気象計測センサー 地震計 その①

気象センサーシリーズに　地震計(振動センサー)を追加しました。

屋内設置型と　屋外(地中埋設)型の二種類をリリース予定で、これは地中埋設型です。

地中埋設型は、地面の振動をより正確に検出することができ、建物や構造物の固有振動による誤差を低減できますが、地中に埋設する際に必要な防水構造と丈夫な外郭を持つ必要があります。

この製品では、耐食性に優れたステンレス材による厚さ3mmの筒状の外郭に +2G ～+16Gまで 計測可能な加速度センサーを組み込んであります。

直径32mm　長さ40mmと小さく頑丈な構造でセンサーはシリコンゴムで防水性を確保し地中に埋設します。

ケーブルは多芯ケーブルで1メートル程度伸ばしますが、耐候性を考慮したケーブルが必要になります。

地震波形は、標準400Hz　　最大1000Hz程度の周波数成分を維持したまま記録できますが

大量のデータを吐き出すことになりますので、センサー近傍に　地震計ロギング機能を持つノードコントローラが必要になります。

現在開発中ですが標準400Hz  最大加速度2Gならば X,Y,Z軸それぞれ独立して、振動が検出されなくなったあと30秒程度継続して記録することができます。

記録した波形は一時的にX,Y,Z独立して強震データフォーマット(未対応)
１行目：観測点コード
　２行目：観測点の緯度
　３行目：観測点の経度
　４行目：サンプリング周波数
　５行目：データの単位
　６行目：データ開始の時刻 (左から、年　月　日　時　分　秒）　
　７行目：成分名
　８行目以降：データ（左から７行目の成分の順、符号は北・東・上が正、南・西・下が負）

もしくは

CSVファイルかWAVファイルに変換してSDカードに格納します。

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.....

星野・星景写真撮影用 ボータプル赤道儀 SEIYA-15_Rev3 その⑦ 作例 マイナーチェンジ

星景写真撮影用　超簡易ポータブル赤道儀SEIYA-15ですが　rev3に向けてマイナーチェンジを行っています。

目的は極軸導入のしやすさです。　極軸導入パイプの径をすこし大き目にして視野を広げ北極星を見つけやすくすることにしました。　精度を上げようとして長さと径を決めていたのですが、慣れてくると径を多少大きくしても導入精度に大きく影響しないことが経験則でつかめましたので実機にフィードバックを行います。

人間も目測って案外正確だってことですね。

もちろん北極星を見つける達人の方たちは　視野が狭くても問題にはしないでしょうけれど..

気象計測センサー 雨量計 その⑧センサー ノードコントローラ 「AMEWO-UART」

気象計測センサー キットシリーズ　雨量計　センサー　ノードコントローラ 「AMEWO-UART」のUART ノードコントローラの頒布を開始しました。

モールス信号版は、AVR　2313マイコンプログラム領域にモールスコードのデータ領域がプログラム領域を圧迫して全機能を実装できませんでしたがUART版はそのような制限もなく多くの機能を組み込むことができました。

共通仕様

　0.5mm/転倒パルス式雨量計対応

　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

　アラーム信号　　　積算雨量　300mmを超えた場合　(設定変更可能)

電源電圧　　3-5Vです。

ノードコントローラからの結果出力は、

無線方式と有線(ケーブル)出力の両方に対応しており

1) 通信方式　UART 2400,4800,9600,14400baud　8bit parity none

動作の様子はyoutube にアップロードしました。

パソコンへの接続はFTDI232を経由したUSBシリアル通信で行っています。

センサーメカユニットのオプションパーツとしての取り扱いになります。

尚マイコン側からはロジックレベルの信号になりますので、長い距離の配線が必要であれば、RS-422で　1.54km または　RS-485　等　のドライバ回路が必要になります。

フォトカップラでの絶縁は簡易的ですが10m程度なら実用域になります。

気象計測センサー 雨量計 その⑦センサー ノードコントローラ 「AMEWO-WTXA3-900K」

気象計測センサー キットシリーズ　雨量計　センサー　ノードコントローラ 「AMEWO-WTXA3-900K」の仕様が決まりました。

AVRマイコン　AT90S2313-10PCのプログラムサイズの制限からすべての機能を組み込むことはできませんでしたが、通信方式別に雨量計ノードコントローラとして頒布を開始します。


共通仕様
　0.5mm/転倒パルス式雨量計対応
　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
　アラーム信号　　　積算雨量　300mmを超えた場合

電源電圧　　3-5Vです。

ノードコントローラからの結果出力は、

無線方式と有線(ケーブル)出力の両方に対応しており

1) UART 9600baud

2) I2C

3) パルス　トーン併用式　トーン300-2400Hz

4) モールス信号

なんと前近代的な...と思われるかもしれませんが無線を趣味にしている方たちのためにモールス信号での出力もできます、

動作の様子はyoutube にアップロードしました。

送信周波数次第ですが　AMラジオ、FMラジオ、そのた無線機やSDR受信機で雨量を確認できます。

特に停電時ではラジオがあれば雨量が確認できます。

この機会にモールス信号を覚えてもいいですね。

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。