ハンディ・オシロスコープ の 使い方 (9/9)

前々記事で「ハンディ・オシロスコープ」をWindows10 64ビットで動かしたが、基本的な使い方がよくわかっていない。
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PWMの矩形波が段々0~255(ATtiny13が8ビットタイマーなので)の幅で徐々にデューティ比が100~0%に短くなっていく(PWM0AがHIになる時刻を決めてる)ことしかわからず、Prescale = 1→64もなんでこうすれば表示できたかもよくわかっていない。たぶん9.6MHzの分周比64だとタイマーが64倍になって計測できるようになったんだと思う。

そこでハンディ・オシロスコープの[メニュー][較正]を行ってみる。
少ない経験からオシロスコープというのは較正というのを行い、プローブの0V 時の電圧を初期化してやらないといけないらしい。とりあえず基本的な事としてそこから始めてみよう。

較正に使うのは、前々回用意したステレオのオス-オスの3.5mmプラグのみ(前々回参照の自作したau-プラグがステレオなのに、簡易プローブのはんだ付けは一方しかつないでないので、モノラルだとつながらないかもしれない)。
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そしてICクリップによるプローブの自作がこれ。100均の携帯用プラグを再利用したもの。
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1.ハンディ・オシロスコープの画面を出来るだけ全画面にする。そして[メニュー][較正]を選ぶ。
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2.PCのスピーカーから、低音が出るが、とりあえず無視する。
3.PCのスピーカー以外のMIC入力とヘッドフォン出力(だいたいPCの前面に🎤と🎧(環境依存文字なので出ないかも)がある)を、そのケーブルでつなぐ。この時点かどうかわからないが、音がスピーカーからマイクへ流れて聞こえなくなるはず。
4.[電圧値の較正][開始]ボタンを押す。「出力関係のボリュームがすべて最大であることを確認して下さい。波形が歪まないように入力のボリュームを調整して下さい。」とメッセージ画面が出るので、PCのボリュームをサウンドのプロパティから最大にする(色んなドライバによって画面は違うがだいたいタスクバーのスピーカーアイコンを左クリックして最大音量にするか、右クリックして再生タブ内のスピーカーのプロパティからレベルタブで音量を最大にする)。
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5.上(CH0)の画面の真ん中に、緑色の水平な直線とその上を波打っている色の濃い線があるので、そのメッセージ画面はそのままにして、その波形が見えるように縦のスライドバーを少し移動する。歪んでいなければ特に戻さなくてもそのままでよい(歪んでいたらPCのサウンドのプロパティの録音タグでレベルを調整する必要がある)。2つ目の[oscillator](発信器)というタイトルの画面の色々なパラメータは次で調整するので特に変更しない(sine wave volume=5 Pan=0, Freq-周波数=100,L-Right音の左右のバランス=中央,L-High音量=High Max,1-11周波数の下の桁=10,10に丸 周波数上の桁=10Hz)。今の音は10Hzで最大音量でサイン波が出ている。
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6.「出力関係~」のメッセージの方の画面の[OK]ボタンを押す。「I 上画面で緑の水平カーソル(shift+マウスの左ボタン)を波形のピークに合わせて下さい」と出るので、縦のスライドバーを波形の高さがが見やすくなるまで移動して、十分な高さにする。
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7.shift+マウスの左ボタンを押すと点線の水平線が表示されるのでそれを波形の上の山の頂上に接するように移動させる。
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8.数字が0.0407などと表示されるのでその数字を「右の欄にピークの正しい値をmV単位で指定して下さい」の入力欄に40.7などと入力する。表示されているのはV単位なので。
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9.チェックボックスを2つともONにして[OK]ボタンを押すと、「この較正値に変更しますか?」と出るので[OK]ボタンを押す。
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再び[電圧値の較正][開始]ボタンを押し、同じ事を下(CH1)でも行う(が、ウィンドウの下に隠れているので、タスクバーから「構成する」というタイトルのウィンドウを呼び出す)。

10.次に[周波数目盛りの調整]を行う。
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11.[周波数目盛りの調整][開始]ボタンを押すと、メッセージ画面「出力端子と入力端子が接続されていることを確認してください・きれいなサイン波形になるように発信器のボリュームを調整して下さい」と出るので、[OK]ボタンを押す。
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12.波形が太いのから細いのまで少しずつ自動的に変化(10→100→1000など)するので少し放置しておく。この時波形が画面外まで高くなるようなら、2つ目の[osillator]画面のvolumeを右半分の方の横スライドバーで小さくする。
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13.しばらくすると「終了しました 現在の値 A=0.17301 , B=0.11599 今回の値 A=-0.26757 , B=0.11626 この較正値に変更しますか?」などと出る(値は適当)ので、[OK]ボタンを押す。
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CH1の[電圧値の較正]の後に必ず[周波数メモリの調整]を行わないと、あとで[メニュー][発信器]でテストする時にFFTが選べなくなるので注意。

