オシロスコープの選び方

Question

オシロスコープの購入検討をしていますが、
ほとんど知識がありません。

現在、周波数帯域、最大サンプル速度、最大メモリ長を比較して、
機種を選定しようとしていますが、
周波数帯域がどれぐらいのものが必要かよく分かりません。

とりあえず、直流モータ(マブチ等)のモータの起動時のピーク電流も
測りたいので、その波形がそれなりに見れるものがいいと思っています。

モータの起動電流波形がわかるレベルのものは、周波数帯域どれぐらいのものでしょうか。

ほとんど知識ありませんので、すみませんが、なるべく分かりやすくお願いします。

よろしくお願いいたします。

いまさらですが、回答締め忘れていました。
回答してくださった方ありがとうございました。
(YOKOGAWAのDLM2022を購入いたしました。)

Accepted Answer

必要な仕様は、大雑把に言って次の２項に集約できるでしょう。

a) どのくらい速い変化の情報が欲しいか
b) 記録したい情報の最小の時間の刻みと、記録したい情報の長さ（時間）
　 の比率がどの程度か

a)について、500μsの変化についての情報が必要ならば、少なくとも1MHzの
帯域幅が必要ということになります。
現在市販のデジタルオシロスコープで、帯域幅が1MHzというものは無いと思
います。（PCカードのような形態ではなく、単体のオシロスコープとして）
100μs以下のような細かい現象を捉える必要がなければ、最低価格帯のオシ
ロスコープで間に合うと思います。

b)について、500μsの変化についての情報が必要ならば、サンプリングは
少なくとも100μs毎くらいに設定します。１秒間の情報を捉える必要があれ
ば、１秒÷100μs＝10,000ポイントのデータを蓄える必要がありますので、
メモリー長（サイズ）は、この比率で選定することが必要です。

最初のURLの製品は、2チャネル時に約8,000ポイントのデータが蓄積できる
ようですから、100μs毎にの分解能で１秒より短い現象であれば、ほぼ目的
を達成できると思います。

高級な（値段の高い）機種は、高速・大量な情報を素早く表示する機能が
優れています。また、微妙な信号の変化を捉える機能・・トリガーの機能
が優れています。

お問い合わせのような情報記録であれば、比較的に安価な機種でも、所要の
機能を満足しそうに思います。

なお、オシロスコープのA-Dコンバータは、分解能よりも速度を優先している
ので、8bitのA-Dコンバータを搭載したものが多いと思います。細かい分解能
が必要であれば、多少遅くてももっと分解能（ビット数の多い）A-Dコンバー
タが必要な場合があります。このような場合は、オーバーサンプリングなどの
機能を搭載している高級な機種を選ぶ必要があることもありますのでご留意
下さい。信号が低速ならば、オシロスコープと呼ばれる製品よりも、データ
ロガーと呼ばれる製品の方が適切な場合もあります。

繰り返しになりますが、仕様選定の基本は最初に示したものに分解能の観点
を加えた、以下の３点です。
a)どのくらい細かい時間間隔でデータを取り込むか
b)どのくらいの時間に亘ってデータを取り込むか
c)どのくらいの分解能（ビット数）でデータを取り込むか

＞100kS/s、100kメモリ、2chで0.5sですよね。
＞厳しいような気がしてきました。

サンプリングレートを下げれば、記録時間は伸ばせます。

100kS/s（サンプリングが10μs毎)を、50kS/s（サンプリングが20μs毎）
にすれば1s、5kS/s（サンプリングが200μs毎）にすれば10sのデータが記録
できます。

低価格器は、CPUが遅いので、メモリー長が長いことだけで判断すると、
波形表示が遅いなど、使い勝手が悪いことがあります。

細かい（速いサンプリング）情報がどの程度必要かが判断ポイントです。

お尋ねの内容からみると、サンプリングレートを下げても、大きな問題は
無さそうに思います。

>>サンプリングレートを下げれば、記録時間は伸ばせます。
>この意見には反対。デジタルオシロのメモリ長なんて富豪的に使うべき。
>機器側の制限は無いほうが良いです

