Hvězdárna v Úpici, U Lipek 160, 542 32 Úpice
tel:  499 882 289
e-mail:  hvezdarna@obsupice.cz
Poloha:  N50°30'27,5", E16°00'44"
  | Hlavní stránka | Program | Vstupné | Vyhledávání | Download | | Staré stránky | BLIND FRIENDLY |

  Webkamera
(c) Rudolf

  Slunce aktuálně

  Geomg aktivita

  Polární záře

  Rubriky
Akce 2004
Akce 2005
Akce 2006
Akce 2007
Akce 2008
Akce 2009
Akce 2010
Akce 2011
Astronomická Společnost
Hvězdné objekty
Informace
Meteorologie
Meziplanetární hmota
Pozorování
Program
Seismo
Slunce
Solar Data

Seismo

* Seriál Rozechvělá příroda, díl 4.: Prosím jeden seismometr za korunu nebo dvě.

Vydáno dne 30. 04. 2020 (957 přečtení)

Dnešní díl bude pro nadšené kutily, kteří zatoužili po seismometru, s kterým se dá nejen hrát, ale také alespoň něco málo pozorovat. A moderní doba nám přináší překvapivě dost možností. Samozřejmě za korunu či dvě to nebude, ale za několik stovek už je to reálné. A když si připlatíme, získáme dle vložených prostředků i větší a větší citlivost přístroje. I když i zde je jedna výjimka, o té si ale povíme na konci článku. Teď už ale pojďme „stavět" seismometr.

Nejprve si ovšem zcela jasně řekněme, co můžeme čekat. Tedy určitě ne seismometr pro vědecké účely, jimiž jsou vybaveny opravdové seismické stanice. Na druhou stranu dnešní součástková základna a spotřební elektronika nabízejí v různých podobách a modifikacích několik možností vytvořit /využít přístroj pro detekci výraznějších lokálních otřesů, modelování seismického signálu pro výukové účely či pro měření pozaďových podmínek našeho životního prostředí. Což není málo.

A máme k dispozici několik cest, jak se dostat k měření vibrací či detekci otřesů. Zde jsou rámcově nastíněny:

1. Přehled seismické situace v blíže specifikované oblasti. Zde je na internetu dostupná řada volně šiřitelných ( o těch placených už vůbec nemluvě) programů či mobilních aplikací, které nám zpřístupní, nejčasteji ve formě mapových podkladů, data ze světových seismických center. Ale to není to, co nás zajímá v tomto článečku. Je to tu jen pro úplnost.

2. Stavba vlastní aparatury s vybraným detektorem a vyhodnocovacím stupněm dle vlastního výběru. Cesta nejzajímavější, ale budeme potřebovat alespoň základní zkušenosti s elektronikou a programováním.

3. Hotový produkt v běžné spotřební elektronice. Zde máme v dnešní době vlastně bod 2. ve formě hotového řešení. Jen si musíme uvědomit, že to existuje a podívat se na konkrétní parametry, dle kterých definitivně posoudíme, zda námi vlastněný produkt vyhoví záměru, či je třeba se poohlédnout jinde.

Nejprve uspokojíme kutily a bastlíře. To proto, že budou potřebovat na dojití ku zdárnému konci svého projektu delší čas, tak aby se s námi na konci stihli potkat a srovnat výsledky :-). Tedy vracíme se k bodu 2.

Základní úlohou je získat vhodný snímač. Zdánlivě nejjednodušší je léty prověřená metoda cívky, kmitající proti jádru. Indukované napětí pak budeme snímat a po zesílení zpracovávat. Tak koneckonců pracují i profesionální aparatury. Ale musíme nejprve dost počítat, kolik závitů máme navinout v hlavním vinutí, pak spočítat korekční cívky, abychom vykompenzovali nelinearitu pole uvnitř cívky, zvolit správnou tloušťku drátu, aby se výsledná cívka také vešla tam, kam potřebujeme. Vyrobit tělo cívky, navinout, zafixovat… A to celé pro dobré měření 3x - chceme přece 3D záznam vlny. A pak si opatřit jakkoli legálně zesilovač, zvolit vyhodnocovací zařízení, případně ještě připojení k počítači. No ano, nakonec to je dosti náročná cesta, a to jak na materiál, čas, dovednosti a také peníze. Kdo tedy chce klasický poctivý přístroj, ať raději kontaktuje profesionály, kteří mu pomohou s konstrukcí či mu přístroj rovnou raději vyrobí. Jako tip pro ty, kdo chtějí kvalitu a serióznost, dávám přímo seismické oddělení GfÚ, kde vyvinuli tzv. „školní seismometr“. Jmenovitě se obraťte buď na RNDr. Jana Zedníka, nebo ing. Petra Jedličku. Pak existuje ještě jedna cesta, ta je ale jen jednoosá. Zájemce ať pátrá v materiálech pro učitele fyziky nebo se obrátí na mne, poskytnu detailnější informace i s poznámkami. Tím se ale vymaňujeme z kategorie „postavím si sám“. Leč nebudeme bazírovat na detailech.

