ESP8266 Strahlungsmesser

Diese Anleitung beschreibt einen Aufbau mit einem ESP8266 und einem Geigerzäher-Zählrohr. Die gemessene Strahlung wird an einem LC-Display angezeigt und mit einem einfachen WEB-Server visualisiert. Überschreitet der gemessene Wert 100 Impulse, versendet der ESP8266 eine Alarm-Email und zeigt die Werte auf dem WEB-Server und LC-Display an.

Vorsicht: Am Geigerzähler-Rohr liegen 400V an. Die Platine muss in ein Gehäuse mit ausreichenden Berührungsschutz! Kein Metallgehäuse verwenden! Ich übernehme keinerlei Verantwortung für die Nutzung des Projekts.

Hardware

Die Stückliste für das Projekt:

• 1 x ESP8266 Wemos D1 mini
• 1 x Geigerzähler-Bausatz mit Zählrohr M4011
• 1 x LC-Display 4 Zeilen je 20 Zeichen mit I2C Anschluss
• 1 x NPN-Transistor mit 10KOhm zur Pegelanpassung Zählermodul->ESP8266
• 1 x Batteriefach 3 x AA-Zellen
• 1 x 3D-Druck Gehäuse
• Kleinmaterial

Verdrahtung

• GPIO 1 -> SCL Display
• GPIO 2 -> SDA Display
• 5V -> Display
• GND -> Display
• GPIO 7 -> Pegelanpassung 5V->3,3V -> Zählrohrplatine
• 5V -> Geigerzähler
• GND -> Geigerzähler

Pegelanpassung

Geigerzähler M4011

Programm

C++ Programm

>
/*************************************************************************************************
                                      PROGRAMMINFO
**************************************************************************************************
Funktion: Geigerzaehler

LCD2004 Display Adresse 0x27
Technische Daten:
Controller Typ: HD44780
LCD-Anzeigenfeld: 20x4
Displayfarbe: Blau
Betriebsspannung: 5V DC
Abmessungen: 7,6 x 2,6cm
**************************************************************************************************
Version: 30.05.2022
**************************************************************************************************
Board: LOLIN WEMOS D1 R2 & mini
**************************************************************************************************
**************************************************************************************************
C++ Arduino IDE V1.8.19

**************************************************************************************************
Einstellungen:
https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json
http://dan.drown.org/stm32duino/package_STM32duino_index.json
http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
**************************************************************************************************/

#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
//#include <PubSubClient.h>
#include <ESP_Mail_Client.h>

WiFiServer server(80);
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4); //Adresse, Zeichen pro Zeile, Zeilenzahl

#define MESSZEIT  15000 //in 1/1000 Sekunden
#define COUNTER_PIN D7
#define zaehlrohrfaktor 0.0067   // Umrechnungsfaktor fuer M4011-Zaehlrohre

//EMail-Abteilung
#define SMTP_server "smtp.gmx.net"
#define SMTP_Port 465
#define sender_email "xxx@gmx.net"
#define sender_password "xxx"
#define Recipient_email "xxx@gmx.net"
SMTPSession smtp;

//WLAN-Abteilung
const char* ssid = "xxx";
const char* password = "2xxx";

bool notsend = true;
int mailcount = 0;

unsigned long impulse;
unsigned long cpm;
unsigned long impulseonline;
unsigned long cpmonline;
unsigned int  mult;   // CPM = (counts in a given interval) * multiplier
unsigned long alarm = 100;
String newHostname = "Geigerzaehler";

// Interrupt-Routine wenn Impuls eintrifft
ICACHE_RAM_ATTR void tube_impulse(){  //ICACHE_RAM_ATRR schreibt Routine ins RAM
   impulse++;
   Serial.print("+");
}
void setup()
{
   Serial.begin(115200);
   WiFi.mode(WIFI_STA);
   WiFi.hostname(newHostname.c_str());
   delay(1000);
   lcd.begin();
   lcd.backlight();
   lcd.setCursor(0, 0);
   lcd.print("KHF Geigerzaehler");
   Serial.println("=========================================");
   Serial.println("KHF Geigerzaehler");
   Serial.println("=========================================");
   Serial.println();
   Serial.print("Verbinde mit ");
   Serial.println(ssid);
   lcd.setCursor(0, 1);
   lcd.print("verbinde mit ");
   lcd.setCursor(0, 2);
   lcd.print(ssid);

   WiFi.begin(ssid, password);
   while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
     delay(50);
     Serial.print(".");
   }
   Serial.println("");
   Serial.println("verbunden");
   lcd.setCursor(0, 3);
   lcd.print("verbunden");
   server.begin();

   lcd.begin();
   lcd.setCursor(0, 0);
   lcd.print("KHF Geigerzaehler");
   //lcd.backlight();
   impulse = 0;
   cpm = 0;
   mult = 60000/MESSZEIT;
   pinMode(COUNTER_PIN, INPUT);


