Μέτρηση δύναμης σε κρούση

Παρουσιάζω εδώ μια διάταξη για τη λήψη, απεικόνιση και επεξεργασία πειραματικών μετρήσεων χρόνου - δύναμης κατά τη διάρκεια της κρούσης ενός αμαξιδίου. Χρησιμοποιεί:

• Ένα μικροελεγκτή ESP32-C3
• Τη μονάδα CS1237
• Ένα αισθητήρα δύναμης (load cell)
• Τα απαραίτητα λογισμικά (για τον μικροελεγκτή και τον συνδεδεμένο υπολογιστή)

Η διάταξη

Ο ESP32-C3 με τη μονάδα CS1237

Ο αισθητήρας δύναμης (load cell)

Για την απεικόνιση, αποθήκευεση και επεξεργασία των μετρήσεων χρησιμοπιείται μια εφαρμογή, γραμμένη σε Python. Ακολουθούν μερικές εικόνες με διάφορα πειράματα που πραγματοποιήσαμε.

Δύο πειράματα κρούσης αμαξιδίο με διαφορετική ταχύτητα

Εξάρτηση δύναμης κρούσης από την ταχύτητα

Εξάρτηση ταχύτητας κρούσης από χρόνο κρούσης

Εξάρτηση δύναμης κρούσης από τη μάζα

Αναλυτικότερο κείμενο εδώ

Το λογισμικό εδώ

Αφίσα: Ασφάλεια στο εργαστήριο Φ.Ε.

 

Βρείτε στην αφίσα στη σχετική σελίδα του blog.

Χρήση φίλτρων στην ανάλυση σεισμικών κυμάτων

Τα μεσάνυχτα της 6/10/2026 είχαμε ένα σεισμό 3,1R ανοιχτά της Κεφαλονιάς. Ο σεισμός καταγράφηκε από αρκετούς ερασιτεχνικούς σεισμογράφους, όπως φαίνεται στις Εικόνες 1 & 2.

Εικόνα 1

Εικόνα 2

Τα σήματα από τους σταθμούς ΤΗ-BNOUS, JA-LEFK1, JA-JCMT είναι ικανοποιητικά και μπορούμε με αυτά να προσδιορίσουμε τη θέση του επικέντρου (Εικόνα 3).

Εικόνα 3

Τα σήματα από τους TH-LCIG και ΤΗ-TEST παρουσιάζουν έντονο θόρυβο και γι' αυτό σε μια πρώτη προσέγγιση δεν τα αξιοποιήσαμε. Χειρότερα φαίνονται τα σήματα από τον TH-TEST. 

Θα δούμε τώρα πως θα αξιοποιήσουμε τα σήματα αυτά, αναδεικνύοντας με χρήση κατάλληλων φίλτρων τα πραγματικά σεισμικά σήματα. Πρώτα επιλέγουμε το σήμα (Εικόνα 4) και το στέλνουμε στο παράθυρο Ανάλυσης με τις travel-time καμπύλες (Εικόνα 5).

Εικόνα 4

Εικόνα 5

Γνωρίζουμε (δες Εικόνα 3) ότι ο σεισμός έχει επίκεντρο κοντά στην Ηγουμενίτσα (όπου βρίσκεται ο σταθμός TH-TEST). Έτσι αποφασίζουμε να χρησιμοποιήσουμε το φίλτρο Local Event (Εικόνα 6). Το φίλτρο είναι Band Pass 1 Hz - 15 Hz, κόβει δηλ συχνότητες μικρότερες από 1 Hz και μεγαλύτερες από 15 Hz.

Εικόνα 6

Ο σταθμός TH-TEST είναι τύπου TC-1 με ρυθμό δειγματοληψίας που δεν ξεπερνάει τα 19Hz, έτσι το ψηφιοποιημένο σήμα του δεν περιέχει αξιοποιήσιμες πληροφορίες για συχνότητες μεγαλύτερες των 9,5 Hz. Επιπλέον όπως φαίνεται και στο φάσμα της Εικόνας 5, υπάρχει έντονος θόρυβος σε συχνότητες πολύ μικρότερες του 1 Hz. Θα τροποποιήσουμε λοιπόν το Band Pass φίλτρο, χρησιμοποιώντας την επιλογή Custom,  ώστε τα όριά του να γίνουν 0,2 Hz και 8 Hz (Eικόνα 7). 

Εικόνα 7

H τελική μορφή του σήματος φαίνεται στην Εικόνα 8, και τώρα βέβαια μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του επικέντρου του σεισμού.

