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格安デジタルオシロ DSO-SHELL (DSO150) のレビュー(組立編)

 DSO shell (DSO150)というデジタルオシロキットを買ったのでその内容につきまとめておきます。なお、今回の記事は組み立てと動作確認まで。次回以降で、性能確認、内部回路解析などを行う予定です。

 話の順序を無視して、どんな物かというと、

▼DSO-SHELL (DSO150) の完成した状態
DSO shell完成
 1-ch 100kHzの2.4インチカラー液晶オシロで、現時点の価格は22.8ドルです。

 以下、購入に至る経緯から時系列で話を進めます。

 nekosan さんが書かれている PIC AVR 工作室ブログの、2017/1/7の記事で、「シェル付きオシロキット」という記事に格安のデジタルオシロが紹介されていました。内容を見るとすごく良さそう、それに安い! 以前からデジタルオシロが欲しかったのでAliExpressでポチリました。

 nekosanの記事にはTrump Tools というストアがリンクされていましたが、私が買ったのはNumerous creation Store というストアです。違うストアで買うつもりは無かったのですが、AliExpressのサイトをウロウロしていてポチったら、後で違うストアだったことに気付きました。
 ちなみに私が買ったのはこれです→https://ja.aliexpress.com/item/Orignal-JYE-Tech-DS0150-15001K-DSO-SHELL-DIY-Digital-Oscilloscope-Kit-With-Housing/32758872111.html?spm=2114.13010608.0.0.stVLhq
 ところで nekosan さんが紹介されていたストアに比べて私が買ったストアの注文数がかなり少ない(約1/4)ことに後で気付きました。注文数はそのストアの安心感を示していると思うので、ちょっと後悔していました。

 そんなことで少し不安な気持ちで待っていると、思いがけない速さで荷物が到着。なお、注文は1月9日で荷物到着は1月17日です。旧正月になっちゃうと絶望的に遅くなるはずなので、その前に届いて良かったです。

▼DSO Shell 到着
到着
 いつものゴミ袋で来ると思っていたら、割とこざっぱりした封筒で来ました。中の段ボール箱はメーカーであるJYE社の箱のままだと思います。

▼中身
中身
 ネットで見かけた写真と同じ物が入っていました。まあ当たり前ですが、ほっとします。

 組立は詳しいマニュアルが入っているのでその通りにやればOKです。回路図がある程度読めないと、トラブった時に困るかも知れません。なお、添付されていたマニュアルなどの資料と同じものはネットから入手出来るので、購入前に検討することが出来ます。

 以下、写真多めで私が気付いたポイントをレポしていきます。

▼デジタル基板
デジタル基板 液晶
 カラー液晶が接続されていて、この状態でSTM32F103c8のマイコンとして動作可能だそうです。

▼液晶接続部
液晶の裏側
 本体とはフレキ基板で接続されています。この状態にするには、フレキを傷めないようにそっとやらないといけません。

 以下、マニュアル通りに作業を進めるだけです。

▼デジタル基板動作確認
DSO shell デジタル基板動作確認
 デジタル基板だけの状態でブートして動作確認できます。もしここで何も動かないようだと深刻な事態ですが、ちゃんと動いて良かったです。ちなみにこの時の消費電流は80mA@9Vでした。

▼抵抗のはんだ付け準備
抵抗を分類
 はんだ付けをする前に、抵抗を値の順に刺して整理しておきます。刺す台は何でもいいのですが、今回はスーパーの発泡トレイの裏側を使いました。この時、抵抗のカラーコードの向きを揃えて刺しておくと後で楽になります。

 アナログ基板には抵抗以外にいろんな部品を取り付けるのですが、全部実装が終わった状態が次の写真です。

▼アナログ基板完成(クリックで大きな写真)
アナログ基板完成
 この写真では見づらいですが、抵抗のカラーコードの向きを揃えています。カラーコードは上から下、あるいは左から右に向かって並ぶように取り付けると、後でメンテナンスする時に楽だし、見た目も綺麗になります。これ、いわばはんだ付けの行儀作法みたいなものです。なお、今回の基板のようにシルク印刷がある場合は、シルク文字の向きにカラーコードを合わせるべきでしょう。ともかく紙の文書と同じで、読み易く作るのがポイントです。

