Handheld Geigerzähler mit Arduino Nano selbst bauen

Bauteile

• 1× Arduino Nano R3
• 1× Fertiger Geigerzähler-Bausatz (GM-Röhre + HV-Schaltung, z. B. Banggood)
• 1× 0,96″ Farb-OLED-Display (96×64, SSD1331, SPI)
• 1× Micro-USB-Ladeplatine für 18650 (TP4056 o. ä.)
• 1× 18650 Li-Ion-Akku 3,7 V, 4000 mAh (geschützt)
• 1× Transistor BC547 (für Summer-Verstärkung)
• 1× Summer 12 mm (Piezo)
• 1× 1-kΩ-Widerstand (Summer-Basis)
• 3D-Drucker (Gehäuse)

Werkzeuge & Software

• 3D-Drucker (Fusion 360, Cura)
• Lötkolben, Flussmittel, Draht
• Arduino IDE
• Schaltplan-Tools: EasyEDA, Fritzing, ClickCharts

Systemdesign

Der Bausatz liefert HIGH-Impulse am INT-Pin (aktiv Low) pro Ionisationsereignis. Arduino Nano zählt per Interrupt (Pin D2/INT0) über 1-Sekunden-Intervalle. Ein 10-Sekunden-Fenster (Ringpuffer COUNTS[10]) gleitet mit: CPM = 6 × Summe(COUNTS). Dosisleistung µSv/h = CPM / 151 (Literaturwert für verwendete GM-Röhre). OLED zeigt: CPM (groß, rot), 10-Sek-Fenster-CPM, µSv/h (grün, 4 Stellen), Balkengrafik der aktuellen CPS (rot), Batteriestatus beim Start.

Elektronik

• 5 V vom TP4056-Board (18650) → Arduino Vin & Geiger-Bausatz.
• 3,3 V vom TP4056 (oder 3,3-V-Regler) → OLED (SSD1331 ist 3,3 V).
• Geiger INT → Nano D2 (Interrupt 0, Falling Edge).
• OLED SPI: SCLK→D13, MOSI→D11, CS→D10, RES→D9, DC→D8.
• Summer: Basis über 1 kΩ an Nano-Pin (z. B. D4), Kollektor an 5 V, Emitter an Summer, Summer anderes Ende an GND. BC547 schaltet Summer bei Impuls (parallel zum INT-Signal per Software oder Hardware).
• Micro-USB-Buchse des TP4056 für Laden nach außen geführt. Nano-USB für Firmware-Updates zugänglich.

Mechanik (3D-Druck)

Zweiteiliges Gehäuse (Ober-/Unterteil) für Hauptplatine, separates Display-Gehäuse (aufgesetzter „Kopf“). Fusion 360 Design, STL/OBJ im Repository. Keine Kabel nach außen – alles intern verdrahtet. Ladebuchse & Nano-USB durch Gehäuseöffnungen erreichbar.

Software-Flow

1. Setup: Serial, OLED init, Batteriespannung messen (A3), % anzeigen (3 s), Interrupt an D2 (FALLING) → IMPULSE() (Counts++).
2. Loop: Alle 1000 ms (LOGtime) aktuellen Counts in Ringpuffer schreiben, CPM & µSv/h berechnen, OLED aktualisieren (Werte + Balken), Counts zurücksetzen.
3. Interrupt-Routine: void IMPULSE() { Counts++; } – minimal, schnell.

Code-Highlights

• Adafruit_GFX + Adafruit_SSD1331 + SPI
• Farben: #define für 16-Bit-RGB565 (ROT, GRÜN, GELB, WEISS, MAGENTA…)
• Kein delay() im Hauptloop – nicht-blockierend via millis().
• Batterieanzeige beim Start (Spannungsteiler an A3, Kalibrierfaktor 770 ≈ 4,2 V).

Aufbau & Test

1. Bausatz testen (HV-Vorsicht!), INT-Signal prüfen (Oszilloskop/Logik-Analyzer).
2. Steckbrett-Aufbau mit Nano, OLED, Summer, TP4056, Geiger-Bausatz → Software testen.
3. Endgültig löten, in 3D-Druckgehäuse einbauen, Zugentlastung (Heißkleber) an Steckern.
4. Mit bekannten Quellen testen (z. B. Kaliumchlorid-Dünger, Uran-Glas, Hintergrundstrahlung ~10–20 CPM).

Sicherheitshinweis

Geiger-Müller-Röhre arbeitet mit ~400–600 V! Nur berührungsgeschützt betreiben. HV-Kondensator kann auch nach Abschalten geladen bleiben. Nicht für sicherheitskritische Anwendungen ohne Kalibrierung & Zertifizierung.

Dateien

• Code: Geiger_Counter.ino (Arduino, ~150 Zeilen, GPL3+)
• STL: display_geiger_rev04_v2 (Display-Gehäuse), geiger_counter_housing_top_bottom_rev04_v1 (Hauptgehäuse)
• Schaltplan: Bild (PNG)