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オシロスコープKyutech Arduino Scopeを使わせて頂く

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オシロスコープKyutech Arduino Scopeを使わせて頂く

オシロスコープKyutech Arduino Scopeを使わせて頂く

2017/09/07
Kyutech Arduino Scope/Arduino + Processing

 九州工業大学(大学院情報工学府 大学院情報工学研究院)が公開してくれている簡易オシロスコープ[Kyutech Arduino Scope]を利用させて頂いてみることに。

 オシロスコープは、Arduinoに限らず、電気の見える化により、ロジアナと使い分けられ、主にデバッグに使われるハードウェア及びソフトウェア、だが、このKyutech Arduino Scopeは、Arduino用であり、ハードウェアにArduinoボードと諸材料とパソコンを、ソフトウェアに、そのArduinoを接続したPC上のArduino IDEとProcessingを使ってこれを見事に実現している。

 実は、この3月に電子工作を始めようと思い至るにあたり、いろいろ調べまくっていた当初から九工大の[Kyutech Arduino Scope]は超気になってはいたのだが、実際やってみれば、何も考えることなく、ただ実行するだけなのに、なにせオシロの右も左もわからず、Arduino自体初めて知ったばかりというところだったので、難しく考えすぎて[Processing]とかいうソフトまで頭が回らないよ...と敬遠してしまっていた...。

 実際には、導入から実行までの方法は、超簡単、Arduino IDEとProcessingがインストール済みであるものとして、リンク先にあるようにArduinoとProcessing用のスケッチのアーカイブをダウンロード、展開してArduinoにスケッチkit_scope.inoをアップロード、簡易回路を作ってPCに接続したら、Processing用kit_scope.pdeを実行するだけ。

 仕様を抜粋すると電圧範囲0-5V、2チャンネルまでモニタ可、ArduinoボードのピンA1-A2が入力チャンネル、A3がトリガ入力、D3がパルス出力。

 最初、Pro Miniでやろなんて思ってしまったばっかりにProcessingでkit_scope.pdeを実行してみてもkit_scope0.pngしか出てこない...なんでだ...と無駄にハマってしまったが、Processingを実行可能なマシンにkit_scope.inoをアップしたArduinoボードつながないと意味ないじゃん...ということでUnoに変更、同じPCに接続してスケッチをアップロード、計測対象回路は何も接続しないまま、kit_scope.pdeを実行するとkit_scope0.pngからkit_scope1.pngに切り替わった上、キャプチャ実行中となり、波形が表示された。

 波形が表示された領域上にある[running](背景:黄緑)という文字上をクリックすると[stopped](背景:赤)となってキャプチャを停止し、静止画の波形が表示された状態となり、[stopped]をクリックすると[running]に、途中でUSBケーブルを抜いてしまうとクリックしても[waiting](背景:黄)か[stopped]にしかならないのでProcessingのスケッチ自体再実行が必要となる模様。

UnoバージョンのKyutech Arduino Scopeのブレッドボード回路1

 回路についてもリンク先に説明があるが、ブレッドボードでの配線はこんな感じで手持ちの部品で事足りた。

 写真右奥にArduinoボードのD3につながるPWM(Pulse Width Modulation)/パルス出力用プローブ、右手前にArduinoボードのA1/A2/A3につながるCH1/CH2/EXT(トリガ)入力用プローブに見立て、ジャンパワイヤ出し(紫、緑/黄/青)になっている。

UnoバージョンのKyutech Arduino Scopeのブレッドボード回路2

 ああいう簡易回路図さえ解釈がおぼつかないド素人だが、実際、波形出力されているので、たぶん、これで、あってるはず...(ブレッドボード上の配線で明瞭なものが見当たらなかったため、といっても、これも相当わかりにくいが、あえて晒しておく)。

 この回路に必要なのは、Arduino Uno(NanoでもたぶんOK)、ミニブレッドボード、ジャンパワイヤ オス-オス適量(Arduinoに挿すのは最大9本)、1kΩの抵抗3本、100kΩの抵抗1本、コンデンサ1μF 1個と部品点数もたったのこれだけ、Amazon/HiLetgo相応価格ならArduinoボードを除くと70円以下、Arduinoボードを入れても400円〜700円、USBケーブルはUnoのUSB BでもNanoのmini USBでも100円ショップで買うならプラス108円といったところかと。

