ファロスストーブの修理
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     2年以上も前に購入したファロスストーブ。灯油が燃料で燃焼音も小さく静かで大変重宝しているストーブです。このストーブは「ファロスストーブNo.1を購入」で紹介しています。

     

     このストーブなんですが、気化器のロウ付け部分からガス漏れが発生し異常燃焼するようになってしまいました。真鍮製なので磨いて銀ロウでロウ付けしたら行けるかな〜と思っていたんですが。私が持っているガスバーナーだと温度が上がらず失敗。とりあえず使えるようにしようかと耐熱シール材で穴を塞いでみようかと。

     

     使った穴埋めに使ったシール材は「ホルツ マフラー用耐熱シール剤 耐熱1000℃ Holts MH705 」です。

     

     

     気化器パイプの白い部分が耐熱シール材を盛った部分。気化した燃料の白煙が出なくなりました。この部分を拡大したのが、

     

     

    になります。少々モッコリしていますが結構しっかり固まっています。ポンピングで加圧しても漏れは無さそうです。でも、シール材と真鍮の熱膨張の違いで加熱冷却を繰り返すと接着面が剥がれてしまいそうな気がします。この状態で何回使えるか、楽しみです。ガスが漏れるようになったらロウ付けでしょうね。前回購入した銀ロウは溶ける温度が高かったのかも。ガスバーナーでも溶ける温度の低い銀ロウを注文せねば。

     

    以上

    | キャンプ | 15:20 | comments(0) | - |
    イソプロピルアルコール はランタンに使える!
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       新型コロナウイルス対策で消毒用アルコールの代わりにイソプロピルアルコール(装置のクリーニング用に水30%を混ぜて)を使っています。アルコールストーブに使う燃料用アルコールにイソプロピルアルコールが入っているタイプも市販されています。そこで99%のイソプロピルアルコールをアルコールストーブに使えるだろうかと試して見ました。

       

      ● アルコールストーブにイソプロピルアルコールを使うのは絶対にやめましょう!

       

       アルコールストーブに燃料としてイソプロピルアルコールを入れ、点火したら。ヤバイです 30cm 以上の炎が上がりビックリしました。炎の色もオレンジで不完全燃焼ぽい感じ。酸素が足りない感じでケトルの底にススが付きます。同じアルコールでも全然違いますね。

       

      ● イソプロピルアルコールを燃やすとオレンジ色の炎

       

       メタノールやエタノールを燃やすと青い炎で明るい訳ではありません。これに対しイソプロピルアルコールを燃やすとオレンジ色の炎でロウソクの様です。これなら灯油ランプの灯油の代わりにイソプロピルアルコールが使えるんじゃ無いかと。実は油の燃料性に関する指標として煙点(mm)と呼ばれる値があります。単純に「煙を発生させない炎の高さ」を意味する値です。灯油だと 23mm 位で灯油ランプの炎が 23mm 以上になると黒煙が上がります。なので灯油ランプ光を強くしようとしても炎の高さを 23mm 以上にはできない(煙が出ても良いなら長くできますが)のです。

       

      ● イソプロピルアルコールを燃やしても.....

       

       灯油ランプだと煙の問題で 23mm 以上の炎にできないのですが。イソプロピルアルコールだと少なくても見た目では 300mm 以上になっても煙は出ません。オレンジ色で明るい光が 300mm 以上の炎から発せられる。イソプロピルアルコールは灯油ランプの燃料に使えそうな気がします。

       

      ● アルコールランプ!

       

       灯油ランプ(ハリケーンランプ)は灯油を燃料とするよう設計されているので怖くて使えませんが。理科の実験で使うアルコールランプなら問題無いだろうと。試して見ました、結果が次の写真です。

       

       

       この写真はアルコールランプ(コーヒーサイホン用)にイソプロピルアルコールを入れて燃やした時の様子。炎の高さが 100mm 以上ありますが煙は見えません。少なくても灯油ランプの様なモウモウとした黒煙は見えません。結構明るいです。

       

      ● 燃料用アルコールを混ぜて調整

       

       アルコールランプにイソプロピルアルコールだけを入れると結構炎が大きく直ぐに燃料が無くなってしまいます(燃費が悪い)。そこで燃料用アルコール(メチルアルコール)を混ぜて調整して見ました。

       

       

       この写真はイソプロピルアルコールとメタノールを 2:1 の割合で混ぜた時の様子。写真だと分かりにくいのですが、芯に近い部分がメタノールの時の様に青く透明な燃焼で、炎の上の方がオレンジ色の燃焼。私の主観では写真の様なイソプロピルアルコールとメタノールを 2:1 の割合で混ぜた物が良いのではと思います。

       

      ● 実際に使うかどうか?

       

       アルコールランプの燃料にイソプロピルアルコールが使えることが分かりました。それも結構明るいランプになります。でも実際にキャンプで使うかどうか。わざわざキャンプにイソプロピルアルコールを持っていくのかは疑問。でも災害時に消毒用イソプロピルアルコールがあればランプに使えるので重宝するかも。

       

       と書いたのですが、災害時の場面を想定すると天ぷら油とかツナ缶でランプを作った方が...... やっぱりイソプロピルアルコールは使わないな〜

       

      以上、参考にならないブログでした。

      | 雑文 | 14:40 | comments(0) | - |
      庭にカーポートを設置
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         大型連休、私は年金生活者なので毎日が連休の様なもので若い方々とは少々違う生活をしています。でも、今回の連休は普段とは異なり外出を極力抑えて......... って結構つらいものがあります。

         

         で、今日は庭にカーポートを設置したお話です。

         

         

         木工や溶接作業は庭で行なっているのですが。雨天対策で上記写真の左側の様に 5x5m のブルーシート(実際はグレイですが)をタープの様に張って雨をしのいでいます。タープを張る紐はゴムクッションにしているので少々の風で切れることはなく、雨天でも結構快適に過ごすことができています。でも台風が来る時には事前に上記写真右の様に取込み、強風対策をしている次第。昨年は毎週のごとく台風が来襲し、ほとほと飽きてしまいました。

         

         そんな訳で、庭に屋根を設置することに(常設タープみたいなものです)。問題は価格、大工さんに頼むと家の軒を伸ばすだけで100万以上かかってしまいます。自分で作るとなっても雪が積もっても大丈夫なのか、台風で屋根が飛ばされないのでか心配で。そんなこんなで悩んでいたとところ、隣の新築の家を見たら 5x5m の広いカーポートがあるんです。秋田市は海沿いなので雪は多くはないのですが。それでも多い時には50cm位積もることもあります。

         

         

         上記は 2006年1月の豪雪の時の写真(二階から周囲の様子を撮影したものです)。そんな訳で、大きなカーポートは大丈夫なんだろうかと。調べて見たらカタログスペックで1mの積雪に耐えるとの事。風も43m/sまで耐えることができるらしいです。これは使えそうですね。問題は工事込みの価格。建築屋さんに見積もりをお願いしたら、5.5m x 5.5m のカーポートで工事費込み34万円(税抜き)との事。大工さんにお願いするより、相当に安いです。見積もりを確認した瞬間、ポチッと(いや違う)、発注してしまいました。

         

         

         上記写真は完成したカーポートです。幅(写真だと左側面)は 5.5m ですが奥行き(写真だと手前になります)は少し切り取ってもらって 4.6m。それでも結構広い作業スペースを取ることができました。私的にはなかなか良い買い物をしたと思っています。でも嫁さん曰く「車が駐車できないカーポートって変」とか「ん〜ダサい!」とか散々言われています。もう人目を気にする年でもないので、まあ無視ですね!

         

         

         ハンモック、これまでキャンプの時にしか使えなかったのですが。カーポートの梁にロープを取付け、写真の様にハンモックが使える様になりました。左に見えるのが電撃で蚊を退治するモスキートキラー。 Amazon で評判が悪く投売り状態だった物。紫外線 LED が暗すぎて蚊が集まって来ないらしいです。 LED を紫に交換するとか出力を上げるとかすれば問題なさそうなので2台購入しています(これから改造です!)。

         

         右側のポリタンク。中身は次亜塩素酸水を作る時に使う精製水。pH を計測するときやメーターやビーカーを洗う時、大量に純水を使います。なので私は水道水をイオン交換樹脂に通して作っています。1リットルあたり二十円弱です。大量に使うなら自分で作った方が安上がりだと思います。

         

        備考

         溶液の TDS は pH 計測の前にした方が良いです。pH 電極の比較電極内部液が若干ですが漏れ出て TDS を押し上げてしまいます。精製水の pH を確認した後に TDS を測ると 2ppm→100ppm にまで上昇。KCl が漏れている様です。pH 電極は極力静かにゆっくりと挿入が基本ですね。

         

        問題点

         以前タープを張っている時、タープの端が地面近くまでタープが届いているので風による雨の入り込みは気にならなかったのですが。カーポートだと軒が高いのでちょっとした風で雨滴が中まで入って来ます。雨滴対策用のカーテンが必要になるかも。

         

        以上

        | 雑文 | 16:10 | comments(0) | - |
        消毒用アルコールの代用品にダイソーのパイプ用洗浄剤が使えるかも
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           私が住んでいる秋田県にも「緊急事態宣言が発令」されました。週一の買い物がてらコロナ対策に使える物がないかとダイソーに。

           

           今日は新型コロナウイルス対策第4弾として「消毒用アルコールの代用品にダイソーのパイプ用洗浄剤」を紹介したいと思います。

           

          ● 次亜塩素酸水を作る薬品

           

           Amazon で次亜塩素酸水生成パウダーなる物が売られています(120g で三千円弱でムチャクチャな値段)。成分はジクロロイソシアヌール酸ナトリウムです。同じ成分を持つ製品が浴槽水除菌 塩素剤「ハイスターG」2.5kg が有るので、私はこれを使っています。

           

          ● ダイソーで見つけた物

           

           

           ジクロロイソシアヌール酸ナトリウムが入っている商品がないかダイソーで探して見たら1枚目の写真に写っているパイプ用洗浄剤が見つかりました。成分表記にはジクロロイソシアヌール酸塩・発泡剤と書いてあります。

           

          ● パイプ用洗浄剤の次亜塩素酸濃度は?

