休日にはいつも動画を投稿する三菱マシナリー、クリスマスも当然……
三菱のロゴがベツレヘムの星に似てるのかな。なるほどなぁ。
こっちは横型MCを主力に製造している独GROB
ゴリゴリ削ってる。
GROBの横型MCはツールチェンジャに多関節ロボットみたいな機構を使っていて面白い。長い工具(機種によって500mmとか650mmとか)も狭い空間でハンドリングできる。ブン回すので折れそうな怖さはあるけど。
こちらもMCメーカーの独Hermle Berthold AG
こちらは主にインサートを作っている独HORN
仕上げパスではダイヤモンドツールを使ってほとんど鏡面みたいにピカピカに仕上げてる。
こちらはDMG MORI
他の加工機械系メーカーが自社製品で色々作っているのとはちょっと違う映像。
一昨年の続き。一昨年の動画ではサンタのおじさんがラペリングして侵入したりレーザーセキュリティを突破したりタクティコーな一面も。でもDMGの5軸機でクリスマスカードを書いちゃうお茶目なおじさん。今年は一昨年のカード1枚と違って、あちこちにプレゼントを配って歩いてる。今年の工場はセキュリティ弱いからあちこち動きやすかったんだろうな。
去年は凝った動画はなく、社員からのビデオメッセージとか。/* そういえば去年のこの時期はヴァンデ・グローブ走ってた頃だ */
こちらはHaas
「はっぴーほりでーがいず！！」
「「こんなものもらっても……」」
機械の組み立てやってる人はhaastooling.comとは縁遠そうだ。
工作機械関係全体がユーモアに溢れているわけでもなく、動画は出すけど特に凝ってはいないメーカーも
ミツトヨ Happy Holidays From Mitutoyo America Corporation - 2021 - YouTube
MazakEurope Wishing you health and prosperity for 2022 - YouTube
電気系だけど、キーサイトの焚き火パチパチ動画
1時間半の動画なので作業用BGVにどうぞ。
動画中に出てくるカスタムオシロスコープの詳細はこちら Who Did it Better? Fluke vs. Keysight Bottle Opener Showdown - YouTube /* なお、この動画が投稿されたのは非常事態宣言やロックダウンなど、波乱にまみれた2020年4月1日である。具体的に言うと、エイプリルフールである。 */
こちらはHondaJet
ちょっとまて! TCAS積んでるならそんな呑気な警告音なわけ無いだろ!! アメリカならADS-B無いと飛べないんじゃないのか!? ならTCASが喚き立てるはずだろう!! あとHondaJetのMDFには外気温の表示もあるじゃないか! なんで教えてくれないんだよ!!
楽しい動画ですな。
ここまで各メーカー公式チャンネルに限定してたけど、番外編
ヒートシンクじゃないよ!
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不燃性の線香花火だそうだ
曰く線香花火は花火として唯一、燃焼を終了してから見た目が綺麗になる花火であり、線香花火自体に可燃性は必要ない、とのこと。酸化剤の代わりに重曹を入れているらしい。重曹は消火剤としても使えるので、これが含まれるパウダーは自己消火性を持つ。ただし自己消火性であることからも分かる通り、自分で燃えて線香花火になるわけではないから、トーチ(高温の熱源)で炙って加熱する必要がある。
日本だと受け入れられづらそうだなぁ。ただ、火薬としての取り扱いが不要だから、海外(既存の花火としての流通ルートがないマーケット)で売ろうとした場合に、安全性の問題が発生しづらい利点がある。
この人、線香花火がかなり好きな人で、海外でも普及させたいという感じだったと思うけど、やはりそういうところでは可燃物としての危険性が普及の妨げになってるんじゃないかな。ということで安全な花火を作ろう、と思ったんじゃなかろうか。マーケットも流通網も確立されてる日本では出てこない発想だと思う。
***
ツァイスのMeasuringHero Awardのトロフィー、面白いな
