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100円ショップの時計で作るアナログ気圧計、完成

 アナログ表示の気圧計の製作の記事も最終回。回路をケースに入れて完成状態に組み上げます。

1.これまでの経緯をざっと追うと、
アナログ時計のムーブメントのコイルに加えるパルスの波形を細工すると逆回転出来ることを発見。
面白いのでネタ時計を作ってみた。
もっと実用的な物を作ろうということでアナログ気圧計の製作を開始。
消費電流を減らして, 電池駆動できるようにしてみた。
 ということになります。

2.外観
アナログ表示気圧計の外観
 見づらいですが、下の黒い箱(単3電池ケース)に制御回路が入っています。10分に1回気圧を測定して表示を更新します。

気圧計、後ろから
 後ろから見るとこんなになっています。電池ケースと表示部はホットボンドで接着。

3.制御部
気圧計コントローラ内部
 単三電池4本用の電池ケースの1区画に基板を入れ、CPUは4.5Vで動かしています。計算上は4年以上動くはずです。

気圧計の基板
 制御基板です。CPU(ATmega328P)が無駄に大きいのでレイアウトがかなり苦しいですが、ギリギリ入りました。気圧センサーはMPL115A2です。動作表示用のLEDはケースに開けた穴に差し込んで外から見えるようにしてあります。
 右側のコネクタは電源と、時計との接続用。3ピンのピンヘッダは動作モード設定に使います。

配線面
 配線面です。電源のパスコンには積層セラミック22μFのチップコンを使いCPUのピン間に直付けしています。こうすることでサイズが大きな電解コンを使わないで済ませました。

4.回路図(クリックで別窓に拡大)
気圧計の回路図
 R4は半固定抵抗にしたかったのですが、基板に入らなかったので断念。リセットスイッチは省略したかったのですが、消費電流がすごく少ないため、電源スイッチを切ってもコンデンサに溜まった電荷で動き続けてしまってすぐにはリセットがかかりません。これでは不便なのでリセットスイッチを付けました。
 なお、待機時の消費電流は30μA、10分毎の動作時(約1秒間)は12mAでした。

 ソフトはArduinoで作成しています。スケッチはこちら (拡張子は.txtになっています)。デバッグ用にシリアルポートに測定結果を流すようにしてあります。この機能は外してもよかったのですが、将来PCで読むこともあるかも知れないので残してあります。まずやらないんでしょうが・・・

5.表示部の文字盤
気圧計の文字盤
 目覚し時計の長針を使って気圧をアナログ表示します。測定範囲は見ての通りです。

 通常の動作時には秒針は無くてもいいのですが、動作確認する時にはあった方が便利なので、邪魔にならないように短く切り詰めて取り付けています。6時の位置の針は目覚まし用の針で、これは置き針として使うことにしました。

6.まとめ
 ということで、めでたくアナログ気圧計が完成しました。アナログ気圧計のケースは丸いのが普通だと思うので最初は丸い時計を探しました。しかしなかなかしっくりくる物が見つからなくて、そうこうやっているうちに、この四角でもいいかなという気がしてきて現在の形に落ち着きました。
 この時計は、ある時は原子時計になったりして数奇な運命をたどっているわけですが、やっと安住の地を見つけてやることが出来て良かったです。

 気圧の目盛り合わせは1時間毎のアメダスの観測値が気象庁から公開されているのでその値に合わせるのが簡単です。東京だとこんな感じです。なお、気圧測定のプログラムは標高の補正計算を行っていません。なので標高がすごく高い場所では誤差が大きくなるのでご注意下さい。

【2014年10月5日追記】
リクエストがあったので気圧計の文字盤のデーターを公開します(クリックで別窓にやや大きな図を表示)
気圧計の文字盤
 時計の文字盤をスキャナで読み込んで、パワーポイントの図形機能で編集しています。点と線がぴったりと合っていないところはご容赦を。
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tag : 気圧センサ 電子気圧計 自作 Arduino MPL115A2

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完成度の高い気圧計です

遅くなりましたがおめでとうございます。今年もよろしくお願いします。
とうとう完成品となりましたですね。
真似て早速わたしも作る予定です。
素晴らしいです。

アナログ気圧計ですが、処理はデジタルというのが面白いですね。

re:完成度の高い気圧計です

エアーバリアブルさん、今年もよろしくお願い致します。

ええ、これ結構実用的なので気に入ってます。針が文字盤から離れているので視差があるのと、動く時に小さな音がするのが難点ですが・・

それと、そちらの新年のプレゼントに応募してなくてすみませんです。とりあえず私にはすぐには使いこなせないものばかりだったもので。

作ってみました

初めまして。
CAN・DO(100均)のアナログ時計でラジオペンチさんの気圧計を作ってみました。最初、抵抗を弄っても順回転、逆回転ともうまく動きませんでしたが、cwPulse = 23; ccwPulse1 = 1500;ccwPulse2 = 12000;でテストをクリアしました。まだ、ACアダプターで動いていますが、Atmega8で電池駆動して見たいと思います。
100均の時計が気圧計になるなんて、本当に面白いです。

re:作ってみました

Mogartさん、はじめまして。

同じもの作ったレポありがとうございます。最適なパルス幅についてはどうも2種類あるみたいですね、順回転だと17msと23msです。そうやって教えていただくと助かります。

