季節外れのスイレン開花

２０１９／１０／２４（木曜日）　曇り


台風２１号が小笠原諸島付近を北上中だ。
その影響で天気が悪い。
明日からは雨降りが続くかもしれない。
その前に金魚が泳いでいる睡蓮鉢の水をきれいな水に換えてあげた。
作業を始めるとき水面にスイレンの蕾が出ているのが見えた。

「おや、今頃蕾が出るなんて・・・季節外れだな」

こんな時期遅く蕾が出るなんて珍しい。
ブログのネタも無いのでこれを題材にしよう・・・・・


２年ばかり前の温泉旅行の帰りに立ち寄った道の駅で買った金魚。
買ったときは２、３ｃｍぐらいの稚魚だったが今は１５ｃｍ以上に育っている。
オイらの姿をみるとエサを貰えると思って近づいてくる。
金魚でも懐いてくれれば可愛いもんだよ。



水面に蕾がでていた。
今どきの蕾は珍しいな・・・



こんなに天気が悪いのに開花してきた。






スイレンの花が咲いた。
きれいな水になって金魚はまったりしている。
そんな様子を見ていると何だかオイらもリフレッシュできた心持になれた。

このベローズ気圧計工作は失敗しました・・・

２０１９／１０／２２（火曜日）　雨


ベローズでリンクを動かして取り付けたシャッターで光量を絞ってＣｄＳセンサーで電圧出力を得る・・・
なんて考えて気圧計を工作してきたがどうもうまくいかない。


工作を思い立ったのは９月中頃だった。
こんな気圧計を作ろうと思っていたが・・・




部品は手持ちのジャンク品で間に合わせるが、ベローズだけは何とかしなくてはならない。
たまたま電子部品屋で売っていた「超アナログお天気センサーキット」はベローズが使われていたので
これを購入してベローズだけを利用した。（このベローズが問題のベローズです。）

いろいろ試行錯誤を繰り返して何とか組み立てた。
またテストのためには気密ボックスを用意して気圧計をこの中に置いて加圧、減圧をしてみなくてはならない。
この工作も大変だった。

あれから1カ月以上かかって、やっと最近、何とかテストに漕ぎつけたが結果が思わしくない。

低気圧から高気圧に変化させたときのデータと高気圧から低気圧に変化させたときのデータが異なってしまうのだ。
気圧の変動によるベローズのわずかな変化（変形）を拡大するために何段かのリンク機構をかませているので
この部分の摩擦、重量が原因か、といろいろ手を打ったがダメだった。


最終的には最小の1段リンクでもヒステリシスが発生した。

このとき、ヒステリシスは低気圧→高気圧または高気圧→低気圧の変化で気圧の変化が大きい場合に発生し、
気圧の変化が小さい時にはほとんど認められないことが分かった。

もしかするとベローズが大きく変形すると元の状態に戻るのに長時間かかるのではないか、と疑った。
そこでもう一度、ベローズの変形と元に戻る様子を確認してみた。


リンクを目いっぱいの長さにしてベローズの動きを拡大して観察した。


気密ボックスに入れて、口から吹込む空気で加圧、空気を吸い出して減圧、を繰り返して目盛を注視した。

確かに加圧（減圧）を止めて元の気圧に戻したとき、指針の停止位置が０点からずれて停止する。
特に減圧から元の圧力（1気圧付近）に戻したときのずれが大きい。

そんなテストの様子を動画でご覧ください。





停止位置がずれているのがわからないので静止画でご確認ください。


平常気圧（ほぼ1気圧（１０２０ｈＰａ）のときの指針の停止位置。



加圧（１１７０ｈＰａ）したときの指針の位置。



加圧（１１７０ｈＰａ）から1気圧（１０２０ｈＰａ）に戻したときの指針の停止位置。　若干右にずれている。



減圧（９８０ｈＰａ）した時の指針の位置。



減圧（９８０ｈＰａ）から1気圧（１０２０ｈＰａ）に戻したときの指針の停止位置。　１ｍｍほど左にずれている。



ヒステリシスが無ければ指針は“０”位置に停止するはずであるがこのようにずれが生じてしまう。
わずか１ｍｍのずれではあるがＣｄＳセンサーの出力は大きく変化するのだ。


やっぱりこのベローズは気圧の変化に素直に追従はしてくれない。
「超アナログお天気センサーキット」は今から何時間も後の、晴れるか曇るか雨が降るかを予報する程度の
気圧を測るだけのものなんだ。

