藤山哲人と愛すべき工具たち

なにこれ! スゲー! 3千円半ばの中華オシロスコープ。合コンに持って行けば女子にモテモテ!!

~わりとまじめにオシロスコープの使い方を解説

これはウチにあるとくに大きいオシロスコープ。こんな年代物はなかなかないかも?

 オシロスコープと言えば、電子回路系エンジニアのステータス。映画007のジェームズ・ボンドが持つ「ワルサーPPK」がカッコイイように、エンジニアがオシロスコープを使いこなしているのはカッコイイ。

 でもオシロスコープは、高価な上にばかデカいので、だいたい会社のデスクに置いてある。だから007のワルサーPPKのように持ち歩いて、いい女がいるカジノに持ち込んだりできない。

 エンジニアが抱える目下の問題はタイミングで、時々しか発生しない不具合や、原因不明のノイズ対策ではない。なんとかオシロ(スコープ)をいい女がいる「合コン」に持ち込めないか? というのが、目下エンジニアの悩みだ。

スマートフォンサイズまで小さくなった超小型オシロスコープ! これぞモテアイテムだっ!

 そこに登場したのが、Amazon.co.jp(東京のほうは秋月電子でも買えます!)にて3,650円で買える小型オシロスコープ。しかもカラー液晶! 白黒液晶の簡易オシロなら、数年前から秋月電子で発売されていたが、ちょっと使えそうになかった。

 でもAmazon.co.jpで販売されているラブアイテム「Quimat Q15001」を買ってみた。レビューを見てみると、なんかそこそこ使えちゃうらしい。

【お詫びと訂正】初出時に、JYE Tech「DSO Shell (DSO150) Oscilloscope DIY Kit」の同一品であるとしておりましたが、読者の方から同じファームウェアを使用できないため、別製品であるとの指摘をいただきました。お詫びして訂正させていただきます。

本体とプローブ(クリップ)とACアダプタのセット

 結論! 女子との合コンや飲み会に持って行って、いろんな波形を見せてあげると、彼女はメロメロ。あなた、ウハウハになること間違いなし! ウホッ!

元々ははんだ付けキットだったオシロスコープ

 箱を開けて目に飛び込んできたのは、両面にカラー印刷された組み立てマニュアル! えっ!そこから!? と思いきや、届いたのは完成品。どうやらはんだ付けキットと完成品の2モデルがあり、マニュアルは共通になっているらしい。でも、組み立て方に3ページ割かれているので、使い方は1ページのみ(笑)。荒いマニュアルやなー。

パッケージを開けると、英文のマニュアルが! しかもはんだ付けするとか書いてあんじゃん!

 工業高校や専門課程でオシロスコープの実習でもやったことがあれば、ボタンを見るだけで、ハハーン!て感じで使えるはず。まったくオシロをさわったことがなくても、この記事を見れば、いろんな波形を見られるぐらいになるはずだ。

 まずはプローブ(クリップ)と電源をつなげてみよう。装置の下部にはACアダプタのコネクタと電源スイッチ、上からはプローブが出て「どうやって置いて見たらいいんじゃ!」という突っ込みはスルー。そんなあなたは、車にスマートフォンを取りつける台を使うといい。

日本製なら後ろから足が出てきて立てかけたりできるところだが、コイツはスマートフォンを車につける台を使うといい

 またオシロスコープを見たことがある人だと、プローブが違うんじゃね?と思うかもしれない。確かに一般的なオシロスコープは、ノイズを拾わないようにペン型のプローブを使っている場合が多い。しかしDSO Shellはクリップ。まぁ、その辺はご愛嬌ってことで。安いペン型プローブは2,000円しないはずなので、気になる方は別途購入するといい。根元のコネクタは、BNCタイプというヤツで、大抵のプローブが差し込める。

ウチにあったペン型プローブをつけてみた。BNCコネクタなので互換性あるし、きちんと測定できる

テスト信号で使い方をマスター! モテ男への第一歩

 オシロでいちばん簡単に見られる波形は、オシロ自身が出力するテスト信号。このオシロにも上部に「П1kHz」というテスト端子が設けられている。ここに赤いクリップをつなげればOK。黒はどこにもつながない。