メモリーの価格が、私がデジタルオシロスコープを使いはじめた頃に比べて
圧倒的に安くなった今日時点で、このご指摘には納得せざるを得ません。
その一方で、安型と高級型の中間が欠落している原因にもなっています。

多少のテクニックがあれば、安型機でも十分に役に立てることができます。

他人が使えることは、確かに大切ですが、電子回路の専門家ではない複数の
方が、高級な機能を使いこなすことは期待薄と思います。

デモ機を借りられるなら、安型と高級型の両方を借りて使い比べてご自身で
選ぶことがいいと思います。

直感的には、安型を導入して、様子をみればよさそうに思いますが、
一度導入してしまうと、上級機への更新が難しいのがどこの会社でも一般
的なように想像できるので、悩ましいですね。

>あまりにも安いものもどうかと思っています

お問い合わせの場合に当てはまるか確かではありませんが、
高価格品の方が、付属品の細部に亘るまで、使いやすさの配慮が付き届いて
いるように思います。使いやすさへの配慮（≒付属品の手触り）は、少量生
産品ではコストの制約や、顧客からのフィードバックが少ないことで、芳し
くありません。

値段の高い安いよりも、
ある程度の生産規模を有する（そこらで目にする機会の多い）機種を選ぶ
ことが寄付選定の失敗を避ける良策のように思います。

Answer

回答（５）さんが指摘のように
＞２０ＭＨｚ程度のシンプルで安価なデジタルオシロ
＞１００万円以上の機能満載の高級デジタルオシロ
＞２つに一つ中間は無い
だと思います。
私はyokogawaの４ｃｈスコープレコーダ（１００万円位）を使っていましたが、非常に便利です。（別にメーカの宣伝をするわけではない。）
パソコンにオシロ用のカードを入れて、測定できるもので十分目的を達成
出来るかと思いますが、測定器は使い勝手が一番重要です。
?スイッチを入れてすぐ使えること。
　パソコンではそうは行かない、カードを入れて、入力ケーブルを容易し、
　WINDOWSを立ち上げ、さらに測定ソフトを立ち上げて測定することになるが
　私はこんなもの、使いたくない。
?記録が出来ること。メモリに記録が出来るが、最後はどうしても紙に記録
　しないと報告書等にまとめ難い。データが非常に多い場合、EXCELで後処理　する場合はメモリ記録が必要な場合もあるが、そういうケースは少ない。
?自分だけでなく、他の人も簡単に使えることを考えておく必要がある。
予算が許されれば、測定器は使い勝手の良いものを選んで下さい。

私の会社では、YOKOGAWAのスコープコーダ、テクトロのTSD２００４C相当の物（BATT駆動）と、岩通のアナログオシロがありますが、YOKOGAWA以外は誰も使っていません。
アナログは処分したいと言っているが、私が残してくれと言ってまだ保管しています。（YOKOGAWAが使えないときに、使うため）

オシロはテスターのように簡単に波形を観測するために使いますが、これはと言うデータは残したいわけです。
それが簡単に出来るのは１００万円位のクラスになると思います。

１０～３０万円クラス（テクトロ：TDS2000シリーズ相当）だと、データ記録長が2.5ｋ位なので、サンプリング時間が短くなるほど、記録時間が短くなるのでデータを取るとき工夫が必要になります。
４０～６０万円クラス（MSO2000シリーズ相当）では記録データ長が１Mなのでデータ採取はやり易くなると思います。

これらの機種ではUSBメモリが使えるので、幾らでもデータが取れるが、シリアル番号でファイル化されたデータを後で見て、データに不具合があれば、再測定が必要になる。
これは大きな損失になると思う。

１０～３０万クラスの場合、データの取り方、紙への出力法（excelが便利）などマニュアル化すればよいと思いますが、それで使う人がどれ位いますか。購入したが誰も使わないでは困ったことになります。

