2012年8月1日

風速紀錄器及音效卡相關利用

我是個很會胡思亂想的人,每逢各種天氣現象發生,我都會亂想可以拿來做什麼應用。比方說,前陣子地震頻傳,我就在噗浪上紀錄了一些簡易地震儀的作法,後來甚至還找到更多地球科學教學的相關應用活動。(連結在此 http://www.plurk.com/p/glr7kv)

氣壓變化大的時候,我就想要做氣壓計,而最近颱風來了,我又想到什麼呢?

窗口擺了個抽風扇,本來的目的是為了在晚上可以把外頭冰涼的空氣抽入室內,可是外頭強風吹阿吹,反而讓原本靜止不動的扇葉發狂似的轉個不停。
 

我突然想到,這不就成了發電機嗎?

於是我就拿了電表量插頭的電壓、電流,結果居然沒電?後來才想到,哎啊,要把抽風機的開關打開啊。開了之後一測,果然有電,可是電表只有直流電的那檔有2v的可以測,所以就用直流電來測。我拿著相機本來要拍電壓和電流最高值,但數字一直改變,沒辦法拍到,只好單純用觀察的。我觀察到插頭的電壓最高是0.01v,電流約是0.05mA。
  

本來想要找東西把這電存起來,但是一時想不到方法(王大胖老師提點了,可以加電容來做)。後來我想到先前做過電腦示波器(自製示波器看閃爍頻率),也許我可以用電腦來看風力產生的電。

找到了當時做的線之後,插上電腦後,我改變心意了!不如用電腦來紀錄電量改變,進而可以用做紀錄風速。

我把線一端連接插頭,另一端則插耳機插孔,用audacity來錄音,用電腦音效卡接收電訊號的改變。透過這個方式,我就可以了解風速的變化,我的電腦就成了風速紀錄器啦。


不過這個風速紀錄,只能看出相對大小而已,實際風速還是大小( m/sec)還要找其他方法校正。

如果是要長時間紀錄,那麼audacity就有些設定值要改,不然檔案會很大,我建議改兩個地方,(1)取樣速率從預設的44100 Hz改成8000 Hz (2)僅用單聲道錄音,從編輯->偏好->裝置,將錄音裝置改成一聲道。

這讓我想到,只要是透過電壓或電阻的改變來傳資料的感測器,只要透過和音效卡的連結(意思就是插到電腦耳機插孔),就可以讓電腦變成資料紀錄器。而在沒有電腦的情況之下,也可以將訊號直接用錄音筆錄下。這就像最近幾年在科展上,很常用到的量測技術。利用音效卡+光電晶體(或光電二極體)+紅光二極體(或紅光雷射),做時間或速度測量(可見此篇科展作品-《音效卡計時器及其應用》)。

最近看到一個實際的例子,就是mobile01上的這篇文章 [DIY]便宜好用-使用耳機孔的IR遙控器(適用可播.WAV的player)。作者利用紅外線接收器把遙控器的訊號錄下來(變成一首短曲),這個訊號還可以再用紅外線發射器播放出來。

這種概念的延伸可以做好多事情。例如:
  1. 要知道一天內遙控器按了哪些鍵,那就可以利用電腦將這些按鍵傳出的紅外線訊號都錄下來分析。
  2. 想知道冰箱一天被開了幾次,那就弄光敏電阻+錄音筆放在冰箱裡,但前提是不會被冰壞。當冰箱一開,光敏電阻照到光,電阻下降,錄音筆錄下這個訊號。事後再分析就可以清楚知道冰箱被開了幾次,還有被開了多久了。

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