           

           

           早速、500ml の水にパイプ用洗浄剤小粒を一個(0.55g)を溶かして見ました。水に入れると泡が少しだけ出ますが、なかなか溶けてくれません(失敗でした)。

           

          ● 溶けやすいよう粉にした方が良かった!

           

           

           粒のままだと溶けないので昔作った「マグネチックスターラー(攪拌装置)の自作 (04/20)」を使って見ました。3枚目の写真が溶かしている時の様子。皆さんが試す時は溶けやすいよう粉にした方が良いと思います。

           

          ● 肝心の次亜塩素酸濃度は?

           

           

           4枚目の写真はマグネチックスターラー(攪拌装置)を使って10分後の様子。完全に溶けています。この溶液に次亜塩素酸試験紙を浸し次亜塩素酸濃度をチェックして見ました。

           

           

           5枚目の写真のように、次亜塩素酸試験紙で次亜塩素酸濃度をチェックすると 200mg/L (200ppm) より少し濃い色を呈していることが判りました。

           

           500ml の水にパイプ用洗浄剤小粒一個(0.55g)を溶かすと次亜塩素酸濃度は 200mg/L(ppm) になるようです。500ml の溶液なので次亜塩素酸は100mg入っていることになります。なのでパイプ用洗浄剤小粒一個(0.55g)の塩素濃度(次亜塩素酸の割合)は18%ということになるでしょう。あくまでも簡易的なチェックなので相当に誤差があると思います。もともと、ジクロロイソシアヌール酸ナトリウムの塩素濃度は60%程度なので大分混ぜ物があるようです。パイプ用洗浄剤の成分表記にはジクロロイソシアヌール酸塩・発泡剤(炭酸塩、有機酸)と書かれているので、混ぜ物は重曹とクエン酸だと思います(単なる想像です)。昔、重曹とクエン酸でサイダーを作った記憶があります。懐かしいですね!

           

          ● 結論

           

           ダイソーで売っているパイプ用洗浄剤で使えそうな濃度の次亜塩素酸水を作ることができました。今回作った溶液の pH は中性7付近なので有効な遊離残留塩素のうち次亜塩素酸 HOCl は 80% 程度だと思います(参照)。残り20%は殺菌能力が弱い OCl- になります。

           

           次亜塩素酸水は、 500ml の水にパイプ用洗浄剤小粒一個(0.55g)を溶かすだけで作れるので消毒用アルコールが手に入らなくなったら試して見るのも良いかもしれません。

           

           ちなみに「次亜塩素酸水は消毒用アルコールの代わりに使えるのか」に関する政府答弁「政府答弁において現時点(2020年4月10日)」では「現時点においては、手指の消毒に活用することについての有効 性が確認されていない。」との事です。使えないと言ってはいない所が面白いですね。2の「水と食塩から安価かつ大量に次亜塩素酸水を生成できる装置」は質問者の勉強不足で質問の仕方が悪いと思います。私が試した「新型コロナ対策第二弾:電解次亜水の生成 (04/05)」は一室型電解槽で生成した溶液の pH は 9 以上で、殺菌能力が強い次亜塩素酸は殆ど含まれていません。隔膜を設けた電解槽でプラス極側から得られた酸性の水溶液は殺菌能力が強い次亜塩素酸を豊富に含まれています。なので質問が曖昧なのが問題だと思います。ちなみに次亜塩素酸水の言葉自体が明確に定義されていないので国会答弁で答えにくい質問であることは確か。

           

          以上、参考まで

          | 雑文 | 17:49 | comments(0) | - |
          新型コロナ対策第三弾:イソプロピルアルコールから消毒用アルコールを作ってみる
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             今日は新型コロナ対策の第三弾になります。新型コロナ対策でアルコール消毒液が入手できない状態ですね。嫁さんに「消毒用アルコールが手に入らない〜」と言われ、いつもの Google 検索。無水エタノールを蒸留水で薄めれば出来るんじゃね? Wiki で「消毒用アルコール」の項目を読むとエタノールが 76.9〜81.4 vol%の物らしい。幅があると言うことは、まあ多分、菌の培養シャーレで実際に使ってみて試験してみた結果なんでしょう。

             

            ● 何でエタノールが 76.9〜81.4 vol%なんだろう?

             

             ふと疑問に思ったのは、何でエタノールが 76.9〜81.4 vol%なのかと言う点。何か理由があるんじゃないかと。またまた Google で検索してみたら「アルコールと殺菌の話 - 花王」がヒット。水とエタノールが結合してクラスターなるものが作られるとの事。丁度、水分子とエタノール分子が1:1の割合で消毒効果が最大になるような事が書かれています。

             

             計算してみると

             

            水 18.01528 g/mol 0.997 g/㎤

            エタノール 46.07 g/mol 0.789 g/㎤

             

            水 = 18.01528;

            エタノール = 46.07;

            | エタノール/(水 + エタノール) ,  水/(水 + エタノール)|;

                0.7189     0.2811

            .OK.

             

            重量%でエタノール 72g に水 28g で分子が1対1で 100g の消毒用アルコールになります。

             

            今度は容積で考えると

             

            水 = 18.01528/0.997;

            エタノール = 46.07/0.789;

            | エタノール/(水 + エタノール) ,  水/(水 + エタノール)|;

                0.7637     0.2363

            .OK.

             

            容量%でエタノール 76ml に水 24ml で分子が1対1で 100ml>(水とエタノールを混ぜると容積が減るので 100ml にならない) の消毒用アルコールになります。

             

             重量でも容積でも大雑把に捉えると消毒用アルコールの濃度が 70%~80% であるのが納得できます。

             

            ● エタノールが手に入らない

             

             消毒用アルコールは無水エタノールを蒸留水で薄めれば作れる事がわかりました。でも肝心の無水エタノールが手に入りません。Amazon で売ってはいるようですが、新型コロナの影響でムチャクチャ高額です。ここでまた Google 検索。「消毒用アルコール - Wikipedia」によると「分子量がさほど変わらないエタノールと2-プロパノールとでは、消毒薬としての効力はさほど変わらず、いずれも容易に肝臓で代謝されるため、外用消毒薬としては両者の違いはほとんどない。幾分エタノールの方が急性毒性が低い。」との記述があります。2-プロパノールってキーボードやマウスの拭き掃除によく使うイソプロピルアルコールですよね。これなら Amazon でも安く売っています。

             

            ● イソプロピルアルコールと水の割合は?

             

             イソプロピルアルコール(IPA)分子と水分子を1:1の割合で混ぜるには、どうしたら良いんでしょう。イソプロピルアルコールはエタノールより分子量が大きいのでエタノールと同じではないですね。計算してみましょう。

             

            水 18.01528 g/mol 0.997 g/㎤

            エタノール 46.07 g/mol 0.789 g/㎤

            IPA 60.1 g/mol 0.78084 g/㎤

             

            重量で考えると( IPA はイソプロピルアルコール)

            水 = 18.01528;

            IPA = 60.1;

            | IPA/(水 + IPA) , 水/(水 + IPA) |*100;

               76.9376    23.0624

            .OK.

             

            イソプロピルアルコール で 100g の消毒用アルコールを作るには、イソプロピルアルコールを 77g に水 23g を混ぜると良いらしい。

             

            容積で考えると

             

            水 = 18.01528/0.997;

            IPA = 60.1/0.78084;

            | IPA/(水 + IPA) , 水/(水 + IPA) |*100;

               80.9871    19.0129

            .OK.

             

            イソプロピルアルコール で 100ml 位の消毒用アルコールを作るには、イソプロピルアルコールを 81ml に水 19ml を混ぜると良いらしい。

             

            ● シットリ感がない!

             

             イソプロピルアルコール(IPA)と水を混ぜる割合が判ったので作ってみたのですが、市販品みたいなシットリ感がありません。手に吹きかけても直ぐに乾燥し、手がカサカサになってしまいます。

             

             シットリ感を出すためにグリセリンを入れてみます。困った事にグリセリンはアルコールです。グリセリンと水を混ぜるとエタノールのようなクラスターが作られるのか不明。でも -OH 基があるので水とくっつきそう。なのでグリセリンを入れると本来はイソプロピルアルコールにくっ付く水を奪ってしまいそうです。なのでグリセリンに水を加えます。その計算をしてみましょう。

             

             グリセリンは1分子に3つの -OH 基があるので3価のアルコールになります。となるとグリセリンは1分子に3個の水分子がくっ付くことになります。

             

            水 18.01528 g/mol 0.997 g/㎤

            Glycerin 92.09382 g/mol 1.261 g/㎤

             

            水 = 18.01528;

            Glycerin = 92.09382;

            | Glycerin/(3*水 + Glycerin) , 3*水/(3*水 + Glycerin) |*100;

               63.0177    36.9823

            .OK.

             

            グリセリン 63g に対して水 37g を混ぜると良いようです。次は容積で、と思うでしょう。グリセリンは粘度が高いのでシリンジで吸い取り計量できません。なので重量を計って混ぜることになります。上記分量で混ぜるとゆるくなったグリセリン溶液ができます。この溶液はシリンジで吸い上げる事ができます。

             

             

            ● グリセリン溶液を入れる量

             

             イソプロピルアルコールで作った消毒用アルコールにグリセリンを入れる量。これは個人によって違うので、使ってみないと判りません。適当に入れて試してみてください。私の場合、 多すぎるとアルコールが飛んでも油が残っている感じがするので、100ml の消毒用アルコールに対して上記グリセリン溶液を 4ml 入れています。

             

            ● 匂いがきつい!

