私は趣味で無線を楽しんでおりますが、最近電気に関しての基本的な知識を再勉強したく、オシロスコープを買っていろいろと実験し試して勉強してみたいと思っております。
オシロスコープの実物が手許にあればなんとか感触を頼りに解るかもしれませんが、残念ながら今までオシロスコープを触ったこともありませんし、個人で且つ田舎なもので販売店で実物を見ることもかないません。そこで一つ二つ初歩的、具体的な質問させてください。

1.商用の100V交流をアナログオシロで波形を見たい場合、10:1の電圧プローブを使えばいいのでしょうか。この際、チップ部とアースリードをそのまま極性を考えずに家庭内配線のコンセントに繋げばいいのでしょうか。
カタログなどを見ていると、「差動プローブ」というものがあって、これを使うと一つのチャンネルで簡単に商用電源を見ることが出来るなどと書いてあります。普通の製品付属のプローブだけでは不可能なのでしょうか。

2.オシロスコープの耐圧には400Vとかの規格が書いてあります。ところが、垂直感度のステップは最低でも5V/divで、これだと5×8=40V程度しか測定出来ないと思うのですが、この関係はどのようになっているのでしょうか。

3.耐圧については規格にありますが、電力値、つまり電流に関しては考慮しなくていいのでしょうか。たとえば、耐圧400Vの場合、12Vで電流が100A=1200W はOKで、1000Vで1.2A=1200Wは駄目ということでいいのでしょうか。

 全くオシロスコープに関してはズブの素人です。初歩的すぎるかもしれませんが、どうかよろしくお願いいたします。

A 回答 (4件)

オシロスコープで直接商用電源を観測するのはあまりお勧めしません。

理由はこれら電子機器は電子回路用であって大電力を扱う機器への接続を想定していないからです。
しかし、どうしても観測したいと言うのであれば幾つか裏技(?)があります。

商用電源の観測:
まず、各ツマミは観測に適するポジションにあらかじめ設定しておきます。 次にオシロ本体を厚い(1ミリ以上)もゴム板もしくはそれに相当する絶縁板の上に乗せます。 プローブは10:1の物を使いますが5V/divだとブラウン管から飛び出してしまいますのでボリュームで絞込み、既知の電圧(直流で可)で校正しておきます。 100V ACの場合282Vp-p(Peak to Peak)となりますので最低でも画面上で300Vが観測できる様に設定します。但し、ノイズ(特にヒゲの様なノイズ)が乗っていると282Vをはるかに上廻るピーク値を観測することもあります。
次にAC延長コード等を利用してプローブに直接手を触れなくても商用電源を抜差しできる様にした治具を準備しACプラグを被測定電源に接続します。
測定中は絶対にオシロに触れない様にします。

単にAC50/60Hzを観測するだけであれば間に電源トランス(例 100V:10V)等を入れ低い電圧を観測する事をお勧めします。不要になったラジカセ等のACアダプターを分解して整流回路を取外した物でも代用できます。

電流の測定には電流プローブを用います。これは1A/Vとかと言った仕様のプローブで構造としては洗濯バサミの様な型をしており洗濯バサミの先端で電線をはさみそこに流れる電流で発生する磁界をループ状のコイルに電磁誘導させ電圧に変換しています。このタイプは交流電流しか測定できませんがもっと複雑な構造をしていて直流から測定できる物もあります。

電圧と電流をゴチャ混ぜにして、「電圧が高ければ電流が大きい」とか「電流が大きければ電圧が高い」と言った誤解されておられる方がおられますが、例えば自動車の12Vバッテリーを太い線でショートさせると数100Aの電流を流す事ができますし、TVのブラウン管等に使用されている30,000V程度の高圧電源であってもそこから取出せる電流は数mAだったりします。 要は、電流値はその電源のインピーダンスと接続する負荷抵抗を足し合せた抵抗値と無負荷時の開放電圧によって決定されます

この回答への補足

仕事で今日になってご回答を拝見することが出来ました。ご親切を感謝すると同時に、大変恐縮しております。

さて、私の当初の質問の一つであった、/divと耐圧の関係については10:1等のプローブを使用するという前提の元で理解できました。結局、10:1等のプローブを使用せずに直接オシロの入力に信号を入れると、それは/divの範囲内になり、プローブを使うことによってオシロの耐圧まで観測が可能になるという意味でいいのですね。

