夏休みの自由研究：ソーラークッカー 天気鍋（太陽追尾の評価）

温度ロガーのセンサを防水デジタル温度センサに交換して天気鍋を評価してみました。

朝8:30頃に評価を開始。この時点ではまだ太陽が東の方にあって陽が当たっていないけど、一応太陽の方を向けてセット。まだ太陽追尾のターンテーブルを制御するarduinoはブレッドボードのまま。効果が確認できたらユニバーサル基板に載せ替えるつもり。

お昼過ぎ、かなり熱くなってきて蓋に結露ができています。昼前あたりから時々雲が流れてきて直射日光が当たる時間が少なくなってきました。温度の記録更新は厳しそう。

温度変化の様子です。12:00頃に70℃に達した後はあまり上がりませんでした。最高水温は14:00過ぎに72.6℃を記録。残念ながらこれまでの記録75℃には達しませんでした。

交換した防水デジタル温度センサも今のところ調子よく動いています。

太陽追尾のターンテーブルの効果は明確には分からない結果でしたが、昼頃には70℃になるので、そうめんや冷や麦を茹でるには十分です。今日は記録をとるためにお昼の麺類はパスしました。

また暑くて終日快晴が期待できる日があったら記録を取ってみます。普段は特に記録せずに、かみさんが天気鍋を普段使いする予定。

夏休みのイベント；真夏のアイスショー他

7月最終日の金曜日は休みをとって、辰巳アイスアリーナで開催されたアイスショーにでかけました。りくりゅうペア初プロデュースのアイスショーとして話題になったもの。公式サイトThe Destinyはココ。真夏のアイスショーで外と中の温度差が、、、羽織るものを準備して観戦。オリンピック出場ペア、アイスダンスの生の演技を観ていたらあっという間。よかった。

写真は公演後のオフィシャル写真撮影の様子（演技中は写真撮影禁止）。一番前がりくりゅうペア。みんな軽々持ち上げていてスゴイ!!

この日はホテルをとってウォーターフロント周辺を散策。陽が落ちても暑いけど、海風があって多少はよい感じ。ビッグサイトの夜の風景は初めて。

朝はホテルでゆっくりしてチェックアウト時間間際に外にでるとすでに猛烈な暑さ。そんな中、豊洲市場に足を運びました。豊洲市場ができたのが2018年とのことなので、もう8年も経っているが初めて訪れた。

場外の飲食街と市場の見学コースを巡ってきましたが、インバウンドの外国人観光客が目立ちました。結構歩いた。ホテルでの朝食が遅かったのとたっぷり食べてしまったのでお腹が減らず、ここでの食事はパス。

帰りは高輪ゲートウェイシティの NEWoMan(ニューマン)高輪 に寄ってみました。LUFTBAUMという28階にある植物空間は圧巻。熱帯です。以前にきたときは駅前は何もなかったのに高層ビルが並び、巨大シティになってました。この街作りも資本集約産業か? これがペイできるのだからすごい。

建物内は快適ですが、外は猛烈な暑さと湿気です。体調崩しそうなので早めに帰宅しました。明日晴れたらセンサを交換した温度ロガーで天気鍋の評価をするつもり。

2ch温度ロガーの温度センサ交換

先日、天気鍋の水温測定中に異常値を記録した温度ロガーですが、レジンで封止した温度センサの防水が破れた模様だったので、最初から防水対応になっているデジタル温度センサに交換しました。ロガーの製作記事はこちら など。

写真は交換前のロガーと、新たに購入した防水デジタル温度センサです。ケーブルが予想より太い。これまでのアナログ温度センサの接続はコネクタにしてあったので容易に交換できます。ケース内左上のホットボンドで固めてあるのがピンヘッダを使ったコネクタ。

