ＰＩＣ　ＡＶＲ　工作室　ブログ

2017-10-24 16:53:38

台風２１号直撃のデータです。
電源投入時に1010hPaに指針を合わせて2周近く逆転して表示しました。
中央のキャラ（おじいぽん）は娘（橘りた）のです。
https://www.facebook.com/permalink.php?story_fbid=858141601017790&id=100004658736340

Unknown (nekosan)

2017-10-24 23:42:46

yoshimixさん、お久しぶりです。

うさはかせさんのところよりも、もっと台風に近かったんですねぇ。954.4hPa。
風速グラフで、台風の目に入っているっぽいことも見えますね。

都内に来る前に、だいぶ弱まったようです。ある程、風は度吹いたんですが、以前、960hPaくらいの台風を体感したときの、あの甲高い恐ろしい風の音を想像していたら、それほどでもなかったなぁと。

さった岬、気になってたんですが、youtubeで探したら、すごい波が打ち付けてる映像がありました。
あそこは、毎回こんな感じなんですかね？

娘さん、もしかして、

https://twitter.com/lita426t

この方ですかね？プロの漫画家さんなんですね。私は漫画とかイラストとか詳しくないんですが、イラストを描く技術が自分にも少しだけ有ったらなぁ…と思ったりします。

Unknown (yoshimix)

2017-10-25 11:42:06

娘の所に訪問していただきありがとうございます。
目に入ったと判断し台風２１号の中心気圧と考えています。SBS TVで現在位置が牧之原市付近と出たので用意していて急に静かになった時（再び強くなり始める直前）の気圧です。
気圧計の製作についてはラジオペンチさんにコメントで投稿しました。（検証にミスがあったのでFacebookを修正しました）

Unknown (nekosan)

2017-10-26 00:05:02

これは、ロギングはSDカードとかに行っているんですかね？グラフに、風速と一緒に表示されているので、気圧、風速、時間をどんな感じにロギングしているのかなぁ？と。

Unknown (yoshimix)

2017-10-26 10:22:10

誤解を招いてすみません。
グラフのデータは下記より御前崎観測所のデータをもらいました。
気圧計は１００均の時計を逆転するという動きに惹かれて作りました。
http://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/view/10min_s1.php?prec_no=50&block_no=47655&year=2017&month=10&day=23&view=p1

Unknown (nekosan)

2017-10-27 00:24:30

そうでしたか、すみません。早合点してしまったようです。

風力のデータがプロットされていたので、そっちはどうやって取得したんだろう？と思っちゃったんですが、グラフはこの気象庁の値がソースだったんですね。

Unknown (yoshimix)

2017-10-28 11:33:36

超音波風向風力計に挑戦しましたが挫折しました。

Unknown (nekosan)

2017-10-29 02:15:56

超音波風力計って言うのがあるんですか。

なにか、大掛かりな仕掛けじゃなく、DIYで作れるような感じなのでしょうか？ちょっと興味があります。

ダイオードに弱い電流流しておいて、熱で上昇する分と、風で下がる分の兼ね合いで、電流量で温度測るっていうのは聞いたことがあるんですが、雨の日には使えないでしょうし、風雨に耐えるとなると、どういう仕組みがいいのかなぁ？と。

Unknown (yoshimix)

2017-10-29 10:58:58

超音波は風で伝搬速度が変化するのでその変化でを測定し演算して風向風速を求める。安価な超音波距離計（HC－SR04）３セットを分解して送受を向き合わせてテスト。速度が変化することは確認出来ますが温湿度の影響等で精度が気に入りませんでした。可動部がないので強度的にも安心できそうだったので。Wroom-02の WiFiかWroom-32のBluetoothで電子百葉箱を目論んでいました。

Unknown (nekosan)

