Construir um sismómetro

Tópico em 'Sismologia e Vulcanismo' iniciado por fablept 24 Set 2011 às 21:49.

  1. fablept

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    Nimbostratus

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    Boas..

    Este é um projecto que estou a tentar concluir à vários meses, já tinha tentado registar sismos com um acelerometro (BMA180), mas cheguei à conclusão que um acelerometro deste tipo serve apenas para registar sismos que realmente se sente (strong-motion-sensor). Provavelmente o melhor sismómetro pessoal será o Lehman, mas escolhi o geofono como sensor..pois a construção do Lehman envolve mecânica+electrónica.

    O geofono basicamente é um acelerometro analógico, são pequenos e muito sensíveis. O geofono gera uma pequena voltagem, e é possível converter as voltagens em valores usando um conversor analógico-digital (ADC), em boas condições (baixo ruído) um geofono com frequência natural de 4.5Hz deverá registar eventos locais a partir de magnitude 2/3 com um epicentro até 80km e eventos telesismicos a partir de magnitude 6 em qualquer parte do mundo (pelo que me disseram).
    Geofonos de 1Hz são os recomendados para registar sismos, mas o preço:shocking: Recomendam os geofonos de 4.5Hz (em segunda mão) pela relação preço/frequência.


    Este é o meu primeiro protótipo
    ADC até 24bits com 4 canais
    Filtro Low Pass (o mais básico que existe)
    Microcontrolador (Arduino)
    Geofono 10Hz Vertical

    [​IMG]

    O sistema não tem amplificação, está montado numa breadboard (cheia de ruído) e estou testando com um geofono de 10Hz, por isso não espero grandes resultados com este sistema, mas com o tempo vou melhorando. Podia tentar com o ADC ADS1282 com 32bits/filtro interno, mas so o componente custa 50€..
    O sistema final será com 3 geofonos (X, Y e Z), mas estou a usar o 10Hz como cobaia, por ser bem mais barato.
    [​IMG]


    Testes usando o Amaseis, na segunda imagem os picos devem-se a estar a mexer no geofono.
    [​IMG]
    [​IMG]

    Precisava de uma opinião sobre a partir de que frequência devo começar a filtrar (não no programa, mas no circuito)? >10Hz, >20Hz..
    Alguem sabe dizer se o Seiscomp tem a possibilidade de ter 3 canais? O Amaseis só suporta um canal, o WinSDR só funciona com boards proprias e o Jamaseis nunca mais é lançado..

    Qualquer tipo de sugestão é bem vinda :)
     
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  2. fablept

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    Nimbostratus

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    Boas..

    Apenas um update, mandei fazer o circuito do ADC (desenho, fabrico e soldagem do PCB), levou mais de um mês a ser feito e veio com um erro:angry:
    [​IMG]



    O ADC tem 3 canais para alguns testes:
    1x directo (sem amplificação e filtros)
    1x com amplificação
    1x com amplificação e filtro (este ainda não posso usar).

    Após uns dias a testar o geofono de 4.5Hz andava desanimado por não obter bons resultados (só respondia a movimentos muito fortes), mas cheguei à conclusão que o geofono tem que "estar de pernas para o ar":lol:

    Resultado 22h depois:

    [​IMG]

    O ruído do ADC reduziu imenso em PCB e consigo obter bons resultados do geofono, é extremamente sensível. Nota-se perfeitamente que à noite (o sensor está num quarto temporariamente), quando está tudo dormir, o sensor regista muito pouco. Mas há ruído que não faço a minima de onde vem, vizinhos? vento? carros? aviões?

    Ainda não houve um sismo na zona para ver se consigo registar alguma coisa, para a semana espero já ter o canal com o filtro a funcionar para reduzir o ruído (>5Hz).

    Sugestões, opiniões aceitam-se..pois não tenho nenhuma base de comparação nem sei como "afinar" o sistema.
     
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  3. amando96

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    Onda mandas fazer os PCBs?

    Belo projecto, vou continuar a seguir, continua a postar progressos :)
     
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  4. fablept

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    Nimbostratus

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    Encomendei na G7-electrónica, foi bem desenhado/soldado o pcb..os preços são muito bons, mas peca pelo tempo que levam a concluir o pedido. O erro foi na soldagem de um condensador no clock do filtro..entretanto admitiram o erro e já me enviaram o condensador correcto, mas pelo tempo que levaram, esperava que viesse tudo direito..

    Mas para este sistema ser um sismometro, tem que registar decentemente pelo menos um sismo..o que ainda não aconteceu eheh Tenho que isolar o sensor do ruído "urbano" e filtrar as frequencias mais altas..
     
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  5. Vince

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    Furacão

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    Excelente. Aqui há uns tempos andei a ver os preços de geophones mas estive sempre um pouco céptico sobre o assunto, pelo que sigo com muita atenção essa tua experiência "low-cost".

    Nos gráficos parece-me que há demasiado "ruído" provocado pela vibração do transito urbano, o que é normal, até vento forte gera ruído, mas por acaso não tens um gráfico do dia anterior para ver se seria possível ver por lá o sismo da Turquia ?
     
  6. fablept

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    Nimbostratus

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    Os geofonos são capazes de registar sismos regionais e telesismicos, mas se procuras mais por sismos telesismicos, a melhor escolha será o Lehman pois podes definir uma frequencia natural <1Hz, o geofono que uso tem uma frequencia natural de 4.5Hz, mas filtrando as frequências, consegue-se ir buscar frequências mais baixas, mas não é tão eficaz como o Lehman para telesismicos. De longe que o Lehman é o sismometro pessoal mais usado no mundo.

