何でも実習生の実習日誌

電子工作、模型スチームエンジン工作など、何でも工作が大好きです。
手持ちの工作機械は卓上ボール盤だけ、全て手作りです。

季節外れのスイレン開花

2019-10-25 07:18:09 | 草花


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。



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このベローズ気圧計工作は失敗しました・・・

2019-10-23 16:21:16 | 電子工作


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。

本当のベローズは中身が真空のはずだ。
ところがこのベローズはどうも真空ではないようだ。
本当に真空ならベローズはぺちゃんこにつぶれているはずだ。
アネロイド気圧計はこのペちゃんこになるベローズを強力なバネで引っ張ってバランスを保っているんだ。

このベローズは言ってみれば「お菓子の入ったビニール袋」と同じようなものだろう。
麓(ふもと)で買ったビニール袋に入ったお菓子を持って高い山に登ったら頂上ではパンパンに膨らんでいた・・・
そのまま麓に降りてきたら元に戻っていた・・・・・ 

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)


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ベローズの動作に問題があるのかも?

2019-10-22 19:13:32 | 電子工作


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・・・・・))

コメント (4)
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CdS、LED、シャッターを取り付けた

2019-10-22 10:45:08 | 電子工作


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。





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ベローズを使った気圧計工作・基礎実験

2019-10-19 18:39:15 | 電子工作


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。









コメント (2)
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