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台風19号の通過に伴う気圧変化

大型の台風19号が近くを通過しそうだったので、気圧の変化の記録を取ってみました。

やり方は以前と同じで、LPS-25Hを使ったアナログ表示の気圧計から10分間隔でシリアルに流しているデーターを、TeraTeram を使ってタイムスタンプ付きでパソコンに記録しました。データーがPCに記録出来ればこっちのもの、エクセルで簡単にグラフにすることが出来ます。

▼気圧の値をPCに記録中
記録開始

▼台風19号の気圧変化
2019年台風19号の気圧変化@稲城市
規模が大きい台風だったので、気圧が下がってから元に戻るまで1日半くらいかかっています。

記録されていた最低の気圧は965hPaで、私がこれまでに観察した中で一番低い値でした。なお、気圧の値は海面気圧に換算した値です。ちなみに、台風の経路図を見るとほぼ中心、つまり目が通過していて、目の通過中は風が収まっていました。

▼気圧計の針がスケールオーバー
最低気圧付近
この気圧計の最低側は980hPaまでしか目盛りが無いのですが、それを超えて(下回って)針が振れました。まあメカニカルなストッパーがあるわけではないので、機械的には問題ありません。

◆まとめ
台風の中心が通過するなんて、めったにないこと、しかもかなり大型の台風です。その気圧変化をきっちりと記録出来てよかったです。そうは言っても、被害にあった方がいらっしゃるので、よかったと書くのは不謹慎ではあります。

気圧変化のグラフは滑らかな変化では無く、変曲点があったりコブのような不連続な変化があるようです。以前記録したデーターでもそんな感じでした。これって、ひょっとしたら台風の気圧分布には螺旋形の溝みたいな構造があるのかも知れません。銀河の渦には腕のような構造がありますが、それと同じようなことがもし台風の渦にもあったら、興味深い話です。

Arduinoで動かすアナログ表示の気圧計の電池電圧

◆まえがき
定期的に(と言っても数ヶ月置き)に取り上げている、アナログ表示の気圧計の電池電圧の状況です。いきなりデーターを出しても何の話だか判らない人もいそうです。ということで、まずは外観写真から、

・ こんな気圧計です
Arduinoで動かすアナログ表示の気圧計
気圧センサーは LPS-25H、CPU は ATmega328 で、プログラムは Arduino で開発しました。あと、この気圧計については、平成から令和へ、元号を超えて動き続けているマイコンたち という、つい先日の記事で紹介したばかりでした。

◆電池電圧の推移
・ グラフ
気圧計の電池電圧
動かし始めてから今日で742日目、電池電圧は 4.42Vでした。これは電池3本を直列にした値なので、一本当たり 1.473Vで、まだまだいけそうです。

ちなみに電池電圧は CPUで監視していて、電圧がグラフの赤い点線 (3.3V) に達すると、メーターの針を Low Battery の位置まで移動させ、さらにLEDを点滅させて自動停止させる仕掛けになっています。

これ、3年間の連続動作が目標ですが、この調子だと楽々目標をクリアできそうな感じです。まあ、電池の液漏れなどで強制終了になる恐れは残っています。

◆もっと省電流化できないか?
ところで、最近の記事では CMOS のシリーズレギュレーターをいろいろ話題にしているのですが、この気圧計にも使っています。

▼回路図
アナログ気圧計の回路図
電池の電圧を CMOSシリーズレギュレーターの XC6202 で 3.3V に落とし、各部へ供給するようになっています。この気圧計は大半の期間は CPU がスリープしていて、その時の消費電流は数μAなので、シリーズレギュレーターの消費電流は電池寿命に大きく効いてきます。

この気圧計を作った時は、CMOSシリーズレギュレーターに関する知識があまり無くて、手持ちの中から適当に選んだのが XC6202 でした。今から見直すと、そんなに悪い選択ではなかった感じですが、世の中にはもっと消費電流の少ないレギュレーターが存在します。そういうことを知ると、消費電流の少ない物に交換して電池寿命をより長くしてみたくなります。