My půjdeme jinou, už digitální a moderní cestou. Pro každého jen trochu zdatného uživatele počítače a internetu není problém hledat informace. Pokud tedy do svého oblíbeného vyhledávače zadáme správné slovo či spojení, při troše štěstí se nám objeví zvládnutelné množství odkazů, kterými se musíme „prokousat“. Abych Vám to trochu ulehčil - koneckonců volný čas se dá trávit nejen bastlením seismometru - mám několik typů, co hledat. Takže obecně hledáme obvody, které se nazývají digitální akcelerometry. Těch je na trhu spousta, nás ovšem zajímají ty, které jsou pokud možno konfigurovatelné co se měřícího rozsahu týče a pak s co nejlepší digitalizací, která nám jasně definuje výsledné rozlišení. Abych to zbytečně neprotahoval, aby obvod uměl rozsahy +/- 4g a +/- 2g. Ano, g je zde tíhové zrychlení Země, má svou komplikovanou závislost na zeměpisné šířce. Pro naše potřeby zcela stačí zjednodušený vztah

9,7803185 * ( 1 + 0,005278895 * (sin(F)) ^ 2 + 0,000023462 * (sin(F)) ^ 4),

kde F je zeměpisná šířka ve stupních. Sami si spočítejte, jak se bude lišit pro Novou Bystřici a třeba Liberec. No ano, klidně v naší velké zemičce můžeme použít v našich výpočtech výsledného rozlišení hodnotu 9,762807746 m/s2. Výsledné rozlišení pak spočítáme jednoduše: R = dvojnásobek hodnoty rozsahu / 2 ^„počet bitů digitalizace“, tedy například pro 12-ti bitovou digitalizaci a rozsah +/- 2g dostáváme 4*9,8/(2^12), což je 2,95 mm/s2.

Jako prvního vhodného „švába“ si uvedeme obvod MMA8451Q. Ten se dá koupit jednak volně, ale také jako součást různých vývojových kitů či měřících desek. Za všechny uveďme Freescale FRDM-KL46Z, což je vývojová deska s procesorem ARM M0, 256 kB paměti pro kód atd. Tento obvod umožňuje rozsah „2“, „4“ a „8“ g, abych nemusel vypisovat ono otravné +/-. Digitalizace je 14-bitová, rozlišeni na „2g“ rozsahu pak tedy 2,38 mm/s2. Pokud jej chceme jen jako modul pro připojení k našemu již hotovému projektu, pak zde, pokud vyhovuje standardizovaná sběrnice I2C. A příklad kódu pro obsluhu tohoto modulu je na Adafruitu.

Další v řadě je senzor MPU6050, který nabízí 16-ti bitové rozlišení, což po přepočtu dává 0,59 mm/s2. Lze jej koupit ve formě modulu na nám z „meteoseriálu“ již známém Arduino-shopu. Existuje i vybavenější bratříček, má označení MPU9250, ten navíc umí měřit i magnetické pole. To sem ale nepatří. I ten lze zakoupit na Arduino-shopu, přesněji zde.

Jako další vhodný modul je BT rozhraním vybavený modul, vlastní senzor se jmenuje LIS3DH a je rovněž 16-ti bitový.

Pro profesionály či bohaté pak ještě modul SCC2230, ten nabízí také měření gravitačního zrychlení a měření teploty. Parametry akcelerometru jsou opět 2,4,8 a 16g v 16b digitalizaci. Ovšem je určen pro vlastní měřící desku, takže pro většinu je to jen ilustrační tip, že dnes je nabídka senzorů opravdu bohatá.