             

             イソプロピルアルコールで作った消毒用アルコールはエタノールを使った物より匂いがキツく感じます。なので私はアロマオイルを数滴垂らしています(ハッカ油やレモングラスのようなアロマオイルです)。

             

            ●  注意

             

             イソプロピルアルコールで作った消毒用アルコール、手指消毒に使えるかどうかは判りません(私は使えると思っていますが)。紹介した各成分の分量は私の思い込み(妄想?)で計算した量です。消毒用アルコールの自作は自己責任でお願いします。

             

            ● 備考

             

             今日は作業中の画像がなかったので材料等を紹介します。

             

             

            以上

            | 雑文 | 17:32 | comments(0) | - |
            新型コロナ対策第二弾:電解次亜水の生成
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               新型コロナ対策の第一弾として2月に「人感センサー付きの殺菌灯(?)を設置」を紹介しました。今日は第二弾として除菌消毒用の電解次亜水を作る方法を紹介したいと思います。

               

              ● 電解次亜水とは

               

               電解次亜水を説明するのが面倒なので[電解次亜水とは]で Google 検索してください(当方もあまりよく分かっていない)。Web サイトでは「一般財団法人機能水研究振興財団|機能水とは」なんかが良いと思います。次亜塩素酸ナトリウムの希釈液(ハイター)と同等性がある様で、食品添加物と同様に使用できるそうです。アルカリ性なので最近話題になっている次亜塩素酸水とは若干異なります。

               

              ● 電解次亜水の作り方

               

               電解次亜水を作るのは非常に簡単で、水道水に家庭用の食塩を溶かした溶液(普通の食塩水)を電気分解すると出来上がります。要は陽極と陰極を仕切る隔膜が無い(無隔膜)一室型電解槽で食塩水を電気分解するとできる水です。

               

              ● 電気分解には電極が必要

               

               電気分解には電極が必要です。陰極は陽イオンが電子を受け取る還元反応なので銅とか鉄とか普通にある金属が使えます。でも陽極は激しい酸化反応が生じ電極が溶けるので、例えば白金とか金の様なイオン化傾向の小さい金属を使う必要があります。でも白金とか金とか高価な金属はコスト的に使えませんよね。

               

               で使えるのが炭素棒。もともと炭素は水溶液中でイオンとして存在しないのでイオン化傾向は無し。イオン化傾向の表に入れるとしたら金の後ろになるでしょう。なので炭素棒を陽極に使って電気分解してもイオンとなって溶け出すことがなく、陽極として使えることになります。溶け出さずに粉になって剥がれ落ちる欠点がありますが。

               

              ● 電極の材料

               

               電気分解の陽極電極に炭素棒が使えます。陰極は電気が流れるものなら何でも良いです。工業生産現場では鉄を電極にしているようです。でも装置をセットする時、極性があると間違って反対に接続し電気分解してしまう恐れがありますよね。本来は陰極に使う電極を陽極にしてしまい、金属電極がイオンとして溶け出してしまう可能性があります。

               

               それなら、最初から両電極とも炭素棒にしてしまえば間違って接続しても問題ないことになります。なので炭素棒は2本使います。

               

              ● 炭素棒の入手

               

               Amazon から炭素棒を入手しようと検索すると、一応ヒットしますが、ほとんどが中国製。新型コロナウイルスの影響で、注文してもいつ届くのか判りません。そこで普通に国内で安価に入手できる物がないか探してみました。

               

               見つかったのが鉛筆の芯です。鉛筆と言っても金属の鉛を使っている訳じゃなく「黒鉛」の「鉛」だとか(本当かな〜)。鉛筆の芯は黒鉛粉末と粘土を混ぜて圧縮し高温で焼結した物。滑らかに書きやすくするため油やその他の物が入っていますが。

               

               で、探し当てたのが三菱鉛筆 uni フィールド建築用 2.0mm シャープ替芯 uni2.0-210 1P 硬度HB U202101PHB になります。文房具店で¥200-弱で売っています。

               

              ● 電解槽

               

               まず最初に一室型電解槽を作ります。一室型電解槽は陽極と陰極を仕切る隔膜を必要としないので簡単です。

               

               

               まず容器ですが、写真右 300ml ポカリスエットの様な容器を使います。キャップに穴を開け、鉛筆の芯を2本差込みます。固定は接着剤、例えばグルーガンを使うと上手くできます。キャップには写真左のように電解で発生したガスを逃す穴も開けておきます

               

              ● 電解している時の様子

               

               次に紹介する写真は実際に食塩水を電気分解している時の様子になります。

               

               

              ● 注意

               

               食塩水の電気分解を何回か実行すると陽極側の電極の表面が凸凹になってきます。陽極で発生した酸素と電極の炭素が反応して二酸化炭素を出しているのでしょうか。よく判りませんが電極が消耗している可能性があります。

               

               また、電圧を上げて大電流で電気分解すると電極から炭素の粉が剥がれ落ち、電解液の中に混ざって黒い浮遊物が生じます。炭素の粉なので除菌効果には影響しないと思いますが、私は嫌いなので、上記写真のような電解槽では 150mA 以下で電解を行なっています。

               

               陰極は消耗しないので何回か使ったら電極の極性を反転させるのも良いかもしれません。

               

              ● 電気分解の電源回路

               

               

               この回路は電源に 5V の AC アダプター(下の写真)を使った時のものです。両電極棒の長さや間隔、および食塩水濃度によって電流は変わります。なので1Ωの抵抗を1〜2個直列に接続し、流れる電流を 100〜150mA 程度にします。

               

               何らかの原因(ミス)で出力(両電極)がショート(短絡)する場合があります。抵抗だけでは AC アダプターの容量を超える恐れがあります。きちんとしたAC アダプターなら過電流保護機構が備わっていますが、例えばダイソーの安価な AC アダプターを使うとなると心配です。なので 250mA のポリスイッチを取り付けた方が安心です。このポリスイッチ XF025 は 250mA まで使え、遮断電流は倍の 500mA です。ポリスイッチ自体の抵抗も 1.5Ω程度あるので回路図のように抵抗は1Ωが1〜2本でも良いと思います。ポリスイッチは自動(温度の低下)で再度通電復帰するのでショートしても交換の必要がなく便利です。

               

               

              ● USB 充電アダプターを使う場合

               

               

               ダイソーで売っている USB タイプ (5V) の AC アダプターを使う場合には DC ジャックの代わりに USB TypeA のケーブルが必要になります。普通に USB TypeA のケーブルを購入すると結構な値段ですが。私は写真のような LED ランプを購入し、切断して使っています。ダイソーなら ¥108- なので安価です。

               

              ● 備考1:使用する食塩水

               

               電解に使用する食塩水は、水道水 300ml に 10g〜20g の食塩を溶かした物になります(結構しょっぱい味がします)。除菌に必要な次亜塩素酸濃度は 50〜200mg/L です。通電時間の長さで濃度を調整しようとすると出来た電解次亜水は結構しょっぱく、噴霧して乾くと白い塩の結晶が浮き出てきます。

               

               通電時間を長くし、次亜塩素酸濃度の高い電解次亜水(500mg/L)を作り水道水で薄め目的の濃度にすると、電解次亜水はしょっぱくなく乾いても白くなりません。舐めてみても塩辛さは感じず、水道水とは若干違うな〜と思う味まで薄まります。

               

              ● 備考2:通電時間と次亜塩素酸の濃度

               

                https://sonaeru.jp/goods/disinfectant/hypochlorous-acid-water/g-23/の Web 記事を読むと、濃度 400ppm (mg/L) の次亜塩素酸水は「ノロウイルス感染時の緊急殺菌、トイレ掃除・風呂場のカビ取り」に使うらしいです。上記回路で 300ml の食塩水に1時間通電(150mA) すると次亜塩素酸濃度は 500ppm(mg/L) 以上になります。半分の30分では 250ppm(mg/L) になるのかと言えば、何故か 100〜200ppm 程度にしかならないようです。なので1時間通電で 500ppm の電解次亜水を作り、水で薄めて必要な濃度にした方が良いと思います。気になる方は共立理化学研究所 次亜塩素酸試験紙でチェックすることをお勧めします。

               

               私は1時間程通電して出来た 300ml の電解次亜水(次亜塩素酸濃度 500ppm 以上)に水道水を加えて2Lにし 100ppm にしたり、水道水を加えて4Lにし 50ppm にしたりして使っています。pH も7〜8程度です(PH0-14精密PH試験紙)。

               

              ● 備考3:大電流だと電極から炭素の粉が剥離する

               

               電気分解の電流を 150mA 以上にしても電解次亜水は問題なく早く生成できます。しかし、電極に使用している鉛筆芯は電極に使用することを想定したものでは無いので大電流を流すと電極から炭素粉末が剥離してしまいます(電解液が汚れる、炭素の粉が含まれた電解次亜水でもウイルスの滅菌に問題は無いと思います)。電解電流を 150mA 以下に抑えると電極から炭素粉末が剥離しません(経験的に)。これは気分的な問題なので抵抗を接続せずに使っても構わないと思います。ちなみに抵抗を使わないと 5V のACアダプターでは 250mA 程度の電流が流れていました。

               

              ● 備考4:次亜塩素酸試験紙の漂白

               

               

               今回作った電解次亜水(基本的にハイターに近いので)は漂白作用があり次亜塩素酸試験紙に影響を与えます。写真右が電解液に浸してすぐの結果。左は電解液に浸してから1時間経過した時の結果です。このように、同じ次亜塩素酸濃度でも時間が経つと色が薄くなり試験結果に大きな差が生じます。

               

              以上

              | 電子工作 | 21:43 | comments(2) | - |
              塗料の攪拌装置を作って見ました(Paint Mixer Cube)
              0

                 YouTube のオススメで偶然拝見した塗料の攪拌装置。DIY Model Paint Mixer 3D printedを見たら妙にハマってしまいました。特に笑えたのが Awesome Paint Shaker – Professional Tools for Modelers でした。腕を振って攪拌するときの作業と一緒何ですから、笑えてきます(欲しい!)。

                 

                 そう言えば以前に「マグネチックスターラー(攪拌装置)の自作 (04/20)」の様な記事を書いてますね。「スポット溶接機用のタイマー回路 (05/05)」の記事では電動ドリル用攪拌アダプターを紹介しています。よく考えて見たら使用頻度が少ないですが、私的に Paint Mixer はニーズのあるテーマです。

                 

