2017年12月9日土曜日

Raspberry Pi + SDRで流星雨の電波観測を試してみる

RTL-SDRをRaspberry Piと組み合わせてスペアナ表示など機能をフルに使用するとCPU稼働率が100%を超え音切れが発生したりアプリが異常終了してしまう現象がありました。

Raspberry Pi3では発生しない(しにくい)のですが、初期モデルであるRaspberry Pi model B,B+
では、顕著に発生します。

B,B+にRTL-SDRは不向きかと思い始めましたが良い方法を思いつきました。

それはRaspberry PiにUSB接続と、Wifi管理処理だけを行わせ、Qt(GUI)環境下でスペアナ表示のFFTや復調処理など重い処理をPCか、別のRaspberry Piにお任せすることのできるSDRサーバーともいえる構成でデータ転送には有線LANか無線LANを使用したTCP接続で行う方法です。

以下にその手順を示します。
ここでは、有線LAN、無線LANの接続の方法には触れませんがお持ちの環境下でRaspberry PiのLAN接続は済ませておいてください。
また、Port5900(UDP/TCP VNC)と Port 1234 (UDP/TCP VLC data stream)を使用します。ルータやファイアウォールなどこのポートをあけておいてください。

使い方を確認するためにヘルプを表示します。

pi@SDRPI0:~/gqrx-2.6-rpi2-2 $ rtl_tcp --help
rtl_tcp: invalid option -- '-'
rtl_tcp, an I/Q spectrum server for RTL2832 based DVB-T receivers

Usage:  [-a listen address]
        [-p listen port (default: 1234)]
        [-f frequency to tune to [Hz]]
        [-g gain (default: 0 for auto)]
        [-s samplerate in Hz (default: 2048000 Hz)]
        [-b number of buffers (default: 15, set by library)]
        [-n max number of linked list buffers to keep (default: 500)]
        [-d device index (default: 0)]
        [-P ppm_error (default: 0)]
pi@SDRPI0:~/gqrx-2.6-rpi2-2 $


ここで Raspberry Pi B+ で実行可能なサンプリング周波数は2.048MHzか1.4MHzで、defalt値の2048MHzだと判りました。
ということで2.048MHzを指定します。

gain は 0:自動
最大は29です。
ここでは 28を指定しています。


pi@SDRPI0:~/gqrx-2.6-rpi2-2 $rtl_tcp -a 0.0.0.0 -s 1024000 -g 28
Found 1 device(s):
  0:  Realtek, RTL2838UHIDIR, SN: 00000001

Using device 0: Generic RTL2832U OEM
Found Rafael Micro R820T tuner
[R82XX] PLL not locked!
Tuned to 100000000 Hz.
listening...
Use the device argument 'rtl_tcp=0.0.0.0:1234' in OsmoSDR (gr-osmosdr) source
to receive samples in GRC and control rtl_tcp parameters (frequency, gain, ...).
client accepted!
set sample rate 2048000
set freq correction 0
set freq 100005982
set agc mode 0
set gain mode 1
set tuner gain by index 0
set freq 743262
[R82XX] PLL not locked!
set freq 10743262
[R82XX] PLL not locked!
set freq 20743262
set freq 30743262
set freq 40743262
set freq 50743262
set freq 60743262
set freq 70743262
set freq 71743262
set freq 72743262
set freq 73743262
set freq 74743262
set freq 75743262
set freq 76743262
set freq 77743262
set freq 78743262
set freq 78843262

set tuner gain by index 28
set tuner gain by index 29


CPU 負荷は90と余裕がないですが何とか動いているといった感じになります。
地元コミュニティFMを受信してみました。






pi@SDRPI0:~ $ nano wakeupSDRPI.sh
pi@SDRPI0:~ $


cd /home/pi/
rtl_tcp -a 0.0.0.0 -s 1024000 -g 28

パーミッションを実行可能なファイルに変更します。
pi@SDRPI0:~ $chmod 744 wakeupSDRPI.sh





pi@SDRPI0:~ $ ls -l .
合計 9448
-rw-r--r-- 1 pi pi 1510065 12月 8 21:19 2017-12-08-211944_1824x984_scrot.png
-rw-r--r-- 1 pi pi 2067113 12月 9 19:26 2017-12-09-192602_1824x984_scrot.png
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096 9月 8 01:13 Desktop
drwxr-xr-x 5 pi pi 4096 9月 8 00:45 Documents
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096 9月 8 01:13 Downloads
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096 9月 8 01:13 Music
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096 9月 8 01:13 Pictures
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096 9月 8 01:13 Public
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096 9月 8 01:13 Templates
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096 9月 8 01:13 Videos
drwxr-xr-x 5 pi pi 4096 12月 9 10:25 gqrx-2.6-rpi2-2
-rw-r--r-- 1 pi pi 6048888 5月 25 2017 gqrx-2.6-rpi2-2.tar.xz
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096 9月 8 00:45 python_games
-rwxr--r-- 1 pi pi 50 12月 9 20:01 wakeupSDRPI.sh
pi@SDRPI0:~ $


wakeupSDRPI.sh

autostartファイルを編集します

pi@SDRPI0:~ $ nano ~/.config/lxsession/LXDE-pi/autostart
pi@SDRPI0:~ $



@lxpanel --profile LXDE-pi
@pcmanfm --desktop --profile LXDE-pi
@xscreensaver -no-splash
@point-rpi

@/home/pi/wakeupSDRPI.sh



これで wakeupSDRPI.shがログイン起動時に自動実行されGQRXが自動起動することになります。






人工衛星(435MHz JAMSAT)を追いかける その⑦受信アプリインストール 実践編4

gqrxのインストールも終盤です。

予め、ダウンロード後解凍したフォルダに移動しておきます。
場所は
pi@SDRPI0:~/gqrx-2.6-rpi2-2 $

です。
もし違っていたのなら

$cd /home/pi/gqrx-2.6-rpi2-2
で移動しておきましょう。


pi@SDRPI0:~/gqrx-2.6-rpi2-2 $
pi@SDRPI0:~/gqrx-2.6-rpi2-2 $ sudo apt-get updatepi@SDRPI0:~/gqrx-2.6-rpi2-2 $ sudo apt-get upgrade
 pi@SDRPI0:~/gqrx-2.6-rpi2-2 $
sudo reboot


GUIツールQtをインストールします。

pi@SDRPI0:~/gqrx-2.6-rpi2-2 $ sudo apt-get install libqt5gui5 libqt5core5a libqt5network5


パッケージリストを読み込んでいます... 完了
依存関係ツリーを作成しています
状態情報を読み取っています... 完了
libqt5core5a はすでに最新バージョン (5.7.1+dfsg-3+rpi1) です。
libqt5core5a は手動でインストールしたと設定されました。
libqt5gui5 はすでに最新バージョン (5.7.1+dfsg-3+rpi1) です。
libqt5gui5 は手動でインストールしたと設定されました。
libqt5network5 はすでに最新バージョン (5.7.1+dfsg-3+rpi1) です。
libqt5network5 は手動でインストールしたと設定されました。
アップグレード: 0 個、新規インストール: 0 個、削除: 0 個、保留: 2 個。
pi@SDRPI0:~/gqrx-2.6-rpi2-2 $ sudo apt-get install libqt5widgets5 libqt5svg5 libportaudio2

ではインストールのためのセットアップスクリプトを実行します。
この作業は自動的に行われます。
エラーが発生せず終了するはずです。

  pi@SDRPI0:~/gqrx-2.6-rpi2-2 $./setup_gqrx.sh




では動作を確認します。

  pi@SDRPI0:~/gqrx-2.6-rpi2-2 $ ./run_gqrx.sh

これでインストールは完了です。

自動起動登録するか ショートカットを作成しておくと便利でしょう。


人工衛星(435MHz JAMSAT)を追いかける その⑥受信アプリインストール 実践編3



ここで rootから抜けます 重要
root@SDRPI0:/# exit
ログアウト

さていよいよチューナーソフトといってもfacade つまり表面的なGUI「お面」であるgqrxをインストールします。

これはRaspberry Pi 2とPi 3ではインストールするパッケージが違います。また 旧モデルの model B および B+では下記の方法では動作しません。推測ですがCPUの処理能力からも model B B+はお勧めしません。
では始めましょう


raspberry pi 2の場合

pi@SDRPI0:~ $ wget https://github.com/csete/gqrx/releases/download/v2.6/gqrx-2.6-rpi2-2.tar.xz