防水デジタル温度センサはDS18B20というものでアマゾンで購入。2つでよかったが3つで安かったので、予備を考えて3個入り。

DS18B20温度センサー温度プローブ

信号線にプルアップ抵抗が必要だったので、ユニバーサル基板の切れ端に抵抗を載せてピンヘッダを挿してコネクタ代わり。半田付け箇所が切れないようにホットボンドで固めています。あと、ケーブルが太かったのでチャンネル毎に別のゴムブッシュを通しました。

プログラム変更は、アナログセンサをAD変換して温度を読んでいた部分を、1ワイヤーのデジタル通信での読み取りにした。このセンサは複数センサを並列に繋いでも個別のアドレス毎に読み取れるらしいが、今回はこれまで2ポート使っていたのでそのままチャンネル毎にポートを分けました。

測定している様子。ch2は手で触っているので高めに出ています。

防水性能はまだ分かりません。今週末、晴れたら天気鍋で試してみます。

夏休みの自由研究：ソーラークッカー 天気鍋（トラブル発生）

太陽を追尾するターンテーブルの調整は、ぼほよくて12時間で180度回転しました。今日は朝のうち晴れたり曇ったりだったので、あまり期待しないでターンテーブルに載せた天気鍋の評価です。写真はまだ南東の方を向いています。これが徐々に南に向いていく。

途中で温度を見たら、温度ロガーが200℃を越えていておかしなことになっていました。センサが壊れた？かと思い、急遽外気を測定していた他方のセンサも鍋に入れて測定を継続。

結果、当初から鍋に入れていたセンサの温度はずっと異常（グラフ橙色）、もう一方も終盤になって異常値を記録するようになっていました。昼にそうめんを茹でるために鍋を回収したので今日の最高温度は66.7℃付近。十分熱くなっていてソーラークッカーはちゃんと働いています。

鍋からセンサを取り出してみると、レジンで固めたセンサが柔らかくなっていて水が進入した気がします。こんなになるのかとちょっと意外。調べてみると、一般的なレジンの耐熱温度は70～80℃らしい。これではダメですね。繰り返し70℃前後のお湯の温度を計っていたので徐々に劣化したのかと思う。

耐熱レジンで固めようかと思ってアマゾンで調べたら結構高い。それではと防水仕様になっているデジタルセンサを使うことにしました。小型の金属チューブに入ったケーブル一体型のセンサです。今までのセンサはアナログだったので、ESP32で書いたロガーのプログラムを変更する必要がありますが、大した手間ではないと期待。ただ、これまでの記録と差が生じる可能性もある。

週末にはロガーの改修ができるかと思っています。その後、快晴で暑くなってくれるとよいのですが。

夏休みの自由研究：ソーラークッカー 天気鍋（太陽追尾ターンテーブル）

久しぶりにArduinoで電子工作、と言っても工作全体から占める割合は僅か。

天気鍋で80℃のお湯を沸かすことを目指して、太陽を追尾するターンテーブルを作ってみました。動力は昔アマゾンで買った小型のギヤ付きステッピングモータ、これをArduino nanoで動かします。タイヤはミニ四駆のものでホイールは3Dプリントしたもの。モータの取り付け部品も3Dプリント。

テーブルは家にあったべニア板を丸く切り出して、写真のような回転ベアリングを使います。これで水2.5L＋鍋＋透明バケツ＋反射板を支えられるハズ。

横から見た様子。タイヤを天板に押し付けるためにスプリングを使っています。当初このスプリングが強すぎてタイヤが回らなかったので、少し切って短くしました。

水2.5L入りの天気鍋を載せて動くか確認のためにモータを早く回しています。アニメーションGIFになっています。この重量が乗ってもちゃんと動きました。

太陽の動きに合わせてモータの回転速度を調整します。1時間で15度回転させればよいので、あらかじめ概算のパルス間隔を出しておきました。タイヤの直径、テーブルにタイヤが接する半径、ステップ数とギヤードモータの減速による回転数などから計算しました。