ちなみに、この気圧計の CPU がスリープ状態の時の消費電流を振り返ってみると、こうなっています。
 ・2017年5月:34μA (CPU:27μA, LDOほか:5.5μA) DelayWDT関数使用
 ・2018年5月:14.4μA (CPU:8.9μA, LDOほか:5.5μA) DelayWDT2関数に変更

気圧計として動かすためには、上記に加え気圧を測定して針を動かすための消費電流が必要です。でもこっちは数分間隔の間歇動作だけで良いので、平均値としては 6μA程度に過ぎません。つまり消費電流の大半はスリープ中に使われています。

◆シリーズレギュレータを交換するか
シリーズレギュレーターをもっと自己消費電流の小さな物、出来れば 1μAクラスの物に交換すれば、あと 20% くらいは電池寿命を延ばすことが出来そうです。

これ面白そうな話です。ただ、今でも十分省エネなので、ここからあと20%程度消費電流が減ったとしても、あまり効果が実感できない可能性が高そうです。手持ちのシリーズレギュレーターの消費電流を実測してみて、結果が良ければ入替えを考えるのが良さそうです。

◆まとめ
この気圧計は約 2年前に作った物ですが、いろいろと電子工作のネタを提供してくれます。もしこれを作らなかったら、こういう話は出てこなかった訳で、実際に物を作って使ってみることは大切だと思います。

あと、機械式の表示なんて時代遅れとよく言われます。でもこれ、待機時の消費電力はゼロだし、視認性も優れているので、気圧のようにゆっくりと変化する値を表示させるには、優れたデバイスだと思います。ちなみに、同じ性能(消費電流、視認性)の物を液晶で作ったらどうでしょう。たぶん液晶が負けるような気がします。

台風24号の通過に伴う気圧変化

 昨夜から今朝にかけて台風24号が紀伊半島から東北へ通過して行きましたが、その時の気圧変化を記録してみました。

 記録に使ったのは以前作った気圧計で、制御はArduino、気圧センサーはLPS25Hを使っています。

▼気圧計
気圧計(LPS25H)
 この気圧計は測定結果をシリアルに吐き出しているので、そのデーターをパソコンに取り込んで記録しました。

▼USBシリアルアダプタで読み出し
シリアルデーターを読み出す
 回路図を印刷したものを小さく折りたたんでケースの中に入れておいたので、接続箇所は簡単に判りました。なお、気圧の測定結果は10分間隔に送られてきて、データーレートは115200bpsです。

▼パソコンに取り込み
PCのteraTermに接続
 PCのTeraTermでデーターを受信し、タイムスタンプを付加してファイルに記録しました。このままモニタの電源を切って放置して寝てしまいました。

 翌朝、というか今朝はとっくに台風は通過していて良い天気になってます。

▼気圧変化グラフ
台風24号通過に伴う気圧変化
 記録されたファイルをエクセルで加工して気圧変化グラフにしました。

 台風は1時から2時くらいに当地に最接近していて、気圧は977hPaくらいまで下がっていました。

 ということで久しぶりに気圧のグラフを作ってみました。今回は手っ取り早くPCを使いましたが、ESP8266やRaspberry Pi などを使って、Webサーバーに直接データーを送り込むようなことがサクッと出来るとかっこいいのですが、まだまだそんな実力がありません。

▼気圧計の電池電圧
電池電圧
 ちょうど良い機会なので、気圧計の電池電圧をチェックしました。まだまだ電池は元気で、目標の3年間連続運転はいけそうな気配です。ちなみに、下の赤い点線まで電圧が下がるとバッテリー電圧低下を検出して自動停止する仕掛けになってます。

 なお、360日目あたりで、スリープさせる関数をdelayWDT2 に変更してより省エネ化したのですが、このタイミング以降の電圧低下のペースが遅くなっている感じなので、効果はあったようです。
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