                ● 参考にしたのが

                 

                 自作するに、参考にしたのは市販品の Mini Vortex paint Mixer とか Typhoon Paint Mixer です。簡単そうで、これならパーツ箱を漁ったら使える部品が出てきそうですから。

                 

                ● 完成品

                 

                 途中をザックリ省いて、まずは完成品を紹介します。

                 

                 

                 写真左が完成した Paint Mixer Cube。この名前、良いでしょう、個人的に気に入ってます。中にパーツを入れて見たらキューブ(一辺が 80mm)になったので名付けて見たんですが。筐体の印刷には7時間程かかりました。

                 

                 在庫しているギア付モーターは、その電源が 24V でした。なので昇圧コンバータのモジュールを使って入力 5V〜19V から出力 24V を作っています。電源には普通の AC アダプタ(5V, 12V, 15V, 19V)が使えます。消費電力は数ワットなので 5V 1A もあれば問題ありません。

                 

                 振動部に攪拌したいボトルを押し当てると振動部と一体になっているギア付モーターが押し下げられマイクロスイッチが動作し攪拌を開始する様になっています。

                 

                 モーターの回転数を PWM 速度コントローラーで調節できる様にしています。後で判った事なんですが、モーターの回転数を変えることはまずありません。なので不要だと思います。

                 

                ● 内部構造

                 

                 

                 上は Paint Mixer Cube の中を開けた写真になります。意外に単純な構造になっているのが判ると思います。電源のオンオフ用のモーターを上に押し上げるに、最初はバネを使おうと思ったのですが、適当な物がなくスポンジをバネの代わりに使っています。

                 

                ● 使っている写真

                 

                 

                 上の写真は、ボトルに機械油を入れ、 Paint Mixer Cube で攪拌している様子になります。元々の油の量はボトルに対して 1/3 位ですが、写真の様に泡立ちよく攪拌されているのが判ると思います。

                 

                 振動の振幅は ±3mm 程度なので残念ながら完璧とは言えず、攪拌が生じるのは液面だけで、底の方の攪拌は若干弱い様です。そんな訳でサラダ用ドレッシングは油が下に残ってしまいます。

                 

                 全体を攪拌するには Awesome Paint Shaker – Professional Tools for Modelers の様なタイプの方が良いのかも。DIY paint shaker も理にかなっていると思います。このタイプはわざわざ作らなくても DIY vallejo shaker from jigsaw の様にジグソーが使えますから。

                 

                以上

                | 電子工作 | 11:16 | comments(0) | - |
                人感センサー付きの殺菌灯(?)を設置
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                   最近、毎日のように報道される武漢新型コロナウイルス。自宅でも何か対策を考えねばと玄関にアルコール消毒のハンドジェルを置いて見たのですが。普通すぎる対策ですね。何か面白いコロナウイルス対策は無いものかと考え、玄関に殺菌灯を取り付けて見ました。

                   

                   殺菌灯は紫外線なので目に悪さをする可能性があります。殺菌灯を常時点灯させておくのは問題だろうとの事で、人が接近すると消灯するようにして見ました。

                   

                   

                   上記写真は玄関に設置(ただ置いただけ!)した人感センサー付きの殺菌灯になります。中央の白いドームが人感センサー(焦電赤外線センサー)になります。人感センサーには余っていた HC-SR501 を使って見ました。メインの殺菌灯は UV 硬化樹脂を固めるに使っていた物ですが、紫外線LEDタイプの物を使うようになり、使わなくなった物。出力は4Wで、100mm の距離で 600μW/㎠ ありました。これで効果があるかどうかは不明。

                   

                   人感センサーの HC-SR501 は人を検知すると出力が ON になります。殺菌灯は人を検知すると消灯したいので、通常はソリッドステートリレー(SSR)を ON にし、焦電赤外線センサーが人を検出すると SSR が OFF になるようにする回路が必要となります。

                   

                   

                   上記が殺菌灯用の制御回路です。HC-SR501 の出力が OFF(LOW) の時、T1はOFFなのでR2の電流はT2をONにしてSSRをONにします(人が居ない時は殺菌灯を点灯させる)。HC-SR501 が人を検知して出力が ON(HIGH) の時、T1はONになるのでR2の電流はT1を介してGNDに流れ流のでT2はOFFになります。なのでSSRはOFFになります(人が居ると殺菌灯は消灯)。

                   

                   簡単な回路なので試して見てはいかがでしょうか? 冬季は水蒸気が少ないだけに、どれ程の効果が有るのか不明ですが、まあ無いよりはマシでしょう!

                   

                  以上

                  | 電子工作 | 06:09 | comments(0) | - |
                  パワーコントローラ(電子スライダック?)の回路図
                  0

                     一昨日は「中華製電子スライダック(パワーコントローラー)の改良」の記事を書いたのですが、回路図を描いていませんでした。なので回路図を載せておきます。

                     

                     

                     上記がプロクソン(PROXXON) ペンサンダーに使ったパワーコントローラーの回路図になります。赤線で囲まれている部分が中華製の「ハイパワー電子レギュレーター 調光ライト」モジュールに追加した回路で。茶色線で囲まれた抵抗 2.2KΩ は、元々が 4.7KΩ で、交換しています。位相の進みを変えるだけなのでわざわざ交換する必要は無いのかもしれません。

                     

                     

                     写真の赤丸で囲まれている抵抗が交換した 2.2KΩ になります。

                     

                     

                     これはモジュールにフューズを取付けている部分の写真になります。フューズ取付け金具をハンダつけし、基板側のパターンをカットしています。

                     

                     

                     モジュールの裏側には二重ヒステリシス防止回路とスナバ回路のコンデンサー容量増加のための回路を取り付けています。二重ヒステリシス防止回路の4個のダイオードですが、配線がブリッジダイオードと同じなので、こんな感じになっています。

                     

                     この回路はほぼ秋月電子の「20A AC100Vトライアック万能調光器・キット」と同じになってしまいました。写真の回路をAC100V 電源の電動ドリスドライバーで試して見たところ、低速の 30rpm でも安定した回転ができています。ボリューム調整の範囲も中々広く、結構良い感じになっています。

                     

                     

                     これは部屋の空気の循環に使っている山善のサーキュレーター。上記のパワーコントローラーを取り付けて見た様子になります。左下の黒いノブがパワー調節用のボリュームツマミです。ツマミ上部のパワーコントローラー部分で赤く色が変わっているので若干の温度上昇が見られるようです。パワーコントローラーを使うことで静音ではなくほぼ無音の空気循環ができるようになりました。

                     

                     中華製の「ハイパワー電子レギュレーター 調光ライト」モジュールは一個あたり 300〜400円程度と格安なので試して見てはいかがでしょうか。

                     

                    以上

                    | 電子工作 | 14:24 | comments(0) | - |
                    中華製電子スライダック(パワーコントローラー)の改良
                    0

                       遅ればせながら「あけましておめでとうございます」。1月はなんやかんやで忙しく記事の投稿ができませんでした。それで良いこともありまして、申請していた特許請求が無事通過、これで通算3個の特許が認められました。内容はともかく特許の有無で印象は全然違うので一安心。

                       

                       で、今日は最近購入したペンサンダー絡みの記事を書こうかと思います。歳をとると無精になりまして、単調なヤスリ掛けが面倒。ルーターにブラシを取り付け、ヤスリ掛けする事もあるのですがルーターだと細かな処理が無理。そこで最近見つけたのがプロクソン(PROXXON) ペンサンダーです。

                       

                       元々はプラモデルのバリを取るのに使われている道具のようですが、これ普通の工作にも使えますよね。で、早速購入してみました。

                       

                       

                       写真の下側に写っているのが、今回購入したプロクソン(PROXXON) ペンサンダーになります。非常に便利なのですが、若干煩いのが欠点。そこで写真に写っている電子スライダック(パワーコントローラー)で出力を調整できるようにしてみました。ペンサンダーのオンオフは本体に付いているロッカースイッチなんですが、結構面倒。そこでフットスイッチでオンオフできるようにしています。細かい所をミスなくヤスリ掛けできるのでフットスイッチはありだと思います。

                       

                       電子スライダック(パワーコントローラー)は既製品でも2千円弱で購入できるので、わざわざ自前で作る必要は無いのですが。今回はフットスイッチでオンオフできるようにしたかったため、写真のように自作しています。電子スライダックには中華製の「ハイパワー電子レギュレーター 調光ライト」モジュールを使いました。

                       

                      ● 電子スライダックモジュールに問題あり!

                       

                       電子スライダックモジュールを使って見たのですが、どうも動作が変。振動にムラがあり、パワーコントロールのボリューム調節範囲が非常に狭い状態。残念ながら、そのまま使うことができないようです。

                       

                       回路保護用の ZNR(バリスター)は取り付けられておらず、ヒステリシス防止回路も付いていません。モーターのようなインダクタ負荷に対応するスナバ回路は付いているのですが、オシロスコープで見ると数百ボルトのスパイクノイズが綺麗にたくさん出ています。スナバ回路のパラメータがペンサンダーには合っていないようです。

                       

                      ● モジュールの改良

                       

                       

                       スパイクノイズを取り除くスナバ回路(ローパスフィルタみたいなもの)。モジュールのパラメータではペンサンダーのモーターで生じるノイズには対応できていないようなので、コンデンサーの容量を増やしてやる事に。ここでは C1:0.22μF のコンデンサーを並列に取り付けています。また、それでも対応できないノイズは AC 側に逃してやる事にしてスナバ回路の抵抗(110Ω)に並列に C2: 0.1μF のコンデンサーを取り付けて見ました。また、トライアックの T1,T2 の間には ZNR(バリスター)を取り付けています。

                       

                       この中華製モジュールは AC100V 用ではなく AC220V 用として設計されているようです。そのため、パワーを全開にしても90%程でしか出力できません。左側写真に見える抵抗(4.7KΩでトリガーダイオードに接続されている)を AC100V 用として半分の 2.2KΩに交換すると良いかもしれません(私は交換しています)。

                       

                       

