低温も測ってみました － 温度センサー工作実験 －

２０１９／０８／２７（火曜日）　曇・雨


工作した温度センサーは調子よく温度を測定して結果を表示している。
手元にある温度計の値と大体は合っている。
高い温度はヘヤードライヤーで温めて計測してみた。
センサーはかなり敏感で温めるとすぐ反応して温度が上がっていく。
それじゃー低い温度はどうなんだろう？
調べてみよう。
低温を作るのは氷を使えばいい。
氷に塩を加えれば０℃以下になるはずだ。　
子供の頃こんな実験をして遊んだことがある。

それを確認するには棒状温度計が必要だ。
スチームエンジン工作で使った温度計があるはずだ・・・と作業箱を探したが見つからない。
どうしたんだろう？　いい加減なオイらは後片付けが苦手でどこにでも仕舞ってしまう。
だから、後で苦労する。　いくら探してもみつからない。
仕方がないのでちょっと遠いけどホームセンターまで一っ走り。（モチロン、車でです！）
棒状温度計を買ってきた。

温度計のアルコール頭とセンサを近づけて測定した。


温度計は３２℃ちょっと下ぐらいを示している。　


センサーが測定した温度は３１．５ｘぐらいだ。


他の温度計も大体３２℃ぐらいを示している。
まぁ、大体合っているというところだ。

次は低温のチェックだ。
冷蔵庫を開けてガラガラと氷を取り出した。

「何やってるの！？　氷なんか持ち出して！？」

「うんにゃ・・・・ちょっと実験・・・・むにゃむにゃ・・・塩はどこにあるの？」

「お塩はここ！　きれいにしておいてよっ！！！」

「へーい、かしこまりましたぁ」


カップに氷と塩を入れて水を注いだ。　
そのカップを作業机の上に置いて測定を始めた。



センサーは濡れないようにビニール袋に入れて氷水に浸した。
温度計は１℃ぐらいを示している。



シリアルプロッタのグラフはこんな状態を示した。
センサーは急激に温度が下がる。
その手前で温度が上昇しているのはセンサを水に浸すために手で持ったためだろう。



冷えたセンサーを大気中に出して気温に戻し、再度、氷水に浸す実験をしてみた。



センサーは大体正確に計測しているようだ。（当たり前か・・・）
このセンサーはＩ２Ｃとか難しいテクニックを使わず、普通のプログラムでデータを読みだしている。
プログラムは自分で組めるぐらいに容易なものだ。
気圧もこのぐらい簡単に測れればいいんだけどね。

温度センサーを接続してみました

２０１９／０８／２６（月曜日）　曇り　時々晴れたり雨が降ったり


オイらも一応は小型のノートパソコンを持っている。
Ｐａｎａｓｏｎｉｃ ｌｅｔ’ｓ ｎｏｔｅ（ＣＦ-Ｒ９Ｊ）という小形のノートパソコンだ。
ＣＰＵはｉｎｔｅｌＣＯＲＥｉ７（ｖＰｒｏ）でメモリーは４ＧＢ搭載されている。
処理速度も速く、長年愛用しているがＯＳがＷｉｎｄｏｗｓ７なのでそろそろお別れかな？
もう一つ問題がある。
通常の使用状態ではあまり気にしないが、タスクをいくつも起こして作業すると、
発熱してとても熱くなる。
そこで簡単な放熱装置？を作って対応しているがその効果のほどはわからない。
寒暖計を張り付けて測定してみたがはっきりしない。
そこで最近工作を始めたマイコンボード（ＥＳＰ－０２）に温度センサーを取り付けて
調べてみようと実験を始めた。


トランジスタは温度による特性の変化が大きいのでそれを利用すれば温度変化が測定できる
かもしれない。
この温度による特性変化を利用するには感度の高い（電流増幅率ｈＦＥが大きい）トランジスタが
適しているのではないか？　とジャンク箱を探してみた。

するとこんなトランジスタが見つかった。　マークには「ＬＭ35ＤＺ」と書いてある。
これはトランジスタのようだが「温度センサ」そのものだ。
ずーっと前に買って実験してその後はジャンクボックスに放りこまれていたものだ。
（湿度センサもあった。）



