超音波風速計 ぶれっどぼーど

　写真を撮った後に間違いに気づいて修正したところがあるけど、だいたいこんな感じ。入出力ともに4ch分を配線してあるが、ADCは分圧抵抗が2ch分しかついてない。
　PWM出力はパスコンでDC成分を消した上で超音波SPに接続、アナログ入力はパスコンでAC結合して分圧抵抗でレベルを移動した後ADCに直結。PWM側はソフトウェアでDC成分を消せるので、SPと直結も可能。この回路で一番複雑なのは分圧抵抗じゃないかなぁ。

　SPとMICを並べて双方向で時間を計測できるようにしてある。それぞれの組み合わせでセンサの距離が微妙に違うので、その分の差はあるが、2LSB程度の差なので誤差の範囲な感じ。2LSBだと0.08mmくらいの精度。インシュロックでぐいっと引っ張って固定してこんな精度になるのかなぁ。
　もしも、12.5±5usecくらいずれてるなら、それはマイクの位相が逆なので、配線を入れ替えること。

　試しに1回吹いてみたら、時間差は4.3usecくらいだった。およそ3.5m/sに相当。軽く強めに息を吹いたらこれくらいかな、という感じ。


　今のところ、計測しているのは位相差だけで、「Time of Flight」みたいな値は取っていない。でも、双方向を平均して音速を計算してから風速を計算する、ということをやるなら、ToFは必須だと思う。どうやって正確な時間を測れば良いんだろうか。少なくとも10usecの精度で計測する必要がある。
　例えば25℃から15℃変化すると、風速が150mmで10usecほど変化する。つまり、双方向の平均と校正値のズレから風速を計算した場合、位相差を見るだけでは校正した気温±10℃程度の範囲でしか使用できない。北海道だと真夏と真冬でΔtが50℃くらいあるので、通年で使うなら位相差だけでは足りない。
　解決策が無いわけではなく、例えば精度が10℃程度で温度を測れる手段があれば、それで位相の変位量を補正して音速を計算する、とかできるはず。
　もっとも今の段階でそんな話をしてもとらぬ狸のなんとやら、なわけだが。