パソコンで表示させる！　50円オシロスコープの制作

とりあえず作成した50円のオシロスコープの動画です。 たったの50円程度で作成できます。 波形は実験用の周波数を可変できる発振装置を自作しています。 後に紹介してますのでどうぞ。    

電子工作や医療機器の修理を進めていると、発振周波数や電圧波形を確認したい時があります。 そこで活躍するのはオシロスコープというものです。 臨床工学技士のみなさんも電子工学実習などで扱い方をならったり、使った事もあるかと思います。 そんなオシロスコープですが、買うとなると安いもので3万円程度はします。 はい、そうです、高いんです。 素人は使用頻度がそこまで高くないものに”諭吉”をはたいてまで・・・というのが一般的だと思います。 私も機能はそれなりの秋月の安価な組み立て式の1chオシロを持っている程度です。 なんと破格の4700円です。  

でも世の中便利な世界になりまして、たった50円前後でオシロスコープを作成する事ができるんです。  

パソコンでオシロスコープ

どうやって超安価なオシロスコープを作成するのかというと、パソコンのライン入力を利用します。 ライン入力やマイク入力ラインは人間の可聴領域を全域にカバーできるだけのスペックがあります。 ここで、復習ですが人間の可聴領域は20Hzー20kHzです。 この20ー20kHz前後の交流成分ならなんとたった50円でオシロスコープが実現します。 利用するにはPCのライン入力をオシロに変身させるソフトウェアが必要です。 実はこれもフリーソフトで入手できます。 ソフトはその名も”ハンディオシロスコープ”といいパソコンに備わっているA/D変換器を利用して16bitの分解能で、48kHzのサンプリング速度を持っているそうです。 要は高機能であるという事です。

PCオシロで準備するもの

実はフリーソフトをダウンロードして計測したい対象の電圧をライン入力に入力すれば測定可能なのですが、それでは微小な信号などがインピーダンスの問題で計測できなかったり、過大な電圧が意図せず入力されるとパソコンが死んでしまいます。 それを防ぐ為にバッファー回路というものが必要です。 バッファー回路というものはオペアンプで制作が可能で、しかもすごく簡単です。 臨床工学技士の皆さんなら知っているオペアンプの増幅度が1倍の非反転増幅回路です。 別名をボルテージフォロワといい入力インピーダンスを増大させてくれます。 要するに微小な信号でも検出が可能になるという事です。

これがボルテージフォロワだ！！簡単でしょ？

  また、オペアンプの出力はオペアンプを駆動する電圧以上は出力されませんでの、意図しない過大な電流や電圧がかかったとしてもPCを痛める事はなく、最悪でも一つ20円程度の安価かオペアンプが壊れるだけで済みます。   ずばり準備するものはオペアンプが2つ（2ch分）と抵抗器が数個いるだけです。

フェアチャイルド製のLM358Nならなんと5個で100円です。 一つあたり20円なので、2つで40円です。 その他に1MΩの抵抗が2本、10KΩの抵抗が4本。 あと両電源を作る為の抵抗器100kΩが2本　0.1μFセラミックコンデンサが2つ、100μFの電解コンデンサが2つ　9Vの電池が一つくらいです。  

イメージと回路構成について

測定イメージはこんな感じ↓   回路図です。バッファ回路の後に1倍の反転増幅回路があるのはバッファ回路だけだとPC側で入力信号が反転するからです。パソコンの仕様によるそうですので今回は信号が反転しない様に反転増幅回路を入れています。    

完成！！

実際の組み立てはおしゃれなケースに入れて、2ch分の回路構成にはしているものの、2ch使うのは希と判断して、1ch仕様にしました（ワニ口を1セットしかつけていない）。 測定対象を挟んで計測できるようにワニ口クリップを用いています。 ライン入力ケーブルはジャンク箱に数本寝かしていたものを利用。 べつに青色のケーブルじゃないといけないという事はありません、3.5mmジャッックに合うやつならなんでもOKだと思います。 下の写真が電源部とバッファ回路全体の写真です。   ケース収納後の写真です。 ケースは某お菓子の箱を利用する事で洗練されたデザインに仕上がりました。    

周波数可変　オペアンプ　発振回路について

実験で利用したのはLM358Nを利用した周波数可変装置も別途作成しました。 結構簡単なのに意外とこれが役にたちます。 おおよそ40Hzから5kHzを可変できます。じつはこちらの周波数可変発振装置も便利なものだったりするので、回路図を載せておきます。

”オペアンプを利用した周波数可変　発振回路　LM358Nを利用”