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アナログ気圧計2号機の電池電圧と台風21号(2017年)の気圧

 久しぶりにArduinoで作ったアナログ気圧計の話です。23日の明け方、台風21号(2017年)が関東地方を通過しました。当地への再接近のタイミングは見逃したのですが、気圧計を見ると今まで見たことが無いほど気圧が下がっていました

▼台風21号通過に伴う気圧低下の様子(2017/10/23 7:10)
台風通過で気圧低下
 気圧計は977.5hPaを示しています。気象庁の台風情報の6:50の記録では、「台風の中心はつくば市付近にあり、中心気圧は965hPa・・」となっています。台風は東京直撃コースだったので、もう少し早起きしていればもっと低い気圧が見れたと思います。

 ともかくこの気圧計を動かし始めてから測定された、最も低い気圧だったのは間違いありません。もう少しでスケールの範囲を外れてしまうところでした。もっと下の方まで目盛りを振っておいた方が良いかも知れませんが、めったにあることでは無いので、このままでもいいかなと思っています。

 参考:Wikiの平成29年台風21号の記事

 台風通過後は晴天になったのですが

▼翌朝の気圧(2017/10/24 8:00)
気圧が1020hPa超えた
 1022hPaです。念のために気象庁の測定値を見ましたがほぼ一致しているので測定精度は大丈夫そうです。

 前日の朝と比べると24時間で40hPaも気圧が上がっています。大陸から高気圧が移動してきたので気圧が上がったのだそうですが、変化率にすると4%以上になる訳で、結構凄い変化だと思います。

 ついでにこの気圧計の電池電圧を測っておきました。 

▼電池電圧の変化
気圧計の電池電圧推移

 5月2日に動かし始めて約半年経過しましたが、電池電圧が低下するペースが少し遅くなっている気がします。3年間の連続動作が目標なのですが、この先どうなるでしょうか。なお、電池は単三のアルカリ電池を3本直列で使っています。

 この気圧計については、 アナログ気圧計(LPS25H)というカテゴリに記事をまとめています。興味のある方はご覧ください。

アナログ気圧計2号機の電池電圧

 5月2日から運転を開始したLPS25HとArduinoを使ったアナログ気圧計2号機の電池電圧の状況です。と言っても、どんな気圧計だけ知らない人がいそうなので外観写真を先に、

▼アナログ気圧計2号機
稼働開始
 ケースを開けて中が見える状態の写真です。

▼電池電圧推移
電池電圧推移
 電池を入れて動かし始めてからの電池電圧の変化です。(3本直列の電圧です)

 最初は4.9Vくらいあったのが4.7Vくらいまで下がってきました。この先4.5Vくらいになると、電圧低下のペースはゆっくりしてくると思います。

 電池電圧がグラフの赤い点線で示した3.4Vまで下がると、プログラムでバッテリーが空になったと判断して、指針をバッテリーエンプティ表示エリアに移動させて、そのまま停止する仕掛けになっています。そうなるのは、たぶん3年後と予想していますが、ともかく現時点ではこの気圧計は想定通りに動いていると思います。

 これ以外にアナログ気圧計の1号機も並行して動かしていたのですが、こちらは電池電圧の低下で表示がおかしくなりました。

▼気圧計1号機(左側)は電池切れで表示がおかしくなった
アナログ気圧計、前作は電池切れ
 全然違う値を表示していますが、正しいのは右側の気圧計です。 

 電池を交換したのは2015年11月3日なので、1年と8ケ月動いたことになります。この前に電池交換した時は1年10ケ月動いていたので、このあたりが1号機の気圧計の実力ということでしょう。

 実は最初は3年くらい動くと思っていたのですが、予想より早く電池寿命になってしまいました。マイコンは正常に動いているのですが、電源電圧低下に伴い、パルスモーターの駆動条件が変わってモーターが脱調するようになり、その結果表示がおかしくなったのだと思います。
 もう少し詳しく説明すると、モーターを逆方向(CCW)に回転させる場合の駆動条件のマージンが少なく、順方向(CW)は正常に針が動くので、気圧が上下に変動していく過程で、針が本来の位置より高い方向(CW方向)にだんだんずれていったのだと思います。

 何のアラームも出さないでこういう表示になってしまうのは、指示計器としてはちょっと問題です。それに、電源電圧は 4.22V あり、電池一本当たりまだ1.4Vの電圧が残っている訳で、これはもったいないないです。
 ということで、この気圧計をこれ以上動かし続けるのは電池の無駄使いになるので、ここで動かすのを止めることにします。