更に追加質問させてください。

>プローブは10:1の物を使いますが5V/divだとブラウン管から飛び
>出してしまいますのでボリュームで絞込み、既知の電圧(直流で可)で
>校正しておきます。

とのことなんですが、10:1のプローブでp-pが282Vだとすると、10分の1の
28.2Vとなって、5V/div×8=40Vですからそのままで観測範囲内に納まるのではないでしょうか。波形がブラウン管から飛び出してしまうという意味がまだよく理解できません。10分の1の電圧に見合った/divを選択さえしておけばいいということではないのでしょうか。
すみません、よろしくお願いします。

補足日時:2002/01/11 16:51
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少し誤解があるようなので、説明しますね。

No.3の回答は説明不足だったかも知れません。

「プローブを使うことによってオシロの耐圧まで観測が可能になる」わけではありません。耐圧と測定範囲は別です。

電圧ステップが最大5V/div、管面が縦8divの場合、おっしゃる通り測定範囲は40Vp-pです。耐圧が250Vとすると、250Vまでの過入力に耐えられます。ここで10:1のプローブを使うと、プローブに400Vを入力してもオシロへの入力電圧は40Vなので、400Vp-pが最大測定範囲になります。その際、「プローブに2500Vを入力してもオシロへの入力電圧は250Vなので、耐圧は2500Vになる」かというとそうではなく、プローブの耐圧が600Vとすればこの電圧で制限されます。逆に耐圧が高く、分圧比が大きいプローブを使えば10kVというような電圧も測れます。例えば200:1の分圧比の高圧用プローブを使うと、プローブに8kVを入力してもオシロへの入力電圧は40Vです。

オシロ単体で800~1000Vという耐圧を持ったものは知りません。最大測定電圧は要はプローブ次第です。高圧用プローブは別売りしています。
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すでに回答がありますので、繰り返しですが。



1. 普通の製品付属のプローブだけでは不可能なのでしょうか

オシロでは入力のグラウンド側は筐体につながっていて、各チャネルのグラウンドは共通であることに注意してください。電源のホット側(コンセントの右側、検電ドライバーを突っ込んで光るほう)を入力のグラウンド側につなぐとhitec-s6さんのおっしゃるように感電することになります。また、そのときオシロのアースをとっていると大電流の漏電を起こすことになります。極性さえ注意すれば差動プローブは無くても一応大丈夫です。pen2sanの説明は、逆極性でも感電、漏電しないようにするためのものです。なお、トランスを入れると波形が歪む可能性があります。

2. 耐圧は過入力に対する規格です。オシロの入力部分は、入力インピーダンスの高いFETに、高抵抗の直列の入力抵抗とダイオードを組み合わせてかなり高い電圧に耐えられるようになっています。耐圧はこの保護回路が耐えられる限界です。なお、プローブには別に耐圧があります。10:1のプローブを使っても、オシロの耐圧が600Vだからといって6000Vの入力にはプローブが耐えられません。

3. オシロの入力インピーダンスが1MΩなら、100Vの入力をつないでも電流は100μAしか流れません。
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簡単にですが。



1.の件
プローブは普通は10:1を使用した方がいいと思います。
ご存じと思いますがオシロの入力インピーダンスは1MΩで、プローブを切り替え
入力インピーダンスを10MΩにします。(高域の調整が可能になるトリマーがある)
商用100Vを測定する時は極性には時に気をつける必要はありませんが電源のホット側がグランドになったとき、オシロのボデーをさわると電撃が来るかもしれませんので注意いてください。
(今までに電撃を経験していません)
差動プローブは初耳ですので、後の方に任せます。

2.の件
400Vは最高測定電圧ではないかと考えます。
垂直レンジがもし、5Vまでしかないと考え、プローブを10倍に切り替え
質問の40Vを10倍すると400Vが最高測定範囲では?

3.の件
電流は無視します。

勝手な意見ですが。
垂直が400Vは使用範囲が狭くなりますので出来れば800~1000Vはほしいものです。
周波数は一般には40MhzあればOKです。良く言えば100Mhz。
入力はチャンネルが2つある2現象。
デジタル系をさわるのであればストレージ付き。

以上わかる範囲で簡単に。

※コールサインは書けませんが自分もアマチュア無線をしています。
最近はあまりでませんがHFVHFをしています。
ひょっとしたらお空で会うかもしれませんですね。
昔は、無線FAXの同期取りに1現象オシロのXY軸に入力していました。

