SFC-244
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機器概要

動作電圧 : 　DC 12V(10V～17V)10W以下/待機時 2w以下
反応時間 : 　50uS 以下
検知範囲 : 　W: 8cm x D:30cm(粒径に依存)
赤外線波長 : 　940nm
赤外線出力 : 　1mW以下 (@100mm)
動作温度範囲 : 　-20°C ･･･ 40°C
測定温度精度 : 　-10°C ･･･ 85°C ± 0.5°C
　 　-30°C ･･ -10°C ± 2.0°C

過去(学生発表参照)に実験していた光学反射式固体降水観測器の完成形です。
本器はセンサー前を通過する降雪粒子の通過時間・反射量を計測し、単位時間毎に計算をする事で
諸データと合わせ凡その降雪量・降水量を導出可能と考えます。

測定モードにより近赤外線をパルス又は常時発光し、降雪からの反射光をマイコンで ADC_50KHzの
サンプリングをしています、有効データの抽出を行う為出力周期としては5KHzです。
検知面は近赤外線LEDを5ケ横に並べその下に受光素子を配置し、個々の受発光素子は独立した調整
回路で偏りの無い検知域を得ており、更に検知面ヒーターの採用により温度変化にも安定した特性
となっています。
検知範囲は雪片の大きさに依存します、疑似的にφ10mmの場合、左右平均巾約 8cm x 前方約30cm
半値角から上下平均4cm程の有効域となっています。
現在データはPCやR-Pi等でロギングし解析されています、簡易的に内部のマイコンで計算された
結果を出力する事も予定しています。


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機器概観

角度変更台座・コネクター等突起部は含みません。
正面には近赤外線発光LEDと受光素子があります。
受発光は相互干渉を避ける為、アルミ製の遮蔽構造となっています。

センサーサイズ 　 　
幅 (正面) : 14 cm
高さ : 10 cm
長さ(奥行) : 24 cm
重さ : 900g


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標準取り付け金具と　･･･　 オプション金具例


左下へ引き出されているのは温度センサーです。
センサーは市販の単管等を利用し安全な場所に取り付けて下さい。


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機器接続図

AC-DCアダプタ、PC-I/F 部、センサーケーブル、センサー部
センサーケーブルは別途30m迄10m単位で製作可能です。
30m以上ご要望の場合は別途ご相談願います。
製品価格にセンサーケーブル、USBケーブルは含みません。
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汎用通信ソフトによる設定

PC直結で行う場合は Tera-Term 等 シリアル通信が可能な
アプリをインストールし、USB_A - B(micro) ケーブルを
御用意ください。
詳細は 説明書（準備中）をお読み願います。

動作モード: 0～5 ( 2,3,4,5は閾値の設定が必要です)
0 : 2byte_バイナリー出力
　　ADCで連続サンプリングし連続出力します。
1 : 2byte_バイナリー出力
　　ADC変換に同期してLEDをダイナミック点滅します。
2 : 2byte_バイナリー出力
　　検知中のみ連続出力し、無検知時は出力しません。
3 : テキスト出力　
　　ADCの値が閾値～4095迄のADC値を連続出力します。
4 : テキスト出力　
　　検知粒子毎に継続時間とADC最大値をCSV出力します。
5 : テキスト出力　
　　指定時間毎に検知数,積算時間,温度等をCSV出力します。
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専用ソフトによる設定

SFC-244 用アプリをインストールして頂き
USB-A -- B(micro) ケーブルを接続して下さい。
詳細は説明書をお読み願います。
設定内容は上記シリアルターミナルと同様です。
対象OSはWindows10/11(64bit)です。
Linux(64) はご相談下さい。
SFC-244 (Field Test)
　Snow_Flakes Counter (Multi Beams)
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観測イメージ

本機は自然光に含まれる赤外線が、急激な変化をした場合や
樹木の枝葉等風で揺れる物、車両の反射等があると反応します。
降雪に比べ大きく緩い変化(信号)になると思われますが
近似した反応があると信号判別がしづらくなりますので
反射・樹木・車の影響が無い方向へ向け設置して下さい。
写真の様に取り付けアームから横向きに設置すると
連続降雪時腕の部分に雪を抱きますが、庇部分で崩れ落ち、
測定エリアに影響を及ぼす事は無いと判断しています。
湿り雪の場合は写真より成長する事と思われます。
また、吹雪等で前面が覆われた場合、受発光部分が
ヒーターで融雪するまで計測できない時間が発生します。
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実測データ例_1　　2023

左図はMode3でサンプリングし、Excellでグラフにした物です、
旧型同様、縦軸は反射強度を表し単位は12bit ADC変換値で、
横軸はサンプリング周期を乗じると反射時間になります。
旧モデルと比較して感度を上げた為、かなり飽和(クリップ)
していますが、受光素子で飽和しているような気配もあり・・
観測エリアも含め再度確認です。
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実測データ例_2

左の様に飽和していない状態(飽和データを削除)が理想ですが、
旧モデルに比べて通過時間の長い物が多く見られるのは
有効検知エリアが広がった事で検知時間も変わっています。
単位時間内の降雪検知数は旧モデルより多くなっていますが
左図はExcellの為表示数が限られており、データ数を削減しています。
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実測データ例_3

Pythonでデータのロギング(File化)と同時に MatPlotlibを組み込み
リアルタイムで散布図を表示してみました。
左図はサンプルとして各波形を表示していますが、降雪検知時は
１粒子毎に表示します。
実験で調整しながら実運用に対応する予定です。

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旧モデルの実験データ(例)

左は降雪をサンプリングしたグラフです、
縦軸は反射強度を表し、単位は12bit ADC変換値で、
横軸はサンプリング周期を乗じると反射時間になります。

詳しくは[関係資料]の光学式反射型固体降水観測器に関する
学生発表等を参照下さい。