Answer

>帯域幅 20MHz程度でも十分でしょうか。

http://homepage3.nifty.com/mitt/pic/pic5_21.html
http://www.picfun.com/motorframe.html
http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/0706/06/news132.html
http://www.yellowsoft.com/products/text/text6-samp.pdf
http://www.miyazaki-gijutsu.com/series/control611.html

オシロでの実測写真が中々見つかりませんが↓周期８ｍｓとあります
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/PDF/34441/34441_4SYO.pdf
実用的にはこれくらいが識別できれば十分でもある
この写真の例では２ｍｓレンジですね、つまり５００Ｈｚ
従って２０ＭＨｚもあれば十分にお釣りが来る

１００ＭＨｚ以上のレンジとかは初心者では難しい

１００ＭＨｚは最近のＣＰＵのＧＨｚ単位と比べれば低いのですが
ＦＭ放送やテレビ電波の世界

ＦＭ電波とかはまだ周波数が安定した正弦波なので初心者でも
それなりの測定結果を出せるのではあるが
ＰＷＭ波形とかの方形波では必ずしも正確な測定結果とは言えない
もちろんそれなりのスキルさえ有れば問題ないのですが
http://okwave.jp/qa/q4427536.html

周波数や分解能云々よりも波形検出の為のその他の機能の方が大事
http://www.yokogawa.com/jp-ymi/tm/Bu/DL750/dl750_21.htm
http://www.yokogawa.com/jp-ymi/tm/Bu/DL750/dl750_1.htm
http://www.yokogawa.com/jp-ymi/tm/Bu/DLM6000/dlm6000_appli.htm
ロングメモリ
ウェーブ・ウィンドウトリガ
ヒストリメモリ、ヒストリサーチ（ゾーンサーチ）
ノイズ除去機能

ただそれらの機能満載の機種は不必要に周波数が高いし、高価です

最悪なのは無闇に高い周波数でそれら有益な機能が何も無い機種
高価なだけで意味が無い
中途半端に値切るとロクな事は無い好例

従って
２０ＭＨｚ程度のシンプルで安価なデジタルオシロ
１００万円以上の機能満載の高級デジタルオシロ
２つに一つ
中間は無い

つまり、初心者レベルでは事実上周波数や分解能は気にしなくて良い

>オシロスコープと呼ばれる製品よりも、データ
>ロガーと呼ばれる製品の方が適切な場合もあります。
ただ、データロガーはもっと遅い信号を扱います

オシロはメガＨｚ
データロガはミリセカンド
時間レンジが違いすぎます

ただ、超高速データロガは従来のオシロとの境界を超えてるし
オシロよりデータロガの方が使い勝手が良い場合も少なくない
http://www.fa.omron.co.jp/product/family/2006/index_p.html
>最高10μsのサンプリングを実現

http://www.keyence.co.jp/keisokuki/multi/gr_7000/
>最高サンプリングレート 20MS/s 
ここまで来るとレコーダじゃあなくロングメモリオシロになりますね
悩ましいのが増えたのも事実

回答（４）さんへ
＞また、電気関連の大御所回答者さんも、お許しください。

過去に貴殿への理不尽な攻撃が有った事は承知しております
しかしながら本スレッドでは貴殿への攻撃誹謗中傷は何もありません
従いまして、残念ながら許す事は出来ません
貴殿は絶対やってはいけない最悪の事をしてます
常連回答者にあるまじき醜態ですね

>当初、100万以上のものを検討していましたが、
>稟議が通らないと思いまして、必要SPECに合わせたものに
>変えようと思い、質問した次第なのですが。

と、言う事から素人ではなさそうですね
それならやはり１００万円クラスの高級機を買える稟議書を書くべきでしょう
サンプリング速度とか分解能から攻めるのではなくて
ロングメモリとかノイズキャンセルとかの必須機能から攻めてみては如何でしょう？

添付資料にメーカからの推奨機種検討書を付ける
メーカに↓のように書いてもらう
「この測定をするにはこれこれこれらの機能が付いたこれらの機種になります」
もちろん、３社程度から貰う