Εικόνα 8

Το κείμενο, αν και αναφέρεται στην εφαρμογή Seismo, εχει λογική που μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στο jAmaSeis χρησιμοποιώντας ταυτόχρονα Low Pass (8Hz) και High Pass (0,2Hz) φίλτρα.

Ο δείκτης αντι-κόκκινο λάχανο

Η αγριο-μολόχα (Malva Sylvestris) μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως universal δείκτης αντί του κόκκινου λάχανου, έχοντας το σημαντικό πλεονέκτημα ότι το αφέψημά της είναι αρωματικότατο (άσε που όσο περισσέψει πίνεται κιόλας!!!) .

Στην επόμενη φωτογραφία στην πρώτη στήλη από πάνω προς τα κάτω στο αφέψημα έχουμε ρίξει: λίγες σταγόνες  δ/τος HCl, ξύδι και καθαριστικό Viakal. Στη δεύτερη στήλη το καθαρό αφέψημα, με ρυθμιστικό διάλυμα pH=6,86 και εμφιαλωμένο νερό. Στην τρίτη στήλη δ/μα μαγειρικής σόδας, Azax με αμμωνία και δ/μα NaOH. Τέλος στην 4η στήλη ξυνό, ασβεστόνερο και σόδα (ποτό).

Το καφετί χρώμα του αφεξήματος οφείλεται στο ότι χρησιμοποίησα άνθη και φύλλα του Malva Sylvestris. Χρησιμοποιώντας περισσότερα άνθη το χρώμαγίνεται πιο μωβ.

Στο φεστιβάλ Science on Stage 2026 στη Λιθουανία οι συνάδελφοι Marie Žilavá & Peter Žilavý από την Τσεχία παρουσίασαν ένα πείραμα ηλεκτρόλυσης διαλύματος NaCl σε αφέψημα Malva Sylvestris. Το διάλυμα διαχωρίζεται σε δύο τμήματα τα οποία ενώνονται και πάλι με το τέλος της ηλεκτρόλυσης. To πείραμα, που κατά τη γνώμη μου ήταν από τις καλύτερες στιγμές του φεστιβάλ, προσπαθώ να αναπαράγω στο επόμενο βίντεο. 

Καθώς συνολικά η διαδικασία κράτησε περί τα 20 λεπτά, σε μερικά τμήματα του βίντεο έχει τροποποιηθεί η ταχύτητα, ώστε να αναπαράγονταιγρηγορότερα.

Η πιο όμορφη στιγμή (πάντα κατά τη γνώμη μου) είναι στο τέλος της ηλεκτρόλυσης όταν αφαιρείται το διαχωριστικό των δύο τμημάτων και τα διαλύματα αφήνονται να αναμιχθούν, διαχωριζόμενα τώρα σε δύο στιβάδες λόγω διαφοράς πυκνότητας.

ΠΡΟΣΟΧΗ: Κατά την αντίδραση παράγεται χλώριο, που είναι τοξικό. Δεν εισπνέουμε!!!

Φασματοσκοπία με τη μονάδα AS7265X

Στη μονάδα AS7265x Spectral Triad η Sparkfun έχει συνδυάσει τρεις διαφορετικούς αισθητήρες τους: AS72651, AS72652 και AS72653. Η μονάδα, που ακολουθεί λογική 3,3V, ανιχνεύει φως σε 18 κανάλια (περιοχές μηκών κύματος) από 410nm (στα όρια του υπε-ριώδους) μέχρι 940nm (εγγύς υπέρυθρο) με ευαισθησία από 28,6 nW/cm2 και ακρίβεια ±12% . 

Η μονάδα AS7265X

Η διάταξη των τριών αισθητή-ρων δεν πρέπει να συγχέεται με τα εξαιρετικά πολύπλοκα φασματoφωτό-μετρα, καθώς το μόνο που προσφέρει στο χρήστη είναι η δυνατότητα να μετρήσει πως τα διάφορα υλικά απορροφούν ή ανακλούν το φως σε 18 διαφορετικά κανάλια, όπως απεικονίζονται στην επόμενη εικόνα.

Η φασματική απόκριση της μονάδας AS7265X

Είχα και παλιότερα χρησιμοποιήσει τη μονάδα AS7265X σε συνδυασμό με κατάλληλο λογισμικό για την απεικόνιση των φασμάτων σε υπολογιστή. Τώρα παρουσιάζω μια αυτόνομη συσκευή, η οποία βασίσεται στον μικροελεγκρή ESP32-S3 συνδυασμένο με LCD οθόνη αφής 3,5". Η όλη διάταξη έχει τοποθετηθεί σε ειδικά σχεδιασμένο και 3D εκτυπωμένο κουτί.