この回答への補足

オシロ初心者の私に対して、ご親切なご回答、誠に有り難うございました。

>垂直が400Vは使用範囲が狭くなりますので出来れば800~1000Vはほしいものです。
>周波数は一般には40MhzあればOKです。良く言えば100Mhz。

今のところ、岩通の100MHz3現象のアナログオシロを考えております。これは耐圧400Vで10:1プローブ使用時で600Vとなっておりますが、無線の測定等に使う場合、やはりまだ役不足でしょうか。とにかくまだ本当に雲をつかむような状態で、オシロを実際に触れたこともないので初歩的すぎる質問が続きますが、なにせ私にとっては高価なものだけに初心者なりの知識を持っていたいと思います故。

補足日時:2002/01/11 16:59
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差動プローブを使えばフローティング測定が出来ます。
http://www.tek.com/ja/products/accessories/differential-probe.html
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光ファイバで絶縁するプローブも有ります。
http://www.toyo.co.jp/isobe5600/

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Qオシロスコープについて(プローブの10:1)

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どこかでアッテネ-タプロ-ブの内部構造と
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(簡略化して説明すると以下のようになります)
 入力信号に対して、リード線やオシロに
容量の成分があります。コンデンサが並列に
入った回路と同じなので、ローパスフィルターの
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 矩形波や三角波など、正弦波の合成であり
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このコードやオシロ内部の回路の容量から
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>1.これは何のためについているのですか?

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そのままの読みが正しい測定値になると思います。

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50Ω

信号は電力伝送されますから
あまり強い信号を入力してはいけません。
測定相手が50Ω系であれば、配線を切って
オシロに接続することで、反射の無い
きれいな(本来の)波形を観測することができます。
また、50Ωだと受け側は純抵抗に近くなりますから
容量成分で生じる不都合(スパイクなど)も
発生しません。
ただし、配線を切れないところの測定には適しません。
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1MΩ

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これをオシロに入れれば電流波形が見れます。

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以前にいづれかがアースに落ちている場合があると聞いたことがあり,この辺が不明なのですが。

Aベストアンサー

いくつか逆質問になります。

【1】 単相200Vの負荷は何でしょうか。
(a) 電熱器・電気炉、溶接機など。
(b) 蛍光灯・水銀灯、エアコンなど。

(a) のグループでしたら、三相電源に単相負荷をかけることは一般的に認められます。
(b) のグループは、単相三線式の電源で使用することが基本であり、三相電源からの使用は認められません。

【2】 前項の(a)であるとして、単相負荷の容量はどのくらいですか。また、三つに分割できますか。

【3】 三相電源の接地形態はお分かりですか。
(a) 動力専用バンクの三角 (またはV) 結線で一線接地。たぶん S線が接地されている。
(b) 灯動兼用バンクの V結線で、中性点接地。たぶん S線とT銭の中間で接地されている。

(a) のケースで単相負荷を取り出すには、三つに分割できる場合は、各相に均等になるように。(b) のケースでは、電灯と共用されている変圧器の容量が大きいので、中性点が接地されている相につなぐ。

【4】 電力会社との契約種別。
(a) 低圧。
(b) 高圧または特別高圧。

(a) の場合は電力会社の、(b) の場合は主任技術者の指示を仰ぐことが必要です。

いくつか逆質問になります。

【1】 単相200Vの負荷は何でしょうか。
(a) 電熱器・電気炉、溶接機など。
(b) 蛍光灯・水銀灯、エアコンなど。

(a) のグループでしたら、三相電源に単相負荷をかけることは一般的に認められます。
(b) のグループは、単相三線式の電源で使用することが基本であり、三相電源からの使用は認められません。

【2】 前項の(a)であるとして、単相負荷の容量はどのくらいですか。また、三つに分割できますか。

【3】 三相電源の接地形態はお分かりですか。
(a) 動力専用バ...続きを読む

Qオシロスコープのカップリング

オシロスコープの設定で、
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設定する項目があるのですが、
どの様に使い分ければいいのでしょうか。
測定する波形によって使い分けるのだと思うのですが、
単に直流波形を測定する時はDCカップリング、
交流波形を測定する時はACカップリング
ではダメなのでしょうか?

