Bu projede, WIZnet W55RP20-EVB-PICO modülü kullanılarak Ethernet bağlantılı, SD kart destekli ve web tabanlı izleme arayüzüne sahip bir Geiger Counter veri kayıt sistemi geliştirilmiştir. Sistem, Geiger-Müller tüpünden gelen darbeleri sayarak iyonize radyasyon seviyesini hesaplar, ortam sıcaklığı ve nem bilgisini kaydeder, yerel ağ üzerinden anlık web arayüzü sunar ve istenirse verileri uzak bir sunucuya göndererek MySQL veritabanında saklar.
Projenin amacı, düşük maliyetli ve açık kaynaklı bir donanım-yazılım yapısı ile hem lokal hem de uzaktan izlenebilir bir radyasyon veri kayıt cihazı oluşturmaktır. Bu çalışma profesyonel dozimetre veya kalibrasyonlu ölçüm cihazı yerine geçmez; ancak eğitim, geliştirme, uzun dönemli ortam izleme ve IoT tabanlı veri toplama uygulamaları için iyi bir referans tasarım sunar.
W55RP20 ve W55RP20-EVB-PICO Hakkında
Bu projede kullanılan ana işlemci platformu WIZnet W55RP20-EVB-PICO’dur. W55RP20, WIZnet’in W5500 Ethernet controller yapısını Raspberry Pi RP2040 mikrodenetleyici ile aynı paket içinde birleştiren bir System-in-Package, yani SiP çözümüdür. Bu yapı sayesinde bir tarafta RP2040’ın çift çekirdekli ARM Cortex-M0+ işlem gücü, diğer tarafta W5500’ün donanımsal TCP/IP stack desteği aynı sistem içinde kullanılabilir.
W55RP20-EVB-PICO ise bu çipin geliştirme kartı formundaki versiyonudur. WIZnet dokümantasyonunda W55RP20-EVB-PICO, W5500 wired TCP/IP controller ve RP2040 tabanlı W55RP20 çipi için hazırlanmış bir evaluation board olarak tanımlanır. Kart üzerinde RP2040 tabanlı işlemci mimarisi, Ethernet bağlantısı ve 2 MB dahili flash belleğe sahip yapı kullanılmaktadır.
Proje içinde W55RP20’nin tercih edilmesinin başlıca nedeni, klasik mikrodenetleyici + harici Ethernet modülü kombinasyonuna göre daha kompakt ve entegre bir çözüm sunmasıdır. W5500 tarafı TCP/IP işlemlerini donanım seviyesinde ele aldığı için mikrodenetleyici üzerindeki yazılım yükü azalır. RP2040 tarafı ise sensör okuma, pulse counting, SD kart loglama, web server ve HTTP client işlemlerini aynı anda yürütebilecek yeterli kaynak sunar.
W55RP20 W55RP20-EVB-PICOSistem Mimarisi
Geliştirilen sistem üç ana bölümden oluşur:
Birinci bölüm, W55RP20-EVB-PICO tabanlı ana kontrol ve Ethernet iletişim yapısıdır. Bu bölüm sensörlerden gelen verileri okur, Geiger-Müller tüpünden gelen darbeleri sayar, SD karta kayıt yapar ve lokal web arayüzünü çalıştırır.
İkinci bölüm, Geiger-Müller tüpü için gerekli yüksek gerilim üretimi ve darbe algılama devresidir. J305ß Geiger-Müller tüpü, NE555 tabanlı osilatör ve diyot-kapasitörlerden oluşan voltage multiplier devresi ile sürülür. Tüp üzerinde iyonize radyasyon kaynaklı oluşan darbeler uygun bir seviye dönüştürme devresi ile mikrodenetleyici girişine aktarılır.
Üçüncü bölüm ise veri kayıt ve uzaktan izleme altyapısıdır. Cihaz, verileri hem SD karta CSV formatında kaydeder hem de ayarlanabilir bir interval süresine göre uzak sunucuda çalışan logdata.php dosyasına HTTP/HTTPS GET çağrısı gönderir. Sunucu tarafında PHP ve MySQL kullanılarak gelen veriler veritabanına kaydedilir. Ayrıca ayrı bir dashboard.php sayfası ile veritabanındaki son kayıtlar AJAX ile okunarak web üzerinde grafiksel olarak görüntülenir.