赤いクリップを上部のテスト端子につなぐだけでOK

 電源を入れると、大抵は波形が表示されない状態。なのでまずは、上部のスイッチを「DC」に切り替える。「П」印は、PCなどで0と1を示すデジタルの「方形波」と呼ばれるもので、0のときは0V、1のときは何Vがわからないけど0V以上となっている。だから直流を示す「DC」モードに切り替える。もし音声やノイズ、交流などマイナスの電圧が入ってくる場合は「AC」を選ぶ。どっちかわからない場合は「AC」を選んでおけばいい。「GND」は、0Vのキャリブレーション(位置補正)に使うが、遊ぶ分には覚えなくてよし!

DC/AC切り替えモードスイッチ

【「TRIGGER」ボタン】→AUTO

 はじめに調整するのは、「TRIGGER」ボタン。 ボタンを押すごとに画面下の「AUTO」、「NORM」、「SING」、「↑」、「↓」が水色の枠で囲まれ、右端の「▲」が水色に切り替わる。これが「NORM」や「SING」になっていると、波形がうまく表示されないので、とにかく「AUTO」に切り替える。

「TRIGGER」ボタンを押して、AUTOに切り替える

【「OK」ボタン】→Running

 「OK」ボタンを押すごとに、波形のキャプチャを一時停止/再開できる。一時停止中は画面左上に赤字で「HOLD」と表示され、キャプチャ中は緑で「Runninng」と表示される。なので、必ず「Runnning」になっていることを確認すること。デジタルデバイスを使い慣れていると、なにかセットした後に「OK」ボタンを押して「HOLD」にしてしまいがちなので注意!

画面左上に緑で「Runnning」と表示されている状態にする

【「V/DIV」ボタン】→波形の縦の大きさを指定(電圧)

 波形の調整で大切なのは「V/DIV」ボタン。ボタンを押すと左下の数字が水色の枠で囲まれて、ダイヤルを回すと電圧を切り替えられる。

1回押すと電圧が水色の枠で囲まれて、ダイヤルで電圧を変更できる

 オシロスコープの画面は、縦方向に電圧、横方向に時間を示している。V/DIVは、縦1マスを何Vにしたときの波形を表示するを調整するもの。より正しい使い方は、計れる最大電圧から、だんだん下げていくといい。

2回押すと左の▲が水色に切り替わり、波形の縦位置の調整ができる。詳細は後述

【「SEC/DIV」ボタン】→波形の横の大きさを指定(時間)

 次に調整するのは、「SEC/DIV」ボタン。電圧は縦方向だったが、こちらは横方向の時間を設定する。横1マス500秒(8分20秒)~10μSecまで調整できる。テスト信号は、1kHzなので1マス「0.5ms」にすると、ちょうど1マス分になるはず。

1s(1秒)以上はあまり使わない。とくに500sなどは、乾電池でミニ四駆などを走らせて、どのように電圧が下がっていくか?などを調べる場合に使う程度。オシロスコープというより、データロガー的な使い方がメイン

【上下の位置調整】→「V/DIV」ボタンを2回押し、ダイヤル調整

 たとえば上部にステータスの文字を表示していて波形が見にくいという場合、また0Vを画面の中心に合わせたいという場合は、波形の上下位置を調整可能。先にも少し説明したとおり「V/DIV」ボタンを2回押すと波形右側の「▲」が水色になるので、この状態でダイヤルを回して、上下位置を調整する。

画面左の▲が水色に切り替わったらダイヤルを回して上下の位置調整をする

【左右(バッファ)の位置調整】→「SEC/DIV」ボタンを2回押し、ダイヤル調整

 たとえば画面中央に波形の0Vを合わせたいという場合は、上下のと同じ要領で「SEC/DIV」ボタンを2回押す。画面上部の横棒の太い部分が水色に切り替わったらダイヤルで左右を調整する。

画面上部の横棒の太い部分が水色に切り替わったらダイヤルを回して左右の位置調整をする

 画面上部の緑の横棒は、波形を一時的に保管しておくバッファを示している。水色の太線は、バッファのどの部分を画面に表示しているかを示す。バッファは右側がキャプチャした最新の波形、左が古い波形となっている。