   Serial.print("IP-Adresse: ");
   Serial.println(WiFi.localIP());
   lcd.setCursor(0, 1);
   lcd.print("IP-Adresse:");
   lcd.setCursor(0,2);
   lcd.print(WiFi.localIP());
   Serial.print("Bitte warte ");
   Serial.print(MESSZEIT/1000);
   Serial.println(" sec. bis zur ersten Messung");
   Serial.println();

   attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(COUNTER_PIN), tube_impulse, FALLING);

}

void loop()
{
      static unsigned long startzeit;
   unsigned long jetzt = millis();
   double uSv;


   //Immer wenn MESSZEITvergangen ist, Werte ausgeben
   if (jetzt-startzeit > MESSZEIT) {
      startzeit = jetzt;
      if (impulse) {
         cpm = impulse * mult;
         uSv = cpm * zaehlrohrfaktor;
         impulseonline = impulse;
         cpmonline = cpm;
      } else {
        uSv = 0;
      }
      lcd.begin();
      lcd.setCursor(0, 0);
      lcd.print("KHF Geigerzaehler");
      lcd.setCursor(0, 1);
      Serial.println("");
      Serial.print("Impulse: ");
      lcd.print("Impulse: ");
      Serial.println(impulse);
      lcd.print(impulse);
      lcd.setCursor(0, 2);
      Serial.print("    CPM: ");
      lcd.print("    CPM: ");
      Serial.println(cpm);
      lcd.print(cpm);
      lcd.setCursor(0, 3);
      Serial.print("  uSv/h: ");
      lcd.print("  uSv/h: ");
      Serial.println(uSv, 4);          // mit 4 Nachkommastellen
      lcd.print(uSv, 4);
      if ( cpm > alarm ) {
        Serial.println("Alarm: Schwellwert überschritten");
        lcd.begin();
        lcd.setCursor(0, 0);
        lcd.print("KHF Geigerzaehler");
        lcd.setCursor(0, 1);
        lcd.print("Impulse: ");
        lcd.print(impulse);
        lcd.setCursor(0, 2);
        lcd.print("   CPM: ");
        lcd.print(cpm);
        lcd.setCursor(0, 3);
        lcd.println("      Alarm!      ");
      }
      Serial.println("");
      impulse = 0, cpm = 0;
   }

   WiFiClient client = server.available();
   client.print("<head><title>KHF Geigerzähler</title><meta http-equiv='refresh' content='5' /></head>");
   client.print("<h1>KHF Geigerzähler </h1><br>");
   client.print("<table>");
   client.print("<tr><td><b>Impulse:</b> </td><td>"); client.print(impulseonline); client.print("<br></td></tr>");
   client.print("<tr><td><b>Impulse/min:</b> </td><td>"); client.print(impulseonline*mult); client.print("<br></td></tr>");
   client.print("<tr><td><b>uSv/h:</b> </td><td>"); client.print(uSv); client.print("<br></td></tr>");
   client.print("<tr><td><b>Schwellwert:</b> </td><td>"); client.print(alarm); client.print("<br></td></tr>");
   if ( cpmonline > alarm ) {
        client.print("<tr><td><b><big><big><big>ALARM!</big></big></big></b> </td><td>"); client.print("Schwellwert ueberschritten!"); client.print("<br></td></tr>");
      }
   client.print("</table>");

   delay(100);

   if ( cpmonline > alarm ) {
      mailcount = mailcount - 1;
      Serial.println(mailcount);
      if (mailcount == 0){
        notsend = true;
      }
      if ( notsend == true ) {
         notsend = false;
         mailcount = 1200;
         smtp.debug(1);
         ESP_Mail_Session session;
         session.server.host_name = SMTP_server ;
         session.server.port = SMTP_Port;
         session.login.email = sender_email;
         session.login.password = sender_password;
         session.login.user_domain = "";
         SMTP_Message message;
         message.sender.name = "Geigerzaehler";
         message.sender.email = sender_email;
         message.subject = "Strahlungsalarm";
         message.addRecipient("Heinz",Recipient_email);
         //Send HTML message
         String htmlMsg = "<div style=\"color:#FF0000;\"><h1>ALARM!</h1><p>Der Strahlungsgrenzwert wurde überschritten!</p></div>";
         message.html.content = htmlMsg.c_str();
         message.html.content = htmlMsg.c_str();
         message.text.charSet = "us-ascii";
         message.html.transfer_encoding = Content_Transfer_Encoding::enc_7bit;
         if (!smtp.connect(&session))
         return;
         if (!MailClient.sendMail(&smtp, &message))
         Serial.println("Error sending Email, " + smtp.errorReason());
         Serial.println("Mail gesendet");
        }
   }
}