 コンデンサは電解コンデンサでもセラミックコンデンサでも何でも良いらしいが、電解コンデンサのように極性がある場合は、カソード側をGNDとすべしとある。

 抵抗もキンピである必要はない模様、自身はカーボン抵抗を使った。

HiLetgo Arduino互換機UNO R3 ATmega328P(USBチップCH340G)

HiLetgo Aruduino互換 UNO R3 ATmega328P/ATmega16U2開発ボード

HiLetgo Nano V3.0 ATmega328P 5V 16MHz CH340G

HiLetgo ミニブレッドボード SY-170(5個)

HiLetgo コンデンサ 0.22uf-470uf(12種x各10個 計120個)

HiLetgo 1/4W 金属皮膜抵抗バッグ 41種x20個=820個

HiLetgo ジャンパーワイヤー(オス-オス)40本(長さ20cm)

HiLetgo ジャンパワイヤ オス-オス 長さ各種65本

HiLetgo 単芯ジャンパーワイヤ(140本・ケース入り)

 Nanoなら400穴ブレッドボード1つに収まりそうだし、単芯ジャンパワイヤをブレッドボードに這わせれば、もっともっとコンパクトにできそうなので、もし、そうなら、ユニバーサル基板にはんだ付けするまでもなく、Nano+ブレッドボード版を常備しておこうかと。

NanoバージョンのKyutech Arduino Scopeのブレッドボード回路

 というわけで一発で全ピン通電確認はできたものの、半田付けが一向に上達せず、富士山型なんて一個もないが、Nanoバージョンを作ってみた。

 プローブ用以外は、短いジャンパワイヤを使ってみたものの、単芯ジャンパワイヤを使える場所が限られ、思い描いていたほどではなかったが、1個にまとまったので、まぁ、よしとする。

 実は、Nanoのはんだ付けを、このブレッドボードにピンヘッダを挿した状態でやっていて、途中、ハンダがブレッドボードに飛んで慌ててコテを当てて払おうとしたら一部溶けて穴が塞がってしまい、1個ぽしゃったかと思ったが、この回路、その部分(向かって右上、やや黒ずんだところ周辺)を回避できたおかげで捨てずに済んでラッキーだったというオチが...。

 冒頭リンクの九工大サイトに『操作方法』として、実際、やってみると思わず、「おお!」と口に出してしまいそうな使い方が記載されてはいるものの、設定値の意味するところや詳細な使用方法や設定方法については、この簡易オシロのみならず、オシロスコープ自体よくわかっていないこともあり、追々、覚えたいなと。

 と言いつつ、簡易オシロスコープDSO 138、2個めにしてようやくテストモードまでいくも実行までたどり着けずにおり、オシロというものがどんなものなのかを確認してみたくなって利用させて頂いた次第(むしろ、最初から、こちらを使わせて頂いていたほうがよかったんじゃないかという話は内緒)。

[2017/09/14]
NanoバージョンのKyutech Arduino Scopeのブレッドボード回路用ケース

 今日、100均セリアでトレーディングカードケースとかいう箱が試作品のケースの1つになりそうと思い、他の複数のケースと共に対象を考えることなく買ってきてみたら、400穴ブレッドボード+Nano版Kyutech Arduino Scopeに高さはピッタリ、縦横はちょっと大きいくらいと、ちょうどよかったので、これ用のケースにすることに。

 ブレッドボード裏面に両面テープがついているので初めて使ってみることにし、剥離紙を剥がし、ケースの底に貼り付け、空いた縦横のスペースには、スポンジを挟み、mini USBジャック部分に今や加工用に使っている100均で買ったはんだごてで穴を空け、配線は、穴にすると使わない時と使う時で通したり、外したりするのが面倒なので反対側の容器部分の上側の一部にカッターで切り込みを入れ、プローブ用の配線を出しても潰れないようにしてみた。

 もし、mini USBケーブル着脱時などにブレッドボードが剥がれてしまうようなら、グルーガンで糊付けしてしまってもよいかなとも思っている。