DASHBOARD ANLIK VERİLERİ İZLE
Hazırlanan PCB ve Donanım Yapısı
Bu proje için W55RP20-EVB-PICO modülünü taşıyan özel bir PCB tasarlanmıştır. PCB üzerinde güç girişi, voltaj regülasyonu, Geiger-Müller tüp yüksek gerilim sürücüsü, SD kart yuvası, RTC devresi ve çevresel sensör bağlantıları bir araya getirilmiştir.
Kartın ana işlemci bölümü W55RP20-EVB-PICO üzerine kuruludur. W55RP20 yapısında Raspberry Pi RP2040 mikrodenetleyici, WIZnet W5500 full hardware TCP/IP Ethernet controller ve 2 MB flash bellek birlikte kullanılır. Bu yapı sayesinde cihaz, ek bir Ethernet modülüne ihtiyaç duymadan doğrudan kablolu ağa bağlanabilir.
Radyasyon algılama kısmında J305ß Geiger-Müller tüpü kullanılmıştır. Tüpün çalışması için gerekli yüksek gerilim, NE555 osilatör ve diyot-kapasitörlerden oluşan voltage multiplier devresi ile üretilir. Bu yapı, düşük gerilimli besleme hattından Geiger-Müller tüpünün ihtiyaç duyduğu yüksek gerilim seviyesini elde etmek için kullanılır. Tüpten gelen darbeler daha sonra mikrodenetleyici girişine uygun seviyeye dönüştürülerek sayılır.
Güç bölümünde LM2576SX-5.0 anahtarlamalı regülatör kullanılmıştır. Bu regülatör, giriş beslemesini 5 V seviyesine düşürerek W55RP20-EVB-PICO ve çevresel devrelerin beslenmesini sağlar. Anahtarlamalı regülatör tercih edilmesinin nedeni, lineer regülatörlere kıyasla daha yüksek verim ve daha düşük ısı kaybı elde etmektir.
Veri kayıt için PCB üzerinde SD Card Reader Slot bulunur. Firmware, ölçüm değerlerini belirli aralıklarla SD karta CSV formatında yazar. Böylece internet bağlantısı olmasa bile cihaz uzun süreli offline veri kaydı yapabilir.
Gerçek zaman bilgisi için PCF8563T RTC entegresi kullanılmıştır. Bu RTC sayesinde cihaz, internet bağlantısı veya NTP erişimi olmasa bile kayıtlarına tarih ve saat bilgisi ekleyebilir. Özellikle offline çalışma, elektrik kesintisi sonrası yeniden başlama ve SD kart loglarının zaman sıralaması için RTC kritik bir bileşendir.
Sistemde ayrıca sıcaklık ve nem ölçümü için I2C tabanlı dijital sensör kullanılmıştır. Bu değerler hem lokal web arayüzünde hem de SD kart ve sunucu loglarında radyasyon verisi ile birlikte saklanır.
Firmware Özellikleri
W55RP20-EVB-PICO üzerinde çalışan firmware Arduino ortamında geliştirilmiştir. Firmware’in temel görevleri şunlardır:
- Geiger-Müller tüpünden gelen darbeleri saymak
- CPS ve CPM değerlerini hesaplamak
- Yaklaşık µSv/h dönüşümü yapmak
- Sıcaklık ve nem değerlerini okumak
- RTC üzerinden tarih ve saat bilgisini almak
- SD karta CSV formatında log yazmak
- Ethernet üzerinden lokal web server çalıştırmak
- AJAX ile güncellenen lokal dashboard sunmak
- Remote server ayarlarını flash bellekte saklamak
- Belirlenen interval süresinde uzak sunucuya veri göndermek
Lokal web arayüzünde en son ölçülen radyasyon, sıcaklık ve nem değerleri kart yapısında görüntülenir. Alt bölümde SD karttaki son kayıtlar çizgi grafik olarak gösterilir. Kullanıcı önceki kayıt gruplarına geçebilir veya belirli tarih-saat aralığından sonraki kayıtları çağırabilir.
Firmware ayrıca Remote Server Settings sayfasına sahiptir. Bu sayfada kullanıcı uzak sunucu adresini, sensor ID bilgisini, API key ve API secret değerlerini girer. Bu bilgiler cihazın flash belleğine kaydedilir. Böylece cihazın enerjisi kesilip yeniden verilse bile remote server ayarları kaybolmaz.
Remote log gönderiminde önce SD karta lokal kayıt yapılır. Daha sonra uzak sunucuya kısa timeout değerine sahip bir HTTP/HTTPS isteği gönderilir. Bu yaklaşım sayesinde sunucuya erişim başarısız olsa bile lokal SD kart kaydı korunur.