これで気圧計を作るのは無理だからあきらめよう。
まぁ、２か月間、工作を楽しめたんだから良しとしておこう。
（負け惜しみではありません・・・ホントですよっ。　って“ムキ”になるのがちょっと怪しいゾ）

ベローズの動きに問題があるのかも？

２０１９／１０／２２（火曜日）　雨


ベローズとリンク、ＣｄＳセンサーなどを気密ボックスに入れて加圧、減圧状態で
センサー出力を確認してみた。

加圧、減圧の気圧の変化にＣｄＳセンサー出力が変動してパソコン画面に波形が表示される。
一応気圧の変化を出力することはできる。
しかし今までずーっと問題になっている「ヒステリシス現象」（この表現が適切かどうかはわかりませんが）は
依然として発生してしまう。

「ヒステリシス現象」と表現した事象について

平常気圧から加圧して高気圧を記録した後、気圧が再び平常に復したときの気圧値と
平常気圧から減圧して低気圧を記録した後、気圧が再び平常に復したときの気圧値が一致しない。



気密ボックスから配線を引き出せるようにした。



気密ボックスに空気を吹込んだり吸い出したりして加圧・減圧時の出力を確認した。



加圧（高気圧）、減圧（低気圧）の様子がグラフで表示される。



でもそのグラフには問題がある。
加圧状態から加圧を止めて平常気圧に戻したときと、減圧状態から減圧を止めて平常気圧に戻したときの
気圧値が異なっている。




この状態はベローズ気圧計工作を始めたときからの問題だった。
初めのうちは機械的なリンクでベローズの動作（変形）を拡大して指針を動かす方式だったが
その指針の動きにヒステリシスが現れてしまった。

リンク機構の摩擦が大きいのか、またはリンク結合にガタがあってそれらが原因かと思っていたが
今回のＣｄＳセンサー方式ではリンクは1段のみでシャッターも軽く動作するし、リンクには
ガタが生ずる個所は無いはずだ。




加圧・減圧の圧力を小さな範囲にすればヒステリシスは生じない。（少しはその傾向が見られるが・・・）





こうなるとどうもベローズに問題があるのかも知れない。
やっぱりベローズ方式は素人の手には負えないのかなぁ？？？
この工作実験も「挫折」かな？？？
（何だか疲れが出てきて根気がなくなったかも（弱気・・・・・））

ＣｄＳ、ＬＥＤ、シャッターを取り付けた

２０１９／１０／２１（月曜日）　曇り


ベローズを使った気圧計のシャーシーにＣｄＳとＬＥＤを組み込んだ基板を取り付けた。







気密箱に入れるときの接続はジャンパー線を使う。







シャッターをクローズ（全閉）状態にするとＣｄＳの出力はほとんど０Ｖになる。



シャッターをオープン（全開）にするとＣｄＳの出力はほとんど電源電圧まで上昇する。



ベローズ気圧計のシャーシーに基板を取り付けた。



さぁ、次は気密ボックスに入れて加圧、減圧してみよう。

ベローズを使った気圧計工作・基礎実験

２０１９／１０／１９（土曜日）　曇り



ベローズを使った気圧計を工作している。
きっかけはマイコン（ＥＳＰ３２）とＢＭＥ２８０という温湿度・気圧センサーを組み合わせた
気象観測装置？を作ったことだった。
この気象観測装置はソフトウェア（Ａｒｄｕｉｎｏスケッチ）で動作させる。
センサーを動作させるにはＩ２Ｃ通信とかいう難しいテクニックが必要で、いろいろ試行錯誤を
繰り返して何とか動作させることができた。
でもプログラムはメーカーのサンプルプログラムを丸ごとコピーして使っている。
コードを見てもチンプンカンプンで何が何だかさっぱりわからない。
これではちょっとつまらない気もする。
それじゃぁ、仕組みも動作も理解できる気圧計を作ってみよう、ということでこんなものを
工作することになった。

　　　　　　　　　　　　　　　　　（以上前置き・・・相変わらず前置きが長いねっ。）


気圧の検出にはベローズを使う。（アネロイド気圧計と同じかな？）
低気圧、高気圧によって膨らんだり縮んだり、変形するベローズの動作をリンクで結合した
光センサー（ＣｄＳ）で検出して出力とする方式だ。

　


