2020年10月18日 (日)

格安オシロスコープで遊ぶ (5)  LC回路で電気振動

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 どこの高校の物理教室にもある500巻きのコイルをコの字型鉄心に入れて(LCRメータを使って実測したら70mHありました)100μFの電解コンデンサを並列につなぎ,LC回路の電気振動をやってみました。

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 3ボルトでコンデンサを充電しておいて左のスイッチを切り,右のスイッチを入れてやります。
オシロのトリガモードは,NORMALかSINGLEにして,トリガレベルは0ボルトからちょっとだけ上へ上げてやります(0.4ボルトくらいにしました)。

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 もちろん すぐに減衰しますが, 6~7回くらいは振動するので,授業で見せるくらいなら これで十分でしょう。

この電気振動の周期Tの計算をやってみましょう。20201017image1

 ちなみに,今回の実験で使ったコイルのL=70mH,コンデンサのC=100μFを代入して周期Tを計算してやると,T=17msとなりました。上のオシロ画面の時間軸は1目盛10msですから,大体うまくいってることが分かりますね ♪

ついでに,エネルギー保存の式を作っておきましょう。
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2020年10月16日 (金)

格安オシロスコープで遊ぶ (4)  コイルの自己誘導

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 発振器で作った矩形波をコイルに入力して,コイルに生じる誘導起電力を測定してみました。
202010161

回路はこんな感じ。
 12mHのコイルは,電子パーツ屋で買ったチョークコイルです。いつ買ったのか記憶がありませんが,将来使うかもしれないモノは「とりあえず買っておく」癖がついているものでね(笑)

20201016_2  発振器でこういう矩形波を作って上の回路につなぎます。この発振器は,高い周波数にすると ちょっとノイズが乗りますね。

コイルの両端の電位差(誘導起電力)を測定すると,こんな ↓ 感じ。
20201016_3 高校物理の教科書によく載ってるやつですね。

 この曲線も指数関数で,前回と同じようなやり方で計算すると式が作れますからやってみましょう。まずは,Eボルトの直流電源につないだ直後。
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お次は,電源が0ボルトになった直後。
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2020年10月13日 (火)

格安オシロスコープで遊ぶ (3) コンデンサの充放電

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 高校物理の教科書によく出てくる「コンデンサの充電曲線・放電曲線」をオシロスコープで見てみましょう。
20201013

 コンデンサと抵抗で,↑ こういう回路を作って,ファンクションジェネレータで左側から14Hzの矩形波を入れ,4.7μFのコンデンサの両端の電位差をオシロで観測します。
入力した矩形波はこんなやつ ↓ で,
20201013_2 コンデンサの両端の電位差は,こんな具合 ↓ に変化します。
20201013_3

 物理の教科書によく載ってるやつですね。
昨年度,岐阜の県立高校のすべての教室に液晶プロジェクタが設置されたので,このオシロを持っていけばすぐその場で見せることができるな(・∀・)

 この曲線は指数関数になってるんですが,そのあたりのことも以下に書いておきますから参考にしてください。
まずは,空っぽのコンデンサをEボルトの電池で充電する過程です。コンデンサの両端の電位差がVボルトね。
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 んで,次は放電の過程です。
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2020年10月12日 (月)

格安オシロスコープで遊ぶ (2)

Xr2206_20201011

 実は,オシロと同時にXR2206を使った格安のファンクションジェネレータ・キットも買ってました。
1Hz~1MHzの正弦波/三角波/矩形波が発振できる なかなかスゴイやつです。
 秋月電子のこれとかこれも持ってるんだけど,このキットは895円と格安だし,小さくてかわいいでしょう?