--2017-12-08 23:59:55--  https://github.com/csete/gqrx/releases/download/v2.6/gqrx-2.6-rpi2-2.tar.xz
github.com (github.com) をDNSに問いあわせています... 192.30.255.113, 192.30.255.112
github.com (github.com)|192.30.255.113|:443 に接続しています... 接続しました。
HTTP による接続要求を送信しました、応答を待っています... 302 Found
場所: https://github-production-release-asset-2e65be.s3.amazonaws.com/1033271/b33d79de-ebab-11e6-8983-d1d30e4dba6b?X-Amz-Algorithm=AWS4-HMAC-SHA256&X-Amz-Credential=AKIAIWNJYAX4CSVEH53A%2F20171208%2Fus-east-1%2Fs3%2Faws4_request&X-Amz-Date=20171208T145956Z&X-Amz-Expires=300&X-Amz-Signature=0a6a326040ee0306ddb55e5adbb8de9c62f5534f31a5d5c84a4bb54d254720b0&X-Amz-SignedHeaders=host&actor_id=0&response-content-disposition=attachment%3B%20filename%3Dgqrx-2.6-rpi2-2.tar.xz&response-content-type=application%2Foctet-stream [続く]
--2017-12-08 23:59:56--  https://github-production-release-asset-2e65be.s3.amazonaws.com/1033271/b33d79de-ebab-11e6-8983-d1d30e4dba6b?X-Amz-Algorithm=AWS4-HMAC-SHA256&X-Amz-Credential=AKIAIWNJYAX4CSVEH53A%2F20171208%2Fus-east-1%2Fs3%2Faws4_request&X-Amz-Date=20171208T145956Z&X-Amz-Expires=300&X-Amz-Signature=0a6a326040ee0306ddb55e5adbb8de9c62f5534f31a5d5c84a4bb54d254720b0&X-Amz-SignedHeaders=host&actor_id=0&response-content-disposition=attachment%3B%20filename%3Dgqrx-2.6-rpi2-2.tar.xz&response-content-type=application%2Foctet-stream
github-production-release-asset-2e65be.s3.amazonaws.com (github-production-release-asset-2e65be.s3.amazonaws.com) をDNSに問いあわせています... 54.231.11.144
github-production-release-asset-2e65be.s3.amazonaws.com (github-production-release-asset-2e65be.s3.amazonaws.com)|54.231.11.144|:443 に接続しています... 接続しました。
HTTP による接続要求を送信しました、応答を待っています... 200 OK
長さ: 6048888 (5.8M) [application/octet-stream]
`gqrx-2.6-rpi2-2.tar.xz' に保存中
gqrx-2.6-rpi2-2.tar.xz      100%[==========================================>]   5.77M  56.5KB/s    in 92s
2017-12-09 00:01:28 (64.4 KB/s) - `gqrx-2.6-rpi2-2.tar.xz' へ保存完了 [6048888/6048888]
pi@SDRPI0:~ $


解凍します。

pi@SDRPI0:~ $ tar xvf gqrx-2.6-rpi2-2.tar.xz

gqrx-2.6-rpi2-2/
gqrx-2.6-rpi2-2/gqrx_runtime.env
gqrx-2.6-rpi2-2/data/
gqrx-2.6-rpi2-2/data/rtl-sdr.rules
:
:

gqrx-2.6-rpi2-2/bin/fftw-wisdom-to-conf
gqrx-2.6-rpi2-2/setup_gqrx.sh
gqrx-2.6-rpi2-2/changelog.txt
pi@SDRPI0:~ $

2017年12月8日金曜日

人工衛星(435MHz JAMSAT)を追いかける その⑥受信アプリインストール 実践編2

少し間が開いてしまいましたが、受信アプリのインストール方法をご紹介いたします。

起動するためには、5V 2AのACアダプタ HDMI接続可能なモニタディスプレイとケーブル
USB キーボードとマウス
そしてLANケーブルとインターネット環境が必要になります。


前回作成した Raspbian Stretch のイメージを書き込んだSDカードをRaspberry Piに装着して起動します。

LXterminalを起動します。
上端のメニューバーのアイコンを見つけてクリックしてください。


アプリケーションをインストールする前に、Raspbianのアップデートを済ませておきます。
アップデートには管理者権限が必要です。rootログインします。

pi@SDRPI0:~ $ sudo su - <-- rootになります。
root@SDRPI0:~# apt-get update <--パッケージリストの読み込み
ヒット:1 http://archive.raspberrypi.org/debian stretch InRelease
ヒット:2 http://mirrordirector.raspbian.org/raspbian stretch InRelease
パッケージリストを読み込んでいます... 完了
root@SDRPI0:~# apt-get upgrade   <--- アップデート
パッケージリストを読み込んでいます... 完了
依存関係ツリーを作成しています
状態情報を読み取っています... 完了
アップグレードパッケージを検出しています... 完了
以下のパッケージは保留されます:
  gstreamer1.0-omx raspberrypi-ui-mods
アップグレード: 0 個、新規インストール: 0 個、削除: 0 個、保留: 2 個。
root@SDRPI0:~#





OSのバージョンのを確認します。
root@SDRPI0:~# uname -a

Linux SDRPI0 4.9.59+ #1047 Sun Oct 29 11:47:10 GMT 2017 armv6l GNU/Linux
root@SDRPI0:~# cat /etc/os-release

PRETTY_NAME="Raspbian GNU/Linux 9 (stretch)"
NAME="Raspbian GNU/Linux"
VERSION_ID="9"
VERSION="9 (stretch)"
ID=raspbian
ID_LIKE=debian
HOME_URL="http://www.raspbian.org/"
SUPPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianForums"
BUG_REPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianBugs"
root@SDRPI0:~#


RTL-SDRをRaspberry Pi のUSBポートに接続します
lsusbコマンドで認識されているUSBデバイスを表示します。

root@SDRPI0:~# lsusb
Bus 001 Device 004: ID 046d:c52b Logitech, Inc. Unifying Receiver
Bus 001 Device 003: ID 0424:ec00 Standard Microsystems Corp. SMSC9512/9514 Fast Ethernet Adapter
Bus 001 Device 002: ID 0424:9514 Standard Microsystems Corp. SMC9514 Hub
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
root@SDRPI0:~# lsusb
Bus 001 Device 004: ID 046d:c52b Logitech, Inc. Unifying ReceiverBus 001 Device 005: ID 0bda:2838 Realtek Semiconductor Corp. RTL2838 DVB-TBus 001 Device003: ID 0424:ec00 Standard Microsystems Corp. SMSC9512/9514 Fast Ethernet Adapter
Bus 001 Device 002: ID 0424:9514 Standard Microsystems Corp. SMC9514 Hub
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
root@SDRPI0:~#