中心に分度器を置き、テーブルに接しないように差し金を渡して計測開始。

3時間後の様子です。45度になればよいのですが、50度くらいまで進んでしまいました。組み立て時にタイヤが接する位置がテーブルの中心に寄ったようです。

50/45=1.11倍進んだので、ステッピングモータのパルス間隔を1.11倍遅くして調整。

水を入れた天気鍋を載せて12時間のテスト開始です。明日の朝5:15頃に180度回っていれば調整完了です（最近5:00前に目が覚める）。バケツの向こうに差し金が立てあり目印にしています。それが反対側のバケツの取っ手に一致すれば180度です。

上手く行って、明日晴れたらこのターンテーブルに反射板と天気鍋を載せて評価してみます。

夏休みの自由研究：ソーラークッカー 天気鍋（75度超え）

関東地方も梅雨明けしましたね。朝から快晴で日差しが強い。天気鍋日和です。昨日作った太陽熱反射板 を使って天気鍋を試してみました。

いつもの場所はかみさんが布団を干してしまったので少し離れた地面の上。反射板を広げて、天気鍋を置きました。写真はお昼頃、透明バケツの蓋が結露していていい感じです。

温度を確認したら、なんと75.6度で目標の60度を大きく超えました。簡易的な反射板だけど効果は抜群です。

温度推移はこんな感じ。最高温度は75.7度でした。70度超えまで一気に上がっていて気持ち良い。この温度なら温泉卵が作れるかと鶏卵を2個投入したので温度が少し下がってしまいました。

今日のお昼は外食したので、そのまま実験を継続しています。夕方16:00頃に鍋をバケツごと部屋にいれたので温度が急に下がり始めています。お湯は夕飯のときに冷や麦を茹でるのに利用。温泉卵は温度が高すぎたのか、湯で時間が長すぎたのか普通のゆで卵になってしまった。

午前中、外気温が50度近くになっているのはセンサに直射日光が当たっていたため。気付いて日陰にいれたので徐々に下がっています。

75度を達成できたので欲が出てきました。次は途中で卵を入れたりせず、80度を狙いたく考えています。太陽を追尾するターンテーブルも作ってみようかと検討中。

夏休みの自由研究：ソーラークッカー 天気鍋（反射板製作）

午前中は時々雲がかかりましたが、いよいよ関東も梅雨明けかと思うような天気です。という訳でまた天気鍋（ソーラークッカー）を試してみました。夏休みの自由研究です。

今回は朝8:00前に開始しましたが、この時間はまだ直射日光が当たりません。グラフで水温が急に上がっている8:53頃から日光が当たってきたと思われます。その後、9:32頃から温度が下がっていますが、これはちょっとトラブってセンサが水から出てしまったため。その後は順調に水温があがり、今日は45度まで達しました。目標は60度なのでまだまだ。

という訳で、太陽熱を集める反射板の製作です。この時期の昼頃の東京の太陽高度を調べてみると70度くらいなので、そのときに天気鍋に熱が集まるように設計。と、いうほどの設計ではない。

方眼厚紙を使って1/10スケールで試作してみました。真ん中の50円硬貨が天気鍋。

左右と後ろを折り曲げて、こんな感じになる予定。

家にあったプラダンを切り出しました。底は二重にしてあります。あまり意味はないかも。底から立ち上がるところは、幅広のセロハンテープをヒンジ代わりにしています。下に写っているのが厚紙の1/10モデル。

両面テープで、キッチン用のアルミホイルを貼り付けました。

側面を立ち上げて両サイドを背面を洗濯ばさみで止めます。真ん中に天気鍋が置いてあります。アルミホイルに鍋が写っているので上手く太陽熱が鍋に当たりそう。左右は鈍角で、時間経過によって太陽の方向が変ってもある程度熱が集まることを期待。時間経過と共に回転するターンテーブルがあれば完璧。ギヤードステッピングモータとArduinoなどで簡単に作れそう。

明日、朝から晴れたら試してみる予定。さて、何度までいくか!?