データシートによると－６０℃～１５０℃まで測定できて出力は補正無しで直読できるとある。

おー、これはいいぞ！　早速工作を始めた。

センサーにリードを接続した。





マイコンボードはＥＳＰ－０２。　
センサー出力（アナログ）をボードのアナログ入力端子（ＴＯＵＴ）に接続する。



テストプログラム作成。


テストプログラムを作って走らせてみた。
出力を見てみると（シリアルプロッタで）こんなガシャガシャな波形が出てきた。
センサを指でつまんで温めてみると波形は大きくなるので温度に反応しているのは確認できた。




数値に変換されたデータを見てみる（シリアルモニタ）と数値が変化している。


そのばらつきはわずかなものだが、シリアルプロッタの目盛が狭い範囲を拡大しているので
わずかの変化が大きくグラフの変化になるんだろう。
そこで目盛範囲を広げて変化の具合を小さく（相対的に）してみた。


温度変化のカーブは把握できるが波形はギザギザでＮＧ。



これはまずいなぁ・・・
入力端子にコンデンサを接続して変化を平滑してみた。
しかしこれもダメ。
うーん、どうしよう・・・
そうだ、入力データを何回も加算してそれを加算した回数で割れば平均値が得られるはずだ。
その加算回数を大きくすれば平均値は安定したものになるだろう。
プログラムを変更してみた。


加算回数を３０００～５０００回にするとデータは平均されてなだらかになった。



いろいろプログラムをいじってみたがこんな感じにしかできなかった。
まぁ、ノートパソコンの発熱と放熱ファンの効果を確認するのなら十分だろう。

ヘヤードライヤーで加熱したり、センサにアルコールを垂らして（気化熱で）冷却して
温度の変化を確認してみた。





なんとか実験はうまくいった。
次はノートパソコンの発熱対策を確認してみよう。


それにしても、ヘヤードライヤーはこんな実験で使うしかなくなった。
（もう、頭に向ける必要がなくなってしまった・・・悲しいねぇ）

秋雨前線が停滞している・・・・・

２０１９／０８／２１（水曜日）　晴れたり降ったり曇ったり・・・・・


テレビニュースの気象情報で「秋雨前線」が南下してきて日本の上空に停滞する、と伝えていた。
ふーん、秋雨前線か・・・
インターネットで天気図をみてみた。

なるほど、前線が大陸の高気圧に押されてゆっくりと南下している・・・



前線は我が家の近くにあるみたいだ。




停滞前線・・・
大陸方面から南下してくる冷たい空気の塊（寒気団）と太平洋上から北上する暖かい空気の塊（暖気団）が
ぶつかりあう境界線をいうんだとか・・・
寒気団の勢力と暖気団の勢力が拮抗しているとその境目（前線）はそこに押しとどまって停滞するんだそうだ。
この赤まると青とんがりが交互に並んでいる印は「停滞前線」を表しているんだって・・・

ふーん、冷たい空気の塊と暖かい空気の塊の押し合い圧し合いなんだな。
おもしろそうだな・・・

工作したばかりの（なんちゃって小型自動気象台）で観察してみよう。




お互いの勢力が拮抗しているからそこから動かずに押しとどまっている。
記録されるデータも変化しないからちょっとつまらないかな？


暖かい空気と冷たい空気の衝突ならもと激しい変化があるかと思ったがデータ上ではそれほどでもない。
でも天気は晴れたり曇ったり、また雨が降ったりで結構変化が激しい。
まっ、パソコン画面上ではただ真っすぐの線がひかれるばかりだった。

（なんちゃって小型自動気象台）は１昼夜のデータを記録した。

１０分間隔で記録したデータによる気圧の変化の様子。



そのデータを間引きして１時間ごとのデータでの記録。






この気象台記録でちょっと問題がある。
それは記録間隔が１０分間隔固定であることと、ログの記録データの時刻表示がちょっとおかしいことだ。
測定間隔は短くしたり長くしたりが自由に設定できればいいなぁ・・・・・・
ログの時刻表示は例えば９時０分はそのまんま　“９：０”　と表示される。


こういう場合は“０９：００”と表示したい。
（専門家はこれを「０で埋め込む」というらしい。）
どうすればこれができるのかを調べてみたが何だか難しくてオイらの手には負えなかった。

そこで基本的なコマンドだけを使って“００：００”表示するように改造してみた。



“０８：００”と表示するようになった。


測定間隔も１分間隔で最大６０分の設定ができるようにした。
この改造にはとても時間がかかった。
「八十の手習い」にはちょっと荷が重かった・・・・・でもおもしろかった。

