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気圧センサLPS25Hを使った高度計の試作、オシロで測定周期を確認

 LPS25Hを使った気圧高度計はとりあえずブレッドボードで動いています。最終型までもっていくにはまだ時間がかかりそうなので、動作状態を見直してみました。

 作ってみて予想外だったのは、グラフィック液晶の表示の処理時間がえらく大きいことです。前回の記事では「およそ100ms程度の時間がかかっている」と書きました。回路いじりを趣味としている人間としては、もっと正確な時間を書きたかったのですが、オシロでちゃんとした写真が撮れなかったのでおよそ100msという表現になってしまいました。

 でもこれでは気持ちが悪いので、オシロでちゃんと処理時間の測定をやってみました。

▼3サイクル分のSPIバスの波形
気圧高度計の動作シーケンス、3サイクル分
 一番上がSPIのクロック(正論理)、その下が気圧センサのCS(負論理)、一番下がFSTN液晶のCS(負論理)です。オシロのトリガは気圧センサのCSで掛けて、シングルトリガモードで撮影しています。シングルトリガで撮影しないと、タイミングなどが微妙に変わった波形が重なってしまって綺麗な波形が見えません。

 ▼1サイクル分の波形
1サイクル分
 動作の周期は180ms。気圧センサのCSがLOWになっている期間が測定中なので1msくらいの短時間で測定は完了しているようです。
 FSTN液晶のCSが80msの間に8回LOWになっていてこの間に液晶表示データーの更新が行われているようです。前の記事では約100msと書きましたが正しくは80msでした。(CSは細かいon/offの繰り返しがあります)。
 液晶へのデーター送信完了後はプログラムでdelay(100)と指定した通り、100ms待って次のサイクルが始まっています。

 なるほど、こういう動作になっていたんですね。前回はオシロの配線などを手抜きしたので、こんな判りやすい写真を取ることが出来ませんでした。

 今回のオシロの波形観察ではシングルトリガモードで撮影したのがポイントです。デジタルオシロ全盛の時代にこんな解説を書いても仕方ないのですが、ちょうど良い機会です。昔のアナログオシロのシングルトリガモードを使った撮影方法について私が知っている範囲で書いてみます。

 以下は昔話なので興味のある方だけお読み下さい。

▼オシロの画面撮影
アナログオシロの波形撮影
 一瞬しか波形が表示されないのでこんなふうに遮光フードが必要です。このフードは昔自作した物です。

 シングルトリガでの撮影では、先にカメラのシャッターを1秒とかで開けておいて、オシロのシングルトリガをスタート。自動的にトリガがかかって波形が出るので1秒後に撮影完了となります。今回のように定常的に波形が出ている場合はこれでOKです。

 でも波形がいつ出るかわからない場合はどうしていたかと言うと。

 本物のオシロのカメラにはフードが付いているのでそこに顔をくっつけて管面を見ながらカメラのシャッターを開けます(バルブON)、トリガがかかって波形が出るのを確認したらシャッター閉める。こういう手筈になります。

 トリガが掛からなければそのまま待つしかありません。しかし、トリガが掛からないのは何か設定ミスしている可能性もあります。はたまた本当にそのイベントが発生していないのかも知れません。まれにしか発生しない現象の撮影を逃してしまったら大変です。ということでかなりやっかいな撮影になります。ちなみに、フードから光を漏らしたらフィルムに感光してしまうのでシャッターを開けてる間は顔をずっと密着させていないといけません。

 すごく条件のきつい観察。例えば10nsの単発のパルスのようにすごく暗い波形の観察では当然良いオシロが必要になります。この場合、良いオシロを持ってくるだけではダメです。観察する人も暗闇に目を慣らして僅かな光が見えるように準備しないといけません。暗闇に目を慣らすと、猛烈に目の感度が上がると同時に、残像が残るようになるので人間の目が高感度ストレージオシロ状態になります。
 観察する人がフードから目を離すと、せっかく暗闇に慣れた目の感度が一発で下がってしまいます。したがって観察者はオシロを手探りで操作出来ないといけません。部屋ごと暗くしておく手もあります。

 ちなみにオシロの画面撮影では波形以外に感度などのリードアウトと、スケール線の撮影も必要です。これらはシングルトリガモードでは波形が出た後に自動的に短時間だけ光って撮影されるようになっています。ちなみにテクトロの7000シリーズ用のカメラでは、シャッターボタンが本体と連動していたり、明るいレンズが付いた豪華仕様になっていて値段もすごかったと思います。

 ということで、昔はこんな方法でオシロの画面撮影をやっていたという話でした。

 ちなみに、オシロのスケールラインが赤色なのは、真っ暗にして目を慣らす時に目の感度が下がらないようにするためだと思います。それと、当時はポラロイドの白黒ポジプリントで撮影していましたが、これが確かASA800くらいの高感度だったのですごく助かりました。

 ということで、グダグダした昔話にここまで付き合っていただいてありがとうございます。
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No title

ラジオペンチさん一連の高度計の記事を読んでいました。
思うにそのセンサーはどこの家庭にもある血圧計のセンサーと同一のものでないかと思う。
我が家にオムロンの血圧計があるが数年に一度壊れる。捨てるのはもったいないので分解してみた。
センサは想像では一つの部屋に圧力で動く膜がある。膜の中は大気圧。その膜の反対側の部屋に血圧測定の時のゴム袋の圧力が繋がってポンプで空気を送っている
要するに腕を締める圧力と大気圧の差で血圧測定値とする(脈動が止まった時)でないかと思う。

一方ラジオペンチさんの大気圧計は部屋(小さい空間)の中の一面に膜を張り(ダイヤフラム)その変位を測定して大気圧を表していると推察します。

だから大気圧センサーをガラス瓶入れて完全密閉すれば当然大気圧計の指示は変化せず一定値を示すはず。
瓶の蓋にホースを繋げば大気圧計がそのまま圧力計になる。
蓋をあけておけば大気圧力計になると思う。何とか確かめてもらえないものでしょうか。
そして私が言う血圧計の測定口で圧力を測るのは(微圧計)実に重宝する。
ある使い方として住宅の部屋の圧力と外(野外)の圧力差(ドラフト値)で冷暖房の空気がどれだけ外に洩れているかの指標になる。

そんな簡単な事なら自分ですればよいが、血圧計の電子回路はオートパワーオフで電源が切れて連続測定が不可能。
家電品は多くがオートパワーオフでその回路を除外するスキルが私にはありません。
合わせてラジオペンチさんにオートパワーオフ除外の回路ジャンパーの方法なども教わりたい。
ラジオペンチさんとはメールなどの連絡手段がないので短期間の連絡方法の検討などしてほしいです。
個人情報は流失とかで問題が多いですね。

岡目八目さん、

>蓋をあけておけば大気圧力計になると思う。何とか確かめてもらえないものでしょうか。

最近の気圧計はシリコンのMEMSで作った閉鎖キャビティとその間にあるダイヤフラムという構成になっています。これはすごく小さな物なので、構造を確かめるのは会社レベルの解析能力が無いと無理です。

ちなみに微差圧計というのは飛行機の昇降計の原理に似ていると思います。関連記事でこんなのがあります。
http://radiopench.blog96.fc2.com/blog-entry-509.html

それと、部屋の間の気圧差は僅かなので、血圧計程度の分解能ではうまく測定出来ないように思います。
室圧は1mmAqの違いが問題になると思いますが、これは0.074mmHgにすぎません。

短期間の連絡方法ですか。いろんな事情で、これはちょっと難しいです。
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