    O Lehman é simples e muito barato de construir, um exemplo feito em madeira:
    http://motivationtolearn.org/wordpress/?p=530
    Outro
    http://arduino.cc/forum/index.php?topic=56217.0

    O principio do Lehman é simples, o braço tem um iman muito forte e por baixo do iman tem um pickup coil fixo na base (à volta de 9000 ohm)..à medida que o braço movimenta-se o iman provoca alterações electricas no pickup coil, que por sua vez está ligado a um amplificador+ADC e consegues registar esses movimentos.


    Tenho muito ruído, mas ao menos já consigo identificar ruído de passos (subir/descer escadas, etc). No dia do sismo da Turquia ainda não tinha o geofono na posição correcta (tem que estar supenso, com os pins virados para baixo)..por isso não registava nada, apenas tinha ruído de fundo. Em principio para a semana já vou por o geofono no meu quintal.

    Ontem houve um sismo de M3.0 (IM) M3.1(CVARG) a +-75km..em condições perfeitas deveria ter registado, mas com tanto ruído nunca há certeza.

    2011-11-10 23:32:04 3.1ML

    Por azar perto dessa hora tenho ruído (passos?)
    [​IMG]


    Se a hora do CVARG e o meu relógio estiver sincronizado, o sismo não deveria ter levado mais do alguns segundos a chegar ao geofono..o primeiro pico logo a seguir às 23:32:04, mas os dois picos seguintes tb são suspeitos, pois geralmente o ruído são picos isolados (como por ex aos 31m30s)
    [​IMG]

    O que acham? Foi mesmo o sismo ou é apenas coincidencia?


    Se quiserem o plot eu faço upload, usam o Amaseis (freeware) para ver o plot completo e WinQuake (pago, mas podem testar por 30dias) para calcular distancias, magnitude, etc..


    Houve mais um sismo de M1.5 e outro de M2.2 nas redondezas, mas ainda não vi muito bem..
     
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  7. fablept

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    Nimbostratus

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    Com este não há que enganar :D

    [​IMG]

    Dps meto mais algumas imagens..
     
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  8. fablept

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    2011-11-14 02:02:52____ 4.4 ML____ E Formigas

    [​IMG]

    Segundo EMSC, o sismo foi a 174km de Ponta Delgada, ajustando a onda P para os primeiros picos e a onda S para os segundos picos mais elevados, consigo obter uma distancia aproximada. A Magnitude ainda não sei calcular e a localização não é possível calcular apenas com um geofono.

    Este sismo veio mesmo na melhor altura, serve de base para afinar o software e o hardware...mas pensava que um sismo de M4 a esta distancia iria ultrapassar a escala do Amaseis (-40000; 40000), acho que preciso de afinar e muito isto tudo (ruído, amplificação, filtros, etc).

    Os sismos ao largo da Graciosa, ainda não consegui encontra-los bem, mas algo me diz que no meio do ruído não consigo apanhar as ondas P. Mas até agora nada mau, para um sistema que custou no total +- 70€:D

    Quando tiver o plot online, deixo aqui o link para quem quiser aceder.
     
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  9. filipe cunha

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    Parabens, muito bom ter destes users cá no forum;)
     
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  10. MSantos

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    Boas

    Conseguiste registar um sismo com um sismógrafo amador construído por ti, isso é um grande feito, estou a seguir as tuas experiências com bastante interesse, continua;)
     
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  11. HotSpot

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    2011-11-15 06:02 36,56 -9,71 17 1,7 SW Cabo S.Vicente
    2011-11-14 16:58 36,67 -9,70 19 2,5 SW Cabo S.Vicente

    Conseguiste alguma coisa destes?

    -----

    Projecto muito porreiro. Com mais 2 sismografos já era possível fazer uma triangulação.

    Uma ideia porreira era adicionar um GPS ao sistema para teres sempre a hora correcta.
     
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  12. HotSpot

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    Cumulonimbus

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  13. fablept

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    Nimbostratus

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    A essa distancia e magnitude, só mesmo um sismografo no continente para puder registar, nem os sismografos profissionais do IM/CVARG nos Açores conseguem registar eventos tão pequenos a essa distancia. O GPS é uma excelente ideia pois queria ter as horas sincronizadas ao segundo, hei-de pesquisar um sistema simples para adicionar ao servidor.

    Obrigado pelo link, tem muita informação útil:) Mas acho que para calcular a magnitude preciso de ter menos ruído, o WinQuake calcula automaticamente de várias formas, mas uma dá sempre magnitude inferior (No sismo em baixo, deu 2.4) e pela outra forma tenho que inserir parametros como a sensibilidade do sensor, coisa que não sei fazer.


    Ontem fiz uma experiencia e baixei os SPS do ADC para metade..desta forma consigo filtrar pelo ADC as frequências >10Hz, acho que melhorou..

    2011-11-15 07:27:39 __38.253 | -26.675 ___3.3 ML__Banco D. Joao de Castro

    Pelas coordenadas dadas pelo CVARG, o sismo foi +-105km
    [​IMG]

    Mais um sismo para a colecção:)
     
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  14. HotSpot

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    Cumulonimbus

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    Mais um que provavelmente foi caçado:

    2011-11-16 10:03 37,68 -24,54 8 2,4 NE Fossa Povoa
     
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  15. Vince

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    Furacão

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