図のように光源のＬＥＤと受光するＣｄＳの間に光線を遮るシャッターを置き、そのシャッターを
ベローズの動きで駆動されるリンクで動かして光線量を変化させるというものだ。

それには先ず気圧の変化でシャッターがどのくらい動くのか？　がわからなくてはならない。
そこでベローズとリンク機構を気密箱に納めて口から空気を吹込んだり、空気を吸い出したりして
加圧・減圧して確認してみた。


シャッターが取り付けられるリンク部分に矢印（指針）を貼りつけ、目盛板を置いて動く量を確認する。



目盛は１ｍｍ間隔にしてある。



ベローズ・リンク機構を気密箱（１００円ショップで仕入れたフィギュアケース）に入れる。
（ケースを気密状態にするのはとても大変です。）



ベローズのリンクはベローズの変形を約１５倍に拡大して指針を動かす。。
そして高圧時は約１１２０ｈＰａ、低圧時は９５０ｈＰａぐらいの圧力をかけてみた。
そのとき指針は５ｍｍぐらいの移動をした。

そんなテストの様子を動画でご覧ください。





指針（シャッター）の動きは５ｍｍ以上もある。
以前、手動によるシャッター動作とＣｄＳセンサーの出力を確認した実験ではシャッターの動きは１ｍｍ以下で十分だった。
今回のように５ｍｍも動いたらＣｄＳの出力は飽和してしまうかもしれない。
リンクの拡大倍率を小さくする必要があるかもしれない。

ベローズを使った気圧計工作

２０１９／１０／１８（金曜日）　雨



ベローズを使って気圧計を作ろうとしているのだがなかなかうまくいかない。
一応、全体を組み立てて動作させてみるのだが、まったく指針は変化なしで
動作しているのかしてないのかさえわからない。
そりゃそうだ。
メーカー製の気圧計（アネロイド型）を見てみると指針は一点を指したまま
全く変化しない。
平常時の大気圧はある値を示したままほとんど変化しないんだろう。

そこで気圧計が収まるケースを買ってきて（１００円ショップの人形ケース）
それを気密容器にして空気を吹込んだり吸い出したりしてテストしてみた。

すると気圧計の指針は気圧の変化に追従して動くのが確認できた。
しかし指針は低気圧から高気圧に変化したときに動く場合と、逆に高気圧から
低気圧に変化したときの動きとに差があり、停止位置がずれてしまう。
これはベローズのごくわずかの変化で指針を大きく動かすために振れを増幅
する機械的なリンク機構ががうまくないんだろう。

やっぱり気圧の変化を検出するには軽量な電気的メカニズムを使用するしか
無いだろう。


ベローズの変化をリンクで結合したシャッターの動きに変換して電気出力として取り出す。
シャッターの動きはごくわずか（数分の１ｍｍ程度）でも大きな出力電圧を得ることができる。



こうすると、光源のＬＥＤと光センサのＣｄＳとは直立して取り付けて
その間にシャッターが入って光線を遮断するようにしなくてはならない。
今までのように底板に平らにリンクを取り付けた構造では具合が悪い。




サブシャーシで嵩上げしてリンクを取り付けてみた。
これで指針方式も光センサー・シャッター方式もできるかもしれない。




先ず指針方式を組み立ててテストしてみた。


気密ケースに入れてテストしてみる。



リンク形式を変更したからか、指針の動きはスムーズになった。

しかし相変わらず低気圧 → 高気圧のときの指針の戻り位置と、高気圧 → 低気圧のときの指針の戻り位置が
ずれる。　（ヒステリシス現象）
これはリンクの結合ピンのガタ、取り付けピンのガタが原因かもしれない。
でも以前のヒステリシス現象よりも改善されていると思う。