RAW code

Email Alarm bei Stahlungs-Grenzwertüberschreitung

WEB-Server bei Stahlungs-Grenzwertüberschreitung

Serieller Monitor bei Email Versendung

Anzeige am LC-Display

WEB-Server ohne Alarm

Für einen mobilen Einsatz empfiehlt sich der Geigerzähler ohne WLAN, WEB-Server und Email-Benachrichtigung

C++ Programm Mobiler Geigerzähler ohne WLAN

>
/*************************************************************************************************
                                      PROGRAMMINFO
**************************************************************************************************
Funktion: Mobiler Geigerzaehler ohne WLAN, WEB-Server und Email-Benachrichtigung

LCD2004 Display Adresse 0x27
Technische Daten:
Controller Typ: HD44780
LCD-Anzeigenfeld: 20x4
Displayfarbe: Blau
Betriebsspannung: 5V DC
Abmessungen: 7,6 x 2,6cm
**************************************************************************************************
Version: 30.05.2022
**************************************************************************************************
Board: LOLIN WEMOS D1 R2 & mini
**************************************************************************************************
Libraries:
C:\Users\User\Documents\Arduino

D:\gittemp\Arduino II\A156_Wetterdaten_V3


**************************************************************************************************
C++ Arduino IDE V1.8.19

**************************************************************************************************
Einstellungen:
https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json
http://dan.drown.org/stm32duino/package_STM32duino_index.json
http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
**************************************************************************************************/

#include <LiquidCrystal_I2C.h>
//#include <ESP8266WiFi.h>
//#include <PubSubClient.h>
//#include <ESP_Mail_Client.h>

//WiFiServer server(80);
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4); //Adresse, Zeichen pro Zeile, Zeilenzahl

#define MESSZEIT  15000 //in 1/1000 Sekunden
#define COUNTER_PIN D7
#define zaehlrohrfaktor 0.0067   // Umrechnungsfaktor fuer M4011-Zaehlrohre

/*
//EMail-Abteilung
#define SMTP_server "smtp.gmx.net"
#define SMTP_Port 465
#define sender_email "xxx@gmx.net"
#define sender_password "xxx"
#define Recipient_email "xxx@gmx.net"
SMTPSession smtp;

//WLAN-Abteilung
const char* ssid = "xxx";
const char* password = "xxx";
*/
bool notsend = true;
int mailcount = 0;

unsigned long impulse;
unsigned long cpm;
unsigned long impulseonline;
unsigned long cpmonline;
unsigned int  mult;   // CPM = (counts in a given interval) * multiplier
unsigned long alarm = 100;
String newHostname = "Geigerzaehler";

// Interrupt-Routine wenn Impuls eintrifft
ICACHE_RAM_ATTR void tube_impulse(){  //ICACHE_RAM_ATRR schreibt Routine ins RAM
   impulse++;
   Serial.print("+");
}
void setup()
{
   Serial.begin(115200);

/*   WiFi.mode(WIFI_STA);
   WiFi.hostname(newHostname.c_str());
   delay(1000);
   lcd.begin();
   lcd.backlight();
   lcd.setCursor(0, 0);
   lcd.print("KHF Geigerzaehler");
   Serial.println("=========================================");
   Serial.println("KHF Geigerzaehler");
   Serial.println("=========================================");
   Serial.println();
   Serial.print("Verbinde mit ");
   Serial.println(ssid);
   lcd.setCursor(0, 1);
   lcd.print("verbinde mit ");
   lcd.setCursor(0, 2);
   lcd.print(ssid);

   WiFi.begin(ssid, password);
   while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
     delay(50);
     Serial.print(".");
   }
   Serial.println("");
   Serial.println("verbunden");
   lcd.setCursor(0, 3);
   lcd.print("verbunden");
   server.begin();
*/
   lcd.begin();
   lcd.setCursor(1, 0);
   lcd.print("KHF Geigerzaehler");
   lcd.setCursor(1, 2);
   lcd.print("Startzeit...");
   Serial.print("Startzeit...");
   //lcd.backlight();
   impulse = 0;
   cpm = 0;
   mult = 60000/MESSZEIT;
   pinMode(COUNTER_PIN, INPUT);

 /*
   Serial.print("IP-Adresse: ");
   Serial.println(WiFi.localIP());
   lcd.setCursor(0, 1);
   lcd.print("IP-Adresse:");
   lcd.setCursor(0,2);
   lcd.print(WiFi.localIP());
   Serial.print("Bitte warte ");
   Serial.print(MESSZEIT/1000);
   Serial.println(" sec. bis zur ersten Messung");
   Serial.println();
  */
   attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(COUNTER_PIN), tube_impulse, FALLING);