                      これが改良後の電子スライダックモジュールの写真になります。本来であれば、これに抵抗2つとダイオード4個を追加して二重ヒステリシス防止回路を追加した方が良いかもしれません。詳しくは秋月電子の「20A AC100Vトライアック万能調光器・キット」を参考にしても良いと思います。

                       

                      ● 結果

                       

                       電子スライダックモジュールの改良の結果、ペンサンダーの振動にムラは無くなり、ボリュームコントロールのほぼ全範囲でパワーコントロールできるようになりました。

                       

                       ちなみにサーキュレーター(AC100V)も問題なく無段階制御できています。

                       

                      以上、参考まで

                       

                       

                       

                      | 電子工作 | 13:21 | comments(0) | - |
                      テスター(Component Tester)
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                         久々の書き込みになります。ESP8266 で遊んでいたら、何故か JavaScript を勉強する羽目に。この歳になってから新しい言語(?)を勉強するなんて思ってもみませんでした。今日は JavaScript の話になると思うでしょう。息抜き(逃避行動)に YouTubeをみていたら面白い動画が。

                         

                        ■ Component Tester

                         

                         YouTube の動画を見ていたら Component Tester なるものが紹介されていました(Multi Function Tester Review and Test )。トランジスターのピン極性が判るのは凄い! いちいちデーターシートを見なくても良いのが素晴らしい。そんな訳で「Longruner トランジスタテスター 日本語マニュアル マルチメーターテスター 1.8inch カラフルディスプレイ LCR-TC1テスター 多機能 TFTバックライト 」を購入してしまいました。

                         

                        ● 届いた Component Tester

                         

                         テスターが届いたので早速使って見る事に。でも残念ながら充電量不足でした。この時点で嫌な思いが....

                         

                         

                         充電は意外に早く終わりました。「充電量不足で起動できず&フル充電に要する時間が短い」って問題ありそう!

                         

                        ● 1時間程度しか使えない!

                         

                         フル充電で計測を開始するとバッテリー電圧は 3.95V で2〜3回使っただけで 3.7V まで低下します。更に十数回使うと 3.5V まで低下。その後、30分位使うとバッテリーがエンプティになってしまいました。

                         いくらなんでも稼働時間が短すぎます。そこで中を開けバッテリーを確認して見ました。

                         


                         中に入っていたリポバッテリーは 350mAh の物でした。一応、保護回路が入っているんですね(保護回路が無いと販売できない法律が有ったような気がします)。写真だと判りませんが非常に薄く(2.7mm)、見るからに非力。どう考えても容量が 350mAh あるとは思えません。そこでフル充電してから 200mA 定電流で 2.7V になるまで放電試験を行って見ました。結果、容量は 181mAh 。その後、充電を行い、充電容量は 156mAh です。実際のバッテリー容量は表記容量の半分でしょうか。中華製によくある話。それでも稼働時間が1時間と言うのは変ですね。

                         

                         電圧を計測しながら(意図的では無いです。たまたまテスターを取外さなかっただけ)バッテリーを取り外そうとしたら。テスターの計測値がコロコロ変わるんです。やっぱりなんか変なバッテリーです。


                        ● バッテリーを交換

                         

                         付属していたバッテリーが使い物にならない。と言う事でバッテリーを交換する事に。容量確認済みの 700mAh のリポバッテリーに交換して見ました。

                         

                         

                         交換した方のリポバッテリーの厚みは前の物より3〜4倍程あります。うまく入るか心配したのですが何とか収めることができました。保護回路が付いていないバッテリーのような気がします。まあ、大丈夫でしょう。

                         フル充電後に計測を開始するとバッテリー電圧は 4.15V で30分以上連続で使ってもバッテリー電圧は 4V を切る事はありませんでした。やはり付属のバッテリーに問題がある様です。

                         

                        ● 意外に正確!

                         

                         まず最初にインダクターの試験を行って見ました。

                         


                         左側は 470μH のインダクターで、右が 1mH のインダクターです。中々の値を計測しています。意外に正確な値を計測してくれるのでは無いでしょうか。ただ最小が 0.01mH なので少々不満はあります。

                         

                        ● トランジスターは

                         


                        これは MOS FET の 2N7000。最近は I2C のレベルシフターに使いました。

                         

                         

                        これは PNP トランジスター定番の 2SA1015。意外に hFE が大きいんですね!

                         

                         

                         これは大電流用の MOS FET の SUP85N15 です。ソースドレイン間のボディーダイオードのVfが結構小さいですね。秋月電子で1個40円だったので大量に購入した物です(メモを見たら 2007年に購入していますね)。

                         

                        ● トライアックは無理でした!

                         


                        トライアックは抵抗として認識されるようです。でも、

                         

                         

                        サイリスターは認識できています。何が違うんでしょうか。

                         

                         

                        これはトリガーダイオード。普通の123端子では認識できないようです。

                         

                         

                        トリガーダイオードを下の KAA 端子で計測すると定電圧ダイオードとして認識されるようです。この端子は30Vまで計測できるらしいです。

                         

                        ● LED その他

                         


                        一般的な赤色LEDです。

                         

                         

                         これはレーザーダイオード。ダイオードが2つあります。左がレーザーダイオードで右がフォトダイオードなんでしょう、多分。

                         

                         

                         これは紫外線LEDです。下のダイオードが紫外線LEDで、上のダイオードはたぶん保護ダイオードなのでは? LED の逆耐圧は小さいので付いているんでしょうね。

                         


                         これは磁気抵抗素子。抵抗が2つと認識されるようです。

                         

                        ● 2SK30A

                         

                         接合型のFETで比較的頻繁に使う 2SK30A なんですが。ソースとドレインが対称構造で作られているので区別が無いのです。だから回路を組み立てる時はソースとドレインを逆にして使うこともあります。まあソースとドレインが対称構造になっている保証も無いので、間違っているのかも知れません(これまでソースとドレインを反対にして困った事は無い)。で、そんな理由から今回購入したテスターが 2SK30A のピン極性を判別できるのか興味がある訳です。

                         

                         

                         写真はFETの向きを反転させて計測した時の様子。向きを反転させても結果は同じでソースとドレインの区別ができない結果になっています。

                         

                        ● 2桁番号のトランジスター

                         

                         最近のトランジスターの型番は4桁(2SC1815 etc)ですが、半世紀も前だと2桁の桁番号が普通。そう言えば何個か残っているな〜と思い出しチェックして見る事に。ちなみに初めて買ったトランジスターは 2SB110 でした。「初歩のラジオ」で定番の石で、田舎の電気屋(教材屋さん)でも売っていたのが懐かしいです。

                         

                         2桁番号、最初は 2SB56 です。トランス (ST32) を使ったプッシュプルのアンプを作ったのを覚えています。

                         

                         

                         半世紀前のトランジスターって足が長いですね! hFE が 69 なのでまだ十分使えます。驚くのが Vbe で 223mV と非常に低いです。ゲルマニュウムトランジスターなのが良く判ります。そう言えば 1N60 が有ったはず。後で試して見ましょう。

                         

                         ラジオに使うのが 2SA タイプ。 2SA30 とか 2SA31 が残っていたので試してみます。

                         

                         

                         左側が 2SA30 でラジオ(中波)の周波数変換用に使われた石。右が 2SA31 で455KHz の中間周波数増幅用に使われた石です。2SA31 の Vbe が 158mV なのに驚きます。 Iceo も 10μA 台なので昔は優秀だった石なのでは(今の石は計測不能のはず)。

                         

                         2SC タイプで残っていたのが 2SC68 。何故か結構沢山在庫しています(ジャンクですが)。何に使っていたのか定かではありませんが、アマチュア無線用の何か作っていたように思えます。

                         

                         

                         2桁台のトランジスタ、電流増幅率(hFE) は 100 前後だったんですね。2SC68 はシリコンプレーナー型なので Vbe は 731mV です。

                         

                         最後に 2SD タイプと思っていたのですが、残念ながら 2SD タイプで2桁番号が残っていませんでした。2桁番号では無いですが 2SD142 が残っていたはず。低周波のパワートランジスタなんですが 3.5MHz の送信機に使った記憶があります。

                         

                        ● 昔の定番トランジスター

                         

                         ジャック箱を漁っていたら懐かしいトランジスターが出てきました。 2SC372 とか 2SC828 です。

                         


                         これは 2SC372 の計測結果になります(今だったら 2SC1815 なんでしょうね)。帽子のツバの様になっているタイプって結構珍しい様な気がします。 2SC372 は高校から大学の頃に使っていたような気がします。この後は 2SC945 になったような気がします。この頃は秋月電子で売っている物しか使わないようになったので、特に何かを選ぶなんて.....

                         


                         これは 2SC828 です。増幅率が大きいので重宝したような気がします。

                         

                        以上

                         

                        P.S.
                         エサキダイオードをテスターで試して見たら認識できませんでした。しかも途中から Vf = 0mV との表示が。エサキダイオードが壊れてしまったようです(残念、勿体無いな〜)。


                         

                        | 電子工作 | 17:09 | comments(0) | - |
                        SD カードへの書き込み時間が長くなる_その2
                        0

                           昨日は「 SD カードへの書込み時間が長くなる」件について書きました。今日はもう少し詳しく調べて見たので紹介します。

                           

                          ● SD カードの種類で変わるのか?