アイキャッチ画像をひと目見て何をやっているのかがわかる。トロフィー? オーケー、何かの表彰だな。紫のボール? スタイラスチップに違いない!! まぁ、ツァイスだしどうぜ計器関連だろ、みたいな思い込みはありそうだけど。
ルビースタイラス、ルビーチップにM3とかのタップが入ってれば指輪みたいなモノに流用したりして遊べそうだけど、残念ながらスタイラスは棒にルビーを直接取り付けているらしく、分離できるような構造ではないようだ。Renishawのスタイラスは棒がクラッシャブルゾーンになっていて必要とあらば棒が折れるようになってるから、チップだけ交換するような需要もないだろうし、ツァイスやミツトヨも棒ごと交換な構造らしいし。棒全体を流用してイヤリングみたいにしてもいいかもしれないけど、ちょっとゴツすぎる気がする。まぁ、使い古しのルビースタイラスをイヤリングに使ってる女子がいたら機械加工系男子からのウケは良かろう。逆に機械加工系男子が廃棄のルビースタイラスをイヤリングに加工して非加工系の彼女にプレゼントしたりしたら、大抵の場合はダサいと引かれそうだが。別れ話に発展するレベルでわ。
それにしても、MC向けプローブのRenishawの強さよ。機内計測のプロービングのPV見るとほとんどRenishaw使ってる。HaasやDMG、松浦やマザック、日本電産、等々。見たことないロゴだ!と思ってググってもRenisawのブランドだったりとか。
Brother(SPEEDIO)は、公式動画を軽く見た感じでは、プローブを使ってるのは見たことない気がするな。RenishawがBrotherのショールームで展示してたり、レトロフィットキットを出したりしてるようなので、Brotherでも問題なく使えるんだろうけども。SPEEDIOは素材の塊からゴリゴリ削っていくような使い方多い感じで、追加工みたいなプロービングが必要な使い方はあんまり想定してなさそうな感じ。持ち替えが必要な加工でもジグで精度を確保するような感じで。量産特化だとそういうふうになるのかな。
きっとF-2後継機のエンジンのイギリスとの共同開発でもRenisawが大活躍するんだろうなぁ。DMGのニコンセンサみたいな非接触(多点)計測もあるけど、DMGは日独のメーカーなので、イギリス側で難がありそう。
イギリスの工作機械メーカーってどうなんだろう? 産業革命の爆心地と言われる割に「熟練工が多かったので機械化が進まなかった」とか言われてたり。工作機械メーカーはあんまり強くない感じなのかな? 古い論文だと、イギリスは工作機械の国際市場で競争力を失って、各社は国内のニッチ市場で独占的に販売を行っている、という感じらしい。対して日本は国内での販売は世界で6-7位とかの金額だけど、輸出額は1位であり、島国とか国内市場の大きさは、その国での工作機械の製造には関係ないようだ。もっとも、アメリカやEUはマーケットが大きいので輸出に力を入れていなかった(その影響で相対的に日本が輸出金額ランキングアップ)みたいな可能性はありそうだけど。
サッチャー元首相の誘致でマザックがイギリスに工場置いてるらしい。マザックはPVで頻繁にブリスク削ってる印象。ブリスクは小さな破損でも全交換なので維持コストが大変だけど、2030年代に実用化する目標なら積層造形で修復するのも最初から想定してるだろうし、マザックなら積層造形の機械もあるし、日英両国で使えてブリスクの加工・修理を行える機械とすると、マザックは良い選択肢かも。まぁ、防衛装備品の部品製造を1企業に依存するのもアレなので、メーカー違っても製造できるようにはするんだろうけども。
ロールスロイスのノルウェー工場のバーチャル工場見学
Rolls-Royce | Virtual site tour of Rolls-Royce Bergen - YouTube
主に船舶用のエンジン? エンジンブロックみたいな大物はドイツの会社の門型MCで加工してる。小型(と言ってもかなり大きいけど)な部品はオークマのCNCとか。
民生メインだからかもしれないけど、工作機械レベルだと特に自国優先みたいな感じは無いかな。1990年代の市場刺激政策(製品に対する補助を通じて工作機械メーカーを支援する)はあんまり効果はなかったのかも。
ファンブレードの製造
Rolls-Royce | Making a Fan Blade - YouTube
シンガポールの会社?
