サウンドカードで直流電圧計測

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概要

背景

原理

回路の製作

ソフトウェア

応用例

§バネ振り子の実験

簡単な物理実験として、バネ振り子の振動を計測しました。 位置の計測には様々な方法がありますが、直流電圧値から位置を知る方法として、測距センサー（GP2Y0A21YK）を採用しました。 GP2D12として800円程度で販売していましたが、実際には後継器のようです。 これは、内部にPSDという特殊なフォトダイオードと演算回路を組み込んでおり、 10cmから80cmの範囲でほぼ距離に反比例した直流電圧を出力しています。 この電圧を今回作成した回路を通してマイク入力で計測します。 距離のキャリブレーションは真面目にやらず、一点のみ計測して、あとはエクセル上で反比例近似で計算しました。 内部でアナログ的に割り算を計算しているためか、数ミリ程度の等価雑音があります。 これはサウンドカードによる計測の雑音よりも大きいようです。

上の写真の様に、ホームセンターで入手した長いバネに煉瓦を釣るし、平衡状態で静止させてから、距離の計測を始めました。 煉瓦を下に押し下げ、静かに放すと単振動が観察できます。 得られた実験結果は下図の通りで、既に「概要」で示したとおりです。

§その他

多くのセンサー出力が計測可能になりますが、 私自身はあまりテストしていません。 また、特にパソコンをデータロガーとして使えるので、温度、照度などの気象計測が可能になります。 有効な事例がありましたら、教えて頂けると幸いです。

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