Η διάταξη στο κουτί της.

Το γραφικό περιβάλλον του λογισμικού της συκευής βασίστηκε στη βιβλιοθήκη LVGL και ο προγραμματισμός έγινε μέσω του Arduino IDE.

Το γραφικό περιβάλλον της συσκευής

Σε ένα πρώτο πείραμα πήραμε το φάσμα μιας λάμπας πυρακτώσεως σε δύο διαφορετικές θερμοκρασίες, με σκοπό να επιδειχθεί η μετατόπιση του μεγίστου της φασματικής κατανομής σε μικρότερα μήκη κύματος με την αύξηση της θερμοκρασίας.

  

Μετατόπιση του μεγίστου της φασματικής κατανομής μιας λάμπας πυρακτώσεως
σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία της.

Ο σεισμογράφος του ΕΚΦΕ και πάλι online

 Μετά από 3,5 μήνες που ο σεισμογράφος του ΕΚΦΕ Θεσπρωτίας (LCIG) ήταν εκτός δικτύου, πρώτη καταγραφή σεισμού σήμερα τα 5,3R στην ανατολική Τουρκία. Ο σεισμογράφος πλέον δε βασίζεται στο δίκτυο IRIS, αλλά βγαίνει στον έξω κόσμο μέσω ιδιωτικού SeedLink server.

Τα σήματά του μπορείτε να τα δείτε και με το λογισμικό jAmaSeis μέσω της επιλογής Add Source / SeedLink. Στο πεδίο SeedLink IP δώστε: myseedlink.duckdns.org:18000. Μετά πιέστε το πλήκτρο Get Stations και επιλέξτε το σταθμό: TH_LCIG_00_BHZ. Δώστε τα στοιχεία του σταθμού: Location IGOUMENITSA, Latitude 39,5 και Longitude 20,27. Μετά από αυτά ο σεισμογράφος του ΕΚΦΕ θα είναι ορατός στο jAmaSeis όπως και οι κανονικοί jAmaSeis σταθμοί. Θα χρειαστεί κα αλλαγή του Scale στο jAmeseis, μια τιμή μεταξύ 400 - 500 είναι απαραίτητη για καλή παρακολούθηση των σημάτων.

Συσκευή για το νόμο του Malus στην πόλωση

Παρουσιάζω εδώ μια συσκευή για το νόμο του Malus στην πόλωση. Με ένα αισθητήρα φωτός μετράμε την ένταση φωτισμού σε Lux από το φως ενός πράσινου LED που περνάει από ένα σύστημα δύο πολωτικών φίλτρων, ενώ μεταβάλλουμε τη γωνία μεταξύ των αξόνων των δύο φίλτρων. Χρησιμοποιήσαμε:

1. Ένα Arduino Pro Micro, τον αισθητήρα ΒΗ1750 και μια μικρή OLED οθόνη (0.49") στην οποία απεικονίζεται μόνο η ένταση φωτισμού, όπως τη μετράει ο αισθητήρας ο οποίος έχει ρυθμιστεί στη μέγιστη δυνατή ανάλυση (0.11 Lx). Όλα αυτά τοποθετήθηκαν σε κατάλληλων διαστάσεων πλαστικό κουτί.

2. Μια 3D εκτυπωμένη βάση αποτελούμενη από τα τμήματα Μ1 έως Μ9. Στα Μ2 και Μ6 στερεώνονται τα δύο πολωτικά φίλτρα. Ένας αλουμινένιος γωνιομετρικός δίσκος στερεώνεται στην κορυφή του M6. Στο M5 στερεώνεται μεταλλική ακίδα (λεπτό βελόνι) για τη μέτρηση της γωνίας πάνω στο γωνιομετρικό δίσκο. Στο Μ8 σε κατάλληλη βάση στερεώνεται το πράσινο LED ενώ με το Μ9 μια μπαταρία των 3V στερεώνεται στο LED. Το τμήμα Μ1 χρησιμεύει για τη στερέωση των υπόλοιπων τμημάτων στο πλαστικό κουτί της βάσης. Στο ίδιο τμήμα στερεώνεται αι ο αισθητήρας BH1750.

Στις συνοδευτικές εικόνες φαίνονται:

1. Το ηλεκτρονικό κύκλωμα της διάταξης.

2. Τα τμήματα της 3D εκτυπωμένης βάσης.

3. Η συναρμολογημένη διάταξη.

4. Ενδεικτικές μετρήσεις.

Τα ηλεκτρονικά της διάταξης

Η 3D βάση

Η συναρμολογημένη διάταξη

Τα πρώτα αποτελέσματα