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相対的に小さくしてみた。


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。

台風１０号が接近！ 慌てて観測を開始したけれど・・・

２０１９／０８／１５（木曜日）　晴れたり雨が降ったり荒れた天気（台風１０号の影響）


起床してすぐ作業部屋に行き、気圧計を見てみた。

あれーっ、もうこんなに下がっている。
気圧計の針は１０１０ｈPa以下だ。

まだ寝間着を着たまま、大慌てでパソコンのセットを始めた。
しかしなかなかうまくセットできず、時間が経っていく。

オイらが起きた物音で台所のお代官は朝食の準備を始めた。
そしてオイらが食事部屋に降りてくるのを待っていた・・・らしい。
ところがオイらがなかなか降りてこないので痺れをきらして作業部屋にやってきた。

「何やってるの！　ご飯の準備ができたのに！　みんな冷めちゃったよっ！」

とお冠だ。

“泣くことお代官には勝てない”　これを座右の銘にしているオイらは、

・・・・・へーぃ、スミマセンです。　すぐ行きますのでちょっとお待ちを・・・

作業を中断して（後ろ髪を引かれる思いで）下へ降りて行った。

大急ぎで食事を済ませて作業再開。
気圧計は１０１０ｈＰａぐらいだ。




観察を開始した。


温度計、湿度計はこんな感じ。



データの記録間隔は１分。
最初のうちは順調にデータを記録していた。

ＴＥＲＡＴＡＲＭのログ。



ところがＡＲＤＵＩＮＯシリアルプロッタのグラフが途中で変な図形になった。
気圧がガクンと下がっている。




ログに記録されたデータが異常になっている。



プログラムに異常があるのかもしれない。
サンプルプログラムは完璧だがそれにオイらのようなド素人が手を加えたからだろう。
それに１分間隔のデータ記録は間隔が短すぎる。
シリアルプロッタ画面は８時間ぐらいで一杯になってスクロールしてしまうだろう。
１０分間隔にすれば８０時間はＯＫだろう。（本当にＯＫかどうかはわからないけど・・・）

観測を停止してプログラムを改造することにした。


プログラムの改造にはかなり時間がかかってしまった。
観測を再開したのは夜中になってしまった。
気圧は１００２ｈＰａぐらいまで落ちている。
台風が近づいて気圧が下がるところを観測してみたかったがダメだった。
じゃー、今度は下がった気圧がまた元に戻るまでを観察してみよう。

１０分間隔で観察したシリアルプロッタ画面。
１５日の２２時頃から約２１時間経過したときの画面。



１６日の夜には台風は北海道付近で熱帯低気圧に変わった。
下がり続けていた気圧も上昇に転じたみたいだ。
さぁ、元の１０１３ｈＰａに戻るのはいつだろうか？
観察を続けてみよう。

ＥＳＰ－３２の異常は配線間違いだった！！！

２０１９／０８／１３（火曜日）　晴れ


ＥＳＰ－３２が壊れてしまった・・・
でも、高電圧をかけたわけではないし、この電源供給回路には「ポリスイッチ」という
自己回復機能を持った「ヒューズ」が入っていて回路を保護しているし、そんなに簡単に
壊れるわけがない・・・・はずだ。
もう一度、配線を見直してみた。
うーん、間違いはないなぁ・・・・

えっ、これはなんだ？　　“ＧＮＤ”　じゃないみたいだ・・・

虫眼鏡で見てみた。








“ＧＮＤ”　じゃなくて　“ＣＭＤ”　だった！！！



ＧＮＤだと思って配線しておいた端子は“ＣＭＤ”という端子だった。
“ＣＭＤ”って多分“コマンド”のことだろう・・・
“コマンド”なんていう難しそうな端子をグランドに落としたんだから動作がおかしくなるわけだ。

その配線を取り外した。



今まで動作していたプログラムを書き込んでみた。



おぉーっ、正常に書込めた。　よかった！
大体、今どきのハードウェアは滅多に壊れない。
以前も、ＳＤＲ（ソフトウェアラジオ）の実験で地デジ用チューナ（ドングル）がうまく動かない
ことがあった。
これも「過大入力」を加えて壊したんだと、早とちりして２台目を購入したことがある。
更にまたそれも壊して３台目も購入した。
ところがこれも壊れていなくて結局、ＳＤＲ用のドングルが３台にもなってしまった。
（まぁ、大して高いものじゃないから構わないけど、無駄なものがごろごろしている。）

ＥＳＰ－３２は正常なことがわかった。
このマイコンは入出力ピンが沢山ある。
これを使って測定時刻の特定ができるようにしてみよう。

押すと１０ずつカウントアップするスイッチと１ずつカウントアップするスイッチ。
それに設定した値を“時間”として、または“分”として保存させるスイッチの３つを使うつもりだ。