 時間を「1sec」などに遅くすると、その瞬間の波形はバッファの右側に格納され、1秒ごとに左に押し出されて画面に表示されるため、タイムタグが生じる点に注意。

 時間を遅くしても最新の波形を見たいときは、水色の太い線をいちばん右に寄せると、瞬間の波形が見られるようになる。

バッファのいちばん右側に水色の太い線を移動すると、時間を遅くしてもキャプチャした瞬間の波形を表示できる

 さて、ここまで操作できれば、テスト信号が何V出ているがわかったはず。「V/DIV」を1V、「SEC/DIV」を0.5msにすればキレイな波形が表示できる。波の高さは3マスとちょっとなので、だいたい3.4V程度、周波数は波の山と谷がセットで0.5ms×2=1ms(=0.001s)。なので周波数は、1÷0.001=1,000Hz、つまり1kHzとなる。

【ステータスの表示/消去】→「OK」ボタン3秒長押し

 計算が面倒な場合は、「OK」ボタンを3秒長押しするごとに、文字のステータスが表示されるので、これを参照すればOK。もう一度長押しすると、ステータスが消え波形のみ表示できる。

ステータスが表示された状態。波形は文字の下になるので、波形が見にくくなる
ステータスを消すと波形が見やすくなる

【リセット】→「SEC/DIV」と「TRIGGER」ボタンの同時3秒長押し

 いろいろと設定を変更しすぎて元に戻せなくなった場合は「SEC/DIV」と「TRIGGER」ボタンを同時に3秒長押しする。これで電圧と時間以外が初期設定に戻る。バッファの表示位置を大きく変更して、元に戻す場合などにも便利に使える。

電圧と時間以外の設定が初期状態に戻る

コンセントの波形を間接的に見せて彼女に急接近!

 コンセントは100Vの交流ってのはご存知のとおり。でもこのオシロの最大入力は50Vなので、100Vコンセントに直接クリップをつなぐと、燃えたり、爆発したりする(笑)。そこでトランスという変圧器を使って、100Vの交流を12Vまで落として波形を見てみよう。

四角いのがトランス。これにコンセントをつなげると、端子から電圧の下がった交流が出力される

 四角い部品がトランスと呼ばれるもの。昔のACアダプタが重くてデカかったのは、この鉄でできたトランスが入っていたからだ。今回は6/8/10/12Vが出力できるトランスを秋葉原で買ってきた。価格はだいたい1,000~2,000円ぐらい。

 注意してほしいのは、電池程度の電圧が出てくるものの、トランスから出力されるのは交流という点。これをそのまま機器につないでしまうと、壊れてしまう。機器で使える直流にするには、整流回路と平滑回路を作って、直流に変換する必要がある。

 さて、話が逸れてしまったが、さっそく交流の波形を見てみよう。

黒いクリップを0V、赤いクリップを12Vに接続して波形を見てみる

 黒のクリップをトランスの0Vに、赤のクリップをトランスの12Vに接続。交直流の切り替えスイッチは、交流のACモードに切り替えて、電圧は10V、時間を5msにしている。するとキレイなサイン波が出ているのがわかるだろう。電圧こそコンセントより低いが、波形はコンセントの交流そのものだ。

 電圧や時間をいろいろ変更してみて、波形を拡大縮小してみるといい。

これは時間を1マス10msにしたところ。

 1波形は2マスなので20ms。つまり1秒間の波の数を計算すると、1s÷0.02s=50となり、この電源は東日本の50Hzの交流ということがこの波形から読み取れる。もっと簡単に上のステータスに注目すると、しっかり「Freq」という周波数も表示されている。

ちょいちょい周波数が動くが、ほぼ50.000Hzで安定している

 電圧の設定はそのままで、1マスあたりの時間を短くすると、波形を横に拡大して見ることができる。

左は時間を(1マス)10msにしたところ、右は2msにしたので、結果的に横に拡大表示された状態になる

PC用電源のノイズを調べて良し悪しを品定め。女子はその鑑定眼に惚れる!

