 国产 4核 1.2GHz
内存: 512MB DDR3
硬盘: 16GB eMMC
内置操作系统:Debian Wi-Fi: 2.4G
蓝牙: 4.0 板载元件: 实体按键:Home按键,A/B按键
屏幕:2.8寸240*320 TFT彩屏 麦克风传感器 光线传感器 加速度传感器 蜂鸣器
接口: USB Type-C *1 USB TYPE-A *1 microSD卡接口 *1 3Pin I/O *4 (其中支持3路PWM 2路ADC) 4Pin I2C *2 金手指: 19路无冲突I/O(支持I2C、UART、SPI、ADC、PWM)
供电: Type-C 5V供电
工作电压: 3.3V
最大工作电流: 2000mA
3.3.2盖革计数器技术规格
- 盖革计数器供电电压：3.3V ~ 5V信号输出：数字输出，检测到脉冲时下拉驱动电压：≈400V最大量程：1200 μSv/h (理论值)外形尺寸：107mm × 42mmM4011 盖革管
工作电压：380V ~ 450V
本底计数：≈25CPM
CPM比率：153.8 CPM/(μSv/h)
外形尺寸：Φ10mm × 88mm
功能说明
引脚
① – 电源负极
② + 电源正极
③ D 信号输出
开关
④ 信号蜂鸣器开关
4.电脑编程（源代码）
- import timefrom pinpong.board import Board,PinBoard(“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 = 0
start_time = 0
count = 0
time_gap = 5
uSvh = 0
def zero():
global start_time,count
start_time = time.time()
count = 0
def btn_falling_handler(pin):#中断事件回调函数
global count
count += 1
zero()
btn.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING, handler=btn_falling_handler) #设置中断模式为下降沿触发
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)
5.制作过程
- 初步构思：想设计成便携式核辐射检测盒；携带方便，实时精准检测；
- 外形结构讨论：作为检测装置应该容易携带，外形简洁而又不失大气；
- 3）设计定位：作为实验探究和教学演示的好工具，简洁，便携，实用；
6、创新设计说明
1）使用盖格计数器，让电离放射无处遁形。当辐射超过设定阈值，盖格计数器会发出响声，且行空板上的辐射显示值会变红，提醒使用者；
2）检测盒子小巧、便携；可当学生探究实验器具，也可以放家中桌上摆件。
7、作品设计体会
创造往往离不开自身的经验，我们的经验大多来源于书本以及资料。但“纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行”，经过这个项目的设计，我们学习到很多课堂中学不到的知识，让我们的知识面更加宽广，让我们明白了创作不是一帆风顺，在创作的过程，没有坚强的内心，就无法坚持。这次的实验让我们更加坚定了在创作的路上勇攀高峰的决心，以及为科学现身的决心。
参考文献：
1、《物联网挑战赛三海水核辐射实时监测系统》 作者：JOVI 造物记
https://makelog.dfrobot.com.cn/article-313375.html
2、《用行空板自制桌面盖革计数器——实时核辐射监测》作者： AFRa 造物记https://mp.weixin.qq.com/s/rFRX82FPXf6Xs4varmJQDQ
