気象計測センサー ⑩マルチセンサー ノードコントローラ

気象センサー　ノードコントローラのソフト開発も大体終わりましたので、基板制作に入ります。

ここで問題が発覚..　入るのか?   入らないのか?

多層基板は作れませんのでせいぜい両面基板で何とかしなければなりません。

気象計測センサー ⑨マルチセンサー ノードコントローラ(ロギング機能付き)

気象観測を自動的かつ電子的に長期間継続的に行おうとすると最後まで問題になるのが「電源」と「表示/操作」です。

特に東日本大震災で経験した一週間にも及ぶ停電も考慮すると低消費電力であることは必須項目になるわけです。

表示器やキー入力機能に関しては常時必要はないのですが、メンテナンスやロギングしたデータや現在値をその場で確認したい場合は必要になり、操作性や視認性も考慮すると大きな画面が必要になり、こちらも停電を考慮するとパソコンは使えません。

ということで上記を解決する方法を検討した結果もしかするとこの方法で実現できるかもしれません。

基本的にバッテリで動作し停電時でも動作し、記録するデータには正確なタイムスタンプを書き込めるようにRTC (Real Time Clock)を持たせ、時刻合わせは、無線LAN経由で、NICTのNTPサーバにアクセスし一週間に一度程度の頻度で日本標準時JSTとRTCを同期させます。ネットが寸断された場合は月差30秒程度の誤差になります。

各種センサーは、I2Cにより複数接続可能で拡張性があり、データを大容量のフラッシュメモリ16Gbyte(32G,64G)に蓄えます。

記録したデータは今やだれでも持っている可能性の高いスマホに転送します。

電源以外の主要な部品は左側のブレッドボードがほぼ全てで、右側の小さいブレッドボードは、現在開発中の「3軸地震計」です。

デバッグ環境として使用しているArduino Uno R3はAVR 8ピンマイコンの代用で、最終的には使用しません。

左側のブレッドボードにはSDカードとD3231 の載ったRTC基板があるだけです。

　

あれれ..表示器とキーボード、そしてメインコントローラはどこに?

ご心配はいりません。今回の主役はなんといっても左側のブレッドボードに乗っているSDカードでしょう..

あれがスマホに刺せない(microSDではないし)寸法の大きなただのメモリカード見えてしまっているそこのアナタ..

もう少ししたら「正体」を明かしましょう..

アレはただのSDカードではありません..

切手サイズのLinux.....

アルミ+ABS樹脂製 ハイブリッドケース その①

極寒の星空撮影では、デジタルカメラのバッテリを温めないと撮影できない場合があります。

対策としてはヒーターを巻き付ける方法刈りますが、イメージセンサは熱ノイズによるデジタル画像の劣化を防ぐため、最小限のヒーターを霜、くもり防止ヒーターをレンズ周辺だけに取り付けカメラボディにはイメージセンサーがあるため取り付けたくないのが実情です。

そんな時は低温時に能力を発揮できないバッテリーの代わりに外部電源を供給することで長時間撮影ができます。カメラメーカーからも外部電源アクセサリが販売されているはずです。
特に、天文写真の場合、撮影場所からほとんど移動しませんので好都合です。

ただし自動車用バッテリからカメラ電源電圧に変換する電源モジュールの種類によっては、ノイズの多いスイッチングタイプを使用している場合が多く、市販のアダプタにもスイッチング電源が多く採用されています。
このノイズこそが外部電源使用時の最大のデメリットになります。


下記画像は、電源モジュールの種類別に実際にカメラに電源を供給して観測した電源ラインです。

1)ノイズは少ないが電源電圧変換効率の悪いシリーズレギュレーター

2)発熱は少なく電源電圧変換効率の良い(90%以上)スイッチングレギュレーター

同じ条件で撮影していますが、スイッチング電源のほうが電圧変動が大きく且つノイズとしての高調波成分を多く含んでいます。


このノイズの撮像系に対する悪影響の範囲はメーカー、製品によって異なるとは思いますが、通常装着しているバッテリはノイズは皆無で、天体撮影時は長時間露光などセンサーの限界特性を駆使する撮影方法ですから、外部電源にもなるべくノイズレスのものを使いたいものです。


そこでシリーズレギュレーターを使用することにしたわけですが、ケースの周囲を樹脂で囲む構造ですと放熱が十分ではありません。かといってファンをつけるのもちょっと..


そこで、半面をアルミ材にした外部電源ケースをリリースすることにしました。
ケースは6000系アルミのLアングルとABS樹脂によるハイブリッドでアルミLアングル部分がヒートシンクになります。

これで発熱の多いシリーズレギュレーターでも熱による障害を防ぐことができます。