                           

                           SD カードは各社からクラスの異なる物が販売されています。各社によって違いがあるだろうかと、同じクラス10の SD カードで書込みファイル数と書込み時間に違いがあるか調べて見ました。

                           

                          ● メーカー不明の 8GB SD カード(クラス10)

                           

                          これは「 SD カードへの書込み時間が長くなる」で使っていたものと同じで FAT32 で初期化したカードです。

                           

                           

                           上のグラフは、横軸が書込みしたファイルの数で、縦軸が一つのファイルを書込むに要した時間になります。5秒に1回、ESP32-CAM でVGA サイズの静止画を撮影し保存しています。また1時間毎にフォルダーを変えて保存しています。

                           

                           最初は1枚の静止画を保存するに 0.4〜0.5秒で保存できていますが。一つのフォルダーに保存されているファイル数が多くなると書込み時間が次第に長くなるのが判ると思います。

                           

                           また保存先を新しいフォルダーに変更すると書込み時間が短くなり、一つのフォルダーに保存されているファイル数が多くなると書込み時間が次第に長くなっています。保存先のフォルダーを変えるたびにリセットされたかのように書込み時間が元に戻るのでノコギリ状のグラフになっています。

                           

                           撮影した静止画は一枚あたり 70KB〜90KB で若干のバラツキがあります。その違いで書込み時間に差が出来るのは分かりますが突然に書込み時間が数倍になる時があるのは不思議です。

                           

                          ● SanDisk の 8GB SD カード(クラス10)

                           

                           SanDisk の SD カード新品で FAT32 で初期化されていたカードになります。

                           

                           

                           SanDisk の SD カードでは静止画ファイルを保存するに要する時間はほぼ半分の時間になっています。でも、1つのフォルダーに保存されているファイルの数が多くなると書込み時間は次第に長くなり、保存先を新しいフォルダーに変更すると再び短い書込み時間になるようです。

                           

                           このグラフを見て不思議なのは、通常は 0.2秒程度で書込みが済んでいるのに、突然に書込みが2秒近くかかる時がある点です。メーカー不明の 8GB SD card に比べ SanDisk の SD カードでは、その頻度は多く時間も長いようです。これなんなんでしょうね?

                           

                          ● とりあえず結論

                           

                           ファイルの数が多くなると書込み時間は次第に長くなる現象はメーカーが異なっても同じだと言えます。とりあえず保存先のフォルダーを小まめに新しくすれば書込み遅延の問題はある程度解決出来ると言う事で、御茶を濁す事に。

                           

                          ● おまけ

                           

                           保存している静止画データは ESP32-CAM で撮影したものなので1ファイルあたり 70KB〜90KB で若干のバラツキがあります。なので書込みに要する時間も毎回異なる訳です。なので確認のためファイルサイズと書込み時間の関係についても調べて見ました。使用したのは2枚目のグラフと同じデータで SanDisk の SD カードの方になります。

                           

                           このグラフは、横軸が1ファイルあたりのサイズで、縦軸が書込み時間になります。青線囲みは突然に書込み時間が長くなるデータを示しています。

                           

                           赤線で囲まれたデータを見ると、ファイルサイズに従って書き込み時間が長くなるのが判ります。ただし、ファイルの大きさが2〜3倍になれば書込み時間も2〜3倍になる訳じゃなく、その違いは微々たる時間のようです。

                           

                           しかし青線で囲まれたデータを見ると、同じファイルサイズでも書き込み時間に大きなバラツキが見られます。例えば 80KB のファイルを保存するに、大部分は 0.25s で保存できていますが、ほぼランダムに 0.5s 〜2s と書込みに時間がかかっているファイルもあります。見方によっては書込み時間が、 0.25秒台、0.8秒台、1.5秒台の3つの領域に分かれているような気がします。この突然の書込み遅延は何なんでしょうね?

                           

                          以上

                          | 電子工作 | 11:34 | comments(0) | - |
                          SD カードへの書き込み時間が長くなる
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                             カメラ付きの ESP32 を使って月見草の TimeLapse でも撮影してみようかと挑戦中。参考にしたのは「https://github.com/jameszah/ESP32-CAM-Video-Recorder」になります。

                             

                             ESP32-CAM は物凄く癖のあるボードで、外に出ている入出力ピンは CAM や SD スロットに使われており、自由に使えません。自宅だと WiFi が使えるので SD カードのタイムスタンプは NTP サーバーから取得すれば使えます。でも WiFi が使えないと時計が使えない事に。そこでリアルタイムクロックの DS3231 を使いたい訳ですが  I2C に使えるピンが無いのです。まあこれは使う度に I2C と SPI(CD用)のオブジェクトを生成し、使い終わったらオブジェクトを破棄する事で I2C と SPI を時系列で分離し入出力ピンを共有する事で解決しました。

                             

                             ESP32-CAM は消費電流も多くて大変。ならばスリープで使う時だけ起こしてやれば平均の消費電流は下がるはず、と試してみたら。 deep-sleep だとwakeup の度に再起動になるので撮影した画像は何故か緑っぽい写真になってしまいます。light-sleep なら再起動にならないので大丈夫だろうと試してみたら。今度は CAM のエラーで撮影できません。調べてみたら light-sleep で CAM モジュールの電源がオフになってしまうんですね。しょうが無いので light-sleep でも電源が切れないようプログラムを変更し、なんとか撮影できるように。

                             

                            ● 連続撮影で.......

                             

                             長くなりましたが、ようやく本題に入ります。上記の事がありましたが、何とか撮影できるようになり。どんな感じで撮影できるのか試してみました。最初は VGA サイズで毎秒2フレームの撮影ができていたんですが、1時間ほど撮影していたら毎秒1フレームの撮影もできなくなってしまったんです。

                             

                            ● SD カードに連続書き込み

                             

                             そこで5秒毎に VGA サイズの静止画を撮影し、その画像を何秒で保存できるのかを調べてみました。

                             

                             

                             上のグラフは、横軸が撮影した画像の書き込み回数で、縦軸が一回の書き込みに要する時間になります。見て判るよう、最初は 0.4 秒程度で書き込みできていたのが、500回も連続で実行すると書き込み時間は倍の 0.8 秒台にまでになります。

                             

                            ● 新しいフォルダーを作る

                             

                             連続書き込みをすると何故に書き込み時間が長くなるのか、その理由が判りません。でも SD カードの初期化を行うと、また元の 0.4秒台に復帰するので原因は SD 側にありそうです。SD カードにデータを書き込み時、保存されているファイル数が多いとリスト管理に時間がかかるなら、連続書込みでファイル数が多くなれば書き込みに時間がかかるだろうと予想されます。

                             

                             そこで1時間毎に保存するフォルダーを変更するようにして見ました。その結果が下記グラフになります。

                             

                             

                             1枚目のグラフと同じように、横軸が撮影した画像の書き込み回数で、縦軸が一回の書き込みに要する時間になります。違うのは書き込み時間がゼロになる時があります。この時に新しいフォルダーを作って保存しています。綺麗な鋸状のグラフになっています。連続撮影&保存で次第に書き込み時間は長くなってきますが。1時間毎に新しいフォルダーを作って保存していくと、書き込み時間は 0.4秒台から始まります。

                             

                            ● 結局、原因は不明だが

                             

                             連続撮影でファイル数が増えるとファイルの管理に時間がかかるのかもしれないと1時間毎にフォルダーを変えて見たら、問題ない程度の書き込み時間に収まる事ができました。実際にファイルの管理が原因なのかどうか、それは不明ですが、使えるようになったような気がします。月見草のタイムラプス撮影なら毎分1枚程度の撮影で十分なので、とりあえず解決かも。

                             

                            ● まだ解決すべき問題が山積み!

                             

                             月見草の撮影は夕方から朝まで。となると夜間は照明が必要。照明しっぱなしだと月見草に影響するかもしれないので撮影するときだけ照明する形。でも使える入出力ピンが.....  それにフラッシュみたいに照明を当ててもカメラには AGC があるので安定して撮影できるのか不明。やる事が多すぎて、果たしてできるのかどうか..... 不安ですね。まあいつもの如くペンディングかな?

                             

                            以上

                             

                            P.S.

                             最初から市販品を使えば済む話なんですが.....

                            | 電子工作 | 16:14 | comments(0) | - |
                            アルコールストーブに緑青
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                               久しぶりにアルコールストーブでお湯を沸かそうと取り出してみたら、

                               

                               

                              写真で分かるよう、容器の底に銅のサビである緑青ができていました(青カビみたいで気持ち悪い)。そう言えば、最近よく使うのはステンレスのマグカップで作ったアルコールストーブ。そんな訳で写真のストーブは1年以上使っていないことになります。中華製の安物ですぐに壊れると思っていたのですが、年季が入って中々良い色になっているようです。

                               

                               緑青の原因は燃料アルコールに含まれる水分が原因だと思います。残った燃料を燃やし切ってしまえば良かったのですが、取り出してそのままにしたのが悪かったのだと思う(アルコールが気化して水だけが残った状態)。貧乏性のサビだな!

                               

                               緑青が出た事で図らずも真鍮製のアルコールストーブだった事が判明しました。熱伝導率が高いのでアルコールを気化するに良いのかも。スチール製やステンレス製だったら気化効率が悪く大きな炎にならないんでしょうね。ちなみにアルミ製のアルコールストーブが本燃焼になるのは2〜3秒、ステンレスのマグカップで作ったアルコールストーブは5〜6秒で本燃焼になります。

                               

                               最近有名なチタン製のアルコールストーブはどうなんでしょう? 熱伝導率を調べてみたら真鍮は 106W/(m•K) でステンレスは 17〜21W/(m•K) 、チタンは 22W/(m•K) でした。チタンはステンレスとほぼ同じですね。チタン製は真鍮製に比べ本燃焼に移行するまで時間がかかると予想されます。

                               

                               ちなみに銅は 403W/(m•K) で、最高峰は銀の 428W/(m•K) でした。銀製のアルコールストーブがあれば面白いかも。別格はダイヤモンドの 2000W/(m•K) やカーボンナノチューブの 5500W/(m•K) があるようです。ダイヤモンドで作ったアルコールストーブなんて夢があるな〜

                              | キャンプ | 09:30 | comments(0) | - |
                              ArduinoOTA
                              0

                                 気がついたら前のブログから1ヶ月以上経ってしまったようです。この1ヶ月、申請していた特許申請の「拒絶通知」あったので落ち込んでいたのもあったし(いつもの如く最初は必ず拒絶のパターン)。拒絶されると判っていても「拒絶通知」で落ち込む自分が情けない。今回は審査官にお願いしたら面談に。しかも面談で秋田まで来ていただけるとの事(審査官が出張してくれたんです!)。色々と興味深い話を........なんたって審査官ってアンシュタインと同じ仕事をしてる、私にすれば雲の上の方ですから感激です。まあ、そんな訳で.......