SDRチューナーが認識されていますね。

この確認ができたのならドライバをインストールします。

root@SDRPI0:~# apt-get install rtl-sdr
パッケージリストを読み込んでいます... 完了
依存関係ツリーを作成しています
状態情報を読み取っています... 完了
以下の追加パッケージがインストールされます:
  librtlsdr0
以下のパッケージが新たにインストールされます:
  librtlsdr0 rtl-sdr
アップグレード: 0 個、新規インストール: 2 個、削除: 0 個、保留: 2 個。
76.8 kB のアーカイブを取得する必要があります。
この操作後に追加で 261 kB のディスク容量が消費されます。
続行しますか? [Y/n] y
取得:1 http://archive.raspberrypi.org/debian stretch/main armhf librtlsdr0 armhf 0.5.3-11+rpt1 [25.1 kB]
取得:2 http://archive.raspberrypi.org/debian stretch/main armhf rtl-sdr armhf 0.5.3-11+rpt1 [51.7 kB]
76.8 kB を 2秒 で取得しました (27.2 kB/s)
以前に未選択のパッケージ librtlsdr0:armhf を選択しています。
(データベースを読み込んでいます ... 現在 122961 個のファイルとディレクトリがインストールされています。)
.../librtlsdr0_0.5.3-11+rpt1_armhf.deb を展開する準備をしています ...
librtlsdr0:armhf (0.5.3-11+rpt1) を展開しています...
以前に未選択のパッケージ rtl-sdr を選択しています。
.../rtl-sdr_0.5.3-11+rpt1_armhf.deb を展開する準備をしています ...
rtl-sdr (0.5.3-11+rpt1) を展開しています...
librtlsdr0:armhf (0.5.3-11+rpt1) を設定しています ...
libc-bin (2.24-11+deb9u1) のトリガを処理しています ...
man-db (2.7.6.1-2) のトリガを処理しています ...
rtl-sdr (0.5.3-11+rpt1) を設定しています ...
root@SDRPI0:~#



root@SDRPI0:~# rtl_test
Found 1 device(s):
  0:  Realtek, RTL2838UHIDIR, SN: 00000001
Using device 0: Generic RTL2832U OEM
Detached kernel driver
Found Rafael Micro R820T tuner
Supported gain values (29): 0.0 0.9 1.4 2.7 3.7 7.7 8.7 12.5 14.4 15.7 16.6 19.7 20.7 22.9 25.4 28.0 29.7 32.8 33.8 36.4 37.2 38.6 40.2 42.1 43.4 43.9 44.5 48.0 49.6
[R82XX] PLL not locked!
Sampling at 2048000 S/s.
Info: This tool will continuously read from the device, and report if
samples get lost. If you observe no further output, everything is fine.
Reading samples in async mode...
lost at least 72 bytes
^CSignal caught, exiting!
User cancel, exiting...
Samples per million lost (minimum): 2
Reattached kernel driver
root@SDRPI0:~#









2017年11月25日土曜日

無線機送信タイマー(ラグチューキーパー) スタンバイP 付き   その②

アマチュア無線機アクセサリ 自作用としてプログラミングした ラグチューキーパーですが機能追加や仕様変更を行い第4版(Rev4)です。

現在のrev4では以前の版に指摘されていた、PTTタイマー残時間「警告音が短くて聞き取れない」
また タイムアウトしたことに気が付かず、送信しているつもりが、実は強制送信停止中でした...という状況が発生していましたが、マイクの送信スイッチ(PTT)が離れるまで警告音を出し続けることで対処しました。

この動作について動画にまとめてみましたのでこちらをご覧ください。


さて、このラグチュータイマーですが 8本足のDIP IC (外見に似合わずかなり高性能なマイコン)を使用しています。 ICの名前は AVR ATTINY13Aといい 有名なタイマーIC NE555と同じ8pin DIPですが555タイマーICに必要な時定数のCR部品が不要なのにもかかわらず、内部オシレータを使用したタイマーが構成できます。
  
また内部の機能モジュールに関しては、割り込み 8/16bit TIMER PWM  A/D EEROM  内部128kHz オシレーターと多機能です。

このマイコンにラグチュータイマーRev4のプログラムを書き込むと Flash ROM 1Kbyte に対し、現在約90%の領域を使用しています。 残り10% 約100byteぐらい空いていますから、あと一つか二つぐらいの機能拡張はできると思います。





2017年11月21日火曜日

屋外設置用広帯域受信専用チューナー(広帯域受信サーバー) その②

広帯域アンテナの 給電部 ABS樹脂部品の外形が決まりました。

3段に分割された機構のABS部品で それぞれ トップカバー,ディスクエレメントホルダー、コーンエレメントホルダーで構成されています。それぞれのパーツは積み重ねM3ネジ4本で一体化する構造です。こうすることで、組み立てやメンテナンスが楽になるはず..です。特にエレメントホルダー部は樹脂部品ですので、はんだ付けの際に作業性が悪いとホルダー部の熱変形が心配になります。これをできるだけ回避する構造にしてみました。

また内部にはキツキツですが整合器ぐらいは入るかなといったところです。
(入れなくとも済むように出来上がってほしい..)


このアンテナはご存知の方も多いと思いますがディスコーンアンテナという広帯域(50MHz-430MHz)受信アンテナとして定番のアンテナになります。
その名の由来どおり本来ならばDISC(円盤)とコーン(円錐)の板金で構成するアンテナなのですが、その作りやすさと軽さなどから放射状に配置した細いワイヤ(エレメント)で作られることが多いようです。

使用可能な帯域は、目的の周波数の8倍程度あり、それぞれの帯域はエレメントの長さを変えることで対応可能です。 このエレメント寸法に関しては実測してみて決定したいと思います。
またコーン部の頂点角は標準形では60度になりますが ±15度前後変更可能ですのでいろいろ試してみたいと考えています。

アンテナエレメントの穴径は暫定で2mmにしましたが、多様なワイヤに対応できるように、穴加工(といってもCAD図面上のハナシですが)をしていないマスターを作成しておき、アンテナエレメント外形を減算処理して穴加工します。あとは3Dプリントすることで穴加工済みのホルダーが出来上がることになるわけです。

このホルダーの標準型外形寸法ではステンレスワイヤ Φ1.5-3mmに対応できます。 もちろん多少部材費は高くなりますが 真鍮、銅パイプなども使用できます。

現在の仕様としては

☆外形寸法 Φ30mm  高さ60mmの 円柱
☆引き込みケーブル 5D2V(50Ω) ただし外形仕上がり寸法Φ8mm程度なら5C2V(75Ω)
☆ ディスク部エレメント数8本 Φ2mmステンレスワイヤ 水平方向放射状に配置 エレメント長約0.75m (50MHz-400MHz時)
☆ コーン部エレメント数8本 Φ2mm ステンレスワイヤ  頂角60度 エレメント長 約1,201.2mm (50MHz-400MHz時)
☆エレメント径 2mmステンレスワイヤ(標準)
 ☆ 取り付け部寸法 Φ12.0mm t=1.0mm 6000系アルミパイプ 

になります。


 









2017年11月20日月曜日

気象計測センサー 積雪深計 その②


一昨日から寒気が流入し気温が下がり予報通り積雪になりました。
積雪深計の動作はほぼ仕様通りの動作を確認できました。 


この積雪深計ですが、使用方法により二種類のバージョンがありますので、それぞれの違いについて説明します。


1) メカユニットだけの積雪深計
無線送信機能付のコントローラユニットと組み合わせて使います。
積雪深計に内蔵された温度および超音波センサの制御はコントローラが行い積雪深を計算しますのでセンサメカ単体では動作しません。
お客様自身で実験も含めた制御が可能な場合に低コストで導入できるバージョンです。



2) コントローラ付(I2C,RS232C出力) 積雪深計
このコントローラ内蔵タイプは、+5V電源を与えるだけで、積雪深と気温を計測、計算しPCに送信します。





さて、ここで気象コントローラの無線送信機能について説明します。無線ユニットは日本国内での使用認証のとれているDigi International Inc社製の無線通信ユニットを使用しています。お使いの地域の環境にもよりますが、周囲に住宅の無い農地などでは通信ユニット単体間500m-1km程度の到達距離を持ち中継器を設置することで大手キャリアの通信エリア外でも配線工事無しに伝送経路数キロをカバーできます。(実績あり)

携帯電話の通信網を利用した通信と違い契約不要ですので、安価にメンテナンスは自分で..という方にお勧めです。



屋外設置用広帯域受信専用チューナー(広帯域受信サーバー) その①

RaspBerry Pi + SDR チューナー + Wifi + バッテリ (+ ソーラー) を組み合わせて屋外設置の容易なチューナーユニット(広帯域受信サーバー)を制作しています。
受信サーバーの特徴としては小形低消費電力の受信ユニットをアンテナ直下に設置し、LAN接続した端末(PCやタブレット端末)から自由に操作ができ、LANケーブルをWiFiに置き換えると
100メートル程度 ケーブルレスで運用できます。
また、広帯域な電波信号を丸ごと記録することも可能で、記録済みの信号を後から復調することも可能です。ただし膨大なデータを出力しますから(実測5分間 数Gbyte)記録側にもそれなりのストレージサーバーが必要と思われます(笑)
現在進行形である気象センサーユニットも組み込み可能な構成ですから応用次第では気象や電波観測データなどを時間情報を持たせて記録できることになります。

とりあえずは50MHz-400MHz の受信可能な広帯域アンテナを簡単に精度よく組み立てることのできる給電ユニットを3D造形して運用予定です。
またSDRチューナーをUSB Hubで2個ぐらいまでは同時運用できそうですので、宇宙から降り注ぐ電波専用SDRチューナーに改造して..