今、台風１０号が接近している。
この台風が接近したときの気圧変化を記録してみたい。
なんとかプログラムを間に合わせたいものだ。　ガンバローっと・・・・・

ガっビーン！！！ ＥＳＰ－３２を壊したのかな？

２０１９／０８／１１（日曜日）　晴れ


気圧、気温、湿度を計測するセンサーを何とか動かせるようになった。
気圧など刻々と変化するデータを確認することができる。
それをＡｒｄｕｉｎｏ-ＩＤＥの「シリアルプロッタ」というツールでグラフ化もできる。
また数値データを通信ソフト「ＴＥＲＡ ＴＡＲＭ」のＬＯＧファイルとして保存することもできるので
後でエクセルなどでグラフ加工もできる（はずです・・・まだ実験してませんが）。








一応、１時間ごとに目印を付けるようにした。



時刻を記録するにはリアルタイムクロックとかいうものを使うといいらしいのだが、
これもまた　Ｉ２Ｃ　とかいう難しいもので動作させるのでオイらの手には負えない。
そこでプログラムを加工してこんないい加減な目印（マーク）を付けて１時間ごとの経過を示した。
開始時刻を記録しようと挑戦してみたがとても難しい。
時刻を入力するのにスイッチで制御しようとしてみたがＥＳＰ－０２では使用できるＩＯﾋﾟﾝが少なくて
ちょっと無理のようだった。
そこでもっとＩＯﾋﾟﾝがある、ＥＳＰ－３２を使ってみることにした。

ＥＳＰ－３２では液晶表示器を動作させたことがあるのでＩ２Ｃ通信はＯＫだろう。

今、台風１０号が接近している。
早くセンサーを動作させて気圧の変化を記録してみたい。　
ＥＳＰ－０２の回路をＥＳＰ－３２に移し替えていった。　ところが・・・・・




配線を移し替えてコンパイルしたらエラーメッセージが出た。
「fatal」・・・辞書で調べたら「致命的な」とか「取り返しのつかない」とか書いてあった・・・



「致命的な」エラーだって！？　
プログラムはＥＳＰ－０２では正常に動いていたものだ。
ＩＤＥの環境設定も間違いはない（正しくＥＳＰ－３２に対応している。）
ＣＯＭポートも正常に設定しているし・・・・

今まで動作させてきた他のプログラムを落とし込んでみた。
するとやっぱり同じエラーメッセージが出てくる。

えーっ、もしかするとＥＳＰ－３２が壊れたのかな！？
（オイらはよくハードウェアを壊すからね・・・）
ＥＳＰ－３２はこれ一つしか持ってないので確認のしようがない。
新しいもを購入しようか？
ネットで注文しようとしたら何だかこれからお盆休みみたいだ。

あぁーあ・・・、台風１０号の観測はできないなぁ・・・

今日は立秋だって

２０１９／０８／０８（木曜日）　晴れ


暑い！　ここのところずーっと猛暑が続いている。
今日もものすごく暑い！
思わず「暑いよぉ～っ！」と叫んでしまう。

テレビニュースを見ながら食事をしていたら「今日は立秋・・・」と伝えていた。
おー、そうか、今日は立秋か・・・　暦の上では今日から秋なんだな。
と、思ったら少しは涼しくなった気がしたよ。
あっ、冷房の効いた部屋で食事中だった・・・・・

”立秋 ”・・・・夏至と秋分の中間点だそうだ。

なんでもこの頃から秋の気配が感じられるんだとか・・・
ふーん、なるほど・・・

庭では鹿子百合（カノコユリ）が咲いている。
今年の梅雨時は雨降りが続いてあまりきれいな花は咲かなかったが、時期が来れば
花が咲いてくれる。







鹿子百合の花が咲くとお代官からの注意事項が発令される。

「花の側を歩き回っちゃだめよ！！！」

どこでも無頓着に歩き回るオイらは鹿子百合の花が咲いていようがそんなことは
気にしない。
側に雑草が伸びていればかがんで引き抜く。
気に入った花があればカメラを向けて写真を撮る。
そして何事もなかったように部屋に戻る・・・・・・

「！！！　なぁ～にっ、そのズボンは！！！」

振り返ってみると、ズボンのお尻あたりに黄色い花粉がたっぷりと付いている。
ありゃ、いつの間についたんだろう？

「あんたはいくら言ってもダメだねっ！　早く脱ぎなさいっ！　まったくぅ・・　」

へーい、スイマセン・・・　（すごすご）金魚の子供でもみてこっと。