チタンのプレートを張り合わせてから熱間加工で風船みたいに膨らませて中空の材料を作り、多関節ロボット(ABB)で研磨。検査ではCMMのプローブがミツトヨだ。
こっちはGEの複合材ファンブレード
Amazing composite fan blade production… in high speed! - YouTube
めちゃくちゃ手間暇かかってる。職人が一つ一つ心を込めて……
***
スナイパーで緑髪でショートカットな女の子とか最高ですわ…… あれ、どこかで見たことあるような……
人工衛星があんなに動き回るわけない? あんな高高度で燃えるわけない? こまけぇこたぁいいんだよ!!
途中で出てくる人工衛星の3Dデータ、あきらかにMUSES-Cだよな。静止衛星とかと違ってLD比が低いからズームに耐えるとか、デカい皿が付いてるから見栄えするんだろうな。はやぶさは大気圏に突入して寿命を全うしてなお大気圏へ舞い降り続けるのだ。
MUSES-Cのモデル、かなり忠実で、イオンエンジンのジンバルとかまで作り込んである一方で、全体的な形はフライトモデルではなく、初期のイラストに似ている気がする。パドルのアス比がFMと逆で前後に短かったり、パネル中央部の切り欠きが小さかったり、HGAのフィーダ部(&LGA)の位置が高かったり。もっとも、MUSES-Cが2003年打上げの一方で、2005年のJAXAのプレスリリースでも古い形のイラストを使用していたりするので、古い形が使用された原因の一端はJAXAにもあると言えるが。いや、アクション映画見てなんの話してるんだって話だけど。
***
あと、こっちも久しぶりに『LUCY/ルーシー』。昨今の映画らしく某国のプロパガンダ映画っぽくもあるけど、フランスの映画。
パリの大学の教授、特殊任務飛行隊の隊長だっ!!
最終的に長門有希みたいな能力が出てくるけど、そんな彼女も途中ではコンピューターを高速タイピングしたりしてるんだよな。それより早い段階で各種電気信号を取り扱ってるんだけど、例えばEthernetに直結するほうが早いんじゃね?とか思ったり。『射手座の日』でもそうだけど(あれは一応人間としての縛りがあったが)。その点では例えば『南極点のピアピア動画』におけるあーやさんは、直接EthernetやWiFiに接続したりしているのでつよい。
もしも電気信号を取り扱えるキャラクターがいたとして、例えばUSB 1.1なら12MSy/s程度、USB 2.0なら480MSy/s程度、Ethernetなら10MHzから数GHzまで、コンピュータの通信速度はわりとレンジが広いし、大抵は低周波数まで互換性があるので、能力に合わせていろいろできそうな気がする。USB 1.1だけでも使うことができればUSB HIDになりすますことでキーボードやマウスを直接操作できるから、高速タイピングするよりも効率的な気がする。一方で、映像を直接やり取りするだけの速度は無く、画面に大量のウインドウを表示して切り替えていく必要があるから、映像としての見た目も良い。もう少し上の信号を扱えるようになると、低解像度ながらUSB映像デバイスとしてコンピュータと視野を直結できるようになったりするから、映像作品としては見栄えには気をつけないといけない。GHzオーダーまで接続できれば、HDMIで映像信号を直結したり、PCI Expressで映像信号以前のデータを直結したりできるようになる。
とりあえずPCI Expressに偽装できればPCのデータは一通り扱える。グラフィックデバイスとして映像を見たり、ストレージデバイスとしてデータを転送させたり。もちろんUSBカードみたいにすればUSBデバイスにも偽装できる。DMA転送を使えばCPU(OS)を通さずにRAMの中身を自由に見れるから、クラッキングとかやろうとすると便利かな。だいぶ前だけど「理論的にはFPGAでPCI ExpressのDMA転送を行えばあらゆるチート対策ツールを回避してデータを自由に読める」みたいな話があった気がする。実際には読みたいデータがどこに有るかを探す手間がかかるので、「理論的には」という話だけど。ま、PCI Expressに直結できるアンドロイドとかならその程度の相関処理は自前でどうにでもなるだろうし。
