簡易雷距離計

概要

私が住んでいるところでは、夏場には、よく雷が発生します。そこで落雷地点までの距離を測定できないものか と考えました。

※昔話 在住する三田市には、桑原・欣勝寺という雷除けで有名なお寺があります。 昔々、雷の子供が井戸に落ち、「助けてくれ」というのを、和尚は日頃から雷に迷惑をかけられているので、 二度と桑原に雷を落とさないよう約束させて帰した。 これ以降、「くわばらくわばら欣勝寺」といえば雷が落ちなくなったという伝承があるそうです。

動作原理

基本的には、以前に製作した、ストップウォッチの応用です。つまり、落雷で雷が光ってから、雷鳴が聞こえるま での時間を測定(手動操作)し、その結果に音速を掛け算し、距離を表示します。

国際標準大気(ISA:International Standard Atmosphere)では、海面上で気温15℃での音速は、 約 340 m/s ( = 1225 km/h) となります。これは、 1 気圧中の音速の計算方法、 331.5m/sec + (0.61 × 摂氏温度) で求められます。

今回は、摂氏温度を20℃と固定値を使用しました。

回路図

回路は、ストップウォッチとまったく同じです。

ソースコード

//********************************************************************** /* ＜雷距離計＞ ■機能概要 ・開始と停止スイッチによるストップウオッチの機能を提供する。 ・精度は、１ｍｓｅｃとする。 ・対象を音速とした時の距離を表示する。 ■ＣＯＮＦＩＧの設定 ・LVP_OFF ・MCLR_OFF ・WDT_OFF ・EXTCLK */ //********************************************************************** #define LED PORTA.F2 #define START_SW PORTB.F1 #define STOP_SW PORTB.F0 #define ON 0 #define OFF 1 #define IDLE 0 #define START 1 #define STOP 2 //********************************************************************** static unsigned long cnt; static unsigned char flag; void interrupt() { // １ｍｓｅｃの割り込み処理 if (PIR1.CCP1IF == 1) { PIR1.CCP1IF = 0; // if (flag == 1) { cnt++; } } // 停止スイッチの割り込み処理 if (INTCON.INTF == 1) { INTCON.INTF = 0; // flag = STOP; // count stop! } } //********************************************************************** void display(unsigned long cnt) { static unsigned char buf[20]; // LongToStr(cnt, buf); Lcd_Custom_Out(2, 2, buf); Lcd_Custom_Out(2, 13, "msec"); // LongToStr(cnt * 0.3437, buf); // 0.3437 = (331.5 + (0.61 * 20)) / 1000 Lcd_Custom_Out(1, 8, &buf[6]); Lcd_Custom_Out(1, 13, "m"); } void main() { // アナログの設定 ANSEL = 0b00000000; // 使用しない。 // ポートの設定 TRISA = 0b10111000; TRISB = 0b00001111; OPTION_REG.F7 = 0; // PORTBをプルアップする。 // 入力割り込みの設定 INTCON.INTE = 1; INTCON.INTF = 0; OPTION_REG.INTEDG = 0; // CCPの設定 PIE1.CCP1IE = 1; PIR1.CCP1IF = 0; CCP1CON = 0b00001011; CCPR1L = 0x88; // 0.001sec...(1÷20000000)*4*5000 CCPR1H = 0x13; // TIMER1の設定 PIE1.TMR1IE = 0; PIR1.TMR1IF = 0; TMR1L = 0; TMR1H = 0; T1CON.T1CKPS0 = 0; T1CON.T1CKPS1 = 0; T1CON.TMR1ON = 1; // 変数の初期化 TMR1L = 0; TMR1H = 0; // ＬＣＤ（液晶モニタ）の初期化 Lcd_Custom_Config(&PORTB,4,5,6,7,&PORTA,1,0,6); Lcd_Custom_Cmd(LCD_CURSOR_OFF); Lcd_Custom_Out(1, 1, "ThunderRange V1"); Delay_ms(1000); Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR); // 割り込み(全体)の設定 INTCON.PEIE = 1; INTCON.GIE = 1; // LED = OFF; // LED off! flag = IDLE; cnt = 0; // while(1) { // 開始を判断する。 if ((flag != START) && (START_SW == 0)) { cnt = 0; flag = START; // count start! LED = ON; // LED on! Lcd_Custom_Out(1, 1, "Start!"); } // 停止を判断する。 if (flag == STOP) { flag = IDLE; LED = OFF; // LED off! Lcd_Custom_Out(1, 1, "Stop! "); // display(cnt); } // 開始中はカウント値を表示する。 if (flag == START) { display(cnt); } } } //**********************************************************************

動作原理

雷が光ったら、開始スイッチ(緑色)を押します。 数秒後に雷鳴が聞こえたら、停止スイッチ(黄色)を押します。 測定時は、LEDが点灯し、LCDに経過時間と落雷地点までの距離が表示されます。 高速に数値が変化しますので、目視での判断は難しいです。 停止すると、LEDが消灯し、LCDに経過時間と落雷地点までの距離が表示されます。 この例では、落雷してから、雷鳴が聞こえるまでの時間は、約9.8秒で、落雷地点までの距離は、約3.4kmです。 如何ですか? 摂氏温度や湿度を考慮すれば、更に精度を上げることが出来ます。