あやしい水槽

海水魚 サンゴ 海藻  あやしい記事とピンボケ写真.そして誤字脱字...

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08月の記事一覧

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AQUATRONICA その8 すんごいソフトウェアあります編  

大枚を叩いてかったアクアトロニカですが,不満な点が
いくつかあります.
その一つは,pHやORP,温度などのデータを記録できる
データロガー機能のメモリ容量が少ないことです.
データの記録間隔はデータを残す期間に依存して,

 月 → 16時間おき
 週 → 4時間おき
 日 → 15分おき 

となっています.
不揮発性のメモリに記録しているためなのか,
かなりケチったメモリ容量です.

アクアトロニカ コントローラはそこそこ長い期間販売されている
ようで,傍から見る限り,枯れた技術と汎用部品で構成されていて,
これはこれで,すばらしいことで,動作不良があってはならない
アクアリウム用のコントローラとしては理にかなったデザインで
ある訳ですけど,このメモリ容量の点では何とかしてもらいと
思います(^^

AQUATRONICA その5 インターネットにも接続してみました編
で紹介した
-----
ところで,AquatronicaのWeb内にあるLiteratureに,
このイーサネットモジュールをHTTPでアクセスするためのドキュメント
Replacing the controller for third party software developmentが公開されています.
これを参照してLAN経由で色々楽しいことができそうですね.
----
この情報からJAVAを使って,自分でデータをロギングするツールを
作ろうかと,JAVAプログラムをちょこちょこ練習していました.



ところが,おなじみのreefcentralを見ていたところ,
aquatronicaのforumで,
Developing Aquatronic Server - who's interested ?
という書き込みがありました.
そのレスでリンクが張ってあったのですが,

このリンクを開いた瞬間目玉が飛び出ました (@o@)!
http://www.waldonell.com/me/aquastats

Waldo Nell's Voice
こちらのWebの
AquaStats
を見てみてください.
"AquaStats"というアプリケーションです.

これこそ,自分の目指していたものです!
しかも改訂履歴を見ると2007から開発を進められてます.
完全に自分のリサーチ不足でした(^^;

これは期待出来そう
早速ダウンロードさせて頂いてインストールします.

先ずは,PCにインストールされているJAVAのバージョンの確認が必要です.

DOSプロンプトから,
chk_java.jpg

インストール方法の解説には
You will typically need Java 1.5 (Java 5) or Java 1.6 (Java 6).
とありますのでOKです.

インストールは自分でフォルダを作成してファイルを移動させる必要があります.
英語ですが丁寧に書いてあるので問題ないかと.

AquaStats.zip と Aquatronica_db.zip をダウンロードして
インストールする必要があります.

JAVAで作成させたアプリケーションなので,通常のEXE形式でなく
jarをクリックして起動です.

私の環境では,ファイル圧縮ソフトの関連付けに"jar"が指定されていて
最初AquaStatsが起動せずに,ファイルの解凍動作が始まって
悩んでしまいました.
ファイル圧縮ソフトの関連付けを解除すると起動できました.

こちらがメイン画面です.
AquaStats_PIC.jpg
各センサ類とパワーバー(ACタップ)の見慣れたアイコンが表示されます.
アイコンはAquatronicaのオリジナルを使っているみたいです.

このアプリケーションがどのようなものかというと...
・LANに接続されたAquatronica Ethernet module とやりとり
・Aquatronica Ethernet module で標準的にコントロールできる内容と同じことが操作可能
  センサの値を表示とパワーバーの電源ON/OFFの表示,および電源ON/OFFの操作
・センサ類と電源ON/OFFのロガー機能(分単位の周期で読み取り可能)
・アラーム時にメールを送信
などです.


こちらが欲しかったセンサをロギングした結果です.
AquaStats_PIC_Plot1.jpg
データの読み取り周期は5分にしてます.

こちらは電源のON/OFFのログです.
AquaStats_PIC_Plot2.jpg
なんともありがたい機能です.

統計値も表示できます.
平均値とか分散とか標準偏差とか...
AquaStats_PIC2.jpg

PC上のアプリケーションなので,常時データをロギングするためには
もちろんPCも常時作動させる必要があります.
専用のサーバが欲しくなるところです(^^

このAquaStatsは,フリーですがパーソナル用途に限定されてます.
なのでアクアSHOPでは見ることはできないと思いますが,Aquatronicaを
購入された方は是非お試しを!!

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AQUATRONICA その7 リモートフィーデングしました編
AQUATRONICA その6 USBで共有しました編
AQUATRONICA その5 インターネットにも接続してみました編
AQUATRONICA その4 水温をロギングしてみました編
AQUATRONICA その3 ノートPCにもつなげてみました編
AQUATRONICA その2 PCにつなげてみました編
AQUATRONICA その1 へそくりで買いました編
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水槽と照明 その14 色温度(後編) 

先の記事,
水槽と照明 その13 色温度(前編)
の後編です.