2017年11月15日水曜日

気象計測センサー 積雪深計 その①

ここ一関市もだいぶ冷え込むようになりました。 11月も下旬になると平地でも降雪が観測されるようになります。

その積雪を5mm単位で観測できる積雪深計を気象計測センサーシリーズに加えました。

外筒ケースは耐候性に優れ安価に入手可能なPVC水道パイプ 内部構造材をABS3Dプリントしています。

用途としては、小規模なエリアでの雪害防止や監視などに応用できます。 特に温室やビニールハウスの上部に取り付け、警告を発する積雪深を設定すると警告や信号を出力することができます。
この警告をハウス内のヒーターのON/OFFの判断に利用することで雪害による倒壊などを防止することが可能になると思われます。 

測定原理は、一般的な超音波による距離計測を行い、平地の距離と積雪面の距離の差分を計測することになります。

音速は 1気圧(1013.25hPa)下なら331.5+0.6tが一般的に用いられますが、より厳密な式(20.055 (t + 273.15 )1/2 )もあります。 t=気温
どちらにしろ積雪深を計測するためには温度も同時に計測しないといけませんね。

計測可能な範囲は、雪の音圧反射率が10%前後ということでおそらく実力で2-3mといったところでしょう。

平地の一般住宅地での計測がとりあえずの目標です。

ただし実際にセンサー-対地間の距離を屋外で計測してみると風による影響が大きく、計測誤差として無視できない大きさになります。

この誤差は音波が伝搬し移動する伝搬路である大気の空間が風により歪み延びることが原因なのですが、風速計と組み合わせて補正するかフィルター処理で平滑化するなど対策が必要ですね。 とりあえず外筒とフレーム材に温度センサーと超音波センサーを組み込めるセンサーキットとして頒布いたします。 


新雪の中空(内部のスカスカな)構造の雪面をどれだけ正確に計測可能なのか今から楽しみです。
 雪が待ち遠しいです。  (はぁ?って声が多数聞こえたような 聞こえないような 笑)


2017年11月11日土曜日

無線機送信タイマー(ラグチューキーパー) スタンバイP 付き   その①

ATMEL ATTINY13Aを使用した無線機用の送信タイマーを作ってみました。( スタンバイP付です)



機能 仕様

●消費電力 IC単体 400-800uA (動作時 実測値)

● 連続送信時間(以下タイムキーパーと呼称)の残時間を音で知ることができます。

● タイマーは3分30秒/4分30秒間のどちらかをタイマー選択端子電圧により選択できます。

● タイマー選択端子をGNDにするとタイマー機能、スタンバイPともに動作を停止 (スルー状態)

● 残り時間30秒前,10秒前にタイムキーパーお知らせ音を出力します。 時間経過するとPTTをオフし強制的にスタンバイに移行し、マイク側PTTオフするまで、お知らせ音が鳴り続けます。


 ● タイムキーパー音とスタンバイP音は独立した端子から出力し タイムキーパー音は(443Hz ×2= 886Hz±10%) スタンバイP音は(443Hz ×4= 1772Hz±10%)で ベルリンフィルのチューニング音A4に準拠しています。(IC内蔵の発振器の温度特性により±10%の偏移があります)

● IC内の動作基準周波数は128KHzに設定し不要輻射による受信性能低下を抑えてあります。

組み立て例




組み立て 使用方法マニュアルとサンプル組み立て回路図は下記のリンクからダウンロードできます。
https://drive.google.com/open?id=1PW5_u6coQs5_i3i62CrBhXB84cXA2oQs


2017年11月6日月曜日

気象計測センサー 雨量計 その⑤組み立てマニュアル

気象センサー シリーズの 雨量計ですが、 組み立てマニュアルを公開いたしました。

場所はグーグルドライブで共有設定をしていていつでもダウンロードが可能です。

購入前後にかかわらず仕組みや組み立て方法を検討できます。
参考回路図も近日公開予定です。 今しばらくお待ちください。

ダウンロード先URL

https://drive.google.com/open?id=1ZtVGZopA85Whbau-n7gfQ6bhVNiM7wpG





2017年10月27日金曜日

気象計測センサー 雨量計 その④

転倒ますの形状を変更しました。

目的は、測定範囲に合わせて最適な転倒雨量を選択可能にしました。
また転倒ますに残存した水の凍結時に転倒ますが割れないように底面の形状を見直しました。

現在の仕様を列挙します。
☆検出方式
転倒ます式

☆ 転倒雨量
0.5mm/パルス  ,1.0mm/パルス  を選択

☆ 受水口径
Φ56mm

☆ パルス信号
  +5V 20mA max   30msec < Pulse < 100msec

☆測定精度
  20mm以下の降雨時 ±0.5mm以下
  20mm以上の降雨時 ±10% 以内(要調整)







2017年10月21日土曜日

気象計測センサー 雨量計 その③


温度、湿度、気圧、重力加速度などはセンサー単体で計測できるため比較的簡単にモニタリングができますが、降雨計測は機械的な計測機構が必要であるため個人による電子記録はなかなか難しいのが現状です。

この降雨計測を簡単にしかも高い精度で直接計測できないかと考え転倒ます式の雨量計のセンサーメカを3Dプリンタで作ってみました。


動作の様子はyoutube https://youtu.be/S1JachuPInUにあります。

転倒ます式のバケットによる計量のバラツキは少なく (20㎣以下)、1/1000gが計れる電子はかりをお持ちであれば もう少し精度を高めることができます。

また転倒ます受け下部に計量アジャストスクリューがありますから現時点のメカ仕様で実測800-1400㎣の範囲で調整可能です。

転倒回数は反射式の光電センサーで検出しますから機械式リミットスイッチに見られる接点磨滅によるトラブルがありません。

これを塩化ビニール水道管 PVC-U JIS規格K6741 VU50に組み込み非常にコンパクトな構成になっています。

自宅周辺のゲリラ豪雨など局所的な降雨をモニタリングできるはずです。




2017年10月19日木曜日

気象計測センサー 雨量計 その②

雨量計センサーメカが完成しました。あとは漏斗を造形すれば終了です。

このセンサーの仕様としては 

☆転倒マス式
☆800㎣ ~ 1400㎣(0.8cc-1.4cc)/1回 の計測が可能でユーザーが調整できます。
☆転倒マスは光電センサーによる検出でシリコン充填による防水処理をしています。
☆配線は+V,SIGNAL,GNDの3線式
☆動作電圧は12V,5V仕様を選択できます。


このセンサーを内径Φ50-60mmのパイプに組み込むと

10分間降水量 100mmの場合は10分間の間に200パルス(3秒間に1パルス)が出力されます。
ただし日本における10分間降水量の最高記録は50mmですので出力は半分になり、局地的な異常降雨を計測できる...はずです。



2017年10月17日火曜日

気象計測センサー 雨量計 その①

3Dプリンタで雨量計を作ってみました。

温度、湿度、気圧は各社キットが存在しているので、雨量と風速、そして雪害が心配な地域のための積雪深を自動計測するキットを考えています。

積雪深と風速計は、超音波による計測で精密測定が可能になるはずです。

応用としては、ケーブルで直接引き込む..またはZigbeeによる離れた場所からの無線通信によるデータ送信..(中継無しで数10メートル、中継局を設置すればから数キロ程度)

消費電力は小さく ソーラーパネルか一次電池を使用し、半年以上の交換サイクルが目標です。

それぞれのキットは単独や連携が可能で増設数は最大112個です。


とりあえずの暫定仕様としては

1) 雨量計
☆転倒マス式
☆2インチの水道パイプに組み込めるサイズ
☆最大計測可能な降水量は、10分間降水量で100mm(日本での記録は新潟の50mm/10min)
☆電源は5V
☆出力は パルス出力(オープンコレクタ) またはI2C,RS232C


