Сборка высокочувствительного сейсмометра на Arduino Nano — бюджетный детектор землетрясений

Компоненты и материалы

Компонент	Количество
Arduino Nano R3	1
Операционный усилитель TL061 (низкий шум)	1
Резисторы: 10 кОм (2 шт), 1 МОм	1 комплект
Керамический конденсатор 39 пФ	1
Вторичная обмотка малого трансформатора 1–2 Вт	1

Инструменты

• Паяльник

Программное обеспечение

• Arduino IDE

О проекте

Сейсмограф — прибор для регистрации землетрясений. Готовые датчики дорогие, дешевые модули ударов нечувствительны. Этот DIY-прибор стоит копейки, прост в сборке, но по чувствительности сопоставим с коммерческими.

Принцип работы

Устройство из двух частей:

1. Механический детектор — подвижный постоянный магнит внутри катушки с множеством витков. Использована первичная обмотка сетевого трансформатора 1.8 Вт (1.2 кОм). К катушке приклеена алюминиевая пластина для демпфирования (эффект Ленца).
2. Электроника — усилитель на низкошумащем ОУ (TL061, NE5534, или инструментальные OP07, OP27, LT1677; работает даже на 741 с двухполярным питанием). Усиленный сигнал на вход A0 Arduino. Arduino работает как АЦП.

Программная часть

Для теста можно использовать пример AnalogInOutSerial, но лучше — NERdaq (New England Research). Это система сбора данных для школьных сейсмографов «Slinky». Arduino отдаёт 16-битные перевыборочные значения по USB (~18.78 сэмплов/с). Код открыт: code.google.com/archive/p/nerdaq. Содержит специализированные фильтры.

Данные по серийному порту идут в ПО для логирования и визуализации. Лучшие бесплатные варианты:

• Amaseis — harvey.binghamton.edu/~ajones/AmaSeis.html
• JAmaseis (Java) — iris.edu/hq/jamaseis

JAmaseis позволяет выгружать данные на сервер IRIS в реальном времени. Пример: мой сейсмограф на IRIS.

Результаты

Сравнение с официальной обсерваторией — слабое толчок, сеисмограммы практически совпадают. Подтверждает точность самоделки.

Землетрясение в Греции M5.2 — зарегистрировано на расстоянии 220 км от эпицентра.

Важно: прибор очень чувствителен к воздушным токам — нужна надёжная защита (корпус, термоизоляция).

Новый патентованный дизайн

Это полностью новая схема датчика (моя патентованная разработка) — максимальная чувствительность при минимальной сложности. На моём канале другие мои сейсмографы: пьезо, $10, Леман, горизонтный маятник, AS1, TC1 вертикальный.

Верх: землетрясение в регионе Фиджи 19.08.2018, тысячи километров

Код

NERdaq — скачивание по ссылке выше. Предпросмотра нет (только загрузка).

Схема