そんなテストの様子を動画でご覧ください。





さぁ、次は光センサー方式で実験してみよう。

圧力チェッカーを改造した

２０１９／１０／１７（木曜日）　曇りのち雨



ベローズを使った気圧計工作ではその動作チェックがなかなか大変だ。
実際の気圧変化はごくわずかで、動作確認をすることは不可能だ。
そこでベローズ気圧計全体を気密容器に納めて容器内の圧力を変化させて
動作を確認しなくてはならない。
また容器内の圧力は正（１気圧より高い気圧）と負（１気圧より低い圧力）に
する必要がある。
この実現にオイらは「人間ポンプ」に頼るしかない。
密閉容器に口から空気を吹込んだり、口で空気を吸い出したりするんだから大変だ。
特に吸い出しには苦労する。
そして密閉容器内の圧力は一応目安として「圧力チェッカ」なるものを使って確認している。
この「圧力チェッカ」はスチームエンジン工作を始めた頃（２０１０年１０月頃）
ボイラーの圧力状態を確認するために作ったものでアクチェータにはプラスチック製の
スポイトを利用している。
口から吹込む空気で軽く動作してくれるので、便利だった。
当時はまだ「本物の圧力計」を使うほどの技量もないし、こんな圧力チェッカーで
十分だった。
ところが目盛はただ数値で区切っただけ、実際の圧力は測れない。
だから圧力の有無や大小を比較するだけの「チェッカー」でしかなかった。

今回、ベローズ気圧計の工作でも使用しているが、やっぱり実際の気圧がどのくらいかは
知りたいところである。
そこで先日工作したＩＣ気圧センサーの出力を基準にして目盛を校正してみた。


９年前に工作した「圧力チェッカー」。　
最大目盛は０.１５気圧ぐらいだ。（その後入手した本物の気圧計で目盛校正した。）　



今回、正負圧力が測定できるように改造し、ＩＣ気圧センサの出力で目盛校正をした。






そんな目盛校正の様子を動画でご覧ください。




校正後の目盛。　まぁ、いい加減な値だが一応の目安にはなるだろう。



さぁ、この正負圧力計を使ってベローズ気圧計工作を続けよう。

台風１９号通過

２０１９／１０／１３（日曜日）　台風一過の秋晴れ　（１２日夜間台風１９号通過）


超大型の台風１９号が１２日の夜、伊豆半島に上陸して本州を北東に進み福島県沖の海上に抜けた。
進路にあたった地域では暴風と大雨による河川の氾濫など甚大な被害が発生した。
我が家も台風の進路の真下付近？だったんだろう。
付近の河川が氾濫してしまった。
この付近は車で何度も何度も通ったことがあるのでびっくりだった。
被害に遭われた皆様には心からお見舞い申し上げます。

我が家でも当日（１２日）は朝早くから庭に出ているものが風などで吹き飛ばされないように
始末したり、雨戸も早めに閉めて台風に備えておいた。
そしてオイらは台風が通過するときの気圧の変化を観察してみようと準備をした。





台風が接近してきて気圧はどんどん下がっていく。


１０００ｈＰａを下回った。




下限（９８０ｈＰａ）目いっぱいに下がってしまった。



台風は夜半には上空を通過して真夜中には青空が広がり煌々と月が照っていた。
「なんちゃって小型気象台」は一晩中、データを記録していた。


あくる日は秋晴れの晴天。　台風一過とはこういうことを言うんだな？



気圧の回復は案外早かった。
前回の台風１７号は日本海で温帯低気圧に変わって移動がゆっくりだったので
平常の気圧に戻るのにものすごく時間がかかった。


朝、８時過ぎには１０１４ｈＰａに戻っていた。



午後には１０２０ｈＰａ以上になり、まだ上昇する気配だった。



記録したデータからグラフを作り出す処理をした。
データは足掛け三日分で処理は結構大変だった。（両足掛けです（笑い））
まぁ、何とか加工してグラフを得た。



台風１９号が通過するときの気圧の変化。
２１時２２分　９７７.０１　ｈＰａ　の最低気圧を記録した。



温・湿度の変化の様子。
台風が通過した後、湿度が大きく変化した。　大陸の乾燥した高気圧が張り出してきたんだな？
日中は３０℃まで気温が上がっている。（ちょっと暑かった）



こんな観察も今回で３度目。
少しは要領がわかってきた。
ちなみに前回の台風１０号（８月１５日）の記録はこんなものでした。




今までも何度か台風の気圧変化をＢＡＲＩＧＯ（気圧計）で観察してきた。
でも今回のような変化を記録することはできない。
せめて時計と一緒に気圧計を撮影しておくぐらいだった。
やっぱりマイコンで制御する気圧計は便利だ。

本筋の工作にもどろう － ベローズを使った気圧計工作 －

２０１９／１０／０９（水曜日）　晴れ


ベローズを使った気圧計を作ってみようと工作を始めたがうまくいかない。
ベローズは電子部品を取り扱う店で売っていた「超アナログお天気センサーキット」を
分解してそれを使った。