}

void loop()
{
      static unsigned long startzeit;
   unsigned long jetzt = millis();
   double uSv;


   //Immer wenn MESSZEITvergangen ist, Werte ausgeben
   if (jetzt-startzeit > MESSZEIT) {
      startzeit = jetzt;
      if (impulse) {
         cpm = impulse * mult;
         uSv = cpm * zaehlrohrfaktor;
         impulseonline = impulse;
         cpmonline = cpm;
      } else {
        uSv = 0;
      }
      lcd.begin();
      lcd.setCursor(1, 0);
      lcd.print("KHF Geigerzaehler");
      lcd.setCursor(0, 1);
      Serial.println("");
      Serial.print("Impulse: ");
      lcd.print("Impulse: ");
      Serial.println(impulse);
      lcd.print(impulse);
      lcd.setCursor(0, 2);
      Serial.print("    CPM: ");
      lcd.print("    CPM: ");
      Serial.println(cpm);
      lcd.print(cpm);
      lcd.setCursor(0, 3);
      Serial.print("  uSv/h: ");
      lcd.print("  uSv/h: ");
      Serial.println(uSv, 4);          // mit 4 Nachkommastellen
      lcd.print(uSv, 4);
      if ( cpm > alarm ) {
        Serial.println("Alarm: Schwellwert überschritten");
        lcd.begin();
        lcd.setCursor(0, 0);
        lcd.print("KHF Geigerzaehler");
        lcd.setCursor(0, 1);
        lcd.print("Impulse: ");
        lcd.print(impulse);
        lcd.setCursor(0, 2);
        lcd.print("   CPM: ");
        lcd.print(cpm);
        lcd.setCursor(0, 3);
        lcd.println("  >100CPM Alarm!"  );
      }
      Serial.println("");
      impulse = 0, cpm = 0;
   }
 /*
   WiFiClient client = server.available();
   client.print("<head><title>KHF Geigerzähler</title><meta http-equiv='refresh' content='5' /></head>");
   client.print("<h1>KHF Geigerzähler </h1><br>");
   client.print("<table>");
   client.print("<tr><td><b>Impulse:</b> </td><td>"); client.print(impulseonline); client.print("<br></td></tr>");
   client.print("<tr><td><b>Impulse/min:</b> </td><td>"); client.print(impulseonline*mult); client.print("<br></td></tr>");
   client.print("<tr><td><b>uSv/h:</b> </td><td>"); client.print(uSv); client.print("<br></td></tr>");
   client.print("<tr><td><b>Schwellwert:</b> </td><td>"); client.print(alarm); client.print("<br></td></tr>");
   if ( cpmonline > alarm ) {
        client.print("<tr><td><b><big><big><big>ALARM!</big></big></big></b> </td><td>"); client.print("Schwellwert ueberschritten!"); client.print("<br></td></tr>");
      }
   client.print("</table>");

   delay(100);

   if ( cpmonline > alarm ) {
      mailcount = mailcount - 1;
      Serial.println(mailcount);
      if (mailcount == 0){
        notsend = true;
      }
      if ( notsend == true ) {
         notsend = false;
         mailcount = 1200;
         smtp.debug(1);
         ESP_Mail_Session session;
         session.server.host_name = SMTP_server ;
         session.server.port = SMTP_Port;
         session.login.email = sender_email;
         session.login.password = sender_password;
         session.login.user_domain = "";
         SMTP_Message message;
         message.sender.name = "Geigerzaehler";
         message.sender.email = sender_email;
         message.subject = "Strahlungsalarm";
         message.addRecipient("Heinz",Recipient_email);
         //Send HTML message
         String htmlMsg = "<div style=\"color:#FF0000;\"><h1>ALARM!</h1><p>Der Strahlungsgrenzwert wurde überschritten!</p></div>";
         message.html.content = htmlMsg.c_str();
         message.html.content = htmlMsg.c_str();
         message.text.charSet = "us-ascii";
         message.html.transfer_encoding = Content_Transfer_Encoding::enc_7bit;
         if (!smtp.connect(&session))
         return;
         if (!MailClient.sendMail(&smtp, &message))
         Serial.println("Error sending Email, " + smtp.errorReason());
         Serial.println("Mail gesendet");
        }
   }
   */
}

RAW code

Alarm bei Stahlungs-Grenzwertüberschreitung >100CPM.

• Getestet mit Uranglas (Beta-Strahler).
  Uranglas ist ein Glas das Uran bzw. Uranoxid enthält, das Uran dient hier zur Färbung.
  Man erhält damit hellgelbes bis hellgrünes Glas.
  
  

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