4.色温度と実際の照明の光スペクトル
前編では,プランクの放射則から算出された色温度の光スペクトル分布を
算出してグラフ化しました.ここでは色温度の光スペクトル分布と,
実際のメタハラ,LEDランプの光スペクトル分布との見比べてみます.

例として,以前の記事で行ったメタハラとLEDの比較の際に
光スペクトル分布から算出した相関色温度が近かった,
SC115-MarineBlueとLeDioPearlWhite
と色温度13000Kのスペクトル分布を比較です

xy色度図上ではSC115-MarineBlueとLeDioPearlWhiteは非常に近く位置しています.
光源色比較_xy色度図_comp13000K


それぞれの光スペクトル分布です.
色温度13000Kの光スペクトルは,可視光の部分を切り出し,
その中のピークを1としてあります.
同じ色温度をxy色度図で_スペクトル
スペクトルの分布の左肩上がりといった点で傾向は似ているものの,
実際のランプのスペクトル分布は各波長毎に凸凹があります.
これだけスペクトルの分布は異なっても,色温度としては
13000Kとおおよそ同じ値になります.

これから色温度は,実際のスペクトル分布における
詳細な波長の強弱までは表すことができないものだと理解できます.


5.色温度による画像処理
さて最後に,実際の画像を使って,照明の色温度が変わったものとして
画像の見え方がどのように変わるか試してみました.

やり方ですが,各色温度毎のRGBの比率を算出しまして,
そのRGB比にしたがって,BMP画像のRGB比を変える,
といった方法をとりました.

下のグラフは,6500KのときのRGB比率を基準として,
各色温度におけるRGB比率を表しています.
CCT_RGB.jpg

このRGB比率を元に6500Kの水槽用蛍光灯下で撮影した
水槽画像を,各色温度のRGB比率で補正した画像です.
suisouPIC_compB_20100819.jpg
白色の蛍光灯で撮影した画像は,こんな淡水水槽のもの
しかありませんでした(^^;

澄み切った昼間の色温度は6500K,夕日時の色温度は2000Kくらいと
いわれています.

ちょっと大げさに変化しすぎのような気がしますが,
雰囲気は伝わるのではないでしょうか.
まあ,単純な画像処理なので,実際に人間が見た場合とは異なり,
照明される側の反射率や表面の拡散の具合,間接光の影響など
は全く考慮していません.ちょっとしたお試しといったところです.

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AQUATRONICA その7 リモートフィーディングしました編  

まだまだ残暑厳しい8月ですが,9月になったら涼しくなってもらえるのでしょうか...
夏休みの工作第2弾です.

今回はアクアトロニカの有効活用編として,エーハイムのオートフィーダーを
少し改造して,アクアトロニカからコントロール(というほど大袈裟さなものでは
無いですが)できるようにしてみました.

アクアトロニカのパワーバー(ごついACタップ)でAC100VをON/OFFして
,リレーを動かします.エーハイムのオートフィーダのマニュアルSWに
配線を割り込ませてリレーの接点に接続して,リレーのON/OFFでオートフィーダを
好きなときに動作させて餌やりを楽しもう,という算段です.

ネットワークカメラで水槽を常時観察できるようにしてますので,
遠隔餌やりができます(^^


オートフィーダは何種類も発売されてますが,うちではエーハイム製を
愛用してます.
下の写真は餌のカップを取り外した状態です.
IMG_2574.jpg
このオートフィーダは1日に4回まで餌をあげることができて,1回には
1分を置いて2回転させることができます.

赤字で「EHEIM」と書かれたラバー状のスイッチは,マニュアルSWになっていて
ここを押すと設定した時間に関係なく,餌のカップを1回点させることができます.
今回は,この「EHEIM」スイッチに配線を割り込ませて,外部制御に対応させる
計画です.

電池交換用のねじを外すとこのようにバラバラにできます.
IMG_2575.jpg
内部まで餌だらけでした.

基板を取り外して裏側をみた状態です.
IMG_2578[1]
図中赤線で囲ったパターンと青線で囲ったパターンにはSWが2個並列に
はんだ付けされています.この2つのパターンを短絡させると
マニュアル動作する設計のようです.

そこで,それぞれのパターンに線を1本ずつはんだ付けして,外部に引き出しました.
IMG_2579.jpg


さらに秋葉でかったオムロンのリレーにつなげて,完成です.
このリレーをAC100Vのコンセントにさすと,オートフィーダが1回転します.