 サクっと組み立てて,昨日のオシロにつないでみました。
正弦波/三角波の出力はDCオフセットに乗っかってるので,これをカットするために0.1μFのコンデンサをつけてあります。オシロにACカップリングでつなげば要らないんですけどね。
 まあ性能はそれなりですが,高校物理の授業で使う程度ならこれで十分です。↓ 動画をご覧ください。

 

  

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2020年10月11日 (日)

格安オシロスコープで遊ぶ (1)

Quimat_dso

 Amazonで3,760円の1現象オシロ Quimat社の デジタル オシロスコープ DSO150(DSO1501)をポチりました。
オリジナルは 中国深圳のJYE Tech社の製品みたい。つまり僕が買ったのは,中華製品の中華製コピー品ってわけです(笑)
中身は同じなんだけど,ファームウェアのアップデートはできないようになってるようです。まあ多分やらないから大丈夫ですな。

 10年くらい前に秋月電子で買ったJYE TechのLCDオシロスコープキット(4,700円)と比べると ずいぶん性能アップしてて,これならホビー用途で十分使い物になると思います。

使い方を忘れそうなのでメモしておきます。
【電圧軸ゼロセット】
 試験信号出力(Test signal output)にプローブをつなぎ,CoupleをGNDに切り替えて V/DIVを3秒長押し。
【時間軸ゼロセット】
 SEC/DIVを3秒長押し。
【上下の位置調整】
 V/DIVボタンを2回押し,ADJダイヤルで調整。(ADJダイヤルを押してから回すと速く動く)
【左右(バッファ)の位置調整】
 SEC/DIVボタンを2回押し,ADJダイヤル調整。
【TRIGGERモード(SING)】
 TRIGGERボタンを押し,ADJダイヤルでSINGにセット。さらにTRIGGERボタンを押すと右の▲が水色に変わるので,ここでトリガレベルを指定する。さらにTRIGGERボタンを押すと,右側の矢印を水色の枠で囲むように切り替わるので,立ち上がりでトリガをかけるなら ↑ を,立ち下がりでトリガをかけるなら ↓ を選ぶ。
50ms以上ではトリガがかからない。
【ステータスの表示/消去】
 OKボタン3秒長押し。
【画面save】
 SEC/DIVとADJボタン同時押し。
【画面Load】
 TRIGGERとADJボタン同時押し。
【リセット】
 SEC/DIVとTRIGGERボタンの同時3秒長押し。

  

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2020年7月21日 (火)

TK-80互換機 ZK-80のキット

20200721-zk80

 1976年に発売されて大ヒットしたマイコンTK-80の互換機ZK-80のキットをaitendoで買って組み立ててみました。
TK-80は工学部電気電子系へ進学した友人の間では流行ってましたが,僕は全然関心がありませんでした。で,まったくニーモニックや機械語に触れることもなく大学時代を過ごし,就職後に初めて買ったコンピュータ(FM-8)で覚えた言語はBASICでした。
 定年退職後ヒマだし,aitendoの「ミニ版ZK-80組立てキット」は2,500円というリーズナブルなお値段なので,つい手が出てしまったというわけです。

 キットとしては部品点数も少ないし,あっという間にでき上がったのでネットで拾ったプログラムをパチパチ入力してるときに「あれ?4桁LEDのアドレス表示部とデータ表示部が逆だぞ」と気づきました。
回路を設計したピコソフト(株)のWebサイトのFAQを見てみたらその答えがありました。
「4桁LEDは二つ使用していますが,片方はアノードコモン,他方はカソードコモンで別物です。説明書にあるように,アドレス表示部にはアノードコモンのLED,データ表示部にはカソードコモンのLEDを付けてください。」

「うわ,そうだったのか! 気づかなかったー!」
逆に取り付ける確率は50%ですが,やらかしました。さあここからが大変。ハンダ吸取線や吸取器を使って悪戦苦闘すること30分。やっと取り外しに成功して正しい位置に付け直しました。
 しかし,電源を入れてみると7セグLEDのセグメントのひとつが点灯しません。取り外すときに基板のパターンを剥がしてしまったようです。回路図を見ながらテスターで調べ,切れてるっぽい箇所を見つけて配線。7セグLEDも無事点灯して,やっと完成です。
さっきのプログラムを入力してRUNすると,ちゃんと動いてるみたいです。やれやれ。