 パルスモーターの駆動条件を、電池電圧が下がった状態を想定して設定していれば、もう少し電池寿命が延びた可能性があります。そこらへんも考慮して作ったのが気圧計2号機なので、今後はこちらの気圧計の動きを見守りたいと思います。なお、2号機の電源供給方式の検討についてはこのあたりの記事で解説しています。

◆ちょっと気になる情報
 この気圧計の電池はダイソーの単三アルカリ電池を3本使っています。3年動かすつもりなら一流メーカーの電池を使えよ、という声が聞こえて来そうですが、貧乏性なので安い電池を使いました。何しろ 5本で100円です。

 居酒屋ガレージ日記さんの最近のブログに、ダイソーの単4アルカリ、やってくれるという記事が書かれていて、ダイソーで買った同じような外装の電池が液漏れした話が出てきます。居酒屋ガレージさんの記事の電池は単四で、今回使っているのは単三の違いがありますが、外観のデザインは同じなので、たぶん同じメーカーの製造だと思います。ちょっと心配な情報です。

アナログ気圧計2号機、運転開始

 アナログ表示の気圧計2号機が完成したので新しい電池を入れて運転を開始しました。この気圧計は電池交換無しで3年以上動くことを目標としているのですが、その間の電池の電圧がどのように変化するか興味深いところです。ということで、時々電圧を測って様子を見ることにしました。

 なお、アナログ気圧計2号機が完成したので、アナログ気圧計(LPS25H) のカテゴリを作り、関連記事をそこにまとめました。

▼気圧計運転開始
稼働開始

▼入れた電池はダイソーのアルカリ電池
ダイソーの電池
 微小電流で使うならマンガン電池の方が適しているという話もあるのですが、絶対的な容量が大きい(と思われる)アルカリ電池で行くことにしました。電池は国産の有名メーカー品を使うことも考えたのですが、ダイソーの電池で安く済ましました。何しろ5本で100円なので、もはやマンガン電池を使う理由は見つからないです。電池がこんなに安くなると、充電出来るニッケル水素も最近はあまり使わなくなりました。

 なお表示によると、この電池の使用推奨期限は7年で、2024年1月がその期限になっています。

▼初期電圧を記録
初期電圧測定
 せっかくの機会なので、電池3本に番号をマーキングして、電圧を記録しておきました。ついでにリファレンス用の電池の電圧も記録しておきます。電池電圧は No1:1.6449V, No2:1.6434V, No.3:1.6446V, Ref:1.6441Vでした。最近の電池は初期電圧がこんなに高いんですね。

▼組み込み完了
アナログ気圧計2号機
 ケースのフタの裏に回路図を印刷した紙を折りたたんで貼り付けておきました。昔のラジオはみんな回路図が貼り付けてありましたが、それと同じでメンテする時に役に立つはずです。

▼フタを閉じて使用開始
背面(リファレンス電池)
 リファレンスの電池は紛失しないように時計のムーブメントの電池ボックスに入れておきます。この電池の目的は、無負荷で何もしないで保存した電池の電圧の変化を確認するためです。当然ですが、この電池ボックスには何の配線もありません。

 なお、ケースを開けないで簡単に電池電圧の測定が出来るように、ケースの側面に小さな穴を開けました。この穴にテスターの棒を突っ込んで電圧測定を行います。

▼電池電圧推移
電池電圧推移
 動かし始めてまだ10日しか経ってませんが、電池電圧の推移グラフです。まだ4.9Vくらいあります。なお、青の点線は一次回帰直線です。

 この気圧計は電池電圧が3.4Vまで下がるとバッテリーアラームになって動作停止する仕掛けになっています。このペースで電圧が下がり続けると、回帰直線の式の予想では 380日あたりで3.4Vになります。ということは、これ3年持たないじゃん!と言われそうです。でも、たぶん大丈夫です。電池電圧が4.5V (1.5V x 3本) くらいになると、電池本来のパワーが出て来て電圧の低下はずっと少なくなるはずです。

◆まとめ
 本当に3年持つかどうか、こればっかりはやってみないと判りません。ということで、時々様子をレポートしたいと思いますのでお楽しみに。しかし3年後でも私のモチベーションが維持出来ているか、の方が問題かも知れません。
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