オートフィーダのマニュアルスイッチは接点の立ち上がりを検出してるようで,
一度リレーをONさせると,オートフィーダは1回転だけします.
コンセントを抜いて再度AC100Vを流すと,また1回転だけします.
オートフィーダが回転している間のON/OFFは検出させないので,
チャタリングの問題もありません.

さっそく水槽でテストです.
アクアトロニカのパワーバーに接続して,iPhoneでコンセントをONにすると...



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こんな感じにオートフィーダが回転します.
回転させた後はパワーバーのコンセントをOFFにする必要があります.


調子に乗ってネットワークカメラで観察しながら,iPhoneで
オートフィーダを動作させてみました(^^

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これで,ネットワークに繋がる限り,地球の裏側からでも餌やりが楽しめるようになりました(^^


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水槽と照明 その13 色温度(前編) 

色温度は,室内の蛍光灯や車のライトなど,
照明の光の色の指標として使われています.

昔から照明に利用されてきた白熱電球は,細いフィラメントに電流を
ながして発熱させ,そのときに発する光を光源とするものです.
このとき,発熱したフィラメントの温度に応じた波長分布の光が
放射されています.色温度とは,物体の温度に応じて決まった光を
発するというものです.

分かりやすいところでは,製鉄所で熱せられた鉄が赤く光っている
光景をよく目にします.鉄が高温になると明るいオレンジ色の光を発して,
冷めて温度が低下すると徐々に赤色になり,さらに冷えると黒くなって
通常の色に戻ります.黒くなったときも,高温であれば人には見えない
赤外線を発し続けています.

K(ケルビン)とは温度を表す単位で,摂氏(℃,セルシウス度)との関係は
℃ = K - 273.15
です.
つまり 0℃ が 273.15K となります.


色温度を理解するには黒体や放射率などの概念を知る必要がありますが,
これらについてはインターネット上に沢山解説したWebがありますので
ここではふれません.
このページなんて良いのではないでしょうか.
色温度のはなし


今回は,照明色の指標としての色温度を理解するために,色温度の光スペクトル特性を
実際に算出して,さらに光スペクトル特性からxy色度図を用いて,色の可視化を
行ってみました.

1.色温度から光スペクトルの算出
色温度といえばこの式から始まります.
プランク放射則
色温度が決まれば,波長毎のエネルギー強度が決定されます.


この式から,色温度10000K,6500K,4000K,2000Kのときのそれぞれの
光スペクトル強度分布を求めてみました.

縦軸は絶対値でエネルギーです.
黒体放射グラフ1
色温度が高くなると,エネルギー強度が強くなり,波長分布もより短波長側に
シフトしていくことが分かります.4000Kと2000Kでは絶対強度においては
10000Kと同じグラフでの比較が困難です.


そこで,各色温度での波長分布のピーク値を1として規格化したグラフがこれです.
20000Kから2000Kまで表してみました.
黒体放射グラフ2s
ここで着目すべきは,380から780nmの可視光域とスペクトル分布の関係です.
10000Kにおいてすでにそのピークは可視光域をこえて紫外線域にあります.
マリンアクアリウムで最もポピュラーな色温度20000Kでは,その一部しか可視光域に
ありません.


2.xy色度図上の色温度
次に,xy色度図上で色温度がどのように示されるか,光スペクトル特性から
三刺激値をつかって,その座標を求めてみました.

色度図上では白点と6500Kが一致します.
(5500Kなどを一致させる考え方もあります)
白点を通過するように色温度の曲線を黒体軌跡として示してあります.
色温度を変えてゆくと,黒体軌跡にそって色が変わっていきます.
xy色度図_20100818完

見やすいように,黒体軌跡のところを拡大表示しました.
光源色比較_xy色度図_20100809_黒体放射拡大
1000Kでは波長600nmの赤色ですが,色温度が高くなると
だんだん 赤 → 橙 → 白 → 水色 と変化して,色温度が無限大(∞)で
終わりです.
色温度が高くなると,色度図上での変化は小さくなり,色の変化度合いも
小さくなることが分かります.
特に20000K以上では,色温度の変化に対して,色そのものの変化はほとんどありません.

3.色温度の可視化
下の図は,1000Kから80000Kまでの色温度を可視化した例です.
縦に色温度,横方向は明るさによる変化を示しています.
色温度をディスプレイにRGBで表示させるのはディスプレイの個体差や
ガンマ値の設定によって見え方も変わってきます.
なので,ここでは一例として捕らえていただければと思います.
色温度グラディーション_20100809s
このように,色温度が低い時に比べて,色温度が高い場合には,
色の変化も判りにくくなってしまいます.
これは,温度Tはプランクの放射則の式のなかで指数関数の中にあるためです.

