オシロスコープ DSO202 Note II で CR 回路の電圧値を観測
[履歴] [最終更新] (2016/11/24 02:10:54)
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概要

DSO202 Note II (商品ページがいくつかあります) は比較的安価なデジタル・オシロスコープのひとつです。簡単な使用方法を把握する目的で、コンデンサ Capacitor と抵抗 Resistor を直列に接続した CR 回路の電圧値の推移を観測します。ユーザーマニュアル等はこちらの商品ページからダウンロードします。

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回路図

コンデンサに電荷がたまっていない状態でスイッチを入れる時刻を t = 0 とすると、コンデンサの両端にかかる電圧 Vc は、高校や大学で学んだ微分方程式を解いていくと以下のようになります。ここでは C * R = 0.47 となるように値を決めました。また、単三乾電池を 4 本直列にして 6V の電源を用意します。

Vc = E { 1 - exp(-t/RC) } [V]
  • C コンデンサの容量 47μF
  • R 抵抗値 10kΩ
  • E 電源電圧 6V

0.47 秒が経過すると 1 - exp(-1) = 0.63 程度のコンデンサ充電が完了することになります。0.94 秒が経過すると 1 - exp(-2) = 0.86 程度のコンデンサ充電が完了することになります。

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http://schematics.com/project/rc-circuit-43791/

電圧値の推移を観測

事前にオシロスコープの設定を行います。

  • Page1 の CH_A 設定において AC/DC = DC に変更します。
  • Page1 の Trigger 設定において SyncMode = NONE に変更します。直流の単純な回路ですのでトリガーは無効にしたほうが扱いやすいです。
    • オシロスコープに備わっているトリガー機能は、設定しておいた Threshold 電圧を越えたときまたは下回ったときに電圧値の描画を開始させるためのものです。交流回路など複雑な波形をもつ電圧を観測する際に便利な機能です。Page1 の Trigger 設定において SyncModeAUTO にしておきます。ThresholdTrigMode (越えるまたは下回る) で検知したときにグラフの描画が開始されるようになります。

コンデンサの両端

「S」ボタンをタップしてメニューを非表示にした状態で、矢印ボタンの上下をタップして電圧軸が 2.0V/div になるように調整します。更に矢印ボタンの左右をタップして時間軸が 1.0S/div になるように調整します。上述のとおり、約 0.94 秒で電源電圧 6V の 86% 程度まで充電が完了する様子が描画されました。
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抵抗の両端

先程のコンデンサの画像を取得した後に、今度は抵抗の両端の電圧を観測して取得した画像です。コンデンサと抵抗にかかる電圧の総和は電源電圧と等しくなりますので、充電開始直後は抵抗に大きな電圧がかかります。
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その他のオシロスコープの設定について

  • 「S」付近を右にスワイプして Page3 を表示し、System Setting を開くことで音量の調整ができます。
  • 電源ボタンを長押しして表示される選択肢のうち「S」をタップする方法で終了すると、次回起動時にも音量等の設定が引き継がれます。
  • CH A のみを使用している場合、Page1 の設定項目 CH_B および CH_CEnable = OFF に設定することで不要なグラフを非表示にできます。
関連ページ
    概要 バイアスを取り除く回路、与える回路の電圧値の変化を、こちらのページで使用方法を把握したオシロスコープで観測します。 バイアスを取り除く回路 交流電源を用意するのではなく、ここでは入手性のよいパーツのみを用います。 http://schematics.com/project/remove-bias-44017/
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