                                 

                                 で今日の話題は「ArduinoOTA」になります。仕事絡みで ESP32 を使い始めたのですが。技適が通っている ESP32 を使うとスケッチのアップロードの度に、GPIO_0 を GND にコンタクトしてリセットスイッチを押すと言う、面倒な操作が。

                                 

                                 色々調べてみたら(単に Google 検索ですが)、OTA と言う方法があるようなんです。Over The Air の略らしく、無線ネットワークを利用した通信を指す言葉らしいです。ESP32 には ArduinoOTA が用意されているようで、WiFi を使ってスケッチのアップロードができるとの事。これだと GPIO_0 を GND にコンタクトしてリセットスイッチを押すと言う手間が省けるようです(無線なので ESP32 に電源を入れておくだけで良いし iMac とケーブルで接続する必要無し!)。

                                 

                                 これは凄いと、早速試して見ることに。試しに使ったボードは「Ai-Thinker ESP32-CAM」です。これは千円弱で試して見るには良いですね(ここいら辺って中国は凄いよね)。技適を通っていないようなので室内だけで使うことに。仕事場は軽量鉄骨でアルミ壁なのでシールドされており、不要な電波は外には漏れないはずです。

                                 

                                 ArduinoIDE でボードの設定を「Ai-Thinker ESP32-CAM」にして試してみたんですが、何故か上手くスケッチのアップロードができません。ボードに「Ai-Thinker ESP32-CAM」を指定すると細かな設定ができないんですよね!

                                 

                                 そこでボードを「ESP32 Wrover Module」に指定し、下記のようなパラーメータ設定にしてみました。

                                 

                                 

                                 この設定にしたら、アップロードが上手くできます。多分、Partition Scheme で with OTA にしているのが良かったのかも知れません。でも再度アップロードを試みると何故か失敗。1回目は成功するのに二回目は失敗してしまうんです。

                                 

                                 BasicOTA は ESP32 の専用の場所に保存され、BasicOTA をアップロードして入れば次回から OTA が使えると思っていたのです(勘違と言うか思い込みだったようです)。実際はアップロードするスケッチに BasicOTA のルーチンを組み込んで使わなければならなかったんです。何か期待とは違ってガッカリでした。

                                 

                                 考えてみたら ESP32 には PC の OS みたいなものは走っていない訳で、スケッチに自前で OTA を組み込む必要があるんですね。これに気がつくまで休日の半日を潰してしまいました。思い込みって結構厄介ですね。

                                 

                                以上、反省を込めた備忘録でした。

                                | 電子工作 | 19:23 | comments(0) | - |
                                燠火で秋刀魚を焼く
                                0

                                   今年も岩手の友人から大船渡の秋刀魚が届きました。もう秋刀魚が届く頃なんだな〜と

                                  夏は暑く、庭で焚き火なんてできませんが。9月中旬にもなれば涼しく、ましてや秋刀魚があれば、する事は決まっていますね。

                                   

                                   

                                   今回はメッシュシートの焚き火台ハンガーロストルを使います。「胎内星まつり」で使った焚き火台、メッシュシートに穴があき交換しています。メッシュシートは1年で壊れてしまうんですね。使い方が悪かったんでしょうか。まあ、交換用のメッシュシート(中華製)は ¥499- でした。焚き火台のメッシュシートは消耗品と考えた方が良さそうです。

                                   

                                   秋刀魚を焼くには炭が良いのですが、残念ながら炭はキャンプで全部使ってしまったため残っていません。まずは薪を焚いて、燠火を作る作業です。写真のように薪を大量に燃やし、炎が消えるまで待ちます。この作業だけで小一時間程でしょうか。薪を大量に燃やすとあまり煙も出ないので御近所(秋刀魚を届けて懐柔済み)迷惑になる事もありません。

                                   

                                   

                                   出来た燠火は、こんなもんです。秋刀魚は写真のように二枚の金網(サラダ油を塗っている)に挟んで焼きます(裏返しが楽なので)。木を燃やして作った燠火から少し煙が上がるので燻製に近い焼き上がりになるのかな? 結構火力が強いので10分程で焼き上がります。

                                   

                                   

                                   焼き上がった様子になります(少し焼きすぎかも)。今年の秋刀魚は何故か細く油ものっていません。なので秋刀魚の油が炭に落ちてのぼる煙が少ない感じでした(今年は不漁なんでしょうか)。

                                   

                                   網から焼けた秋刀魚を外したら後処理です。網の片面だけにアルミホイルを巻いて燠火の上にのせます。これは金網に付着した焦げを炭化させる作業になります(ムチャクチャ煙が上がるので要注意)。燠火が灰になる頃には金網に付着した焦げは無くなってしまいます。ワイヤーブラシで擦って後処理完了。

                                   

                                  以上、秋刀魚は美味しくいただきました。

                                  | キャンプ | 07:32 | comments(0) | - |
                                  オシロスコープ付きのマルチメータを買って見た!
                                  0

                                     新しもの好きの私。気になっていたのがオシロスコープ付きのデジタルマルチメータ(DMM)。Banggood から安く買えるとのメールが届いたので買ってしまいました。今見ると ¥10,845- ですが、私が注文したときは ¥9,614 で、送料&保険合わせて ¥9,947 で購入する事ができました。安物買いの銭失いにならなければ良いのですが。

                                     

                                    注文してから2週間弱で届いています。最近は結構早いですね。

                                     

                                     

                                     こんな感じの DMM です。早速ですが感じた事を書いておきます。

                                     

                                     

                                     写真は MDS8207 で計測したATTiny85 の6番ピンの信号波形(紫色LEDをPWMで駆動させる信号)になります。カップリングは DC です。DC 波形計測では基線の変更ができないので、写真のように下半分に波形が表示されていません(勿体無いですね)。それから縦軸の最高感度が 0.5V/div なので非常に物足りない感があります。例えば AC カップリングで電源ラインのノイズが見たくても、残念ながら 0.5V/div なので確認できません。

                                     

                                     

                                     MDS8207 をデジタルマルチメータ(DMM)として使うときは両手でテスト棒を持って計測できるのですが。オシロスコープで使うには難があります。DMM として計測するときは設定とか調整は不要ですが。オシロスコープとして使うにはスイープ時間、電圧、トリガー(モード、レベル、etc)の設定で、少なくても片手が必要です。テスターの二本のテスト棒を両手で持つと、もう一本手が必要になります。

                                     

                                     そこで三枚目の写真のように GND 用のテストクリップを用意しました。GND 用のテストクリップがあればテスト棒用の片手が不要になり。余った手はオシロスコープの設定に使える訳です。これ中々便利です。

                                     

                                     この MDS8207 を普通のオシロスコープとして考えれば不満な点は数々あり、決してオシロスコープとして満足できる物ではありません。でも、マルチメータ(DMM)のオプションと考えれば別の意味が出て来ると思います。

                                     

                                     例えば、三端子レギュレータの出力端子の電圧を DMM で計測している時などの場面です。三端子レギュレータは定電圧の出力のはずなのに計測値が安定していない時がままあります。この時にオシロスコープに切り替えれば原因は三端子レギュレータの発振である事が直ぐに分かるでしょう。さらに詳しく調べたいなら普通のオシロスコープ(DSO) を使えば良いだけです。このように MDS8207 は普通の DMM として使い、確認のためオシロスコープ 機能を使うというのが良いのでは。

                                     

                                    ● 気になった点

                                     

                                    (1)温度計は無い物と考えた方が無難

                                     

                                     

                                     MDS8207 に付属のK型熱電対を接続すると温度計測ができます。でも何故か計測値が他の温度計と違います。4枚目の写真をみて判るよう、MDS8207 では 29.9℃を示していますが右側の温度計では 27.0℃と3℃近く異なっています。MDS8207 に付属のK型熱電対を他の DMM(温度計測機能付)に接続すると計測値が一致するので熱電対が原因とは思えません。

                                     

                                     熱電対を使う温度計では冷接点の補正をしなければいけませんが。その冷接点温度補正の仕方に問題があるのではと思います。普通の温度計では熱電対の接続コネクタ部の温度で冷接点温度補正をすると思います。でも MDS8207 の熱電対の接続部は普通のテスター端子です。そこに冷接点温度補正用のセンサーが設置されていれば問題ないでしょうが、センサーが別の場所にあれば冷接点温度補正が正常に行えないことになります。私の予想では、これが原因で問題が発生しているように思えます。

                                     

                                     MDS8207 には温度計測機能が無いと思った方が無難かも知れません。

                                     

                                    (2)hFE 計測機能

                                     

                                     MDS8207 にはトランジスターの hFE (直流増幅率)の計測機能があります。2枚目の写真にトランジスターを接続する端子が写っていますが、何か変じゃありませんか。NPN 型と PNP 型に分かれているのは良いのですが、端子の並びが CBE なんです。いまどき CBE 並びのトランジスターってあるんですかね? この並びで思い出すのが 2SB110(私が中学の時に初めて買ったトランジスタ)です。そう言えば、2SA71 とか昔のメタルキャップのトランジスタは CBE の並びですね。

                                     

                                     私がよく使う 2SC1815 とか 2SA1015 は ECB の並びです。なので MDS8207 の hFE 計測は非常に不便。それに斜めに刺すと接続不良で計測できません。もし使うなら専用のテストクリップが必要でしょう。まあ、トランジスターの hFE は滅多に調べないので、私的にはほとんど影響はありません。

                                     

                                    (3)mA レンジの電流計測

                                     

                                     普通の DMM では電圧計測の端子と電流計測の端子は異なっていますが。MDS8207 の mA レンジ電流計測は電圧計測と同じ端子を使っています。ダイアルが mA レンジ電流計測になっているまま、電圧計測だと思って使ってしまい回路をショートさせてしまう可能性もあるので注意が必要です。

                                     

                                     まあ、電圧計測の端子と電流計測の端子が異なる DMM でも、電流計測の接続のまま電圧計測してショートさせることがあるので、必ずしも MDS8207 が悪いという訳じゃ無いので。

                                     

                                     テスト用の回路電源には電子ブレーカを使うと良いかも。

                                     

                                    ● まとめ?