パソコン用の内部バス規格、わりとホットプラグが多くて不思議なんだよな。SATAとかPCI Expressとかがホットプラグ対応。サーバー用途だとSATAはホットプラグできないと困るだろうし、PCI Expressとかも対応してたら嬉しいということだろうか。さすがにDIMMは非対応だろ?と思っても、HPC向けに消費電力対策でDIMMをホットプラグにしようぜ(メモリ消費少ない計算ならDIMMの電源切ろうよ)、みたいな提案がある。実用化されてないのは、DIMMはストレージみたいに信頼性の低い部品じゃないからサーバー向けで要求が無い、みたいなことなのかな。とにかく、PCI Expressがホットプラグに対応しているから、それを経由するバスは一通り好きなタイミングで着脱できる。例えば長門が本気でPCに侵入しようとしたら、手先をエッジコネクタに作り変えてPCI Expressに突き刺す、みたいな芸当は、可能なはず。ただしホットプラグに対応したM/B(&設定)等が必要。非対応の場合はPCの再起動が必要になる。あるいは、FPGAでPDM(パルス密度変調)の1bitストリームを出して適当なBPFに通して、FPGAから直接無線信号を出すみたいな話もあったはずだから、PCI Expressをエミュレーションできるくらいの速度になってくると、無線の送信もできそう。送信出力は電圧上げてゴリ押しすればいくらでもできそうだけど、受信は大変そうだな。アナログ回路が必要になる。WiFiにしろBluetoothにしろ、通信は双方向が前提になるから、受信ができないと結構厳しい。放送用途なら問題なく可能なはずだから、テレビを経由して意思を伝達するみたいなこともできる。ただし最近のデジタルテレビは設定したチャンネル以外は見れない(チャンネルスキャンが必要になる)から、いきなり割り込むのは大変。一昔前の日本ならワンセグ受信できるケータイやスマホがあったからそれ経由で指示を出すみたいなシチュエーションは作れるけど、昨今だと厳しそうだなぁ。
御坂美琴は大電力がメインっぽいから、細かい信号処理は苦手そうだな。もっとも、電磁調理とかやってるところを見るとある程度の交流電磁界は作れるんだろうけども。100kHz近くまでは行けるのかな? 適当に変調かければ電波時計程度は騙したりできそうだ。JJY信号なら1Sy/sだしフォーマットも簡単だし。パリティが難しいかな? サマータイムの導入で夏は1時間早く動くようになった日本において、唯一学園都市ではサマータイムが実施されておらず、その理由は御坂美琴の「眠いから」という理由による妨害波が原因だった、みたいな薄い本。電波時計はともかく、NTPやGPSを騙すのは大変だから、都市一つの標準時をごまかすのは難しそう。GPSスプーフィングで時間騙すと放送・通信・商取引とあらゆる経済活動が壊れるのでやらないほうがいい。さすがに怒られる。
/* いつものことだけど、映画の感想とか書いても話がぶっ飛ぶなぁ */
***
Google翻訳、英語のPDFを日本語に翻訳してもらおうとすると「Can't translate this page」と出てきて、それくらい翻訳先の言語で表示してくれよ……というやるせない気持ちに。変なところで技術の発展は遅れてるんだよなぁ。/* Googleさん、Chromeの印刷ダイアログでIMEのEnter押したら即印刷されるアホな実装どうにかしてくれませんかねぇ。。。 */
1945年の「Proceedings of the Royal Society of Medicine XXXVIII Section of the History of Medicine - Wilhelm Conrad Rontgen (1845-1923) and the Early Development of Radiology」という文書、読んでないけど、途中に「An Assemblyman from New Jersey actually introduced on February 19, 1896, a bill into the House at Trenton, N.Y., "prohibiting the use of X-rays in opera glass in theaters". The same idea is expressed in the delightful cartoon in Punch of March 7, 1896.」という記述が出てくる。
レントゲンがX線を発見したのが1895年11月、その数カ月後の1896年2月19日には劇場での「X線メガネ」の使用を禁止する法律が提出され、3月7日には風刺漫画にそれが描かれた、みたいな感じに書いてある気がする。
件の風刺漫画はinternet archiveにおいてある。
Punch : Lemon, Mark, 1809-1870, ed : Free Download, Borrow, and Streaming : Internet Archive