>ちなみにデータロガーは、保有していますが、最高10msのサンプリングなもので、
>ほしいデータがとれていません。
現実にほしいデータは取れていない　＜これを稟議書に生かさないでどーする

自分に計測スキルが無いから取れないのではなくて
その機種では取れない事をメーカに説明してもらう　
「お前がヘボだから取れないのだろう」　＜技術を知らない上司はそう判断する
複数メーカからのお墨付きが有れば上司を説得しやすい

Answer

質問者さんへ、質問内容と異なる記述お許しください。
また、電気関連の大御所回答者さんも、お許しください。

No.38506　『物性値の単位について』　での回答（３）の記述は、
> 回答（１）<これは小生の事> のかたは、
> 「ディメンジョンが違うの意味が不明です」と発言されていた人ですので、
> うかつに信用すると痛い目に遭うと思う。
　　での本文。“相手を非難するだけの内容”
> 密度の定義は4℃での水1リットル=1kgを基準にしてますよ。
> １リットル＝10cm^3ですから、g/cm^3と等しい。
> kg/m^3 = 1000g/100cm^3 = 1000g/1000000(cm^3) = 1g/1000(cm^3)なので
> ３桁ずれているのは当然の結果であって、kg/m^3は通常の密度表示とは一致しません。
　　での追記。“１リットル＝10cm^3ですから　は？？？”　　だから、
kg/m^3 = 1000g/100cm^3 = 1000g/1000000(cm^3) = 1g/1000(cm^3)は、頭が痛い。
密度定義は4℃の水1cc＝1gを基準と記憶している。1cc＝1cm^3。1ℓ＝1000cc＝1000cm^3。
なので、やはり頭が痛い。
> 自分の得意でもない分野にあちこち出てきて、その上デタラメな内容を並べて回答欄の
> クオリティを落としたり、
とか、
> とか心にも無い言い訳をしながら、誰の役にも立たない御自分の脳内意見を垂れ流す
> のは謹んで頂きたいとは常々思っておりましたです。
を、別に新たに回答して、
それって、御自分の事をブラックジョークで記述したのですか？

知行合一　と質問者さんが判断して、良回答（ポイント）となるのですよ。
致良知　しませんとね。

Answer

仕事で使うのか、個人的に使うのかによりますね。

仕事で使うなら、最低でも
DSOX2002Aあたり
http://www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?nid=-33575.970747.00&cc=JP&lc=jpn
ただ操作性がイマイチなので慣れるまで使いにくいかも。

個人的に使うなら、手ごろな中華デジタルオシロでＯＫですね。
＞直流モータ(マブチ等)のモータの起動時のピーク電流も測りたいので、その波形がそれなりに見れるものがいい
という条件では、

周波数帯域：　遅くてＯＫ。２０ＭＨｚでも可
最大サンプル速度：　遅くてＯＫ。20MS/sでも可
メモリ長：　必要。２秒分くらいは100kS/sで取り込みたいとすると2chで500kワードのメモリ長が必要
トリガ：　理想的にはABトリガ付きが良いけど、シングルトリガがあれば何とかなる。

ATTEN ADS1102CA
 http://www.attenelectronics.com/products/rf_microwave/ADS1000.htm
RIGOL DS1052E
 http://www.rigolna.com/products/digital-oscilloscopes/ds1000e/
あたりが４００ドル程度なので、３万円ちょっとで買えます。

ただしファームウェアにバグがあってフリーズするので電源入れなおしてやり直しとか、
つまみやボタンの動作がもっさりでイライラするとか嵌まるポイントもあり
暢気にやれる環境での使用限定です。

＞でもアナログオシロを使うにはかなりのスキルが必要

今だとアナログオシロが必要な分野が思いつかないけど
電波暗室とかで自分がノイズ元になることが厳禁の環境くらいですかね。

＞アナログオシロでは１０時間画面とにらめっこしても何も見えない

昔のアナログオシロにもABトリガはあったので外部に抽出回路を組んでトリガってたんですよ
今のデジタルオシロの高級品はトリガ条件を数式で書けたりしますから全然楽です。