「ふーん、ベローズってこんなものなのかぁ・・・」

こんなものが大気圧の変動を感知して縮んだり膨らんだりするんだろうか？
何とか確認してみたい。
一応、電子回路と組み合わせてベローズの変形（縮んだり膨らんだり）を確認してみたが
ただ空気中に置いただけでは全然判別できない。
そりゃぁそうだ。
市販の気圧計（ＢＡＲＩＧＯ）を見ていても気圧の変化は長時間観察してやっと変化したのが
わかるくらいだから、短時間の観察では変化がわかるはずがない。

そこでベローズとそのわずかの変形を拡大するリンクメカを「気密箱」に納めて、気密箱に
空気を吹込んで「高気圧」にしたり、空気を吸い出して「低気圧」したりしてベローズが
変形するかを確認してみた。

「おーっ、ベローズは変形している！」

リンク機構に取り付けた表示器（目盛盤と指針）でその動きが確認できた。

こりゃーおもしろい・・・　これで気圧計を作ればいいじゃん！　と、本筋を離れて
工作を続けた。
しかし、これは失敗した。
指針が気圧の変化に素直に追従した動作をしてくれないのだ。
低気圧から高気圧に向かう時の指針の動きと、高気圧から低気圧に向かう時の動きが一致しない。
（大きなヒステリシスが発生してしまう）

きっと、メカの剛性が低いのとリンク機構の摩擦や重量が大きくてスムーズに動かないのだろう。
バネの強度やリンクの角度など調整を繰り返したが結局は無駄な努力だった。

あぁーあ・・・　こりゃ失敗だ・・・・

　　　　　　　　　　　　　　　　（　以上前置き　相変わらず前置きが長いねっ　）


本当は「ベローズ」が大気圧の変動で変形することを確認するのが目的だったんだよね。
それが確認できたんだから本来の「電気的な出力を得る気圧計」の工作に戻ろう。

電気的な出力を得るものなら検出器（センサー）は軽量にできるだろう。
それに事前の実験では光センサーのシャッター（絞り）の動きはごくわずかで大丈夫だから
リンク機構の倍率も低くて大丈夫だろう。

前回の工作を見直して設計図を書いてみた。




いざ工作を始めてみると設計図通りには組み立てられなかった。
設計図を書く時には気が付かなかったことがいろいろ出てきてそのとおりには絶対組み立てられない。
なるほど・・・　試作はこんなものなんだなぁ・・・・



何とか組み立てたベローズ部分。
リンク倍率が低いのでこんどのメカは動きがスムーズだ。




リンク機構の倍率は全体で１６０倍ぐらいだ。（前回は２０００倍なんて言うときもあった。）



さぁ、次は光線センサーの取り付けだ。　　ガンバローっと・・・・

いくらやってもうまくいかない － ベローズを使った気圧計工作 －

２０１９／１０／０６（日曜日）　曇りのち晴れ


ベローズの動作点を決めるために強力な引きバネを使ってグっと縮めてみた。
すると、ベローズの角（つの）と押される小片（真鍮の切片）との力の調整ができなくなってしまった。
引きバネの力が強くて固定ネジで位置を決めて調整することができないのだ。
そこで押しネジを使って調整する機構を追加した。









引きバネの規格を超えて引っ張り過ぎているが・・・




強力なバネで回転を押さえているので回転軸がたわんでいる。



こんな状況だからネジを緩めて位置を動かすなんてできないのだ。


調整機構？で微調整ができるようになった。　（おかげで各部のたわみは大きくなるが・・・）
そんな調整の様子を動画でご覧ください。




微調整をした結果、「縦位置」「横位置」でのテストはできなくなってしまった。

ちょっと見にくいけど机の上に「水平」に置いてテストしてみた。




気密ケースの中に口から空気を吹込んで加圧してみた。
指針はかなりスムーズに動く。
だけど加圧をやめて平常気圧に戻しても指針は高圧を示したまま止まっている。
平常位置に戻すには口で空気を吸い出して減圧しないと指針は動かない。

一方減圧状態から平常気圧にした場合は指針は具合よく動いてくれる。

そんなテストの様子を動画でご覧ください。




やっぱりこんな工作で指針を動かして気圧を測るのは無理だ。
もっとがっちりしたメカと軽量・スムーズな動きのリンク機構でなくては無理だ。

まぁ、気圧の変化でベローズが変形することは確認できた。
今までの実験はおまけとして、気圧の変化（ベローズの変形）を光センサー（もしくはストレンゲージ）で
検出して電気的に気圧を表示するものを作ってみよう。