時計が表示デバイスになるのって楽しいですよね。

電池切れ

気圧計の針が1030hPa指していたの調べたら電池切れでした。電池は3.2ボルト位残っていました。
だいたい1ヶ月半くらいです。センサーのLEDの消費を全然忘れててて測ったら1.3ミリアンペアくらい消費しているみたいで、今日、LEDを外しました。これで、待機時は0.03ミリアンペアになりました。
これはダイソウで買った時計なのですが、私の設定がまずいのかパラメーターが、25-7500-13000とラジオペンチさんとは数値がかけ離れていてちょっと不安、この調整って難しいですね。それと、この数値のせいか、脱調する時があり逆回転時は、delayを多めにとってあります。それから一ヶ月半以上、気象庁の気圧データと同期して凄く精度よく動いているので、問題ないのかな。

ラジオペンチさんのHPを見ていると、いろいろな数値がグラフ化されてたり、データが目視しで楽しめます。
冷蔵庫のデータも今と昔の比較が面白いですね。
ほとんどのコンテンツが自分もチャレンジしたいものばかりで、読むの夢中になっています。

いま、和時計を作る前の準備としてソーラー電池の、昼夜の長さを調べるデータロガーを作ろうとしていて、ラジオペンチさんの書くいてくれたRTCのプログラムを勉強中です。正直難しいです。

re:電池切れ

hiroさんおはようございます。

そうですね、点灯しっぱなしのLEDがあると電池寿命への影響は大きいでしょうね。

ちなみにうちの気圧計の電池電圧を測ってみたら4.46Vでした。動作開始から4ケ月経ってますからこんなものでしょうか。ちょっと電圧の低下が早い気もしますが、、

データーシートによると、CPUがクロック周波数16MHzで動くためには4V以上の電源電圧が必要です。電池電圧をモニタして、電池がへたってきたら針を変な動きをさせて知らせる、などの仕掛けを組み込んだ方がよかったかもしれません。

高密度実装

はじめまして

基板を拝見しましたが、かなりの高密度実装ですね。
最近は部品レイアウトを検討するのが面倒なので、チップ部品を多用していますが、22μFのチップコンならかなり小さくなりますね。

アナログ時計を使えば、安い表示器になりますので、電圧監視用のLEDを置き換えてみたいと思っています。
長針と秒針を使えば、電圧と電流の同時表示もできそうですし、アナログ表示なので監視には最適です。

re:高密度実装

JJ1WKNさん、今晩は

そちらのサイト拝見しました。SMTでウレタン線で配線されてるんですね。そういうのにあこがれてます。

秒針と長針を使って二つの値を表示するというのは、長針の位置に多少の誤差を許容するってことですよね。これすばらしいアイデアです! 

時刻と一緒に秒針使って温度とか電圧とかを同時に表示させると面白そうですね。

作ってみたいものの・・・

とても興味深い製品です。アナログはひと目で直感的に分かって良いですね。

アナログ気圧計の連載記事を改めてまとめて読んで、作りたい気持ちは非常に高まったのですが、いずれの部品も初めてのものばかりで、作成の戸口に立つまでに相当な時間がかかりそうです。

この記事で興味が出ていろいろ調べていると「MPL115A2で天気予報」という情報が目に入りました。(詳細後述)

一定時間の気圧変化の差で予報するだけなので確率半分ですが3-6時間後、9-12時間後予測などの機能をアナログ気圧計へ追加してみたいです。電池で長時間使えるグラフィック表示可能な液晶が必要となるので私には無理ですが。

(詳細)
下記リンクの情報を見て関心が高まっています。

小型のデジタル気圧計 MPL115A2・MPL115A1を制御
http://www.ne.jp/asahi/shared/o-family/ElecRoom/AVRMCOM/MPL115A2cnt/MPL115A2cnt.html

「MPL115A2で天気予報」の項に「24時間の気圧変化と予想天気」の計算式があり面白そうです。
又、「AN3914_Altimeter_Weather」のリンク先資料には「12時間」の予測が書かれていて参考になりました。

デジタル出力の気圧センサー LPS331APを制御 (AQM0802A)
http://www.ne.jp/asahi/shared/o-family/ElecRoom/AVRMCOM/LPS331AP/LPS331APtest.html

作ってみたいものの・・・

mytoshiさん、こんにちは、コメントありがとうございます。

気圧センサーは世代交代が早いものがあって、秋月だとMPL331はもう売ってなくて、現在はLPS25Hが代替品になっているようなのでご注意下さい。LPS115Aはまだ売っていました。

この気圧計は製作後一度も電池交換していませんが、今日現在でも正確に気圧を表示しています。最近記事を書いてないのでネタに使おうかと思案、、
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