金魚の子供が大きくなりました

２０１９／０８／２１（水曜日）　晴れたり雨が降ったり止んだり


秋雨前線が停滞して天気がぐずついている。
庭には金魚やメダカが泳ぐ睡蓮鉢が３つある。（一つは昔の火鉢）
カンカン照りの陽光が当たると水はお湯のようになってしまうので
日よけ（布）をかけてあげるのだが、雨に濡れると後始末が大変だから
今日のような天気のときはなかなか面倒だ。

更に、今年はメダカや金魚の稚魚がバケツで育っているので余計に
手間がかかる。
メダカの稚魚は孵化した時期がずれているので大きく育ったものや
まだまだ米粒ぐらいの小さなものまでがいる。
大きく育ったものはより分けて欲しいという人にあげている。
金魚の稚魚も大きくなってもう「金魚」といえるようになったのも
いる。




水面にボツボツと浮かんでいるものは餌です。（写真を撮ってからあげればよかったのにね）





金魚の稚魚も大きくなりました。





こんな小さくてもオイらが近づくとエサを貰えると思って水面に出てくる。
結構可愛いもんだ。

気圧がやっと１０１３ミリバールに戻った・・・

２０１９／０８／１８（日曜日）　晴れ


先日（１５日）四国に上陸した台風１０号が北上を続け、１６日には日本海を北上した。
オイらは工作したばかりの「全自動小型気象台」（なぁーんちゃって（笑い））で
気圧や温度、湿度の変化を観察をしてみた。

観察を始めたのは１５日の夜１０時頃、台風１０号は日本海にいる。
机の上のバリゴ（もうずーっと前に入手したドイツ製の気圧計、温度計、湿度計セット）は
１００７ミリバール（現在はｈＰａ（ヘクトパスカル）というらしい）を示していた。
もう気圧は相当下がっている。
パソコンやマイコンボードを接続して観察を始めた。
データを記録する間隔は１分。
ちょっと短かったかな？

台風による気圧の変化する様子を「全自動小型気象台」で観察してみたいと思っていたが
残念だがそれは記録できなかった。

それ以後も気圧はダラダラと低下し続けた。
気圧、温度、湿度を計測するセンサーを取り付けたマイコンボードは１分毎にデータを記録している。
データの変化をシリアルプロッターにグラフ表示すると同時に、パソコン通信ソフトでデータを
記録・保存した。

時々、バリゴの指針をみたり記録したデータを確認したりしていたが、突然グラフの表示が低下して
しまった。
そして次のデータ表示では正常に戻る。　　　　どうもデータを取り込めなかったみたいだ。

１分間隔でデータを取るのは間隔が短すぎるようだ。
シリアルプロッタ画面に表示するデータ数が大き過ぎて長時間観察では画面がスクロールしてしまう。

そこでプログラムを改造して１０分間隔でデータを取るようにした。
プログラムの改造には（時間間隔調整で）手間取ってしまった。
新しい観察は１５日の２２時にスタートさせた。




ログデータは２２時から記録開始。　気圧は１００６ｈPaだ。



計測開始から７時間経過したときのデータ。



台風１０号は日本海を北上中だが、気圧の変化（下降）はごくわずかずつだ。


２１時間経過しても変化はほとんどわからない。
これは温度の変化範囲（最高でも４０℃ぐらい）と気圧の変化（１０００ｈPa)と差が大きな
データを同じグラフ画面に表示しているからだろう。
まぁ、やるだけやってみよう。


気圧の低下はとてもゆっくりだった。　
１６日の１８時３０分頃、底を打ったようだ。　



変化の様子をまとめてみた。


台風１０号接近による気圧観察も足掛け３日になった。

台風が過ぎ去れば気圧は元に戻ると思ったのだがなかなか元には戻らない。
変化はわずかで、いつまで観察してもきりがない。
まぁ、もうちょっと観察して通常の１気圧（１０１３ｈPa）に戻るのを確認してみよう。

１８日の８時過ぎにやっと１０１３ｈPaに戻った。　やれやれ・・・・・・



最後にタイマーの確認をした。
観察開始時には１５日の２２時の時刻あわせを行った。

観察終了は１８日８時４０分ぐらい。
その時点でのタイマーと電波時計との差は＋１４分ぐらい。　まぁまぁの精度だ。



おっと！
まとめのグラフを表示しなくっちゃ・・・・
温度と気圧の数値の差が大きすぎて一つのグラフでは具合が悪い。



それぞれを個別のグラフにした。








何とか観察ができた。
今度は気圧が降下するときの観察結果をまとめてみたい。