Uzak Sunucu, PHP ve MySQL Yapısı
Sistemin sunucu tarafında PHP ve MySQL tabanlı basit bir veri kayıt yapısı kullanılmıştır. Cihaz, belirlenen aralıklarla logdata.php dosyasına aşağıdaki gibi bir GET isteği gönderir:
logdata.php?sensorid=*******&apikey=******&secret=******&date=01.08.2026&time=14.12.06&radiation=0.10556&temp=28.56&hum=57.64&cpm=13.00&cps=0.00logdata.php gelen verileri kontrol eder, sensor ID, API key ve secret eşleşmesini doğrular, sayısal değerleri filtreler ve MySQL veritabanındaki log tablosuna işler. Aynı cihazdan aynı ölçüm zamanına ait tekrar gönderim olursa yeni satır oluşturmak yerine mevcut kayıt güncellenir ve duplicate count değeri artırılır.
Bu yapı özellikle embedded cihazlarda sık görülen bağlantı tekrarları, kısa süreli ağ kopmaları veya test sırasında aynı verinin birden fazla gönderilmesi durumları için daha güvenli bir kayıt mantığı sağlar.
Web Dashboard
Veritabanındaki kayıtları görüntülemek için ayrıca PHP tabanlı bir web dashboard hazırlanmıştır. Bu sayfa embedded cihazdan doğrudan veri almaz; yalnızca MySQL tablosundaki kayıtları okur.
Dashboard’un üst bölümünde veritabanındaki en son ölçüm gösterilir:
Alt bölümde ise son 100 kayıt çizgi grafik olarak görüntülenir. Sayfada AJAX kullanıldığı için veriler belirli aralıklarla otomatik güncellenir. Kullanıcı önceki 100 kayıt, sonraki 100 kayıt ve son 100 kayıt arasında geçiş yapabilir.
Grafik çizimi için ücretsiz ve açık kaynaklı Chart.js kütüphanesi kullanılabilir. Bootstrap CSS/JS ve FontAwesome ikonları da sayfanın görsel yapısını desteklemek için kullanılabilir.
Lokal ve Uzak İzleme Arasındaki Fark
Bu projede iki farklı izleme yapısı bulunur.
Lokal arayüz, doğrudan W55RP20-EVB-PICO üzerinde çalışan firmware tarafından sunulur. Bu arayüz cihazın IP adresi üzerinden açılır ve SD karttaki kayıtları gösterir. İnternet bağlantısı olmasa bile yerel ağ üzerinde çalışabilir.
Uzak web dashboard ise hosting üzerinde çalışan PHP ve MySQL altyapısına bağlıdır. Bu sayfa verileri doğrudan cihazdan değil, veritabanından okur. Böylece cihaz farklı bir lokasyonda çalışırken, ölçümler internet üzerinden merkezi bir panelden takip edilebilir.
Bu ayrım sayesinde sistem hem offline hem de online çalışma senaryolarını destekler.
Ölçüm ve Kalibrasyon Notu
Geiger-Müller tüpleri darbe sayımı prensibi ile çalışır. Firmware tarafında CPS, CPM ve yaklaşık µSv/h değerleri hesaplanır. Ancak kullanılan tüp, devre yapısı, besleme gerilimi, tüp çalışma bölgesi ve kalibrasyon faktörü ölçüm doğruluğunu doğrudan etkiler.
Bu nedenle projede gösterilen µSv/h değeri deneysel ve referans amaçlıdır. Resmi radyasyon güvenliği, dozimetri veya kalibrasyon gerektiren profesyonel uygulamalarda sertifikalı ölçüm cihazları kullanılmalıdır.
Açık Kaynak Paylaşım
Projenin PCB gerber dosyaları, W55RP20-EVB-PICO üzerinde çalışan firmware, sunucu tarafındaki logger.php dosyası ve MySQL dashboard için hazırlanan geiger_dashboard.php dosyası ayrıca ZIP arşivi olarak paylaşılacaktır.
License: CC BY-NC-SA 4.0
Personal and non-commercial use is allowed.
Commercial use requires written permission from Aytac Gul Signal Elektronik Ltd. Sti.
Dosyalar
Gerber Files
Schematic PDF
Kicad Symbols & Footprints
Firmware_Radiation_DataLogger_V2_4_PublicRelease
Web Files (Coming Soon)
