2014/12/23

タカチ プロテクティブベントのテスト

5ヶ月ほど前の話になりますが、鳥人間コンテスト用に防水容器内に入れた計器で気圧高度計が使えるかどうかのテストを行いました。
防水容器内に気圧センサを入れた場合、防水性を保ちつつ容器内外の気圧を同じにしないといけませんが、タカチ電機工業取り扱いのプロテクティブベントというフィルタを使うとこれが実現できるようです。

実験はインターステラテクノロジズ社で簡易真空チャンバと真空ポンプをお借りして行いました。
テストに使った簡易真空チャンバと真空ポンプ。密閉容器のふたを解放したもの、プロテクティブベントを取り付けたものの2つを入れて実験を行った
減圧しながら測定した圧力の時間変化は以下のようになります。
簡易真空チャンバを減圧しながら測定した圧力。時刻はGPSを用いて同期してある
プロテクティブベントをつけた側に最大300 ms程度の応答遅れはありますが、時間変化はほぼ一致するという結果が得られました。

鳥人間コンテストではこのフィルタを取り付けた計器で測定を行いましたが、計器一式を主翼の中に入れたためか、残念ながら得られた気圧高度は飛行高度に対応しないものでした。
しかし、データに時間的な遅れは見られなかったので、プロテクティブベントを取り付けた効果はあったのではないかと考えています。

次回の運用がいつになるかはわかりませんが、やむを得ず気圧センサを防水容器内に閉じ込めなくてはないらない際には積極的にプロテクティブベントを使っていきたいと思います。

2014/12/21

気圧高度計の実地テスト

メーヴェのようなもの」に搭載している計器の気圧高度計を市販のスカイスポーツ用の気圧高度計と比較してみました。

使用した気圧センサは、
で、上の2つが自作の計器につながり、Digiflyのものをリファレンスとして使います。

テストは大山ケーブルで行いました。標高400 mから678 mを約6分で登るので毎秒0.8 m程度の上昇が期待できます。テストの様子は以下の動画のようになります。



Digiflyの気圧高度計にはロガーがついていないので、上の動画から表示値を読み取ることで結果を数値データ化しました。以下に自作計器とDigiflyで測定した気圧高度の表示値を示します。
計器表示から求めた気圧高度の時間変化
両者の変化の傾向はほぼ同じですが、絶対値に3%程度のずれがあります。
原因は気圧高度を求める際に使った温度のようです。
電子航法研究所報告 No.114, Vol. 3 (2005) pp. 1-13 気圧高度計による高度測定誤差とその補正にある通り、気圧高度は地上気温に依存します。
実験の結果から推測すると、DigiflyのICAO標準大気で定められる地上気温288.15 Kを用いているようですが、自作のものの温度は気圧センサの温度出力値を用いていました。

自作の計器で測定した気圧と288.15 Kを用いて求めた気圧高度を以下に示します。
地上気温288.15 Kを用いて計算した気圧高度とDigiflyの気圧高度の比較。時刻がマイナスの部分は計器のロガーはONかつ動画が撮影されていない部分
MS5611とDigiflyの気圧高度は絶対値も含めてよく一致しています。
Freescaleの圧力センサは温度補正を行っていないためか、電源ON直後に高度がドリフトするなど安定性があまりよくありません。

実際のフライトで使用した感覚からすると、圧力を変化させた際のゼロ点の安定性は大きなダイアフラムを使っているFreescaleのセンサのほうがよいようですが、Measurement Specialtiesのセンサはプリセットの校正係数でそれなりに安定した高度測定ができるようなので、今後はMS5611をメインに使っていこうと思います。