気象計測センサー 雨量計 その⑥センサー ノードコントローラ

雨量センサーのノードコントローラの開発が終盤です。

雨量計センサーメカキット「雨ヲ君」に接続すると、自動計測を行います。

出力は　第一弾としては　微弱電波によるAM/FMラジオで降水量を確認することができます。

超低消費電力+微弱無線ですのでバッテリによる動作が簡単で　配線不要です。　
PC不要で停電時もラジオさえあれば降雨状況を確認できます。
電波到達距離は気象状況にもよりますが数十mです。


仕様
①　電源は2種類　5V、3Vいずれか
②　雨量計測　10分間降水量、1時間降水量,24時間降水量、48時間降水量
③　計測可能な最大10分間降水量　75mm/10分
④　それぞれの降水量の最大値は電源を遮断しても保持し続けます。　リセットで消去されます。
⑤　国土交通省基準　想定最大規模降雨　567mm/48時間　または220mm/1時間　60mm/10分間を検出すると 「緊急/非常」信号端子がONします。リレー、またはLEDランプを接続すると目視で確認できます。
微弱電波による通信でも通信電文を「緊急/非常」に切り替えます。


24,48,72時間降水量は、気象庁による集計は0時10分を起点とする降水計測ですが、本ノードコントローラーでは、RTCを増設することで可能になります。
RTCは、リアルタイムクロックという時計モジュールの総称でコイン電池CR2032を内蔵していますので、センサー電源が遮断された状態でも常時計時作を継続します。
CR2032電池寿命は状態にもよりますが約2年です。

RTCオプションを増設しない場合は、降り始めを起点といたしますのでご注意ください。

高感度な金属探知機(センサー)を作る: その② 外観

おおよその外観が決まりました。

問題なのは、3Dプリンタの造形サイズギリギリですので、raftもbrimもつけることができません。　設計時の底面を平坦化しできるだけ広い面積を接地できる構造にしましたがうまくいくでしょうか?

ヒートベッドが冷えていく過程での熱収縮を抑える造形がポイントになりそうです。

高感度な金属探知機(センサー)を作る: その① コイルハウジング

地雷探査でよく見る金属探知機です。センサ径はいま所有している3Dプリンタが印刷できるぎりぎりのサイズでφ200mmです。センサーの主要部品はコイルですが、このセンサーボディはコイルの保護と電気的に絶縁が必要で、ABS樹脂は最適な素材です。

コイル部分は、コイルの仕様をいろいろ試すことができるようにカバーを樹脂ネジで固定してあり分解可能です。コイルが収まる空洞トンネル部は、断面積約50㎟確保してありますから0.29㎟のポリウレタン線なら100Tは余裕で巻ける仕様です。隙間なくきれいにまけば150Tぐらいはいけるかもしれません。

検出原理はすでにたくさんの制作例があり原理も同じことから割愛しますが、ある程度実用的なものを..といろいろ検討してみるとセンサーコイル径は大きいほうが感度が高くなります。

発振回路は、コイル付近に配置でき、表示部分、バッテリ、ポール(柄)部分は分離できるようにしてあります。

あとは3Dプリントしてみてから試作です。

WEB カメラ C270用カメラネジマウント

作業Liveカメラ(作業記録用)
に活躍している　ロジクール製　WEBカメラですが、カメラ三脚に取り付けできるマウントを新規作成してみました。

今までは、両面テープや輪ゴム、結束バンドで固定していましたが、カメラアングルの調整が今一つで...

これがどのように使えるかというと..

このマウントは縦、横に首を振れ、カメラ三脚に固定できる...はずです。　疑?

カメラネジを切っているのは　快削アルミ　板厚8mmの削りだしで無駄にクオリティが高いです。　　　笑

屋外設置用広帯域受信専用チューナー(広帯域受信サーバー) その④複数チューナー同時動作

屋外設置用広帯域受信専用チューナー(広帯域受信サーバー) ですが、

Raspberry Pi model B+ 　(900MHz　1core)に、2枚のRTL-SDRチューナーを接続してサーバーとして動作させ、Wifi接続して離れた場所のPCから同時アクセスし異なるバンドの２波同時受信を行ってみました。

下記の例では、144MHz帯のアマチュア無線バンドと、FMラジオ(79.5MHz)を同時受信しています。

大量のデータ転送が可能な高速なWifドングルが必要なことと、Raspberry model B+のCPU負荷が１００%近くになりましたが動作は確認できました。

Raspberry Pi model　B+は、二世代目のRaspberry Piですが

ARM1176JZF-S ARM11  single core 700MHz


と記載されているように　ARM11です。　cpu コアは一つと最新のRaspberry Pi3と比較すると見劣り化します。そのためか、前述のように動作に余裕がなく、復調音声が途切れたり、Wifi通信が中断する場合がありました。
これらのことからもしも、複数チューナーの同時受信を構築する場合は、Raspberry Pi 2以降以上を組み込んでチューナーサーバーを構築することをお勧めします。

推測ですが4枚のRTL-SDRぐらいは余裕で接続できるのではないかと....

ちょっとためしてみますね。

WEBカメラによる星雲撮影用オートガイド:の作り方 その②

3Dプリントが終わったので組み立ててみました。
右側はQuick cam pro 4000のメイン基板です。スイッチとマイク LEDはコネクタから取り外しています。(復活させるときのために保管しておきましょう)

CCDイメージセンサシュラウドの造形も精度良く穴位置もあっているようです。

バックカバーです。M3タッピングスクリューで固定します。

アメリカンサイズのアイピースシリンダーを前面に取り付けます。

とりあえず組み立てて位置と組み立てやすさを検証します。

迷光対策は植毛紙か艶消し塗装を行います。

この状態で、鏡胴のΦ31.7接眼部に取り付けると直焦点撮影ができます。

高解像度は最新のCMOSイメージセンサにかないませんが、CCDイメージセンサの低照度特性の良さは、用途を限定すればまだまだ活躍できる場合があります。

特に惑星、(火星、土星、木星)などは、この小さなセンサーサイズでも　f=1000mm 

なら画角に収まります。

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。