2023년 9월, 나는 이 페이지들에 썼다. Raspberry Pi 기반 지진계 사용에 대해 라즈베리 쉐이크—지진을 기록합니다. 하지만 시간이 지날수록 결과는 실망스러웠습니다. 돌이켜보면 나의 창조물이 근본적인 장애물을 극복하기 위해 애쓰고 있었다는 것을 깨달았습니다.
나는 구조적으로 안정된 미국 동부 해안에 살고 있습니다. 지진 나는 멀리서 일어나는 일들을 감지할 수 있기를 바랐습니다. 불행하게도 먼 곳에서 발생한 지진의 신호는 상대적으로 낮은 진동 주파수를 가지며, Raspberry Shake에 있는 소형 지오폰 센서는 더 높은 주파수를 위해 만들어졌습니다.
나는 처음에 다른 종류의 DIY 지진계를 고려해 보았지만, 그 크기가 너무 크고 보기 흉해서 미루었습니다. 하지만 Raspberry Shake에 대한 실망감으로 인해 저는 적절한 절충안을 나타내는 지진계를 만들게 되었습니다. 크기가 너무 크지 않고(직경 약 60cm) 공진 주파수(약 0.2Hz)가 충분히 낮아 먼 곳의 지진을 더 잘 감지할 수 있습니다. .
나의 새로운 디자인은 수평으로 흔들리는 진자가 포함된 수평 진자 지진계용입니다. 또는 거의 약간만 기울어져 있습니다. 두 개의 경첩이 수직으로 정렬되지 않은 울타리 문을 생각해 보십시오. 중앙에 안정된 위치를 갖고 있지만 살짝 밀면 복원력이 매우 약해 게이트가 앞뒤로 천천히 진동하게 됩니다.
내 지진계의 백본은 60cm 길이의 알루미늄 압출. 아니면 용골이라고 불러야 할 것 같습니다. 이 지진계에는 제가 돛대라고 설명하는 것과 같은 약 25cm 길이의 또 다른 알루미늄 압출 조각이 용골 끝에 부착되어 똑바로 튀어나와 있기 때문입니다. 마스트 아래 용골 바닥에 부착된 알루미늄 십자형 부품은 지진계가 넘어지는 것을 방지합니다.
진자(나의 해상 비유를 고수하기 위해 붐이라고 부르자)는 0.375인치 정사각형 알루미늄 스톡에서 잘라낸 60cm 길이의 막대입니다. 한쪽 끝에는 제가 붙였어요 2파운드 납 무게 (다이빙 벨트용), 플라스틱 케이블 타이 사용.
붐이 과도한 마찰 없이 흔들리도록 하기 위해 무게가 없는 끝에 구멍을 뚫고 삽입했습니다. 스크라이빙 도구의 초경강 팁. 그 날카로운 끝은 마스트에 나사로 고정된 작은 강철판의 얕은 움푹 들어간 부분에 닿아 있습니다. 붐을 지지하기 위해 저는 자전거의 시프터 케이블을 사용했습니다. 전략적으로 뚫은 두 개의 구멍을 통해 연결한 다음 다음을 사용하여 고정했습니다. 금속 슬리브 케이블 끝부분에 압착되어 있습니다.
진동에 대한 지진계의 반응을 설정하는 것이 최종 중량의 역할입니다. [top left] 그리고 완충 자석 [top right]. 자석은 홀 효과 센서에도 사용됩니다. [middle right] 마이크로컨트롤러가 읽는다 [middle left]. 데이터는 실시간 시계와 함께 로깅 보드에 저장됩니다. [bottom]. 제임스 프로보스트
붐이 평형에서 너무 멀리 흔들리는 것을 방지하기 위해 수평 조절 다리와 U자형 브래킷을 포함하여 몇 가지 다른 작은 물리적 비트를 제작했습니다. 그러나 주요 과제는 지진으로 인한 붐의 움직임을 감지하는 방법과 붐이 무한정 진동하는 것을 방지하는 방법이었습니다.