ビューア152ページ目、雑誌117ページ目の「THE MARCH OF SCIENCE.」というイラストがそうだと思うんだけど、よくわかんね。まぁ、簡単に見つけられる範囲では、「X線メガネ」(に類するデバイス)の創作物の元祖はこのあたりであろう。100年以上もこすられてきたネタ。
/* ちなみに技術者がよく(時には妄信的に)口にする「ポンチ絵」の由来はこの風刺漫画を祖に持つ */
X線の歴史を読んでると恐ろしいほどの速度で色々使われてて本当に恐ろしい。知らないって怖いな。あのカネにがめついエジソンがX線で商売しなかったのは、彼の助手が放射線障害で死んだから(米国で最初の放射線障害による死者)、とか。
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「月の科学―「かぐや」が拓く月探査 (青木満)」(9784860641849)という本を読んだ。
タイトルに反して、空想に始まり空想に終わる内容だった。途中でアポロとかの話が出てくるくらいで。SELENEに関しても、打上げ半年後くらいに出版された本だから、機器の立ち上げが終わって最初のデータが見え始めた頃、サイエンス的な内容なんて何も出てきてないような時期だから、しょうがない。
著者が天文雑誌のライターだったそうで、それを踏まえれば内容もこんなものかな、という感じ。
地球の周り(ロケットとか衛星とか)が専門外だからか、そのあたりの誤った解説とかがところどころ出てくる。例えば長楕円軌道による地球周回を「地球スイングバイ」と説明していたり、あるいはSELENEのVLBIミッションを「スペースVLBI」と書いていたり。細かいところだとミッション機器のキャプションのミス(スタートラッカがハイビジョンカメラと書かれている)とか、単位の間違い(キログラムとすべきところをトンと書いている)とか。
個人的に読みたかった内容は出てこなかった。
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30メートル望遠鏡って、商標とか考えてるんだろうか? なにかグッズとか売るような段階になったら作るのかもしれないけど。30メートル望遠鏡のロゴ商標は「TMTTM」みたいになるんだろうな、なんてことを考える真冬の深夜。「30メートル望遠鏡の30メートル乗だって? 凄まじい受光面積だな!!」
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MonoGameの件
基本的には公式のインストールガイドに従ってインストールすればOK。画像1枚表示するだけならXNAのサンプルコードがそのまま動く。コード互換って言ってるくらいだから他のコードも同様だろう。ただしアセット管理はXNAと互換性がない。これはXNAがWindows(DirectX)/XBox360系だけなのに対して、MonoGameは他にMac OS/iOSやAndroid等もターゲットにしているので、各環境に応じてアセットのファイル形式を自動で変換する処理があるため。
とりあえず動きそうな雰囲気はつかめた。というところで中断してる。続きはまたやる気が出たら……
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久しぶりに3Dプリンタを起動。フィラメントは特に防湿とかせず放置してたのに、過去にないくらい綺麗に印刷できた。今までの苦労は一体。。。寒いのが影響したのかな? ノズルから出てすぐ冷却されて、というのは影響ありそう。寒いのが効果的ならあと3ヶ月位は安心だけど、その後はどうしようか。vortex tubeでも買うか? コンプレッサも買わないとなぁ。。。まぁ、そのときに考えよう。
タミヤのパーツ類、2.4次元くらいの構造物を作るにはいいけど、もう少し立体的な構造を作ろうとすると急に面倒になるので、3Dプリンタで簡単なブラケットを作成。/* ここで言う実数次元はフラクタル的な意味ではなく、構造の複雑度のざっくりとした指標 */
2個作って良さげだったので、追加で4個、合わせて6個作った。贅沢にインサートたくさん。4.8mmのドリルで下穴を開けてみたけどちょっとスカスカな感じ。裏から突っ込んでるので樹脂を軽く締結する程度なら問題はないけど。むしろ部品が不要になったときにボルト突っ込んで叩けば簡単に抜けないかな?とか思ったり。まぁ、おそらく割れる心配がないのは良いところか。
基本的には1個ずつ使う用の部品。Fusionで真面目にデザインするのも久しぶりでいろいろ設計ミスとかやらかしてるけど、とりあえず最低限使うには不自由しない程度には作れた。