 これは筆者がDOS/V POWER REPORTでやってるノイズチェックと同じだ。PC用の電源は数あれど、同じ省エネ性で同じ出力なのに、価格は数千円から数万円も異なってくる。その性能の違いの1つが、ノイズの少なさというわけだ。

この部品は、電源に少し負荷をかけてPCを使っているところをシミュレーションする装置
これにPC用の電源をつなげていろいろ実験をして、普段は記事を書いている(笑)
中央が電源を入れた瞬間。15ms後に12Vで安定した

 直流モードで電圧を調べると、スイッチオンすると12Vの直流が出てくるのがわかる。でも右側をよく見てみると、線が細かく揺らいでいるが、理想の直流はグラフの左側のように一直線になるのだ。
 つまりこの揺らぎこそノイズというわけ。ノイズはゆらゆらと電圧を上げ下げしているので、交流(AC)モードで、時間も電圧もより細かく見てみた。

電圧10mV、時間20msで詳しく見ると波のなかにさらに波ができていて、直流に見えて±0.04Vゆらいでいた

 もう少し拡大して時間を10倍にして見てみると、さっき見た交流のような波形が!

時間を1マス2msまでロングレンジにしてみた

 PCの電源は、コンセントから交流の電気を入力して、直流の3.3/5/12Vを作っている。しかし安い電源を使うと安い部品が使われていて、回路が省略されているので、このような交流成分をうまく取りきれていない直流が出力される。ちなみに高い電源だと、この波がほぼ一直線の直流になる。これが、電源の価格の差だ。

【瞬間を捉えるならSNGL】

 たとえば電源を入れた瞬間や切った瞬間など、電圧の変化を捉えてグラフを表示するのは「TRIGGER」ボタン。通常はAUTOでOKということはすでに説明したとおりだ。

 でも先のような瞬間を捉えたい場合は、まず「TRIGGER」ボタンを押して、ダイヤルで「SING」にセット。さらに「TRIGGER」ボタンを押して右側の矢印を水色の枠で囲むように切り替える。

TRIGGERをSINGに、隣の矢印の向きを↑か↓に切り替える

 もし電圧が落ちる瞬間(立ち下がる)を狙うなら↓を、電圧が立ち上がる瞬間を狙うなら↑を選ぶ。さらに「TRIGGER」ボタンを押すと、右の▲が水色に変わるので、ここで閾値を指定する。

電源を入れる瞬間を狙うなら、閾値は0Vよりちょっと上にセット。切れる瞬間を狙うなら、出力電圧よりちょっと低めに閾値をセットする

 これで準備完了。「OK」ボタンを押してRunnningにすると、電圧に変化があった瞬間の波形をキャプチャして波形の静止画像が表示されHOLD状態で固定されるはずだ。

Runningにすると、電圧に変化があるまで波形のキャプチャが右上の表示にあるようにWaitingになる

 またTRIGGRをNORMにすると、SINGのように画面中央の原点で、閾値の立ち上がり、立下りを検知して、波形が左右に動かないように自動位置補正される。もしAUTOで左右に波形が流れてしまう場合は、NORMALを使うといいだろう。

NORMで↑(立ち上がり)、閾値を0Vに指定してテスト信号を見てみると、立ち上がりの瞬間が画面中央に表示されて固定される(キャプチャは続行)
NORMで↓(立ち下がり)、閾値を0Vに指定してテスト信号を見てみると、立ち下がりの瞬間が画面中央に表示されて固定される(キャプチャは続行)

君の声をオシロで声門分析しちゃうぞ!

 合コンや飲み会でいちばんウケるオシロスコープがこれ! ちょっとしたハードを作って、女の子が持っているスマートフォンで曲をかけてもらい、それの波形を見せてあげるというテクニックだ。

 まぁ、コレで落ちない女の子はマズいないので、悪用注意ってことで。筆者も編集部も一切責任もたないよ!