 一つ前の写真のようにあらかじめ抵抗の向きを揃えて準備しておけば、はんだ付けする時に迷わなくて済みます。あと、セラコンは極性が無いのでマーキングが読み易い向きに取り付けます。今回は手前からマーキングが読めるように揃えました。

▼デジタル基板完成(クリックで拡大)
DSO Shell 基板
 DSO Shell (DSO150) の基板の高解像度な写真がネットで見つからなかったので、ここに上げておきます。

 ロータリーエンコーダーの取り付け基板はたぶんこの写真の状態で正解だと思います。この基板の取り付けピンのはんだ付け位置でデジタル基板が固定される高さが決まるので、はんだ付け前に十分な確認が必要です。

▼ケースの嵌合調整
嵌合部の面取り
 このケースのモールドはエッジがすごく立っていて、少しのズレがあっても乗り上げてしまいケースが閉まりにくかったです。そこで、外観に影響の無い内側のエッジのコーナーを面取りしました。この写真は、円形のダボの入口コーナーを指で持ったドリルビットで面取りしているところです。

▼完成
オシロ動作確認
 アナログオシロにも同じ波形を入れて記念撮影。2.4インチの画面は小さいと思ったのですが、コントラストが高いのでけっこう見易いです。

▼自作のパルジェネと記念撮影
自作のパルジェネと、
 このペアがあれば便利そうです。(この写真のパルジェネの製作記事

 ということで、無事完成しました。

 電気的な性能などは別途記事にするつもりですが、現時点で特に気になった点は以下です。
1. プローブ調整用の0.1V信号にはオフセットが3.2Vくらいあってすごく使い難い。(勘違いかもしれないので後日再確認予定)
2. ロータリーエンコーダーのレスポンスが悪いようで、早く回すとゆっくり回した場合より進みが遅くなる。
3. たまにスパイク状のノイズが画面に出る。
4. エイリアシングが多い。

 長くなったので、続きは次の記事で。

日の出、日の入り時刻からアナレンマを描く(基板製作)

 太陽電池パネルの電圧変化を検出してアナレンマを描く試みを始めて約一ヶ月経ちました。天候により日の出/日の入り時刻に誤差が出ますが、いい感じでデーターが集まっていると思います。

 なお、データーはAmbientの アナレンマを描く試み(チャンネルID:200)で公開しています。

 アナレンマを全部描くには1年かかるのですが、何日も連続して回路を動かすにはブレッドボードのままでは不安があります。ということで、回路をユニバーサル基板にはんだ付けして組むことにしました。

▼ブレッドボードとユニバーサル基板
ブレッドボードとユニバーサル基板
 左手前が今回組んだユニバーサル基板、奥がブレッドボードで、どちらにもほぼ同じ回路が乗っています。なお、今回の基板を作るタイミングでプログラムの手直しも行っていますが、二つの基板は今のところ並行して動かしています。なお、新基板のデーターはAmbientに送信してデバッグ中ですが、こちらは非公開にしています。最終的には新しい基板からのデーターを現在のチャンネルに送るように切り替える予定です。

▼回路図
ESP-WROOM-02搭載基板回路図
 電源を落とすとその前のイベントの時刻情報を失うのでデーターに空白期間が発生してしまいます。そこで、プログラムを止めないで電源の差し替えが出来るように、ダイオードの切り替え回路を入れています。ちなみに、USB電源アダプタと、USB/シリアル変換ケーブルの両方から5V電源を入れられるようにしています。

 C2を1000μFと大きくしていますが、こうしないとESP-WROOM-02が動いた時に発生するスパイク電流で、3.3V電源の電圧ドロップが大きくなります。なお、もっと容量の大きな三端子レギュレーターを使う手もあると思います。ちなみに定常時の消費電流は70mA程度でした。