2017-10-29 16:30:49

2つ向かい合わせにして、往路・復路でそれぞれの時間を計って、その差を元に風速を計算する感じなんですかね。なるほど。そういう方法があるんですね。

温度湿度センサを使っても、補正はやっかいな感じなんですかね。（温度は音速に換算する式がありますが、湿度の方はよくわかりません）

どのくらいの誤差が出ちゃうものなんですかね？

2対、向かい合わせにして、それぞれ直交させると、風の向きもベクトルで表せそうな気がします。なんかやっぱりちょっと面白そう。

HC-SR04は、以前買ったのが1個400円くらいでしたが、Aliexだと100円しないのもあるっぽい…

Unknown (yoshimix)

2017-10-30 22:43:00

興味を持っていただいてありがとうございます。
２個を１セットにして３セット（３軸）で計６個使用または２セット（２軸）で計４個です。
HC-SR04から得られるデータを如何に利用するかの観測用に中華オシロの購入を画策していたけど反対され挫折しました。
２方向（往復）の測定値の差ですから簡単に出来る予定でした。
今考えてみて距離と時間から直接速度を求めるので温湿度の影響は無いはずですが当時は苦慮しました（あの時はなにを考えていたんだろう）。
上下方向の成分も測る場合は球状に３軸配置し測定する様です（実例はWebに存在しています）。
水平成分のみの予定でしたので平面に２軸設置して演算予定でした。
Aliexよりの入手のため納期がかかるので順調に進むつもりで将来的には屋外使用を考え置き換え用の防水タイプEU1640BCHも入手してありますがもう少し精度よく測定できるよう超音波送受信ユニットの選択をする必要がある様に考えます。
http://sawayakanaegao.blog.fc2.com/blog-entry-702.html
http://sawayakanaegao.blog.fc2.com/blog-entry-696.html
http://sawayakanaegao.blog.fc2.com/blog-entry-719.html
http://sawayakanaegao.blog.fc2.com/blog-entry-710.html
http://www.sohatsu.com/Jsite/merchandise/av02.htm
http://parawind.net/anemo1.html
http://seppina.cocolog-nifty.com/blog/2016/02/--bb3a.html
http://seppina.cocolog-nifty.com/blog/2016/02/--18c7.html
http://seppina.cocolog-nifty.com/blog/2014/08/--1-ed68.html
http://anoda.cocolog-nifty.com/mad/2012/11/post-6e1d.html
http://www.u-sonic.co.jp/product/sat.html
http://www.weather.co.jp/catalog_html/CYG-81000.htm

Unknown (nekosan)

2017-10-31 01:27:33

リンク情報ありがとうございます。

ちょっと眺めて、原理とか計算式とか眺めてみます。

（思ってたよりも小さいんですね）

Unknown (yoshimix)

2017-10-31 10:48:58

よろしくお願いします

Unknown (nekosan)

2017-10-31 20:01:40

情報、色々眺めてみました。

センサーを取り付ける方法とか、その周辺の形状とかで、空気の流れに変化（乱れ）が出ちゃうことが、誤差やばらつきが生じる原因になっているんではないかなぁ？という気がしました。

業務用（？）のような製品を見ると、センサーは針金のような棒の先に固定されていますが、これがまさにそういう空気の流れを阻害しない工夫なのかなと思います。

一方、1枚の基板上にセンサーを取り付けているような場合は、センサーや基板の周囲を流れる空気に乱れが生じるのかな？と。

エンジンなんかですと、空気と燃料を短時間に効率的に混ぜるために、スワールやタンブルのような渦流を積極的に起こす工夫をしたりします。
また、丸い物の周囲にはカルマン渦のような渦流が生じることはよく知られています。