今回はかなりシンプルな形状だし、綺麗に造形できるのは直線メインだからってのもありそうだ。シンプルとは言ってもフィレットや面取りは結構複雑で、Fusionに不慣れな自分としては行ったり来たりかなり手間がかかる。Fusionのタイムライン便利。わりと頻繁にエラーとか警告出るので結局手動でゴリ押しすることになることも多いけど。
インサートの下穴をドリルで整形しようと思って、トリガーを握り込んで、うんともすんとも言わぬ。あれれ～、初弾装填忘れた?(何の話だ
Ni-Cdを使う古いやつで、かなり長いこと使ってたので、いよいよ容量抜けがやばいことになってきた。本棚作るときも3回位充電したよーな気が。
ということで、この間買った安物電動工具と電池が共通の電動ドライバーの、電池抜き(本体単体)で売ってるやつを購入。持った感じは値段なりの質感。もっとも、最近のLIBタイプなのですごく軽くなってるけど。安物なのでブラシモータだからトリガ離すとバチッと光るのはご愛嬌。とはいえ、バッテリーとかモーターとかはNi-Cd時代と比べて格段に進化しているだろうし、実際、全体的にスリムになってる。実際に使い込んでみたわけじゃないので、単に性能落ちてるだけかもしれないけど。
***
「メガネメガネ～～」(床に膝をついてメガネケーブルを探すときの掛け声)
僕の部屋、C14機器は多いのでC13ケーブルは部屋に置いてあるけど、C8機器はほとんど皆無で、この間の大片付けで全部物置部屋に移動してしまった。1本くらいあるやろ、と思って探してみたんだけど。
久しぶりにSTM32で遊んでる。G474RE、アナログ盛々なのでいろいろできそうなんだけど、微妙にピンアサインが残念というか、地味に使いづらい。
アナデジ混在の回路作ってると、テクトロのオシロのPVとか見てめちゃくちゃ羨ましくなってくる。今使ってるオシロ、メモリが14Mでちょっと長め以外は2ch+extの普通のベンチトップなので、アナログ信号とか見ると手一杯(オペアンプを1個見るとそれだけで2chが専有される)。メモリが長いと言っても14M全部使うとリフレッシュレート低すぎて使いづらいし、70kptsくらいで使うとほんとに特徴のないオシロ。描画回数犠牲にしてメモリ長くしても時間軸の移動が大変だから使いづらいしなぁ。その点はタッチスクリーンなオシロが有利。
せめて4chあればもう少し便利だったろうになぁ。メーカーのサポートページ見ると4chモデルはまれにファームウェアのアップデート出てるけど、2chモデルは最初にバグフィックスやった程度で以降アップデートは出てないし。4chモデル買ってればロジアナも追加できたのに……と思いつつも、操作性は劣悪だろうな。少なくともタッチスクリーンは必須なはず。
電子工作用の低速な簡易ミックスドシグナルオシロくらいなら、それこそSTM32G4で作っても良さそう。アナログ4+4ch、デジタル8ch、各種バストリガ付き、位のスペックは作れそうだ。アナログはオペアンプを経由する高インピーダンス入力が4chと、ADC直結の低インピーダンスが4chみたいな感じ。オペアンプ経由だとPGAで2倍から64倍まで増幅できるから、うまいことやれば結構いい感じにできそう。ADCは12bitまで設定できるから普通のオシロより分解能高いというおまけ付き。チャンネル数少なくていいなら8bitデュアルADCでサンプリングレート上げたりもできるだろうし。DACを使えばAWGみたいな事もできるし、適当なソフトウェアを組み合わせればボーデ線図とかも取れるようになるし。
取り込んだデータはST Link v3経由で10Mbps弱通せるから、PC側で表示できる。MSOだと表示内容が多いからPCの高解像度で表示したほうが便利なはず。ハードウェア側は最低限のスイッチを付けておく程度で。ロータリーエンコーダをいくつかつけておけば便利そうだけど、ピンアサイン的に厳しそうだ。まぁ、詳しいことは後で気が向いたら考えてみようっと。
で、これまた久しぶりに超音波で遊んでるんだが、なんか音速がヤバいことになってる。195mmくらいの距離を飛ばして630usとかかかる。音速で換算すると気温-40度くらいになる。北極点だってもう少し暖かいだろうよ。
ちなみに、-40°Cを華氏に換算すると-40°Fになる。つまり摂氏・華氏のどちらかであることが明確な場合(日常的な温度等)において、-40度は摂氏・華氏を明示する必要はない(もちろん、普通は書いておくべきだけど)。理系の人間を相手にするジョーク等で使うと会話が広がる[要出典]のでオススメ。まぁ、日常会話で-40度が出てくるのってどんな場面だって話だけど。「ロシア人の材料屋が論文で常温で実験したって書いててさ、でも全然再現しないんだよ。試しに温度下げてみたら再現できたんだけど、論文と一致する温度が-40度だったんだよね」「マジかよ。ロシア人やべーな」みたいな?