대부분의 DIY 지진계는 자석과 코일을 사용하여 움직이는 자석이 고정 코일에 전류를 유도하므로 움직임을 감지합니다. 이는 자석의 상대 운동이 너무 느려 코일에서 매우 희미한 전기 신호만 유도되기 때문에 장주기 지진계에서는 까다로운 제안입니다. 중 하나 더욱 세련된 디자인 온라인에서 LVDT를 요구하는 것을 보았습니다(선형 가변 차동 변압기), 하지만 그런 장치는 나오기 힘든 것 같아요. 대신, 나는 다른 집에서 만든 지진계에서는 사용하지 않았던 전략을 채택했습니다. 홀 효과 자력계를 사용하여 위치 감지. 나에게 필요한 것은 붐에 부착된 작은 네오디뮴 자석뿐이었고 저렴한 홀 효과 센서 보드 그 아래에 위치합니다. 정말 훌륭하게 작동했습니다.
나는 엄청난 여행이 일종의 심각한 오작동을 반영한다고 생각했습니다!
마지막 과제는 댐핑이었습니다. 그것이 없으면 진자는 일단 여기되면 너무 오랫동안 진동하게 될 것입니다. 나의 초기 해결책은 점성 액체(즉, 오일)에 담긴 알루미늄 베인을 붐에 부착하는 것이었습니다. 그것은 효과가 있었지만 지저분한 기름 유출이 다가오는 것을 볼 수 있었습니다.
그래서 저는 다른 방향으로 고정하고 알루미늄 베인이 강한 자기장을 통과하도록 하여 작동하는 자기 댐퍼를 만들었습니다. 이는 베인의 움직임에 반대되는 와전류를 유도합니다. 눈에는, 금속이 점성 액체에 갇힌 것 같습니다.. 여기서의 과제는 강력한 자기장을 만드는 것입니다. 이를 위해 나는 가지고 있는 네오디뮴 자석을 모두 모아 U자형 강철 프레임을 하나로 묶은 다음 말굽 자석을 모방하여 프레임에 자석을 부착했습니다. 비록 내 지진계가 여전히 다소 감쇠되어 있기는 하지만 이것은 꽤 잘 작동했습니다.
까다로운 기계 장치에 비해 전자 장치는 구성하기가 매우 쉽습니다. 저는 9달러를 사용했어요 데이터 로깅 보드 Arduino Nano를 수용하도록 설계되었으며 실시간 시계 칩과 SD 카드 소켓이 모두 포함되어 있습니다. 이를 통해 홀 센서의 디지털 출력을 0.1초 간격으로 기록하고 타임 스탬프 데이터를 microSD 카드에 저장할 수 있었습니다.
제가 만든 지진계는 약 1,500km 떨어진 곳에서 약 17시 27분에 시작하여 17시 37분에 끝나는 지진의 흔적을 기록했습니다.제임스 프로보스트
첫 번째 좋은 테스트는 2024년 11월 10일에 이루어졌습니다. 쿠바 해안에서 규모 6.8의 지진이 발생했습니다.. 글로벌 컨설팅 공유 Raspberry Shake 데이터 저장소나는 플로리다와 사우스 캐롤라이나의 부대가 그 지진을 쉽게 포착했다는 것을 알 수 있었습니다. 그러나 내가 살고 있는 노스캐롤라이나주와 가까운 곳을 포함하여 더 북쪽에 위치한 곳은 그렇지 않았습니다.
그러나 내 수평 진자 지진계는 6.8의 지진을 기록하는 데 아무런 문제가 없었습니다. 사실, 제가 처음으로 데이터를 봤을 때 엄청난 변동이 일종의 심각한 오작동을 반영하는 것이 틀림없다고 생각했습니다! 하지만 과의 비교는 연구용 지진계의 흔적 근처에 있는 파도가 내 차고에 동시에 도착했다는 사실이 밝혀졌습니다. 심지어 큰 지진이 발생하기 약 한 시간 전에 진도 5.9 지진의 전조도 알아낼 수 있었습니다.
나의 새 지진계는 많은 장주기 장비처럼 너무 크거나 어색하지 않습니다. 너무 작지도 않아 멀리 떨어진 지진 신호에 덜 민감합니다. 내 생각에는 이 Goldilocks 디자인이 딱 맞는 것 같습니다.
