Bangun Seismometer Sensitif dan Murah dengan Arduino Nano – Detektor Gempa DIY
Komponen dan Perlengkapan
- Arduino Nano R3 — 1 unit
- Operational amplifier IC TL061 — 1 unit
- Resistor 10k ohm — 2 unit
- Resistor 1M ohm — 1 unit
- Kapasitor Keramik Cakram, 39 pF — 1 unit
- Gelung sekunder dari trafo kecil 1-2W — 1 unit
Alat dan Mesin yang Diperlukan
Aplikasi dan Layanan Online
Tentang Proyek Ini
Seismometer adalah alat untuk deteksi gempa bumi dan pengukuran kekuatannya. Pada dasarnya, alat-alat ini sangat presisi dan relatif sulit untuk dibangun sendiri. Sensor yang tersedia secara komersial sangat mahal, dan modul elektronik murah yang sensitif terhadap getaran tidak cukup sensitif untuk tujuan ini.
Dalam teks dan video yang berikut, Anda dapat melihat pembuatan perangkat yang murah dan relatif mudah untuk DIY, dan namun dapat dibandingkan dengan perangkat komersial mahal dari jenis ini.
Selain itu, seismometer itu sendiri terdiri dari dua bagian, detektor getaran mekanik, dan bagian elektronik yang mengubah getaran ini menjadi sinyal listrik, memplifikasi mereka dan mengonversinya menjadi sinyal digital, yang kemudian dapat kita pantau secara visual pada software pencatatan data PC.
Untuk mengubah getaran menjadi sinyal listrik, magnet permanen digunakan sebagai bagian yang dapat bergerak dan solenoid dengan banyak lilitan untuk mengubah gerakan magnet menjadi sinyal listrik. Dalam kasus khusus ini, saya menggunakan lilitan primer dari trafo jaringan kecil dengan daya 1,8 W dan resistansi 1,2 kOhm. Pada gelung ini terdapat plat aluminium yang ditempel, yang berfungsi untuk menurunkan osilasi magnet yang bergerak yang disebut “efek Lentz”.
Modul berikut berfungsi untuk memperkuat sinyal ini dan berisi operational amplifier rendah derau (TL061, NE5534..) atau operational amplifier instrumen (OP07, OP27, LT1677...), tetapi bekerja baik dengan 741 lama yang baik dengan sumber daya eksternal. Sekarang sinyal analog yang diperkuat ini diambil pada input A0 mikrokontroler Arduino. Sebenarnya, Arduino mewakili konverter analog ke digital. Untuk tujuan pengujian, kita dapat menggunakan contoh Arduino untuk konverter a / d yang disebut “AnalogInOutSerial”, tetapi tentu saja, yang terbaik adalah kode yang disebut “NERdaq”. NERdaq adalah sistem akuisisi data yang dikembangkan di New England Research untuk mendukung seismometer slinky di sekolah. daq dibangun di sekitar Arduino dan meng-stream nilai 16-bit (oversampled) ke port usb; data diambil sekitar 18,78 sampel/detik. Kode Arduino disediakan untuk penggunaan tanpa batas, dan juga tersedia di https://code.google.com/archive/p/nerdaq/
Kode berisi beberapa filter yang dikembangkan khusus untuk tujuan ini. Sinyal yang diproses ini melalui protokol serial dikirim ke software pencatatan data untuk menyimpan data dan representasi visual.
Software gratis terbaik untuk tujuan ini adalah “Amaseis” dan yang terbaru “JAmaseis” (Java Amaseis). Program-program ini dapat diunduh dari tautan berikut:
- https://harvey.binghamton.edu/~ajones/AmaSeis.html
- https://www.iris.edu/hq/jamaseis/
Dengan bantuan Jameseis, Anda dapat mengunggah data real-time ke server IRIS. Misalnya, Anda dapat melihat data real-time dari seismometer saya di:
- https://geoserver.iris.edu/content/mpohr
Dalam gambar di bawah ini, Anda dapat membuat perbandingan antara seismometer saya, dan yang dari observatori seismologi resmi di kota saya. Ini adalah getaran yang sangat lemah dan seperti yang Anda lihat hampir tidak ada perbedaan antara dua seismogram, yang merupakan konfirmasi terhadap sensitivitas dan presisi seismometer murah buatan rumah ini.
Gambar berikut menunjukkan gempa bumi di Yunani dengan magnitudo 5,2 skala Richter yang tercatat pada seismometer saya pada jarak 220 kilometer dari epicenter.
Instrumen sangat sensitif terhadap arus udara, jadi harus dilindungi dengan baik.
Dan akhirnya, ini adalah desain sensor yang sepenuhnya baru yang diciptakan dan dipatenkan oleh saya, yang sangat sensitif dan mudah dibangun. Saya merancangnya berdasarkan pengalaman saya sebelumnya dalam membuat perangkat semacam ini. Di saluran video saya Anda dapat melihat seismometer buatan rumah lain yang telah saya buat:
- -DIY piezo seismometer sederhana dan murah
- -10$ seismometer sensitif
- -DIY Lehman seismometer
- -DIY horizontal pendulum seismometer
- -DIY AS1 seismometer
- -TC1 vertical seismometer
Di atas: Gempa bumi di wilayah FIJI pada 19.08.2018, ribuan mil jauhnya.
Kode
Kode Arduino tersedia untuk diunduh saja (tidak ada pratinjau).
Skematik
Gambar skematik tersedia sebagai referensi rangkaian.
