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東京スカイツリーに自作の気圧高度計を持って行った

 天気予報によると、今日はめちゃくちゃ良い天気らしい。ということで前から行ってみたかった東京スカイツリーに行ってきました。で、、自作の気圧高度計を持っていきました。

 今作っている気圧高度計はまだブレッドボード状態。ということでそんな物を持っていくと怪しすぎます。そんなことから、以前作ったアナログ表示の物を持っていきました。

▼東京スカイツリー
東京スカイツリー

▼展望台へのエレベーター
展望台へのエレベーター
 ものすごい上昇速度です。現在の標高は287m

▼展望デッキ到着
370メートル
 370mという測定結果が出ました。ここの標高は350mなので20mの誤差があります。自宅を出る前に海面気圧の補正をやったのですが、その間に気圧が大きく変化したのでしょうか?

 帰ってから気象庁の東京の気圧測定結果を見ると、8:00には1032.1hPaだったのが、12:00には1029.9hPaになっていました。つまり4時間の間に2.2hPa気圧が下がっています。展望デッキの標高が20m高く測定された理由はこの気圧の低下が原因だったようです。

 このように、気圧高度計は海面気圧の変化がそのまま測定誤差になってしまうので注意が必要です。

 ところで今日の気圧は1030mhPaを越していたようです。東京の気圧がこんなに高くなるのは珍しくて、たぶん一年に何度も無いと思います。気圧が高いと天気が良くなるのですが、気圧の測定結果からも、今日は折紙付きの良い天気の日だったことになります。

▼天望デッキへ
エレベータで展望デッキへ、
 上の展望台へ行きます。この写真の時点で標高は440m。上の展望台へ行くエレベーターのドアにはガラス窓があるので外が見えます。

▼天展回廊にて
天望デッキ
 展望デッキの標高(350m)で気圧計を合せたので、ここはちゃんと450mと表示されました。

 外側のスケールを見ると短針は300m台を示しているように勘違いします。でもそう見るのは間違いで、短針は内側の500mステップの目盛りで読まないといけません。こんなふうに間違いやすい文字盤は良くないですね。なにしろこれを作った私ですら、何で針の位置が合っていないのだろうかとしばらく考え込んでしまいました。

▼天望デッキからの景色
展望デッキからの眺め
 スカイツリーの影が見えます。たぶん北東方向です。

 ビルがゴミのように見えますw。絶景でした。東京って本当にデカイです。

 天望デッキは東京タワーの先端より高い場所なんですよね。いやー、行って良かったです。

気圧センサーとサーボモーターを使った昇降計の製作は失敗

 気圧センサーのMPL331と、サーボモーターを使って、Arduinoで昇降計を作ろうとしていたのですが、どうも上手くいきそうもありません。ということで、これまでの試作結果を整理しておくことにします。

 ちなみに、昇降計というのは、単位時間当たりの高度の変化を表示する計器で飛行機には欠かせないものです。まあ、私が飛行機を操縦することは絶対に無いですが、自作の気圧高度計と併用すると楽しそうかも、と思った次第です。

 で、まずは試作の回路を作って、

▼回路図
昇降計の仮回路図

▼ブレッドボードに組んで
試作中、全体図

▼昇降計の指針はとりあえず糸はんだ
サーボモーター

 これで後はソフトを書けばOKと思ってやってみたら、次のような問題が発覚。

1.値のバラツキが大きい
 昇降計としては、1m/sくらいの値が測れると具合いが良いです。つまり時速100km/hで4%の勾配を登ると上昇率は1.11m/sになるのでこれくらいの変化を安定して測定出来ることが必要です。

 でも作ってみると、何もしないでも測定毎に0.5mくらいのバラツキが出てしまい、とても1m/sを安定して表示させることは出来そうにありません。もちろん、思いきりアベレージングをかければバラツキは減らせます。例えば100秒間の変化を測定してもし100m上昇していたら、上昇率は1m/sと表示させることは可能です。でもこれでは応答速度が遅すぎて昇降計としては使えません。

