オシロスコープで商用電源を直接測ってみたい。でもフローティングプローブができるような高級なオシロも高圧差動プローブも持ってないので普通の受動プローブを使って測定してみることに。

普段弱電しか測定しない機器を商用に直接接続するのは結構怖いと思います。で、いつものようにヤフー知恵袋とかで聞くと電圧が高いから壊れるだの、できないから絶縁トランス使えだの適当なこと書かれて脅されます。本当ですか~???

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q10119443955
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1142176236
http://soudan1.biglobe.ne.jp/qa194339.html

※正しい事を書いてくれているところもそれなりにありますが、質問しているような人には判断できないと思う。中途半端な知識でオシロの電源か入力を絶縁トランスで浮かせればオッケーとか思ってるんじゃないかな。入力側に絶縁トランスを使ったってフローティング状態なら大地間で電圧が発生するのでオーディオマニア御用達の1:1トランスとかだと大地間の電位差で普通に感電しますよ。絶縁トランスで二次側を浮かせて使っているときに二次側で感電しても一次側の漏電ブレーカは落ちてくれないので、漏電ブレーカを落とさないという目的は達成できるでしょうが、はっきりいって危険。運悪く死ぬかもね。そんな危険なこと「一般的には」などとドヤ顔決めてコメントするものじゃないよ。

インターネッツの嘘臭い情報は無視するとして、どうやるのかというと非常に簡単で、プローブをコンセントの一方に当てるだけ。ただしプローブのグランドは理由なくどこにも繋がないこと

IMG_0969

雑っっ!!

撮影がいまいちですが、ほぼ60Hzの若干歪んでるがまあまあきれいな正弦波が見えました。電圧も289Vp-p、つまり交流電圧で102Vと理屈通り。(最大値=実効値×√2、ピークトゥピーク電圧=最大値×2)

IMG_0967.JPG

実際のところオシロスコープの入力端子を見ると、この機器の場合CH1、CH2はMAX 400Vpと書いてあるしプローブも10:1なので「交流100Vの入力なんてぜんぜん余裕」なわけですよ。針式テスタなんかレンジを間違えれば即破損か運が良くてもヒューズ切れだけど、オシロでは最大定格未満ならレンジがどうであれ、まず壊れたりしません。以前作った市販キットの真空管プリアンプの出力だって80Vくらいあって、当然分圧などせずにそのまま調整してましたし、正しく使ってればわずかAC100V程度の入力で今時のオシロが壊れるわけないです。

※耐圧について訂正
取説によると最大入力電圧は1kHz以下で800Vp-p。実効値ならAC283Vまで直接突っ込んでもいい。標準装備は10:1プローブだからAC2800Vまでいけるが、実際にはプローブの耐圧のが低くて600Vp(1kHz以下) なので単純な交流なら425Vが上限。商用電源は言うに及ばず、真空管アンプのB電源くらいなら直接プローブしてもいいくらい。AC100Vなど怖れるに足らない。

IMG_0955

うちはずるいキュレーションメディアではないので、他所のサイトに任せず自分で図を描いてみた。オシロってのはだいたいこんな感じの構成になっているはず。デジタルオシロならCRTのとこがA/Dとメモリになります。FG(フレームグラウンド)や3ピン電源コンセントのアースをきちんととってれば、どうやってもFGに電圧がかかることは無いし、何かあってもACラインの漏電ブレーカが断になる。

osc1

でも電源コンセントのアースとか、FGの大地アースとかちゃんと取らずに使ってると、こうなる。

osc2

今日は追試してみました。今度はCH1、CH2の両方を使ってフローティングプローブに挑戦です。次の写真では右側がCH1、左側がCH2。アースリードは両方を接続して空中に居ます。

IMG_0985

次の通り。前回の測定結果と違いますね。実はこれ非常に危険な状態です。オシロ本体の大地アースを取らずに測定しています。CH1、CH2が逆相になっており137Vp-p、線間では274Vp-pとなり、結果としてCH1、CH2を合成すると97.1Vの交流となります。写真では非表示になっていますが、CH1+(INV CH2)のADD表示をオンにすると274Vp-pの差動電圧を観測できます。このとき、オシロのきょう体と大地間の電圧をデジタルテスタで測るとAC52Vを指しました。死ぬ覚悟でGND端子を触るとピリピリします。