14.もう一つ[チャンネル-1時間軸調整]というのがあるが、今回は1つそれもCH1の方にしか端子をはんだ付けしてないので0のまま実行ボタンを押す。ステレオ端子の2つともプローブをはんだ付けしたらこれを-1,0,1のいずれか(たぶん0)にして実行を押す。波形がバタついているが、freq=周波数が1000に丸が付いているためで、10に変えれば落ち着く。[閉じる]ボタンを押して[較正]画面を終了する。

15.これで較正は終わり。使い方に慣れるためにも[較正]を何回かやるとよい。そしてケーブルを抜く時は忘れずにPCの音量を100%から下げる事。MICの方はこのあとPWMや新しくSOUND命令でテストするのでそのまま。

テスト:
スピーカー端子から抜いたケーブルを再び差して、PCの音量は100%に戻し、[メニュー][発信器]から[oscillator]画面を呼び出す。
sine wave , volume=2 , Pan=0 , Frequency(周波数)=100(Hz)になっているので、[Play]ボタンを押す。
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オシロスコープの画面に波打つ波形が表示される。適当に縦スライドバーを調整する。すぐ下のFFTというチェックボックスをONにすると、反対側に周波数100Hzの所にピークがあるとんがった解析結果が表示される。その画面でマウスの左ボタンをクリックすると縦の点線が出るので、ボタンを押したままピークの頂点に線を移動させると、102.3 (約100Hz)などと数字が表示される。右ボタンで2本目が表示され、その場で右ボタン再クリックで消去(左ボタンクリック後なら左ボタン)する。線の間が時間でms(ミリ秒)で、高さが電圧でV。今の状態で格子枠が横20ms x 縦40mV(-40.1e+00)になっている。 右下グラフ外の20mSEC/Dなどという表示がそれ。その左隣のHan 218.2Hz/Dは下のグラフの格子枠の横幅を示す。波を停止させるのに、下の[Pause/Logging]のトグルボタンを押す。サイン波の1周期分(谷から谷)を縦の線2本で挟むと左の方に10.0 , 100.00 Hzなどと出て100Hzのサイン波という事がわかる。終了は[ocsillator]画面で[Stop]ボタン、[Close]ボタンを押す。
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BASCOM-AVRのコマンドのSOUNDを使うテストは、(PCの音量が100%になっていないことを確認してから)スピーカー端子につないだケーブルを外し、自作した簡易プローブにつなぐ。

ソース:
$regfile = "attiny13.dat"
$crystal = 9600000
$hwstack = 32
$swstack = 8
$framesize = 16
Config Portb.4 = Output
Do
Sound Portb.4 , 10 , 8000 '10=100ms, 8000=100Hz
Wait 1
Loop
End
回路:
PB4とGNDを抵抗1kΩ程度に変えて、圧電ブザーをPB4と抵抗につなぐ。
PB4 -①- 圧電ブザー -②- 1kΩ - GND
圧電ブザーは無くてもかまわない。音が聞こえないだけなので。代わりに②を1kΩの右に変える。①と②にそれぞれ赤のプローブ、黒のプローブをつなぐ。
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オシロスコープには一瞬矩形波が流れて表示される。
[P-Trig(T)]ボタンを押すと波形が止まる。
マウス左クリックで縦線を表示させて、線を移動させる。shift+で横線だ。左端が0msの原点で、最初の矩形が始まるところ(立ち上がり)が図には無いがもうすでに2.3ms経過している。矩形の波形が終わる所が90.35+10(斜めの前の水平部分)=100.35ms。だいたい100ms経過している。ソースで10=100msとコメントした所だ。1個分の矩形の幅を2本の線で挟むと、97.08 Hzと出る。だいたい100Hzという所。ソースで8000と書いてある値だ。横線で矩形のトップとボトムを挟むと電位差で0.2333V。ブザーにもよる。
BASCOM-AVRの解説をされているサイト様のSOUND命令の説明によると、8000=9.6MHz/(100Hz*12)だそうだ。
スピーカーや圧電ブザーからは低いぶつぶつした音が1秒おきに鳴る。10→100、8000→800にすれば例の通り。
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by k1segawa | 2016-09-09 20:50 | arduino, AVR | Comments(0)
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