▼部品面
部品面
 秋月のC基板に組んだのでゆったりとしたレイアウトになっています。ESP-WROOM-02は小さなサブ基板に乗せ、この基板はピンソケットで本体から取り外せるようにしています。同じような物がスイッチサイエンスあたりにあったと思いますが、1個だけなら作っちゃった方が早いです。 
 左下の線は電源の入力で、不要なUSBケーブルを切断して直付けしています。

▼配線面
はんだ付け面
 例によって、赤が電源、青が信号、裸のスズメッキ線がGNDになっています。

◆まとめ
 最終的にはこの基板を適当なケースに入れて、目立たない場所に放り込んでおく予定です。

 なお、この機会にプログラムの改良も行う予定です。現在は同じ日の日の出/日の入り時刻のペアからアナレンマのプロットを行っていますが、これに加え、前日の日の入り/当日の日の出のペアからもプロットを行う予定です。この改良でグラフのプロットが二倍になるので、グラフが見やすくなるのでは無いかと期待しています。

【追記】
 太陽のアナレンマ関係の記事が増えてきたので、カテゴリにまとめました。関連記事は下記リンクからご覧ください。
 アナレンマの記事のカテゴリはこちら。

天然水晶を発振させる試み、失敗のまとめ

 天然水晶の結晶を発振させる試みですが、その後もう少し条件を変えてやってみたのですが、結局発振させることは出来ませんでした。こうやったけどうまくいきませんでした、ということを記録することも意味があると思うので、記事にしておきます。

▼実験の様子
天然水晶に電極を付けて発振を試みる
 天然水晶の結晶面に銅箔テープを貼りつけて発振を試みました。なお、あちこちの面に電極を貼り付けて試しました。

▼回路図
水晶発振回路
 前の記事ではC1,C2を省略していましたが、やはりC1,C2があった方が発振し易いです。ということで、この回路図の状態で実験を行いました。なお、アンバファタイプの74HCU04も手持ちがあったので試したのですが、これを使うと発振しにくい感じになったので以下の実験は全て74HC04で行っています。74HC04はゲインが猛烈に高いので、隙あらば発振!という感じでした。

▼発振の確認
発振確認
 発振しているかどうかの確認はまずはオシロの波形を見て行います。でも回路の浮遊インダクタンスだけでも発振してしまうので、本当に水晶の共振周波数でロックして発振しているか、波形だけ見たのでは判断が難しいです。そこで、

▼周波数カウンタで周波数安定度を確認
周波数測定
 回路に手を近づけた時に周波数が変化しないか確認しました。本当に水晶の共振で発振しているなら上位4ケタくらいの値はビクともしないはずです。

 こういう仕掛けでいろいろ試したのですが結局だめでした。電極の貼り付け方をいろいろ変えても周波数がフラフラと動きます。つまり、水晶発振器としての動作を確認することは出来ませんでした。

▼圧電効果を確認
圧電効果を確認
 コメントでアドバイス頂いた圧電効果を見てみました。この写真のように電極を付けて水晶の結晶部分をコツンと金属棒で叩いて、圧電効果による電圧発生の検出を試みました。パルス検出にはオシロのトリガを使ったので見逃しは無いと思いますが、圧電効果による電圧の検出は出来ませんでした。

 こうなると万策尽きた感じなので、この実験はこのへんでおしまいにします。

◆よもやま話
 私がアマチュア無線を始めた頃の水晶はFT243型がよく使われていました。当時先輩から聞いた話では、水晶の周波数を上げるには、FT243を分解して中の水晶を研磨して薄くするのだそうです。(FT243はネジを外すと中の水晶板を取り出すことが出来ます)

 もし研磨しすぎて周波数が高くなっちゃった時は、赤チンを点々と塗るのだそうです。赤チンを塗るとその重さの分だけ共振周波数が下がるので、周波数調整が出来るという話でした。赤チンを塗る時水晶に、「痛かったろう・・、」と語りかけるのが作法だと言ってましたが、この話は本当だろうか。
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