 バラツキが大きな本質的な原因は、絶対気圧を測るセンサーを使っていることにありそうです。高さ1mの違いは、気圧では、0,1hPaくらいの差。気圧の絶対値は1000hPaなので、比率では一万分の一の違いにしか過ぎません。こういう微妙な値の違いを相手にしていたのでは、安定した測定はおぼつかないでしょう。

 ということで、事前検討不測というおそまつでした。

 もう一つ問題があって、

2.サーボモーターの消費電流が大きい
 サーボモーターの消費電流が意外と大きくて瞬間的には200mAも食います。この昇降計は電池2本で動かす予定で、サーボやマイコンを動かすために必要な5VはDC/DCコンバーターで昇圧して作るつもりでした。でも200mAとなると安くて小さなDDコンでは対応できなくなるのでコンパクトに作るのが難しくなります。

 ということで、この昇降計作りは中止。もういちど考え直すことにします。

 サーボモーターを使って何か実用的な物を作ってみたいのですが、なかなか簡単にはいかないです。PlotClock作りは面白かったです。でもあれは全部他人の設計をトレースしただけなので、達成感という点ではいまいちでした。

 11月23/24日にMake Faire Tokyo 2014があるので、何かヒントを探しに行ってみたいと思います。

LPS331を使った気圧高度計、目盛りを変更して使い易くしてみた

 一応は完成したと思っていた気圧高度計ですが、旅行に持って行くと標高が高い場所ではすごく使い難いことが判りました。

 時計のギヤ比のままなので、秒針一回転で10mになるようにすると、長針一回転は600mになります。目盛りは500mまでしか無いので、標高が600mを超えると、長針が何回転しているかを意識しないと正確な高度が判りません。

▼これまでの文字盤
気圧高度計
 文字盤を見ただけで何が出来るか(出来ない)が判ってすごく使い易いと思います。これなら自分の生活圏で使うには問題ありません。また秒針一回転が10mで、1mステップの目盛りがあるので、建物などのおよその高さを知るのにも好都合です。ということで割と気に入っていました。

 でもやっぱり日本中どこに持って行っても使える物にしておいた方が良さそうです。ということで目盛りを変更しました。

▼変更後の目盛り
目盛りを変更した高度計
 なんだかごちゃごちゃしていて、一見しただけでは判り難くなってしまいました。

▼目盛りの拡大
目盛り拡大
 飛行機の高度計のように12時の位置をゼロメートルに変更。

 長針一回転が500mになるようにスケーリングを変更。短針が使えるようになったので5000mまで直読可能になりました。ちなみに、この写真は標高1210mを示しています。なお、目盛り合わせは時計の時刻合わせつまみで行います。また、スイッチによる秒針送りで微調整も可能です。

 秒針は一回転が8.33mという半端な値になるため文字盤は無しにしました。ただ針の回転方向で上昇/降下が判るので、針を短く切って残しています。(ちょっと短くしすぎました涙;)

▼文字盤のデーター(クリックで別窓に大きな図が開きます)
目盛り板のデータ
 こういう文字盤を作図するのは結構大変なので、私の作ったデータを公開します。もし同じ物を作られる方がいらしたら、そのまま使っても、改変して使っていただいてもかまいません。パワーポイントなどで寸法を指定した図形を書き(この高度計では直径68mmの円)、そこにこのデータを重ねて印刷すれば必要なサイズのプリントが簡単に作れると思います。

 スケーリングなどを変更した、この文字盤用のスケッチ(プログラム)はこちら。

 長針一回転で1000mという仕様に変更すれば一万メートルまで測定できる高度計が作れます。ただ分解能が半分になるので、今回作ったくらいの仕様の方ががいいかなと個人的には思います。これでもマウナケアの山頂で使えるはずなので、チャンスがあったらぜひ持って行きたいです。

 100円ショップの時計を改造したアナログ気圧計高度計の記事はけっこう評判が良くて、同じ物を作ったよ!というコメントをちらほら頂いています。ご意見やご感想などありましたらぜひコメント下さい。

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tag : アナログ高度計 自作

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