色温度は,白色光(太陽光)に近い領域では,それなりに色の違いも
分かりますが,マリンアクアリウムで好まれる青白い光の領域では
色の違いも分かりにくくなって,照明色の指標としてはあまり適して
いないものだということが理解できるかと思います.
80000Kと40000Kぐらいの違いはランプの経時変化で生じるくらいの
差よりもちいさいのではないでしょうか.
実際,メタルハライドランプでも20000K以上の表記をしているものは
そうありません.

また,色温度で照明色を表せるのは,黒体軌跡に一致した場合で,
そこから外れた場合には相対色温度として表されます.
大抵のランプでは黒体軌跡に一致するケースは少ないと思います.



後編では,色温度の違いで画像の見え方がどう変わるか,試してみようと
思います.

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夏休みの自由工作 

今日から夏休みです!
嫁子供は出掛けていないのでDIYのチャンス.

ということで夏休みの自由工作をやりました.
作品を紹介します.

作品1 へんな電源タップ
IMG_2570s.jpg
電源タップは1本のラインを複数に分けるのが普通ですが,
このへんな電源タップは,1つのコンセントに1本の電源ラインを必要とします.


その理由はこちら.
IMG_2569.jpg
アクアトロニカ用の電源ON/OFF用の連接スイッチでした(^^
ごく普通の電源タップを改造してそれぞれのコンセントから
ラインをそれぞれ繋げています.

アクアトロニカのパワーバー(ゴツイ電源タップ)のON/OFF制御は
すべてコントローラか接続したPCより行います.
しかし,メンテナンス時にはわざわざコントローラで電源をON/OFFさせるのは
かえってメンドウ.
特に,うちの場合,ろ過槽が地下の倉庫,コントローラは水槽のキャビの中なので,
階段を上ったり下りたりで大変です.また,水換え中にポンプを止めたりするとき
塩気のついた手でコントローラを触るのは気がひけるます.
そこで,この「へんな電源タップ」の電源をON/OFFするとすこぶる便利です.
また,「へんな電源タップ」には電源の状態を示すランプがついているので
電源がONなのかランプで確実に確認が可能です.


このあたりがアクアトロニカの欠点でもあります.


作品2 ふつうのセンサブラケット
IMG_2572.jpg
これは分かりやすいですね.pHやORPなどのセンサプローブを取り付けるための
ブラケットです.
見てのとおり,アクリル板とパイプから作りました.

こんな感じに使います.ついているのはアクアトロニカ用のpHプローブ.
こいつを水槽のふちに引っ掛けます.
IMG_2571_20100812224531.jpg
あと2本センサプローブをつけることができます.


これまでは,
IMG_2296.jpg
こんな感じに水位センサの棒にくくり付けていたのですが,
このたび,ふつうのセンサブラケットはセンサプローブ3本に対応しました.



本日のおまけ.
今回チャームでウン万円の通販をしたので,タダでもらえるものの中から,
マウスパッドを選んでみました.

マウスを乗せてみると・・・
IMG_2573.jpg
ちょっと小さいような・・・(^^;

本日のおまけはおまけのマウスパッドでしたw

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7月の水温と室温 

暑中お見舞い申し上げます.
8月に突入してしまいましたが,7月の水温と室温です(^^;


暑くて死ぬかと思った7月23日のデータです.
(クリックすると大きくなります)


明け方ですら室温が29℃を下回ることがなく,
終日,完全に室温が水温を上回っています.

朝10時くらいまでエアコンを使っていたと思いますが,
出かけたと思われる10時以降温度が急上昇して4℃近く
一気に気温が上がってます.
ろ過槽が設置してある地下倉庫も室温より高く,
水槽クーラーが働いている間は2.5℃くらい温度が上昇してます.

水温は25.6~26.6℃の間をキープできていて,
お魚さんたちには良好な環境を提供できてるみたいです(^^

この状況で水槽クーラーがぶっ壊れたら完全にアウトですね.
使っているゼンスイZR-130は3シーズン目.
まだ大丈夫でしょうか?
来年あたりはそろそろ??


ここで水槽クーラーの働きっぷりを詳しく見てみると,
AQdata20100723s_factors_20100801101218.jpg
昼1時ごろから夜の10時くらいまでの水温です.この間の室温は30から34℃.

最高室温34.3℃をマークした午後3時には,クーラーが2時間働いて,
その後1時間で水温が1℃上昇,その周期は3時間.
完全にクーラーが作動しっぱなしにはなっていなく,
まだその能力には余裕がありそうです.

そのときの1分あたりのクーラーの冷却能力は0.0083℃
ですか.
あとでクーラーの冷却能力のスペックと比べてみよう.


8月はさらに室温は上昇するのでしょうか?

- 水温と室温シリーズ ---
 6月の水温と室温
 5月の水温と室温

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