＞RIGOL DS1052Eの性能のものが400ドル程度って安くないですか。
海外通販ですと安いですね。製造業にとっては痛し痒しです。

＞最大メモリ長が、100kのものを候補にいれていたんですが、ちょっと厳しい感じでしょうか。
質問では詳しい状況は不明ですので、少し余裕目に答えています。
100kでも使えると思いますがサーボとかで制御する場合はレスポンスタイムが長いとか
データをPCに転送して解析する場合メモリ長が長い方が不安要素が少ないとか
いろいろあります。
慣れれば短くても使いこなせると思います。

>サンプリングレートを下げれば、記録時間は伸ばせます。
この意見には反対。デジタルオシロのメモリ長なんて富豪的に使うべき。機器側の制限は無いほうが良いです
もちろん操作性やデータ保存の使い勝手のためにサンプリングレートを下げるのは可。
あと真っ正直にトリガかけるとメモリ長は倍必要。半分より前はトリガ前のデータに食われたりします
実スケールでトリガ点を左に寄せて表示しても1.2倍程度は必要。

>低価格器は、CPUが遅いので、メモリー長が長いことだけで判断すると、波形表示が遅いなど、使い勝手が悪いことがあります。
これその通りです。波形表示が遅いというかズームスクロールの操作のＵＩが手抜きな機種が多いです。

>購入予定とは違う高スペックのオシロを借りて、サンプリング速度を変えて測定すれば、判断できるのでしょうか。
迷ってる機種があるならそれを買うべき。やっぱりメモリ欲しいなと思ってからセカンド器として買えばいい。
質問者さんの想定には関係ないと思ったので述べませんでしたが
安い機種では小振幅入力時のアナログ性能とタイムベースの性能が値段相応にかな～り悪いです。
20mV以下でトリガ取ろうとするとダメダメな面が見えたりするので気に入ったのを買うべし。

確かに会社に超高級オシロが1台あると何かと便利だとは思いますがｗ
償却できるだけの価値があるのか考えないと趣味の世界に…

Answer

基本はメーカに聞け
http://www.iti.iwatsu.co.jp/ja/support/05_15.html
http://www.tek.com/ja/forms/response/307920X321415/
http://www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?nid=-536902447.0.00&lc=jpn&cc=JP

http://journal.mycom.co.jp/series/oscilloscope/006/index.html

検索すると↓のタイプの意見は多い
http://www.madlabo.com/mad/edat/dso/selosilo.htm
　「　低価格デジタルオシロ　中略
　　こんなものはまったくお勧めではない。」

でもしかし、　敢えて私はこの安価なデジタルオシロをお勧めする

デジタル嫌いは概ねアナログオーディオ屋さんに多い
２１世紀になっても真空管を有り難たがる世界
オーディオを極めるにはアナログオシロは必須かも知れない

でもアナログオシロを使うにはかなりのスキルが必要
初心者では使えない

>とりあえず、直流モータ(マブチ等)のモータの起動時のピーク電流も

安価なデジタルオシロで十分ではある
http://www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?nid=-536906711.0.00&cc=JP&lc=jpn
http://www.iti.iwatsu.co.jp/ja/products/ds/08_11.html
http://www.iti.iwatsu.co.jp/ja/products/ds/ds5100b/ds5100b_top.html

サーボとか１時間に一発入るノイズを捕らえるなら金に糸目を付けてはなりません
http://www.yokogawa.com/jp-ymi/tm/Bu/DLM2000/dlm2000_11.htm
安価なデジタルオシロでは信号を捕まえれない　
１時間じっとオシロ画面を凝視していれば見えるかもしれない
アナログオシロでは１０時間画面とにらめっこしても何も見えない

買うよりレンタル
http://www.orixrentec.jp/
http://www.yrl.com/measure/tmrental/multipurpose/oscilloscope.html

オシロスコープの選び方