 ところが,また不具合発見。一番右上のRESETボタンが効かないのです。基板の表を見ても裏を見ても,このスイッチはどこにもつながってません。aitendoのキットの基板はこういうミスがよくあるんだよなあ。
回路図を見て,このスイッチはマイコンの1番ピン(MCLR)とGNDにつなぐことを確認して配線しました。この写真をごらんください ↓
20200721

 手間取りましたが,RESETボタンも効くようになってやっと完成! ↓ こんなサンプルプログラムがあらかじめ入ってました。

 

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2020年3月16日 (月)

ガイガーカウンタ GC10 (1)

20200316_gc10

 福島第一原発の大事故9周年を記念して(?),Amazonで買った ガイガーカウンターキット GC10 を作ってみました。

 GM管は旧ソ連軍製のSBM-20ってやつで,昔 秋月電子で扱っていた浜ホトのGM管D3372よりかなりデカくて感度に期待が持てます。
ケースは秋月電子のSK-7があつらえたようにピッタリです。

 上の写真のように僕の家(岐阜市)だと22カウント/分くらいで,0.133μSv/hを表示しています。放射線モニタリング情報を見てみると,岐阜市は0.055μSv/h程度ですから,少々高め。

 CPMからμSv/hへの換算は,マイコンでCPM÷165と計算してるようですが,この値(gms)を変えてやったほうがいいかもしれません。でも設計者は福島で校正したみたいなのでとりあえず敬意を表してこのままでいきましょうかね。(パソコンとシリアル接続して,TeraTermなどでgmsの値は変更できます)

 大昔に買ったEPIのランタンマントルA-6301(これに含まれるトリウム232から放射線がバリバリ出ますが,現行品はダメみたい)を近づけてみるとすごいことになりました(笑)
下の動画をご覧ください。

 

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2015年5月15日 (金)

UVレジンでLEDイルミネーション (2)

20150515 UVレジンで作ったLEDイルミをPIC12F683で点滅させてみました。
話の流れでいくとIchigoJamで光らせることになるところですが,LEDイルミを5個も作っちゃったので,久しぶりにPICでLチカです。
 これまで「PICのお勉強」では,16F84Aと16F88を使ってきましたが,定番の8ピンPIC,12F683を初めて使ってみました。小さくて安価なPICですが,これはこれでなかなか魅力的なやつです。単3電池2本で動くのもいいですね。

12f683_led_5 回路図はごく平凡なもので,GP0,GP1,GP2,GP4,GP5の5つにLEDをつなぎます。GP3は入力専用だから使えないんですね。
 今後のお勉強用に,12F683のテストボードを作って他に流用できるようにしてあります。PICkitを直接つないで書き込めるようにピンヘッダも取り付けてみました。
ソースはこんな↓具合です。GPIOに,LEDの点灯・消灯パターンを送って点滅させています。

/**************************************
12F683 HI-TECH C v.9.83
GP0~GP2,GP4,GP5のLED順次点灯
**************************************/

#include <htc.h>
__CONFIG(FOSC_INTOSCIO & WDTE_OFF & PWRTE_ON & BOREN_ON & MCLRE_OFF & CP_OFF & IESO_OFF & FCMEN_OFF);
#define _XTAL_FREQ 1000000 // PICのクロックは1MHz

void main(void)
{
OSCCON = 1000000; // 内蔵OSC 1MHz
ANSEL = 0b00000000; // デジタル
CMCON0 = 0b00000111; //コンパレータを使わない
TRISIO = 0b00001000; //GP3は入力,その他は出力

while (1)
{
GPIO = 0b00000001; //GP0点灯,他は消灯
__delay_ms(300);
GPIO = 0b00000010; //GP1点灯,他は消灯
__delay_ms(300);
GPIO = 0b00000100; //GP2点灯,他は消灯
__delay_ms(300);
GPIO = 0b00010000; //GP4点灯,他は消灯
__delay_ms(300);
GPIO = 0b00100000; //GP5点灯,他は消灯
__delay_ms(300);
}
}