A to ještě zdaleka není vše. Trh je dnes zaplaven čipy nejrůznější kvality a možností, které jsou určeny i pro řadu koncových zařízení spotřební elektroniky. Tím se dostáváme k bodu 3. Zde se krátce podíváme na možnosti asi nejdostupnější pro širokou veřejnost. To jsou mobilní telefony a tablety.

Na ně existuje celá řada aplikací různé kvality a možností. Omlouvám se zde všem uživatelům Applu, že zde nebudou odkazy na jejich svět. Snad z „androidích“ názvů či parametrů rychle dohledají ekvivalent pro svá zařízení. Takže jen pro pořádek uvádím výchozí bod pro hledání Apple Store a Google Play, kde zadáník klíčových slov jako „seismograf/seismograph“ či „seismometr/seismometer“ lze dohledat spoustu aplikací. My ovšem budeme hledat ty, které umí zobrazovat pro nás sympatickým způsobem výstupy z vestavěného 3-osého akcelerometru, dále je umí alespoň v základním rozsahu vyhodnotit (špička, průměr, FFT) a hlavně zaznamenat a uložit propozdější zpracování na výkonnější technice. Ona sympatičnost grafiky je věc velmi subjektivní, takže níže uvedení příklady berte jako inspiraci, co asi hledat. A bez odkazu – to abyste si procvičili použití AS /GP – ještě budeme potřebovat něco jako „Sensors Multitool“, což je aplikace, která nám poskytne informace o všech senzorech v našem zařízení. A tím nám dopředu odpoví na otázku, zda je náš přístroj vůbec vhodný na nejen seismická měření. Třeba můj tablet umí 1,5 mm/s2 , tedy běžný výsledek na orientační či demonstrační účely, ale můj telefon umí akceleraci měřit s rozlišením 0,05 mm/s2, což je docela dobrý výsledek, vhodný už pro vážnější úkoly. A teď už seismické aplikace:

Jako první si uveďme stařičký Seismograph 1.02. Mám ho rád, i když už dnes jsou i lepší, třeba

velmi pěkný Měřič vibrací, v originále Vibrometer.

Jiný, vlastnostmi velmi podobný (pro mne ale s horší grafikou) je Vibration&Seismometer.

Ovšem můj favorit dnešních dnů je Physics Tools a určitě, pokud Vás tento program osloví, zainvestujte do jeho bezreklamové a mnohem lépe vybavené verze Pro. Cena je velmi příznivá.

Tak pro dnešek se loučím, přeji příjemné bádání, stavění a následné studium naměřených dat, ať už je budete získávat jakkoli. A příště se podíváme na to, co jsem sliboval na začátku, že bude na konci. Ale nějak se to zase protáhlo a tohle si zaslouží trochu povídání. Věřte, že to bude docela překvapení, jak lze taky postavit seismometr z domácích zdrojů. A dost citlivý!