 いちばん簡単なのは、イヤフォンの差し込みプラグを切り取ってスマートフォンのジャックに差し込み、クリップを電線につなげる方法。でもコレだと、音楽が聞こえないので、音と波形の関係が掴みにくい。だからこんなものを作ってみた。

イヤフォンジャックの延長ケーブルの途中にクリップを接続できる場所(ピンヘッダ)をつけたもの。基板上の抵抗は1kΩ

 これなら外部のスピーカーやイヤフォンから音を聞きながら、波形が見られるというワケ。まだ女の子と親密じゃない場合は、外部スピーカーで聞くといい。親密なら1つのイヤフォンを2人で聞くって手もあるだろう。あれって青春だよな~。

 なお、Bluetoothスピーカーを使うと、イヤフォンジャックからの出力が止まったり、遅延が発生してタイミングが合わなくなるので、有線式の外部スピーカーがオススメ。ただ、ほとんどのBluetoothスピーカーには、有線接続用のコネクタがついているので安心してほしい。なぜ「必ず」と言っていいほどついているかは謎だ。

 再生中の音声をオシロスコープで見るとこんな感じになる。

電圧50mvで、時間を1msにするとMedia Playerと同じ感じになる
このオシロは1チャンネルしか表示できないので、ステレオの左右どちらかの音声のみを表示可能

 Windows Media Playerで波形を表示させているのとまったく同じ。Macは……嫌いなのでよく知らん!

 音声の表示で便利なのは、自動スクロール機能。TRIGGERをAUTOにして、時間を50ms以上にすると波形がスクロールして表示されるようになる。バスドラムがリズムを取る様子などが波形になるので、BPMにあわせて時間を調整すると、音と波形の関係がよくわかるようになる。

オシロスコープで音楽の波形を見る
オシロスコープで音の構成を見る
音楽はこんな感じでずっと波が連続する
ラジオのトークなどでは、1語1語の波形が見られる。これは筆者の大好きな声優、上坂すみれさんの声(知らない人はスルーでOK)

 ちなみに以前に作ったダンボールのスピーカーにオシロスコープをつなげると、自分の声の波形が見られる。

声門分析しちゃうぞ~とかいいつつ、「好き!」って言ってみて、などと誘い、音声を録音するのもアリだ! ナシか?
オシロスコープでスピーカーの波形を見る

 一般的な(コンデンサ)マイクは、それ自体が電気を発生しないので、これで声の波形を見るのは、結構難儀するのでスピーカーを使ったほうが簡単だ。

USBのデータ通信ってどんな感じ?って押し倒してみる

 最後はちょっと気になったのでUSBのデータの流れを調べてみた。これはモテ材料にはならないけど、理系女子を押し倒すのに使える! かどうかは不明。

 さてUSBコネクタをよく見ると、端子が4つある。このうち両端のコネクタは、5VとGND(マイナス)の端子、中央の2つはデータ通信用の端子となっている。

今回つくった「Peeping USB通信」。なんかエロいビデオのタイトルみたいだ(笑)
USBコネクタのなかを覗いてみると、4つの端子がある。左から5V-(GND)、データ+、データ-、5V+となっている

 そこでデータ通信用の端子をオシロスコープで覗けるようにしてみた。単純に端子にオシロスコープをつなぐと、データ転送がうまくできなくなる可能性があるので、データ信号のわずかな信号だけをオシロスコープで覗けるように、10kΩの抵抗を入れている。実験ではデータ通信を妨害することなく波形が見られたが、環境によってはうまく動作しない場合もある点に注意してほしい。

 またデータが化けてしまう恐れもあるので、転送先のデータの信頼性はない点に注意してほしい。必ず破棄してもいいデータを使うこと。

ファイルをUSBメモリにコピーする前は、オシロに定期的な尖ったノイズのような信号が出ている(もしかしたらただのノイズかも?)
データのコピーがはじまるとデータ端子にデータの波形が流れているのがわかる
周期的にデータが少なく流れる場合もあった
オシロスコープでUSBメモリのデータの波形を見る

 こんな感じで、激安オシロスコープでもUSBのデータの流れまで見えちゃうので、おもちゃとしては最高! しかもそこそこ実用性もあるので、テスターと一緒に手元に置いておきたい。もちろんオシロスコープで男らしさをアピールすることもお忘れなく!