そういう渦流などの要素が、短い時間で流速に影響を及ぼすと、読み取った数値が上下に乱れて安定しない、といったエラーの原因になったりするのでは？という気がします。

http://parawind.net/anemo1.html

この参考ページに挙げられていた物も、細い棒でセンサを基板などから離して固定しているので、比較的絵依拠言う受けにくいのかなと思います。

ただ、棒の向きが90度回転していた方が、空気のとおりは良さそうな気もしますが、あとは加工方法などとの兼ね合いですかね。

あと、センサー自体が1cmくらいあるので、やはりセンサー同士をもう少し離して設置した方がが、誤差は小さく出来るんでは？と思いました。
（流体力学は難しくて全然理解ができなかったので、詳しいことまでは解らないんですが）

HC-SR04から拾うデータは、ノーマルだとデジタル出力だと思うのですが、センサを分解して、アナログ値で取り出す作戦なんでしょうかね？

Unknown (yoshimix)

2017-11-02 11:41:50

当時を思い出すためにブックマークしたサイトを巡り考えをまとめた上でご連絡します。

Unknown (yoshimix)

2017-11-02 12:04:41

テストは送信側を取り外して向かい合わせてECHOより得ました。
この信号は送信完了後から最初の信号を受けた時までの時間みたいですが。
ECHO
Output pulse to microcontroller, width is the time from last of 8 40KHz bursts to detected reflected signal
乱流を起こさないでパイプの中の壁面から斜めに送信して流速を測る装置があったのですが今探しています。
http://akizukidenshi.com/download/ds/sainsmar/hc-sr04_ultrasonic_module_user_guidejohn_b.pdf

Unknown (nekosan)

2017-11-03 00:41:44

やはり、乱流のことは検討されてたようですね。

いずれにしても、原理上、多少の乱流は避けられないでしょうから、その影響をできるだけ小さくするためには、センサー間の距離を長くして、相対的に影響を小さくするのがいいのかなぁ？などと思いました。

あと、3Dプリンタなんか使えば、うまい固定方法を自作することもできるかもしれませんね。

データの絶対誤差の方が問題になるんですかね？それとも、データのふらつきの方が問題になるんですかね？
それによって、対策も色々変わってきそうな気がします。

Unknown (yoshimix)

2017-11-08 11:44:26

Unknown (nekosan)

2017-11-09 00:41:22

HC-SR04に限ったことではないのかもしれませんが、なんとなく気になっていることがあります。

おっしゃるように、HC-SR04を壁とかに反射させて反射時間から距離を計算してみると、けっこうジッタがあって、ピタリと安定した値が取れないという実感があります。

このジッタは、周辺の物体からの乱反射とか、家電など他のものから出る騒音の超音波成分などに影響を受ける部分もあると思います。が、これ以外に
一つ気になっていることがあります。

40kHzのパルスをフィルタで拾って、それを積分回路で積分することで、階段的に値が高くなって、どこかでコンパレータがオンに変わるわけですが、アナログの積分回路を使っていることで、周囲のノイズと相まって、離散的な値でピョンピョン飛ぶようなノイズが生じているのではないかなぁ？と。

1波形辺り8～9mmくらいあるので、1波形分ずれるだけで、結構な誤差になります。

これを回避するには、アナログ的な積分回路を使うのではなく、高速にADC掛けて、出力波形と入力波形の自己相関を計算して、どのくらいずらしたときにもっとも一致するかを求めるのがいいのかなぁ？と。

ただ、そうなると、マイコン内蔵の一般的な逐次比較型のADCだと、速度が遅すぎて勝負にならない気がします。

時間精度は必要でも、サンプリング値（電圧）の絶対精度は要らないので、精度より速度を優先した、外付けADCを使う必要があるのかな、と。

業務用機器だと、その辺りもよく考慮して動作しているのかも知れませんが、具体的にどうやっているのかは、いわゆるオリジナルノウハウなのかもしれませんねぇ。

あと、HC-SR04の回路では、大体の距離を調べることに重点を置き、厳密な小数点以下の精度まで安定するのをあきらめているのかもしれません。

Unknown (yoshimix)

2017-11-10 16:23:25

考察ありがとうございます。

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