薄々感づいてる方もいると思うが、超音波風向風速計である。とりあえず2周波の位相を計測してみた。
今の所1軸だけ。2種類のCWを3回ずつ位相を計測して、それが双方向なので12個の値が得られる。右下下がりは温度センサで計測した気温。位相変化逆なんじゃねって気がするけど、atan2に渡す時の問題だろうから、後回し。とかやってると後で痛い目見るのが常なので早いところ理論立ててどうにかしないといけないんだけど。。。
で、このグラフ、なんか周期性見えるよね。ということで困ったときのフーリエ変換。
あきらかに0.05Hz付近にピークが出てるねぇ。
周りを見回してみると、サーキュレータの首振りがちょうど20秒で、おそらくこれがノイズ源だと思う。シナリオとしては 1)風による直接の影響 2)気流によって温度変化が発生している の2種類が考えられる。モーターの姿勢変化による電磁ノイズの変化とかも可能性としては考えられるけど、さすがに大丈夫だと思うんだよな。そんなもん拾われたらどうしようもない。
peak-to-peakで5度として350ナノ秒くらいの変化。感度の理論値では、風速変化0.2m/sで320ナノ秒、温度変化0.4℃で370ナノ秒、くらいかな。もうちょっと精度良く計測できると思うので、分解能0.1m/sくらいは達成できそうな感じ。
さて、生データを取るまでが電子工作。これらのデータから有用な値(風ベクトル・気温スカラ)を求めるのが数学的な処理。いよいよ面倒な領域に足を突っ込む必要が出てくる。とりあえず風洞がほしい。あと恒温槽。理想的には温度変化を与えられる風洞。
40kHzの正弦波を位相検出した場合、25マイクロ秒の曖昧さ(アンビギュイティ)が発生する。これに40.5kHzの正弦波を組み合わせると、曖昧さは2ミリ秒くらいまで改善する。小規模な超音波風速計の場合、伝搬遅延は素子間距離にもよるけど、例えば200mmの場合は最速・最遅の差は300マイクロ秒くらいになる(風速±50m/s、気温-50 - +50℃想定)。曖昧さがこれよりも十分に大きければ、各経路毎の伝搬遅延が一意に決定できる。距離を遅延で割れば伝搬速度が求まる。各経路の伝搬速度を平均化すれば全体の伝搬速度が求まり、それがすなわち気温となる。各経路の往復の伝搬速度の差を求めれば、それが風ベクトルとなる。
というような話になると思うんだけど、さて、どうやって計算したものか。前述の通り、伝搬速度が理論値に比べて圧倒的に遅いので、素子の遅れがかなり大きいんだと思うんだが、それをどうやって補正すればいいんだろう。計算としては風洞に突っ込んで直接伝搬速度を変えるのが一番楽なんだけどな。無い袖は振れないので、気温変化から間接的に求めるような感じになるのであろう。温度変化をどうやって作るかといえば、ストーブをつけたり消したりで室温を変えるしかなく、時間もかかるし、なにより寒い。
色々考えるのも疲れたので、せっかくだし温度センサ用のハウジングを作ってみた
特に何も考えずに設計&造形したわりにはいい感じにフィットしてる。さすがに今回はインサートは使わず、PLAにタップ立ててる。構造としてガッツリ締結するようなものでもないので、軽くネジが締まればOKということで。
開口部が狭いのか明らかに流量が小さいけど、いちおう気流はあるから、多少なりとも時定数改善しててほしい。サンプリングレート増やすと自己発熱が増えるのでそれの強制空冷も兼ねてる。とはいえ、校正環境も無いので精度や応答性がどうなってるかは不明なのだが。まぁ、自己満足ってことで。
***
2週間書き溜めると長くなるなぁ。しかしこの文章ほとんど2週目に書いてるので、1週間ずつで出すとすごい少ない文量になってしまう。
まぁ、1週間で出すにしろ、2週間で出すにしろ、次は年越し後の予定。
良いお年をﾉｼ
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