オシロスコープによる無誘導コイルの周波数測定

質問

以前無誘導コイルのＬ（インダクタンス）が完全に無くなる訳ではないので、オシロで周波数を測定すれば計算からＬを割り出せると教えて頂きました。方法はコイルにコンデンサを並列に接続し、電源を切るときのリンキングで周波数を測定するというもので、これなら発信器を接続しなくても大丈夫とのことでした。

それで早速デジタルオシロを購入したのですが、現実的な疑問点が出てきたので質問したいと思います。

まず、コイルと電源の接続方法なのですが、流石にコンセントからの直接接続は怖いので、
コンセント→スライダック（１０Ｖに降圧）→コンデンサ→コイル
で行おうと思うのですが、電源を切るときのリンキングで周波数を測定するということは、測定回路の何処かにスイッチを入れれば良いと思うのですが（最悪コンセントの抜き差しでも大丈夫？）、上記のような接続の場合、スイッチの挿入位置はスライダックの前でも後でも測定に問題ないのでしょうか？

またプローブの測定位置ですが
コンセント→スライダック→コンデンサ→コイル
　　　　　　　　　　　　　　　↑　　　　　↑
　　　　　　　　　　　　　　　(1)　　　　　(2)
(1)と(2)ではどちらの位置で測定するのが正しいのでしょうか？

それとプローブ付属のアースなんですが、今回のような実装回路ではない測定の場合、アースが無いのですが、自家製アース（車用ブースターケーブルに銅板を噛ました物）に接続しても問題無いでしょうか？

最後に以前教えて頂いた方法はコイルにコンデンサを並列接続ということだったのですが、実際の回路ではＬＣ直列で共振させる仕様なんですが、今回のように並列でも良いのでしょうか？同じＬＣでも直列と並列では公式自体が違うのですが・・・。
因みに実際の回路は
//無誘導コイル//---アースでこれを分布定数回路に置き換えると
//無誘導コイル//---コンデンサのようＬＣ直列になります。
＊（無誘導コイルなのでコイルの端が二本共一方向から出てアースに繋がります）
以上よろしくお願いします。

回答No.1

sawa001 · ベストアンサー

電源→スイッチ→コンデンサ→コイル
の直列接続では、コンデンサの中の電荷とコイルに流れていた電流の行き場がスイッチを切った後になくなってしまいますので、リンギングは観測できません。

電源→スイッチ→コイルとコンデンサを並列につないだもの
にしなければダメです。

あとスイッチを電源の前につけてはだめです。それだと共振回路に電源のインピーダンスが影響を与えます。

ただし、この接続だとコイルが無誘導でインダクタンスが非常に小さいわけですから、コンセント→スライダックを電源とすると大電流が流れて危険です。間に電流制限抵抗が必要です。

あるいは、電流制限付の直流電源や、マンガン乾電池などを電源としてもよいでしょう。

プローブのグラウンド線はアースする必要はありません。たんにプローブ先端をコイルの一方に、グラウンド線をもう一方につなげばいいです。

共振周波数とCの値からLの値を計算で求めるのなら、直列と並列で計算式は違いますが、同じLの値が求まります。

ただし、コイルが浮遊容量をもつことを考慮する必要がある場合には、
1. 浮遊容量と比べてはるかに大きな静電容量のコンデンサで並列共振させ、L成分の値を求める。
2. コイルだけでリンギングを起こさせ、1.で求めたL成分の値からC成分の値を求める。

という手順でいいかと思います。

お礼

sawa001様、回答ありがとうございます。

なるほど、並列でないとリンギングが出ないんですね。でも計算値が同じ答えなら問題無しですね。あと電源にもインピーダンスがある事を忘れてました。コイルの浮遊容量に関しても大変参考になりました。

確かに無誘導コイルでインダクタンスが非常に小さいと、交流に対して抵抗が無きに等しい状態ですから、仰るとおり大電流が流れますね（汗）そのまま繋いでたらコンデンサーとオシロが炎上してたかもしれません（怖）

対処法としての電流制限抵抗なのですが、挿入する位置は電源（コンセント→スライダック）とスイッチの間でしょうか？それともスイッチ→コンデンサの間でも大丈夫でしょうか？

購入したオシロの仕様書には耐電圧３００Ｖとしか記載が無く、耐電流が何Ａか判らないのですが、仮に公式：R = V / Iから計算するとスライダックで１０Ｖに降圧してあり、１００ｍＡで計測するとして、１００Ωの抵抗を繋げば大丈夫ということでしょうか？
因みに１００Ωで良いとして抵抗にも色々種類があるのですが（巻き線・セメントetc）お勧めがあればお教えください。

あれ？でもよく考えたら普通に乾電池と接続ケースとスイッチを買ってきて電源にすれば電流制限抵抗も不要だし、一番お手軽に測定できるということでしょうか？

回答No.2

sawa001

>対処法としての電流制限抵抗なのですが、挿入する位置は電源（コンセント→スライダック）とスイッチの間でしょうか？それともスイッチ→コンデンサの間でも大丈夫でしょうか？

抵抗はどこに入れても構いません。

>購入したオシロの仕様書には耐電圧３００Ｖとしか記載が無く、耐電流が何Ａか判らないのですが、

耐電流というのはありません。プローブとオシロの耐電圧さえ注意すればいいです。通常のプローブであれば10:1のもので10MΩ程度、1:1のもので1MΩくらいの内部抵抗ですので、後者でも100Vかけても100μAくらいしか流れません。
あと、プローブの静電容量もプローブのどこかか仕様書に書いてあると思います。コイルの静電容量を算出したら、プローブの静電容量を引くことでより正確な値となります。

>因みに１００Ωで良いとして抵抗にも色々種類があるのですが（巻き線・セメントetc）お勧めがあればお教えください。

抵抗には定格電力で選びます。10V 100mAだと1Wですね。1W以上の定格のものなら何でも構いません。
抵抗の代りに、常夜灯用の小さな白熱電球などを使うという手もあります。

マンガン乾電池なら内部抵抗が大きいので制限抵抗なしでも短時間の短絡なら危険はありません。アルカリ乾電池は内部抵抗が大きく大電流が流れるのでお奨めできません。