2) 積雪深計
☆超音波式
☆電源は5V
☆出力は パルス出力(オープンコレクタ) またはI2C,RS232C


3) 風速計
☆電源は5V
☆超音波式
☆I2C,RS232C   、3D空間座標の始点、終点、と風速が出力される3軸測定で 方向と上下方向が判別可能で風車計が計測できない(回転できない)ような微風が計測できますのでサーマル(熱上昇気流)が計測できるはずです。

ただし計測可能な最大瞬間風速は未定です。 日本においては富士山頂で97m/sec!の記録がありますがこれはおそらくセンサーの強度的に計測できません。

今年の気象は、過去に類例がないほど観測史上「初」のついた気象現象が多かったように思いました。
特に雨量ですがピンポイントで実際の降水量風速を把握できるとゲリラ豪雨のような局地的な気象現象も観測できるのではないかと考えています。




2017年10月13日金曜日

人工衛星(435MHz JAMSAT)を追いかける その⑤受信アプリインストール 実践編1

では早速 インストールを行ってみましょう。
最初に Raspberry Pi の設定から行ってみましょう。
ここで行う設定は、
1)ローケル
2) タイムゾーン、(初期はGMT 英国)
2) キーボード
3) 無線LANの国
です。

最初に左上隅のラズベリーアイコンをクリック->「設定」->「Raspberry Piの設定」と進みます。
次に「ローカライゼーション」タブをクリック



 ローケルは言語=「Ja」  国=「JP」 言語は Windows とのファイル共有も意識してUTF-8を選びます。
タイムゾーンは「Asia」 「Tokyo」


キーボードはお使いのキーボードに合わせますが たいていの場合 「日本」 「OADG109A」でよいのではないかと思います。押したキーと表示される文字が一致しない場合は適宜調べて正しい設定を行ってください。



Raspverry Pi 3はWi-FiとBluetooth内蔵ですから「無線LANの国」の設定を行います。
「JP Japan」を選択します。

これをしておかないと、無線LAN(Bluetooth)を使用した場合に日本では許可されていない周波数帯に電波がでてしまい最悪の場合は電波法違反になってしまいますので注意しましょう。



P.S
「無線LANの国」....このメニュー表記に、私..不覚にも笑ってしまいました。

脳内妄想のイメージは..WiFiハブが至る所に山積に設置されている世界...極地でも不毛の砂漠でもWiFi可..

これ訳したのはgoogle先生+英国人かなw















2017年9月29日金曜日

人工衛星(435MHz JAMSAT)を追いかける その④受信アプリインストール

まず受信の様子をご覧ください。

アプリは、PC用ならSDR#が高機能でおすすめなのですが、Raspberry PiにはGNU ライセンス版の
gqrx2.6を選んでみました。

Raspberry Pi 2 Raspberry Pi 3版がありますが、Pi 2にPi 3用をインストールしたところ実行エラーで動作しませんでした。 (当然ですね..)

またRaspberry Pi2では動作はするのですがCPU負荷率が常時90%以上で復調モードをWideFMで民放を受信したところ負荷オーバーでストリームオーバフローで落ちてしまいました。

NarrowFMモードによるアマチュア無線バンドの受信は問題ありませんでしたが他にも制約があるかもしれませんのでRaspberry Pi3を使用して広帯域受信機を構築したほうが良いと思います。










2017年9月26日火曜日

人工衛星(435MHz JAMSAT)を追いかける その③受信機の準備

無線機を常時電源を入れるとなると気になるのは消費電力ですね。
当初 パソコン+RTL-SDR の組み合わせで..と考えていましたが2017年の今なら超小型超低消費電力のRaspberry Piがあります♡

ということで大喰いのパソコンへのインストールは後回しにしてRaspberry Piへのインストールを行います。

これなら後でチューナー・サーバーとして常時稼働状態にしたとしても地球にも優しいしオサイフにも優しい。

では早速始めましょう。

1.インストール環境 準備


まず Raspberry Piを準備します。 ここは大手通販Ama〇onでもRSコンポーネンツでも取り扱いがありますから個人購入が可能です。現時点ではRaspberry Pi 3が最新版ですのでこちらをお勧めします。

次にOSを入手します。
OSは現時点で複数のOS たとえば Windows 10や携帯でおなじみのAndroidなども選べますが
ここでは、RTL-SDRチューナーソフトの実行できるオーソドックスなRaspbianを選びます。
これは Linuxのディストリビューションの一つであるdebianにRaspberry Pi用のドライバ類を実装したものです。


このOSはRaspberry Pi 本家サイトよりダウンロードします。
h ttps://www.raspberrypi.org/downloads/


ここでダウンロードするのは2017/9/7にリリースされたり  Raspbianです。コードネームは「Stretch」 ストレッチですね。  一つ前の版 「Jessie= ジェシー」でも動作します。
ここで注意ですが、Raspbianには2種類(リリースといいます)あります。
一つはGUI(Windowsのようにマウスでグラフィカルな画面を使用した入力)が利用できるDESKTOP、
もう一つはCUI(DOSプロンプトみたいな画面でコマンドラインもしくはターミナルで操作します)のLiteです。

両社は一長一短があり、大きな違いは、操作方法とOSが4GのSDカードに収まるか収まらないかですが、今なら16GByte程度のSDも安価ですから操作がしやすくとっつきやすいDESKTOP版をダウンロードします。


Raspberry Pi + Linuxは初めてという方も多いと思いますが近年のRaspberry PiのOS環境は洗練されていて初心者の方に優しくなっています。(学校の教材に採用されています)

2.インストール
microSDカード SDHC class 10 8GB をご用意ください。 Raspberry Pi 公式ページによれば
Class 4以上なら可と記載がありますが読み書きが速いのでclass10程度が現時点なら性能/価格面でよいでしょう。

さていよいよOSをインストールするわけですがパソコンへのOSインストール(DOS-V PC へのCD/DVDによるインストール)とはすこし違います。

それは、すでにダウンロードしているOSのバイナリイメージを専用ツールを使いmicroSDに直接書き込む方法です。 つまり microSDがOSの格納先になります。

書き込みには、
便利な書き込みツール 「Win32 Disk Imager」を使います。
フラッシュメモリカードのイメージがそのまま読んだり書いたりできるツールです。Raspberry Pi 以外フラッシュメモリカードの丸ごと保存、リカバリができますからおすすめです。


これでOSのインストールは完了です。
次回はこのRaspbian StretchのインストールされたmicroSDをRaspberry Pi 2 または 3にインストールしRTL-SDRチューナーを自動起動する方法をご紹介いたします。






2017年9月20日水曜日

SEIYA-30-rev1 精度・剛性性能改善版 その⑤ 極軸合わせ

昨晩は台風18号の後の素晴らしい夜空が展望できました。

その夜空を最近リリースしたUSBモバイルバッテリ版を使い星野写真を何枚か撮りました。
主に追尾性能とピリオデックモーションの確認が目的です。

結果は、露光が数分程度ならピリオデックモーションは発生していないことが確認でき、120秒程度の露光で等倍表示しても点像を維持していました。
特に下側左右端にある電線が日周運動でブレていますが星は点像のままで電線の影の上に星が撮影されている箇所もあります。カメラのレンズが地面に対し日周運動に連動していることが判ります。

この時の画像を等倍で確認したい場合はここからダウンロードできます。
ノイズリダクションは切っています。(RAW現像が基本です)
https://drive.google.com/open?id=0BySXpTYfRN9Sa0Rzd2hKdGphbk0




他社製の安価な赤道儀に見られがちなピリオデックモーションはウォームギアの加工精度が原因ですが、本機の場合、数分程度の露光ならほとんど気になりません。これは極細の真鍮製リードネジと受け部分の弾力性のある樹脂の組み合わせが、送りネジの回転振動を吸収しているのではないかと推測しています。

