オシロスコープって・・・・(?)

今日は、無線のカテゴリーに分類しておきながら、ちょっと話を脱線させてオシロスコープという計測器についてのお話しです。


マイクの解析をする際にたびたび登場するこの機械、電子工学科出身の私にはおなじみなのですが、ご覧頂いている方には意外と話が通じていない事実にびっくり!
そこで、ご理解の足しにと、超簡単に解説しておきます。

ココから先の解説は、たーさまの独学なので間違いもあるかも! 御指摘お待ちしております!


ずばり、ただの電圧計です!(←石を投げないで~)
これならば、馴染みがあると思います。バイクのバッテリーが上がっちゃった~なんてことにならないように、あるいはケーブルが断線しているんじゃないの(?)なんてときに、きちんと電圧がかかっているか診断するときに使うやつです。

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・愛用のアナログマルチメータ(左)/デジタルマルチメータ(右)

なんだ~、簡単簡単!
でも、オシロスコープはゴッツイテレビも付いているし、ツマミもいっぱい付いているし・・・・、なにか違うんでしょ(?)

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・愛用のオシロスコープ ケンウッド製 CS-5130

はい。時間も同時に見られるのです。


たとえば、たーさまはMP3プレーヤーで音楽を聞きながら、電池の減り具合を確かめるため、電池を取り出して電圧を測ってみました。(←イタい~、石を投げないで~。分りやすく説明しているので細かいことは抜き!)
すると・・・・

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・電圧計で電圧測定中・・・・

1.348 [V]ですって。
電圧計は『』の電圧が分かる測定器です。


ところが、オシロスコープだと・・・・

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・オシロスコープで電圧測定中・・・・(のイメージ画像)

電圧が一定時間内にどのように変化したのかが見られるのです。この場合だと、15分ほど前から徐々に電圧が落ちてきていることを示しています。
この例は説明のため誇張しているので、1時間ぐらい前まで過去を表示していますが、私の愛用アナログオシロスコープだとたった1秒前しか見られません。そういうものです。)


自分が見たいところを自由に拡大したり、全体を見たりするため、縦軸、横軸の重みを可変する事が出来て・・・・
横1マスの時間を 0.2 [μ秒],0.5 [μ秒],1 [μ秒],・・・・,1 [m秒],2 [m秒],・・・・,0.2 [秒],0.5 [秒]
縦1マスの電圧を 10 [mV],20 [mV],50 [mV],0.1 [V],0.2 [V],0.5 [V],1 [V],2 [V],5 [V],10 [V],20 [V],50 [V]
と調整でき、1マス=divisionの重みとして、管面(=画面)にはその情報が表示されています。
よく資料やブログに書くときは、"0.1 [V/div]"といった書き方をしていますが、これは縦1マスが0.1 [V]であることを示しているのです。同じように"100 [mS/div]"と表記があるときは、横1マスが100 [ミリ秒]であることを示しているのです。

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・画面の見方 ・実際の画面 20 [mV/div] 0.5 [mS/div]
縦1マスが 20ミリボルト, 横1マスが0.5ミリ秒

え~、でもそれがどうしたって言うの~たった1秒前が見えたって意味無いじゃん~!!
という声が聞こえてきそうです。では、エンジンをかけた状態のバイクVFR750F(RC36)のバッテリー電圧を測ってみましょう。

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・デジタルマルチメータで電圧測定中・・・・

なんと計測エラーになってしまい電圧値が出てきません。アナログ電圧計で計ったら約 14 [V]・・・・。何か変だぞ(?)


ところが、オシロスコープで見てみると、電圧計では明らかにすることが出来ない事実が見えるのです!

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・バイクのエンジン運転中の電源電圧(屋外で撮影したので、数値表示が暗くて写っていません)

うわわっ!筋状の波形が測定できました。
点火プラグに火花が飛ぶときに、強烈なノイズが電源ラインに混じっていることを示しており、この余りに急激に電圧が変化するのをデジタル電圧計では追従できずにエラーとなっていたわけです。
(アナログ電圧計だと、平均値を計測し(目盛りが実効値で書いてある)ているため、測定できました。)


この、短時間に起こる電圧の変化を"見える化"するのが、オシロスコープの目的なのです。


ヘッドセット製作の段階で出てくるマイクは、空気の振動を電力の変化(≠電圧の振動)に変換する機械ですから、オシロスコープをつないで電圧を測定するということは、マイクがどのように信号を出しているかを明らかに出来るというわけです。
大きな声で喋れば電圧の振幅が大きく測定される・・・・・。喋っていなくても風を当てても電圧が大きく発生しているのであれば、風の音を拾ってしまっている・・・・


私が実験しているのは、風の音は拾わずに、人間の肉声は限りなく拾う・・・・。そのためにフェアリングを作ったりしてはオシロスコープで測定を繰り返しているのです。

https://…/2009/10/16/ マイクレベル調整用アッテネータの製作