Aベストアンサー

オシロスコープで観測するものは、交流信号であることがほとんどです。(まれに直流信号も観測します)
交流信号は、グランドを中心に振幅をもっているものもあれば、ある直流電位を中心に振幅を持っているものもあります。

DCカップリングで波形を観測すると、直流成分も同時に観測することができます。
例えば、直流2Vに500mV(P-P)の信号が乗っている波形を観測すると、その信号はグランドラインより2V上昇したところで500mV(P-P)の振幅を見せます。
同じ信号をACカップリングで観測すると、直流成分の2V(DC)が排除されるので、グランドライン上で500mV(P-P)の振幅を見せます。

DCカップリングとACカップリングの使い分けですが、基本的には信号を観測するという特性上、ACカップリングで良いかと思います。しかし、周波数が低くなると(100Hz以下では注意)、カップリングにコンデンサを用いているため、正しい振幅を表現しきれない可能性がでてきます。そのような時は、DCカップリングにします。
DCカップリングで不都合が生じるのは、小さい交流信号が大きな直流成分に乗っているときです。
例えば、直流10Vに100mV(P-P)の信号が乗っていると、VOLTS/DIVは、50mVか20mVにしないと信号をきれいに見ることができません(1倍プローブ時)。しかし、直流成分が10Vもあるので、信号が管面からはみ出して見えなくなってしまいます。
これくらい信号と直流成分に差があると、グランドラインを調整しても、まず、信号を見ることはできないでしょう。

要は、信号が最もきれいに見える状況を作り出せれば良いのです。

オシロスコープで観測するものは、交流信号であることがほとんどです。(まれに直流信号も観測します)
交流信号は、グランドを中心に振幅をもっているものもあれば、ある直流電位を中心に振幅を持っているものもあります。

DCカップリングで波形を観測すると、直流成分も同時に観測することができます。
例えば、直流2Vに500mV(P-P)の信号が乗っている波形を観測すると、その信号はグランドラインより2V上昇したところで500mV(P-P)の振幅を見せます。
同じ信号をACカップリングで観測すると、直流成分の2V(...続きを読む

Qオシロスコープでの突入電流測定方法

あるメーカーのスイッチング電源の突入電流を測定したいのですが、どのようにすればよいか教えて下さい。
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Aベストアンサー

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簡易的には、位相固定の物なら安価に売られているようですね。 
簡易型電源投入位相設定器の例
http://www.k-sd.co.jp/html/120_130_1_4_a/120_130_1_4_a.html
 
さらに言うと、突入電流は周囲温度の影響も無視できません。恒温槽があればいうこと無いのですが、とりあえず冷蔵庫・冷凍庫にでも入れて様子を見てみると良いと思います。

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QAC電源(L,N.E)の特性

AC100V電源のL, N, Eの特性について、以下質問いたします。

(1) AC電源を使う機器の場合、ヒューズはL側に入れるのはなぜでしょうか?
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両方接地されていないと、感電防止?にならないのでしょうか?

Aベストアンサー

(1)L側は、100Vの電圧が加わっており、N側は0Vです。もし、N側にヒューズを入れ、このヒューズが切れてしまっても、L側は100Vとつながったままですので、事故が起きているのに危険な状態のままになっています。L側にヒューズを入れておけば、過電流などにより事故が起きてもN側は、0Vなので危険はありません。

(2)Nは接地側電線、Eは接地電線で、似てるようで違います。基本的にEは、機器と地面、Nと地面がつながっていますが、電流は流れません。なぜなら、たとえば、機器の筐体(ケース)などにEをつなげますが、ここには電気が流れる経路がないからです。もし、ここに電気が流れてしまうことがあれば、それは漏電という事故になります。
機器-アースー地面-N側という経路に電気が流れてしまいます。
したがって、EをNの代わりに使うことはできません。
電流は、Lから機器をとおり、Nの線から戻るので安全ですが、電流がLからEに流れてしまうと、人体や機器のケース、建物など、流れてはいけないところに電流が流れることになるので、感電や火災などの事故になり危険になります。
漏電で流れてしまう場合は、電流が微量であったり、漏電遮断器がすぐに作動するするため、危険は回避されます。

(3)ほぼ、(2)と同じ回答になるかと思います。
機器(負荷)だけが接地され、地面につながっていても、万が一、漏電が起こったときに電流の逃げる道(Nに戻る道)がないため、人体に電気が流れてしまい、危険な状態となってしまいます。普通は、人体より地面のほうが抵抗が小さいので、人間はほとんど感電せずにすみます。

(1)L側は、100Vの電圧が加わっており、N側は0Vです。もし、N側にヒューズを入れ、このヒューズが切れてしまっても、L側は100Vとつながったままですので、事故が起きているのに危険な状態のままになっています。L側にヒューズを入れておけば、過電流などにより事故が起きてもN側は、0Vなので危険はありません。

(2)Nは接地側電線、Eは接地電線で、似てるようで違います。基本的にEは、機器と地面、Nと地面がつながっていますが、電流は流れません。なぜなら、たとえば、機器の筐体(ケース)などにEをつなげます...続きを読む


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