さて星像が崩れるもう一つの原因は極軸合わせの精度ですね。

そこで、実際に使用してみた極軸合わせのテクニックについて2つの方法をご紹介いたします。

その1) 高精度だけと少し導入が難しい方法

送りネジを全縮した状態で行います。 この場合赤経プレートはベースプレートとほぼ重なった状態ですので直交精度が高い状態で極軸を合わせることができますが 極軸導入パイプとカメラ三脚の距離が近く極軸導入パイプの接眼部に顔を近づけることができません。
そこで極軸導入パイプ後方100-150mm付近から覗くことになりますが、見かけ上パイプ長が100-150mm延長されたのと同じ効果があり視野が狭まり合せにくくなりますが、極軸の精度は向上します。 添付の画像はこの方法で撮影しました。

その2) 極軸導入精度はやや悪いが簡単な方法


送りネジ位置に関係なく 赤経プレートを30度から45程度開いた位置で極軸を合わせます。
この場合極軸導入パイプがカメラ三脚から離れますので、直接接眼することができて視野が広がりますので極軸合わせがしやすくなります。

最初のうちはこちらの方法がお勧めです。慣れてきたらいろいろ試してみてください。

北極星導入が済んだら シャッター毎に赤経プレートを送りネジ位置まで戻すのをお忘れなく..
送りねじが、赤経プレートを押すことでカメラが天球の星の動きと一致します。
すこしかっこ悪いですが、輪ゴムでベースプレートと赤経プレートの端を束ねると輪ゴムのテンションで赤経プレートが送りねじに合わせて戻るので良い感じです。
この辺りは工夫してみてください。



2017年7月31日月曜日

人工衛星(435MHz JAMSAT)を追いかける その②


自作派向けVHF-UHF帯向けの 八木-宇田アンテナの給電部分の3Dプリント部品です。

側面に5D2Vまたは3D2Vケーブルが通せる横穴をつけました。

ケーブル外形は、フジクラの5D2V Φ7.4mmに合わせています。


給電部にフォールデッドダイポールアンテナ (幅25mm)を縦に配置しています。
この結果 ブームのΦ12mmのアルミパイプの中心から15mm偏心した位置がエレメント中心になりました。本当は、正確に中心にあるほうが理論上は良いんでしょうけど..(マックスウェルよれば磁界と電界は90度交差しながら交互に..)

構造上致し方ないとこの寸法に落ち着きました。

あとは実際に作ってみて..ですね。

このH = 25mmのフォールデッドダイポールの幅は144MHz帯のアンテナになれるはずです。

ブームパイプ径はΦ12mm エレメントはΦ3mmは変わらず。




2017年7月28日金曜日

人工衛星(435MHz JAMSAT)を追いかける その①

宙から降ってくる衛星の電波を捕まえられないかなあ.と考えアンテナを作ろうかと画策しています。

科学好きなキッズの夏休みの工作にうってつけ。

パソコンにSDRというUSB接続のチューナー (1000円前後)をつけて
アンテナを宙に向ければ受信できそう..ってことは調べて判りました。

ということで アンテナの自作を目的にしてエレメントのサポートを3D印刷する予定です。
そして何回かに分けて パソコンへのSDRチューナーのインストールやアンテナへの接続をなど
実践して分かったことを書いてみたいと思います。

材料はホームセンターで購入可能なΦ12mmのアルミパイプ約1mでブームを作り、エレメントは銅かアルミのΦ3mmパイプが調達できそうか調べてみてください。


アンテナの基本部分の寸法や構造はすでに制作例がたくさんありますのでそちらを参照してください。

このアンテナの基本仕様としては、

3の25mmネジと蝶ねじで分解して持ち運びができるようにしたい。

あとはブーム(真ん中のΦ12mm)の支持は 手持ち?

は大変なので カメラ三脚に取り付けできるような構造にすれば宙を向けられますね。






衛星の軌道はここを見るとわかるそうです。


JAMSAT 日本アマチュア衛星通信協会 衛星軌道


2017年7月26日水曜日

SEIYA-30-rev1 精度・剛性性能改善版 その④ 操作マニュアル

超簡易 赤道儀 SEIYA-30-rev1ですが

操作マニュアルができましたので公開いたします。

下記リンクをクリックして google ドライブの共有からダウンロードできます。

超簡易 赤道儀 SEIYA-30-rev1 使い方マニュアル

もしくは ブラウザのアドレスに
https://drive.google.com/open?id=0BySXpTYfRN9Sa3VGVl9uWmlSWnc
を入力すると googleドライブ のファイル共有に入りますのでそこから閲覧 ダウンロードできます。

SEIYA-30-rev1 精度・剛性性能改善版 その③ 作品例

雨ばかりだった岩手も昨晩は星空が開けましたので
SEIYA-30-rev1を実際に使用できましたので、作例を紹介いたします。


水蒸気が多かったうえ、うす曇りでしたのであまり良いコンディションとは言えなかったのですが

広角レンズAPSC f2.8 19mm (35mm換算 28mmレンズ)  ピクセル等倍表示でほぼ点像を維持できる性能を確認しました。
120秒間露光ですが、固定撮影では星は流れますので、簡易とはいえ赤道儀の機能は発揮しているといえます。


スタックするとコントラストが上がりますが今回は、あえて「撮って出し」の、無加工のままです。
ノイズ処理もしていませんのであくまで星像がどれだけ流れるかに着眼してご覧いただければと思います。


白鳥座 付近 SEIYA-30-rev1 NEX-5N f2.8 19mm(35mm換算28mm) ISO800 143秒 






追記 
下記画像は 2015年11月5日に撮影した おうし座周辺画像です。 すばるが見えますね。
これは三脚固定撮影 赤道儀ガイド無しで39秒露光撮影したものですが 星が流れていますね。
たった39秒の間にこれほど宙は動きます。 超簡易とはいえ赤道儀の威力が判ります。
NEX-5N f2.8 19mm (35mm換算28mm)  ISO3200 39秒露光


2017年7月24日月曜日

SEIYA-30-rev1 精度・剛性性能改善版 その② 仕様

ポータブル赤道儀 SEIYA-30-Rev1です。

以前のSEIYA-30β版と比較して地軸に対する回転軸を樹脂ヒンジ+アルミパイプから、金属回転軸に変更し、さらにカメラ重量を回転プレート(3mm厚のアルミ合金)の面で支える構造に変更してみました。

また、日周運動の送り機構はリードピッチを0.5mmの真鍮製に変更していて送り精度が向上しています。

弊害は、最大追尾時間が30分になりましたが、簡易赤道儀で30分のノータッチガイドは不可能であるため割り切りました。

仕様は下記のとおりです。

1) 電源 Ni-MH充電池4本4.8V または 5V Li-Po  ポータブル充電器 (どちらかを選べます)

2 ) 稼働時間 3時間 (理論値) 電池の状態によります。

3) 搭載可能重量 800g

4) 最大追尾時間 30分

5) 標準露光時間 60-120秒





実際の星景画像はお天気が良ければ今晩にでも.. でも岩手は今日も曇天+小雨
梅雨明けが待ち遠しいです。
 

2017年7月20日木曜日

SEIYA-30-rev1 精度・剛性性能改善版 その①

先日から
 発売したポタ赤ですが、実写して所定の性能を確認をしてからの引き渡しを行っています。

ちゃんと写らないなどとがっかりされるとこっちもがっかりしますからね。

月もいい具合に月齢26.4と細い三日月。 撮影条件は整いましたので敢行いたします。


ついでにβ版はヒンジをアルミパイプ+ABS樹脂の構成でしたが、ほとんど同じ構成部材で耐荷重と追尾精度を改善した、「Rev1」を印刷3Dプリントしてみました。

回転支軸を金属部品にすることでヒンジ剛性を大幅に向上しました。

この構造変更に伴いステッピングモーターブラケットをABS樹脂部品にしています。

ただし、すこし構造が複雑になるので若干の製造コストアップになります。

性能向上が確認できたなら、今後はこちらを頒布する予定です。

すでにご注文いただきお支払いを確認できた方には、こちらを旧価格のまま送付いたします。


実写確認してから発送します。 もう少しお待ちくださいね。



2017年7月7日金曜日

超簡易 ポータブル赤道儀 「SEIYA-30β」

今日は旧暦の七夕、上弦の月も出ているはずです。 

織姫星(こと座のベガ)  と 彦星(わし座のアルタイル) が...という伝説は有名ですね。

この伝説に登場する星たちは天の川のを挟んで両岸にあるのですが、

この天の川を強調して背景にして風景を収めた星野・星景写真は幻想的な一枚になり得ます。
皆さんもたぶん一度はご覧になったことがあると思います。

しかしこの星景写真..これを撮影するのは少しコツがいります。 (今日は月が出ているので たぶん無理です)