IMG_0983

次はGND端子を大地アースに接続したところ。CH2が0Vになり、CH1が289Vp-pで振れています。オシロのきょう体は接地されているので当然0V。GND端子を触っても何も感じません。これはCH2側のコンセントの端子がコールド側(アース側)になっているためで、このときCH2側にグランド線を接続しても理屈の上では何も問題は無いことになります。なお、2つの状態でどうして電圧が違うのかは検討に値すると思います。

IMG_0984

(疑似)フローティング測定ではオシロとACラインの関係はこんな感じ。演算部( CRT手前の(+)のところ)の速度が遅い機種だとRFでは使えない場合もあります。

osc3

さすがザ・インターネッツだけあってもっといい説明をテクトロニクス様がおこなってくれてます。マイナビニュースにも同じ内容のものが掲載されています。これを理解できるまでは、この測定は試さないほうが身のためだと思います。

オーディオマニヤ様やオシロ買ったでさっそく自慢する的なブログなんかで電源の波形を見て「商用電源はすごく歪んでてきれいな正弦波じゃない!やっぱりノイズまみれなんだ!!」なんて言って写真あげてるの見ると、オシロのFGもとらずに抵抗入れてみたり、絶縁トランス入れてみたり工夫はしてるんだけど、測定方法に問題があって外来ノイズが混入してたり余計なものが混ざって歪んでるっぽいのがちらほら見られます。当然うちの測定点付近にもパソコン、インバータエアコン、数々スイッチング電源がつながっている状態で、60Hzに非同期で発生しているノイズはあると思いますが、そこまでひどい波形ではないですよね。インテン最大で確認しましたがヒゲとかも出てなかったです。

プロービングで失敗しないためのオシロスコープ応用講座 → http://jp.tek.com/document/1125977

マイナビニュースだとこのへん。注意しないと命にかかわるぞ!! – 高電圧プローブ → http://news.mynavi.jp/series/oscilloscope2/006/

ポイントとしては、オシロのGND(きょう体)は大地アースされるべきもの、複数ある測定端子のGND側はすべてきょう体に接続されている、測定端子の入力(センター)は浮いている状態で、測定端子ときょう体(=GND)間の抵抗は数MΩ~数十MΩで耐圧は周波数が低ければ数百ボルトまでOK。きょう体の電位=測定端子のGNDを浮かせて使うのは、測定結果が不安定になるし、被測定回路に有害な電圧がかかったり、測定者にも危険が及ぶ場合があって、やってしまいがちだけど、とにかく危ないので止めましょう、ということです。これが分かっていればAC商用ラインの測定だって何の問題もありません。

こんなことは、オシロ付属の取説 (CS5400のが無くなったのでGOS6103Cに変更。接地の注意はあるが、フローティング測定の記述が無い。P18を見ると垂直軸ADDとCH2 INVの機能はある。)の一番最初にすら書いてあることで、本当は知っててアタリマエ。本章に入る前の、ご注意レベルなわけです。ちなみにこのオシロ本体に貼ってある注意書きシールにもGNDと接地のことが書いてありますよ。

cs5400warn

似たような理由で動いている回路にハンダごて当てるのも止めましょうね。昔々のESD対策してないハンダごてと真空管で工作してるんだったらともかく、今時の静電気やリーク電流で即死もしくは劣化するようなディバイスを今時の絶縁されてないハンダごてで稼働中にいじくりまわしたらどうなるかくらいは理解してたほうが余計な苦労をしなくていいと思います。

オシロで電源の波形を見て「商用電源はこんなに汚かったんだ!!」なんて叫んでみたい人はこんな波形が見られると思ってるんでしょうか。

AcNoize1

これは電気掃除機のプラグを直接プローブしたもの。下のコンセントの写真で下側が掃除機につながるプラグ。掃除機を動かしヘッドのモータを回してやってようやくサインカーブの頂上が平らになってきたり、ヒゲがちょろっと見えるだけ。離れた部屋のコンセントではヒゲは見えなくなります。

AcNoize2

このヒゲがオーディオのノイズとして現れれば「ジー」って感じで聞こえると思いますが、この程度のノイズを吸収できないような機器は電源の能力が弱いってだけなんでもっと高級なものに替えるのでなければ、掃除機を離すか、掃除機の電源を切ればよいだけです。

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