HI-TECH Cで書いたソースとhexファイルはこちら↓
「lesson36.c」をダウンロード
「lesson36.hex」をダウンロード

 

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2015年5月13日 (水)

UVレジンでLEDイルミネーション (1)

Uv1 facebookのIchigoJam-FANで紹介されていた,セリアで販売されているUVレジンとグミ型で,LEDイルミネーションを作ってみました。
知らなかったんだけど,UVレジンというのは紫外線で硬化する樹脂で,これでアクセサリを作ったりするのが,手芸系女子に流行っているんだそうです。
百均ショップのセリアには4g入りのハードタイプとソフトタイプがあるのですが,とりあえずハードタイプを買ってみました。あと,台所用品コーナーでシリコン製のグミ型も。そうか,これを使ってグミを作っちゃう女子もいるのか。
Uv2 UVレジンというのはジェル状で,グミ型に入れたLEDの上にぶちゅ~っと垂らす感じで入れていきます。
あまり入れ過ぎると硬化に時間がかかるようなので,ボトルの半分2gぐらいにしておきます。
よく晴れた日なら太陽光でも30分くらいで硬化するらしいのですが,どうもうまくいかなかったので,ついAmazonでKIYOHARA スーパーレジンUVクリスタルランプ9W UVL9Wってのを買ってしまいました。
これを使うと10分程度でカチンカンチンに硬化します。これは面白い。
Uv3 グミ型の底の方の硬化が不十分なら,型から取り出して更にUVランプの光を数分間当ててやるとよさそうです。
 で,できあがったLEDイルミが左の写真。少し気泡が入ってますが,まずまずのデキでしょうか。
なんだか色んな物を作りたくなってきますな。ソフトタイプのUVレジンも買ってこようかな(^^)

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2015年4月29日 (水)

IchigoJam周辺機器ボードの製作

Ichigojam2  昨年の9月にこどもパソコン IchigoJamってのを知り,1,500円のキットを速攻で購入して組み立てました。
61mm×45mmという小さな基板に乗ったワンボードPCにキーボードとモニタを繋いで電源を入れると,即座に昔懐かしいBASICが起動してくるんです。35年前に初ボーナスで富士通のFM-8を買ったときのワクワク感を思い出しました。IchigoJamが「おっさんホイホイ」と呼ばれているのもよく分かります(笑)
 数日間,BASICで小さなプログラムを書いて遊んでたんですが,「for ~ next」が使えないとか,「プログラムを3つしか保存できない」とかの小さな不満を感じて,先週まで放置していました。
Ichigojam1 ところが,本屋で見つけた電子工作マガジン 2015年5 月号
の「IchigoJam周辺機器ボードの製作」という記事を見て,ファームアップすれば「for ~ next」が使えるようになるし,ROMカセットを接続すれば128個のプログラムを保存できるようになることを知り,さっそくパーツを集めて作ってみました。
 USBシリアル変換モジュールは秋月のこれ(600円)でROMカセットのEEPROMも秋月のこれ(250円)です。IchigoJamは秋月でも取り扱いを始めたんですね。知らなかったー。
 完成した周辺機器ボードとUSBシリアル変換モジュールをIchigoJamに取り付けてWindowsパソコンと接続しFacebook グループ IchigoJam-FANでダウンロードした新しいファームウェアichigojam-1.0.0-b5を書き込みました。これで「for ~ next」が使えるようになるのです。IchigoJamのFacebookグループも活発に活動しているようです。おっさんの皆さん,ぜひどうぞw

【2015/05/03追記】
本日Facebookグループにアップロードされた新ファームウェア chigojam-1.0.0-b6から,圧電スピーカを接続するピンが変更になりました。OUT5ピンがSOUNDピンに(僕の2014年9月頃のバージョンのIchigoJamは,EX3ピンがSOUNDピンに)なります。
さっそくこの周辺機器ボードの配線もやり直しました。老眼にはキツい作業でしたw



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