月が出ている晩は周囲が明るすぎてうまくいきません。薄っぺらな月の晩なら写るかもしれません。

このように一番の問題は淡い撮影対象の天体と日周運動でしょう。 天の川は実はとても淡い光源の対象なのです。
そして淡い天体をしっかり撮影するためには長時間露光が必要になります。

三脚に固定したカメラで天の川を標準(広角)レンズで撮影すると、露出時間の限界は約30秒..
これは日周運動に起因しているのですが30秒の間に天球上の星が角度にして約0度7分30秒ほど地軸を中心に円周運動をしてしまいます。

これを打ち消すために赤道儀があります。

今回は3Dプリンタでこの簡易版赤道儀をプリントしてみました。
とはいえ、今回は重量のある光学器材を相手にするため形状の難しい一部を3Dプリントして
強度の必要な部分は、アルミ合金の平棒を切削加工しています。


それではこの簡易赤道儀の仕組みを説明します。




まずカメラ三脚に固定した簡易赤道儀にあるアルミパイプを覗き中心に北極星を捉えます。 ここが一番重要です。 できるだけ正確に中心を捉えてください。

あとは、このアルミパイプを中心に二枚のアルミ台座が正確に15度/(3600秒=1時間)の角速度で
開いていきます。つまりカメラが回転します。
モーターの回転軸は円弧の弦になっているので、パルス幅を変化させ一定の角速度を刻むようにマイコンにプログラムしています。

回転中心にカメラのレンズが無いと..と考える方もいらっしゃると思いますが、その心配は無用です。

星の位置はほぼ無限遠そしてその恒星の実直径は、この赤道儀の中心軸とカメラの光学中心軸のズレが無視できるぐらいとても..とっても とっっても×4×10の10乗ぐらいの違いがあります。

ちなみに織姫星ベガの直径は 4000000kmです。この簡易赤道儀の中心から光学中心までは約100mm前後
計算してみてくださいね

ということで、北極星 を中心とした地軸と カメラの光学中心が7分30秒以内に収まれば実用域ということになります。




たぶん..







2017年7月5日水曜日

3D プリント簡易赤道儀「SEIYA -30β」

七夕が近くなってきました。

これから夏の宙が観望シーズンがやってきます。

そこで、スマホやデジカメで天の川をキレイに写すためのグッズを3Dプリントしてみました。

天の川をキレイに写すためには、ある程度長い露光時間(シャッターをバルブモードに設定)
が必要になります。
ところが
 標準レンズf=45mm(35mn換算)でもチャッターを30秒以上開けると星が点像になりません。北極星を中心とした円弧になってしまいます。
そこで赤道儀が必要になるのですがなにしろ赤道儀は高価です。
もっと手軽に撮影できないか...

すでにカメラメーカーや望遠鏡メーカーから(例えばビクセン ポラリエ)が発売されていますがこれも3万5千円くらいはします。

もっとお手軽に..これがこの簡易赤道儀の目標です。


目標性能は
1) 最大30分から一時間程度日周運動をキャンセルできる。
2) 搭載可能なカメラは800g以下
3) 単三乾電池4本程度で動作できる(またはLi-Po スマホ用 USB充電器)



使い方としては、カメラ三脚に簡易赤道儀を固定し、自由雲台をつけます(自由な方向自由なカメラアングルを合わせられます)
その後 北極星をあわせカメラを載せます。
あとは写したい方向に自由雲台でカメラのレンズを向けたらスイッチを入れるだけ。
これで 約30分間(最大一時間 角度にして15度) 地球の自転に合わせて日周運動をキャンセルできます。

自由雲台の上にスマホ ホルダーを載せて 長時間露光 撮影アプリ」があればきれいな夜景がスマホでも撮れるように...なる予定。

現在の仕様ではモーターの駆動にはAVRマイコンとステッピングモーターを使用しています。
もう少しで試作品が完成です。

試しにミラーレス一眼と組み合わせて、本物の赤道儀と撮り比べてみます。

七夕に間に合うか...





2017年6月26日月曜日

ラズベリー・パイ インテリジェント スコープ カム Raspberry Pi Intelligent Scope Cam phase 1


高性能な ARM Cortex-A53 1.2GHz 1GB RAM と デュアルコア VideoCore IV 400MHz GPU を持つ Raspberry Pi 3が発表されてから一年ほど経過しましたが、このボードコンピュータを組み込んだカメラシステムのための Φ31.7 接眼アダプタを組み込んだケースを3Dプリントしてみました。

接眼部は6000系アルミニウムを切削加工して精度と強度を確保しています。

用途としては、接眼部を交換できるスコープなら天体望遠鏡、フィールドスコープを問わず使用できます。Φ31.7接眼部を持つフィールドスコープにも使えますが、ネジは切っていないのでお使いの器材に使えるかどうかは接眼部の構造次第になります。

カメラ部に軽量、高性能なRaspberryPi 3にOpenCVを組み込むことで静止画、動画撮影と同時に画像処理を直接行うことができます。

例えば

1)特定の形状を認識して、イメージの保存、I/O 出力 または、mail送信 etc
2)決められた時間内に基準以上の移動量/変化量のある部分を抽出
3)特定の色を識別
など様々な用途に応用できます。



現在作成のものは、USB,HDMI,Ethernet フォーンジャック穴をすべて開けてありますが、夜露など防滴、防水性を考慮した、穴無し(電源ケーブル用の丸穴のみ)のタイプもあります。

この穴無しケースを使用した場合の操作は、Raspberry Pi3 に標準装備されている 802.11m Wifi Bluetooth 経由のrealVNC (リモート)で操作することを想定しています。

梅雨明けの 天体、流星観測に間に合うようにリリースする予定です。


2017年6月15日木曜日

スポーツ玩具:ちょい速 卓球マシン「あるぱか君Jr」台座オプション

「あるぱか君Jr」に対していろいろな要望が寄せられます。

すでに頒布済みなのですが、なるべく要望には応えたい..
3Dプリントの特徴を生かしてアップデートできないかと考えています。

要望中、最も多いのが射出点を変えたいというものです。

つまり高さを変えたり 置き場所を変えたいというものです。

...でたどり着いたのが イレクターパイプの組み立てによる台座をいくつか用意することです。

幸いなことに 「あるぱか君Jr」は非常にコンパクト。

 頭の上に100球バケットはありますが、射出部は160×160×160にすっぽり収まりますし、重量も本体だけなら500g以下です。バケットに100球入れても2kg以下!(さすがABS樹脂)

ということで、
下の台座を工夫するとこの要望には比較的容易に応えることができるという結論に達しました。


とりあえずカメラ三脚に取り付けられないか試していますので今しばらくお待ちください。

また射出点変更に伴い 

操作メニューに、試射しながら微調整できるメニューを追加しています。

数か月前にプログラミングしたメニュー部分を見直していますが.....あちこち忘れてますね.. 汗。

なんだこのプログラムは..誰が書いたんだ....などと喚きながら作業中..