Související články:
Silné zemětřesení v oblasti Aljašky (22.07.2020)
Rušné a tajemné ráno 17. 7. 2020 (17.07.2020)
I odborníci se mohou "mýlit" (08.07.2020)
Pozor - už se to blíží, už to jde k nám, berte nohy na ramena! (08.07.2020)
Opět rušný víkend 20. - 21. 6. 2020 (22.06.2020)
Silné zemětřesení u Kermadekových ostrovů (19.06.2020)
Čerstvá "série" světových zemětřesení (15.06.2020)
Otřes v Indonésii (04.06.2020)
Chile, Kréta a oblast Fidži - to je středa 3.6.2020 (04.06.2020)
Kdo vrtá díru ve Středozemním moři? (21.05.2020)
Další pondělní otřes na Krétě (20.05.2020)
Zajímavé otřesy z pondělního rána (18.05.2020)
Seriál Rozechvělá příroda, díl 6.: O velkých tajemstvích (14.05.2020)
Seriál Rozechvělá příroda, díl 5.: Pár poznámek k domácímu seismometru (07.05.2020)
Zemětřesení na Krétě (02.05.2020)
V noci se otřáslo Slovensko (24.04.2020)
Seriál Rozechvělá příroda, díl 3.: Kdo tady dělá ty "hustý" vlny? (23.04.2020)
Jaké je u vás klima? Díl 3.: "Já chci doma taky měřit!" aneb "Bude stačit lékařský teploměr a hrnec?" (22.04.2020)
Seriál Rozechvělá příroda, díl 2.: Hej, kde máte to zemětřesení? (17.04.2020)
"Lubin" se zase otřásl (09.04.2020)
Seriál Rozechvělá příroda, díl 1.: Z Tebe třesení (09.04.2020)
Další silné zemětřesení v Kurilské oblasti (25.03.2020)
I ve stavu nouze planeta Země žije (19.03.2020)
Kurilské ostrovy zasáhlo silné zemětřesení (14.02.2020)
Rušné úterý 28.1.2020 (29.01.2020)
Silné zemětřesení ve východním Turecku (28.01.2020)
"Dvojzemětřesení" dvakrát po sobě (23.01.2020)
Silné zemětřesení v Afghánistánu (20.12.2019)
Oblast Kréty se otřásla (12.12.2019)
Nově od Jadranu (26.11.2019)
Ničivá seismika v oblasti Albánie (26.11.2019)
Vzrušující závěr prvního listopadového týdne (08.11.2019)
Dnešní silné zemětřesení na Filipínách zabíjelo (29.10.2019)
Neděle 29.9.2019- dvě silná zemětřesení (30.09.2019)
Zase jeden rušný den (25.09.2019)
Pár výrazných zemětřesení v Jaderském moři (21.09.2019)
Seismika o prodlouženém víkendu (09.07.2019)
Pěkné kousky do sbírky (26.06.2019)
Ani Evropa nezůstává zcela pozadu (28.05.2019)
Nedělní silné zemětřesení v Peru (27.05.2019)
Mohutný otřes na Papui - Nové Guinei (07.05.2019)
Pozdravil nás Středoindický hřbet (30.04.2019)
"Sváteční" otřesy na Filipínách (23.04.2019)
Otřes na Taiwanu (18.04.2019)
Poslední březnová sobota opět aktivní (31.03.2019)
Západní Turecko se dnes otřáslo (20.03.2019)
Nedělní pozdrav z Oceánie (18.02.2019)
Nový měsíc a seismika v Úpici (05.02.2019)
Noční otřes v severní Itálii (15.01.2019)
Ranní rozcvička na Jižních Sadwichových ostrovech (11.12.2018)
Oblast Ostrovů věrnosti se ozývá (05.12.2018)
Evropa se zase třese (09.11.2018)
Středozemí se od včerejška opět otřásá (26.10.2018)
Aktivita v oblasti Kurilských ostrovů (14.10.2018)
Ničivé zemětřesení v Indonésii (29.09.2018)
"Letní expedice mládeže otřásá světem" (19.08.2018)
Sváteční ráno poznamenalo zemětřesení u Kamčatky (06.07.2018)
Evropa se opět trochu třese (04.07.2018)
Rušná sobota 14. dubna 2018 (16.04.2018)
I v Rakousku se třásla zem (01.02.2018)
Zemětřesení v pohoří Hindúkuš v přímém přenosu (31.01.2018)
Další várka zemětřesení ve světě (25.01.2018)
V Číně právě proběhlo zemětřesení (12.02.2014)
Tragédie v Itálii nekončí (28.05.2012)
Běžný den seismické stanice (14.02.2012)
Silná seismická aktivita v Japonsku (14.03.2011)
Série silných otřesů poblíž Indonézie a Papuy-Nové Guinee (30.09.2010)

[Akt. známka (jako ve škole): 0 / Počet hlasů: 0] 1 2 3 4 5

Celý článek | Autor: Jan Klimeš ml | Počet komentářů: 0 | Přidat komentář | Informační e-mailVytisknout článek | Zdroj: Hvězdárna v Úpici, GfÚ AV ČR,v.v.i.;Google Play;Arduino-shop
  Kde nás najdete

Zvětšit mapu

  Seismogram Úpice (UTC)

  Slunce Ha,Ca,Wl,ZaHa
ha ca
wl zaha

  Meteory-radar
Meteory pozorovné radarem

  ATM + GEOM
Atmosferiky
Šumy 32
Geomagnetika
Radon
Vysvětlení

  Počasí v Úpici (CHMI)

  Spřízněné stránky

продажа кофе в зернах

Tento web byl vytvořen díky redakčnímu systému PHPRs