Карманный трикодер рисует магнитное поле и ловит гамма-кванты
Магнит над матрицей 8×8 оставляет на экране цветное пятно: 64 датчика Холла раскладывают поле по ячейкам, словно тепловизор, которому дали увидеть магнитные линии. Эта картинка появляется в корпусе Clockwork Pi uConsole, рядом с каналом радиационной спектрометрии, спектрометром видимого света и тепловизором. Open Source Science Tricorder Cyberdeck собирает лабораторный набор вокруг портативной консоли и при этом публикует всю неприятную инженерную изнанку конструкции.
64 точки поля и один медленный кадр
Магнитная «камера» построена на SparkFun Magnetic Imaging Tile. В ней 64 аналоговых Hall-сенсора DRV5053VA, разнесённые по сетке 8×8, и 16-битный АЦП AD7680 на 100 kSPS. Штатный тракт платы способен дать до 1562 кадров/с при последовательном опросе 64 точек. Заявляемые около 20 000 кадров/с требуют уже другого решения: снять сырой аналоговый сигнал и подключить внешний быстрый АЦП. В собранном трикодере этого тракта пока нет. ESP32 опрашивает датчики по кругу, поэтому пользовательский интерфейс показывает магнитное поле примерно с частотой 1 кадр/с.
Это честная граница между эффектной демонстрацией и прибором. Матрица уже делает локальное магнитное поле видимым: можно искать магнит, токовую дорожку или распределение поля возле узла. Но секунду на кадр задаёт архитектура обмена и опроса, а не физика Hall-датчиков. Открытые схемы позволяют заменить именно это узкое место, вместо того чтобы выдавать потенциальную скорость отдельной платы за результат готового устройства.
Свет, тепло и гамма-спектр в одном корпусе
Оптический модуль Hamamatsu C12666MA добавляет 256-пиксельный спектр в диапазоне 340–780 нм. Его разрешение составляет до 15 нм FWHM, чего хватает, чтобы увидеть широкие спектральные особенности источников света, люминофоров или цветных фильтров. Рядом установлена тепловизионная матрица Waveshare 80×62 с обычной USB-камерой. Так один корпус может одновременно показать нагрев детали, её видимый спектр и магнитную обстановку вокруг неё — три измерения, которые обычно требуют разных приборов и разных рабочих позиций.
Радиационный канал здесь основан на Pomelo: кристалл CsI(Tl) размером 10×10×20 мм соединён с SiPM 4×4 мм. Сам модуль рассчитан на гамма-спектр и list-mode, а разработчик Pomelo заявляет диапазон 50 кэВ–3 МэВ. Для всей сборки не опубликованы энергетическое разрешение, результаты калибровки и предел обнаружения, поэтому трикодер пока нельзя описывать как поверенный гамма-спектрометр. Зато архитектура оставляет путь к таким измерениям открытым: прибор выводит исходные каналы, а не только сводит всё к тревожной лампочке.
За сбор данных отвечает ESP32: он опрашивает модули и отправляет строки JSONL через USB-Serial в uConsole, где Python/Pygame строит интерфейс. В корпус также вошли датчики аэрозоля SPS30, CO₂ SCD40, температуры, влажности, давления и VOC BME680, плюс отдельный трёхосевой магнитометр MLX90393. Это делает систему удобной полевой тетрадью для наблюдений, хотя единая межканальная калибровка в документации пока не описана.
Открытый прототип показывает свои слабые места
Особенно ценен характер публикации. Репозиторий содержит платы EAGLE для переходника спектрометра, ESP32-платы и USB-хаба, модели OpenSCAD и STL, прошивку и код интерфейса. Там же автор фиксирует ошибки: маркировка разъёмов магнитной матрицы и спектрометра в ранней версии была перепутана, а вычислительный модуль без вентилятора перегревается и начинает троттлить. Автономность оценивается в один–два часа. Устройство остаётся прототипом, но именно поэтому оно полезно: можно увидеть весь путь, которым разнородные сенсоры превращают в переносной измерительный инструмент, вместе с проводами, теплом и медленным кадром магнитного поля.