                                     

                                     今回購入したオシロスコープ付きのデジタルマルチメータ(DMM)は不満な点も多くありますが、私的には使えそうだな〜と思っています。安物買いの銭失いにならなくて良かった!

                                     

                                    以上

                                     

                                    | 電子工作 | 11:35 | comments(0) | - |
                                    星まつりで購入したステッピングモーター
                                    0

                                       

                                       今年もまた「胎内星まつり」に行ってきました(8/23〜25)。今年で36回目になります(それ以前は裏磐梯浄土平の「星まつり」でしたが)。テントは去年と同じ D.O.D のタケノコテント。老夫婦二人だけでは大きすぎるテント(ダブルサイズのエアーベットを二枚並べても半分以上余裕あり)ですが居間感覚で使えるのが便利。ただし、テント屋根部分がポリコットンなので雨にはムチャクチャ弱いです。去年は台風の豪雨でテント内が霧雨状態。これに懲りて屋根部分に防水スプレーを施しています。今年もまた初日は集中豪雨で大変でした。残念ながら防水スプレーは全く役に立たず。来年はフライシートを考えねば!

                                       

                                       今年もまた「みちほたる」をテント前に設置しました。昨年は 3D プリンターで作った筐体でしたが、今年は製品版の射出成形品の筐体に進化しています。

                                       

                                      屋台の様子

                                       

                                       祭り会場の胎内平駐車場にはレストラン(グリーンハウス)があり、また屋台もあるので朝昼晩の食事の心配はありませんでした。

                                       

                                      何故か地元の野菜も売っている(ヤマボウシさん)ので自炊もまた可です。

                                       

                                      各メーカーさんのブース

                                       

                                       各メーカーのブースが写真のような感じで3列あり、最先端の天文機器(アマチュア用)が展示されています。凄かったのはニコンの双眼鏡。接眼部がムチャクチャ大きく見掛視界が広い事。にも関わらず周辺の収差が少ないのが印象的でした。貰ったカタログには載っておらず、型名不明。受注生産で60万位と言ってました。貧困層の私には縁のない双眼鏡ですね、でも凄かった。

                                       

                                      ● 今回購入した物

                                       

                                       SS-One さんのブースで新古品(ジャンク?)のステッピングモーターが置いて有りました。標準的な 42mm の大きさのモーターです。何で?と聞いたら使うつもりで注文したのだが....と余った物のようです。なので未使用のジャンク品でした。型名は PJP42T40D16 と NPM の有名メーカー品。最初見た時、一個 ¥1000- だと思っていたんですが、良く見ると写真のように何と一個 ¥100- です。

                                       

                                      新古品のステッピングモーター

                                       

                                       42x42mm のステッピングモーターは普通に買うと千円以上します。新古品とは言え 1/10 以下の驚きの価格設定。これが「星まつり」価格なんでしょうか(嬉しいです!)。

                                       

                                       ブースに置いてあるモーターを全部買っても良かったのですが、申し訳なく(初日なんでブースが寂しくなるんじゃ無いかと)思い、10個だけ購入することに。10個で千円なので本当にお買い得でした。

                                       

                                       今回購入したモーターはプリント基板の切削に使っている CNC フライス盤に使っている物と同じ大きさ。今回購入したモーターは若干トルクが大きいので交換しようかと思っています。移動スピードを速くできそう(加速も高く出来そうですね)。

                                       

                                      以上

                                      | 天文 | 16:30 | comments(0) | - |
                                      リフロー炉温度プロファイルを開ループ制御で試してみる
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                                         リフロー炉に使う予定のオーブントースター、そのインパルス応答が判明しています。今朝のブログに書いたよう、インパルス応答とヒーター制御量から炉内温度を推定できる様になりました。

                                         

                                         時間毎に変化するヒーター制御量を色々と当てはめてリフロー炉温度プロファイルになるようヒーター制御量を推定して見ました。また推定したヒーター制御量のデータをオーブントースターに入力し、実際に推定した温度になるか調べて見ました。

                                         

                                         結果を上のグラフに示します。横軸が時間(分)で縦軸がヒーター制御量(%)と炉内温度(℃)になります。緑のグラフがヒーター制御の状態です。スタート開始から100秒の加熱ステージは100%で加熱します。100秒〜300秒の予熱ステージは50%で加熱します。300秒〜380秒のリフローステージは100%で加熱します。380秒以降の冷却ステージはヒーターを切っています。

                                         

                                         黒のグラフはヒーター制御量(緑)とインパルス応答から推定した予想炉内温度になります。また、赤のグラフは実際に計測した炉内温度の推移になります。

                                         

                                         上記グラフ、予想値の黒グラフと実測値の赤グラフを比べて判ると思いますが、実測値がとんでもない値になる訳じゃなく、予想温度と似ているのが判ると思います。でも期待していたほど一致している訳ではありませんでした(チョットガッカリ)。

                                         

                                         今回はフィードバック(閉ループ)制御ではなく、時間になったらヒーター制御量を変更するという開ループ制御です。この程度の差ならしょうがないのではと思います。

                                         

                                         実際問題として、開ループ制御で使えるかと言えば心配ですね。やっぱりフィードバック(閉ループ)制御にするべきです。どうやったら良いんでしょうか。

                                         

                                         インパルス応答を使ってコンピュータの中に仮想のオーブントースターを作り、制御のシミュレーションができる環境を作った方が早いかもしれません。

                                         

                                        以上、また途中経過でした。

                                        | 電子工作 | 17:19 | comments(0) | - |
                                        オーブントースターのステップ応答とインパルス応答
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                                           オーブントースターをリフロー炉に改造しようと、色々と試験を行っています。当初は PID 制御でできるんじゃ無いかと思っていましたが。反応の遅れが 2.5分もあり PID 制御(閉ループ)ではリフロー設定温度変化に対応できないんじゃ無いかと心配になってきました。

                                           

                                           閉ループ制御で無理なら開ループ制御(?)で試して見たらどうだろうか? と言う事でオーブントースターのステップ応答(ヒーターの電源を入れっぱなしにした時の温度特性)を計測する事に。

                                           

                                           

                                           上記左のグラフはヒーターを毎秒あたり 0.4 秒間だけ通電(240W相当の電力)した時の温度変化(ステップ応答)になります。1時間ほど通電すると 240W で 220℃あたりで安定する様です。

                                           

                                           右側は温度変化(ステップ応答)を時間微分したグラフになります。計測値にノイズが多く含まれるので結構乱雑なグラフになりますが、何となく傾向が判ると思います。

                                           

                                           何故にステップ応答を時間微分したデータを作ったのか、と言うと。ステップ応答を時間微分するとインパルス応答が得られるからです。何故にインパルス応答が必要かと言うと(くどいな〜)。インパルス応答(H)に入力(通電状態 X)を乗算しコンボリューション積分(疂込み積分)すると、入力(通電状態 X)による温度変化(Y)を推定することができるからです。

                                           

                                          単純に Y = H * X で表すことができます。

                                          (ラプラス空間での話)

                                           

                                           これを実空間の計算に戻すと演算子*はコンボリューション積分とか畳み込み積分になります。ステップ応答は入力が常に一定なので時間微分したデータを1秒毎にズラして加算すると得られます。

                                           

                                           

                                           一枚目グラフ右の微分データをコンボリューション積分(疂込み積分)したのが上記グラフになります。重なっているため赤の線しか見えませんが。実は黒線でステップ応答の実測値グラフを描き、その上に微分データをコンボリューション積分した推定値(赤線)を重ねて描いたグラフになっています。赤の線しか見えないと言う事はステップ応答と微分データをコンボリューション積分と完全に一致すると言う事になります。

                                           

                                           この様にステップ応答の時間微分はインパルス応答になり、入力とインパルス応答の畳み込み積分で出力(温度変化)が推定できると言う事になります。

                                           

                                           ただし、実測値の入力は1秒間に0.4秒のオンなので時間微分の値を 2.5 倍しないとヒーター全開のインパルス応答になりません。

                                           

                                           

                                           ちなみに上記はステップ応答の時間微分値を 2.5 倍したグラフになります(時間微分はノイズが多いので移動平均で平滑化しています)。このグラフの意味するところは、ヒーターを1秒間だけオンにすると約150秒後に温度が 1.2℃ 上昇し、元の温度まで下がるのに 2500秒程かかる、と言う事を示しています。

                                           

                                           一枚目左グラフのステップ応答は毎秒あたり 0.4秒だけオンにして計測した温度変化です。仮にオンにしっぱなしだとどうなるか。それを推定すると、

                                           

                                           

                                          となります。黒は毎秒あたり 0.4秒だけオンにして計測した温度変化(実測値)。赤はヒーターをオンにしっぱなし(全開)の時の温度変化(推定値)になります。オーブンをオンにしっぱなしにすると 2500秒後には 468℃になるだろうとの予想です。これが正確かどうか調べて見たいのは山々ですが、オーブントースターをこれだけ高温にしたらどうなるか。不安なので推測だけにしておきます。

                                           

                                           ちなみに、このインパルス応答から毎秒あたり 0.2秒だけヒーターをオンにした時の温度を推定して見たら 117℃でした。実測値は 125℃なので、私的には悪くは無い推定値だと思っています。

                                           

                                          ● どうするかな〜

                                           

                                           オーブントースターのインパルス応答が分かったので任意のヒーター操作でどの様な温度変化になるか推定することができる様になりました。でもまだ一方通行です。必要なのは逆方向の、リフロー炉の温度変化(出力)に対応するヒーター操作(入力)です。これを得るにはムチャクチャ大きな行列の逆行列を計算しないといけません。もし出来たとしても開ループ制御なので不安、何処かで炉の温度を入力し制御値を変更する閉ループにする必要があります。どうするかな〜 まだまだ先は見えて来ません。できるんでしょうか?

                                           

                                          以上、途中経過でした。

                                          | 電子工作 | 10:21 | comments(0) | - |
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