..ということで

これからも「あるぱか君Jr」をよろしくお願いいたします。



2017年6月12日月曜日

スポーツ玩具:ちょい速 卓球マシン「あるぱか君Jr」供給部と球速測定

ご覧いただきありがとうございます。

卓球マシン本体「あるぱか君Jr」は、ソフトウェアアップデートを残しほぼ終了しましたので、オプション品をいくつかリリースする予定です。

1) 供給部
ホームセンターのパイプの両端にワンタッチ差し込みできる ピンポン玉供給部を検討しています。
モーターとギヤボックスを組み込み最大1~2mぐらいの高さまでピンポン玉を送り届けるポンプみたいな感じです。
某大手通販の卓球用品を検索していたら「CKR卓球ト レーニングマシン用 卓球台取り付けネット、 専用拾球ネット 」など類似の商品があるみたいです。これを無加工で組み合わせて使える汎用的な構造にできたらいいなあと考えています。

たぶん玉拾いが格段に楽になります。 ちゃんとネットの範囲内に打ち返せれば..が前提ですが(笑)

2) 球速、ラケットスピード 測定器
気になる選手のスマッシュ速度を知りたい..そんな時に使えるスピードガンを作成中です。
Arduino + xバンドドップラレーダーを応用します。 
現在 ケースとアンテナを3D造形中です。 ファームウェアは速度がようやく表示できたぐらいで全然できていません。
こちらも要望があるようであれば頒布したいと考えています。

[[[ 最大限の注意 ]]]
xバンド ドッブラレーダーは、(技術基準適合証明付き)の製品ですが 電波法上
屋内でしか使用できません ご注意願います。

2017年6月6日火曜日

スポーツ玩具:ちょい速 卓球マシン「あるぱか君Jr」使い方情報:基本編 


メニュー操作の説明動画です。
基本的な操作例です










P.S

先週からYahooオークションでの取り扱いを開始いたしましたが、わけありましていったんキャンセルしました。申し訳ありません。

現在次期ロットを制作中です。 (3Dプリンタ 不眠不休で頑張ってます) 今しばらくお待ちください。


2017年6月2日金曜日

スポーツ玩具:ちょい速 卓球マシン「あるぱか君Jr」メンテナンス情報 

スポーツ玩具:ちょい速 卓球マシン「あるぱか君Jr」 のメンテナンス情報を公開いたします。

1)  ドライブホィール /ドライブモーター編

ドライブホィールは定期的なメンテナンス点検が必要です。 ABS樹脂の特性上、衝撃や割れに強い素材ですので割れることはありませんが、打ち出しの衝撃でホィールラバーが磨滅していきます。

ホイールラバーが磨滅し表面が荒れてくると、射出時に滑りが発生し十分な球速が得られなくなります。こうなると交換が必要になります。

ホィールは消耗部品です。 

とはいえ 試作から現在まで 数万ショットを打ち出しているホィールはいまでも現役です。
意外と耐久性はあるといった感じですのでご安心を..






2) 上下 左右 首振り サーボモーター編
サーボはまだ壊れていませんが、工業製品である以上いつかは..と思いますので一応交換手順を紹介しておきます。

2017年6月1日木曜日

造りたかったを「カタチ」に  3D プリント サービス

3Dプリンタによる 卓球マシンですが、メカ(樹脂パーツ)の形状は、ほぼ最終仕様になりました。
特にバレル(射出筒)の形状は、弾道の安定性、強度の観点ではほぼ最終形です。

ただ、ディスペンサーホィール (玉送り機構)のギヤボックスであるタミヤ社製3速ギヤボックスの入手状況が変わればギヤボックスを別の仕様にすることによる形状変更はあり得るかもしれません。


先日 知人の樹脂加工業者さんに 3Dプリント製品群を見ていただきましたが、 彼曰く、
「バレル(射出筒)」の金型代は1000マン!!ぐらいとのことでした。 まあそうでしょうね..

しかもこのバレル形状は一回の型では抜けないとおっしゃっていました。
そのぐらい 金型による大量生産を無視した形状が作れてしまいます。


3Dプリントによる樹脂成型は、金型による大量・低コストな生産にはかないませんが、多少コスト高であっても少量・試作などであれば大きなアドバンテージがあることを再確認いたしました。

さて、3Dプリントでどの程度のメカが製造できるのか試すために始めた「ちょい速 卓球マシン」のプロジェクトですが、あとはソフトウェア改良だけが残ることになります(本来こちらが Palm-Dreamsのメイン業務)


3Dプリント応用製品の次のお題は「どうしても作りたかったアレ」です。(笑)






2017年5月30日火曜日

スポーツ玩具:ちょい速 卓球マシン「あるぱか君Jr」 ヤフオク 取り扱い開始

スポーツ玩具:ちょい速 卓球マシン「あるぱか君Jr」 ですが
ヤフオク での取り扱いを開始いたしました。

ヤフオク簡単決済が使えるなど、カード決済によるお買い求めができます。

もちろん従来同様、直接Palm-dreams.comへのお問い合わせや購入もできます。


さてここで 「ちょい速卓球マシン」 「あるぱか君」の特徴を説明したいと思います。


あるぱか君は3Dプリンタにより最適なバレル内径に造形することで、速い射出速度と安定した弾道を両立しています。


また、「あるぱか君」の 「パシュッ」という短く鋭い射出音も、ラケットによる打ち出しを模倣した結果です。


ピンポン玉の重さはたったの4gしかありませんので強力なモーターは必要ありません。最適化されたドライブホィールとバレルにより効率のよい射出が可能になります。

射出音と着点音の時間差と移動距離から計算すると100km/h以上出ていると思いますが、
 ただいま計測ツール ドップラーレーダー スピードガン (室内球技専用)作成中です。

こちらももしかするとオプション販売するかもしれません。
腕や手首の振りの速度も計測できるはずです。


さて 「卓球マシン」自作派の皆さん向けに「あるぱか君Jr」のバレル(射出筒)だけほしいというチャレンジャーな方がいらっしゃいましたら バレルとホィールの試作品を頒布できますよ。
数に限りがありますが格安 (数千円)でお譲りいたします。

状態としては、配線のネジ穴がなかったり 打ち出しインジケーター (射出する際に LEDをピカッと光らせています)の取り付け穴がなかったりしますが、 バレル内径とドライブホィールは、理論設計値118km/hの仕様のままです。

気になる方は service@palm-dreams.comへ
mail以外のお問いあわせには対応しておりません。

ご了承をお願いいたします。 なお携帯メールは携帯電話側のスパムメール対策等で返信できない場合がございます。 PCメールにてお問い合わせをお願いいたします。 
  











2017年5月15日月曜日

卓球マシン「あるぱか君Jr」量産中 そして サポート体制について

現在 量産中の 「ちょい速卓球マシン あるぱか君Jr」ですが..

粛々と増殖中です。
(といっても3Dプリント製品なので少量生産ですが 笑)




お手元に届くまで今しばらくお待ちください。


さて販売開始にあたり、仕様は以前書きましたので(こちら)、サポート体制について書きたいと思います。

1消耗部品

1) 消耗部品(3D プリントABS材)
a) ドライブホィール (初期購入時点で予備1枚標準添付)
b) ディスペンサーホィール (送出機構)
c) バケットホィール(バケット内攪拌用) (初期購入時点で予備1枚標準添付)


2) 消耗部品(市販品)
a) モーター(マブチモーター株)
b) ギヤボックス(株 田宮 )
c) サーボモーター


上記以外のパーツに関しては通常使用においてほとんど故障の心配はありません。
(ドライブホィールに関しては最高速打ち出しを多用するとどうしてもメンテナンスが必要になります。)


2. 3D プリント部品の保守部品供給につきまして
3Dプリント部品については、受注生産となりますが形状データがある限り部品を供給できますので安心です。(一般的な製造打ち切り後 xx年の概念がありません) その都度最新の素材で印刷することが可能です。 また高機能な機能樹脂でのプリントも可能です。

3 消耗部品(市販品)
当方からも供給できますが、大手通販から直接購入するほうが経済的です。
この場合の交換はお客様自身で行ってください。

部品交換の方法につきましては動画を公開する予定(youtube)です。

プラモデルや模型工作の経験がある方ならできる交換作業です。
修理代が高くて修理をあきらめる..といった心配は不要です。


4 制御基板
こちらの故障に伴う交換は少し複雑です。
お客さまが電子工作(はんだ付け) 経験者であれば部品を供給いたします。

自信がないお客様はPalm-Dreamsによる交換サービスをご利用ください。


5 ソフトウェアアップデート
新機能の追加やバグ対策などソフトウェアは都度更新されます。

本製品は Arduino Unoという 標準コントローラによる制御を行っています。
このためソフトウェア更新は、お客様のPC Windows/ MACに Arduino IDE(開発環境ソフト)をインストールしていただく必要があります。

上記の作業はやや複雑です。 
自信がないお客様はPalm-Dreamsによるサービスをご利用ください。

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