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日記

身の周りのもので観る電流波形とノイズ

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2019年11月18日

本日はパソコンをオシロスコープみたいに使うアイデアと
ノイズに関する基礎知識のおさらいです。

準備するものはパソコンの他に3点です。
----------------------------------------------
 ①音声波形を観察するフリーソフト「WaveSpectra」
 ②Vitropermコア
 ③iFi AC iPurifier ※コモンモードノイズフィルタでも可
----------------------------------------------

最初に、
ノイズには下記2種類が存在します。
******************************
 「ノーマルモードノイズ」
 「コモンモードノイズ」
******************************
詳しいことはGoogleで検索して調べてもらう事にして
簡単には電流の流れ方による大別です。


まずは
■「ノーマルモード」です。
こんな風に準備したものを配線します。


青い矢印で示したように、小学校で習った回路と同じ
電流が行って帰ってくる「回路」を形成するのが
ノーマルモードです。
負荷に電球を繋いでみたり、iFi AC iPurifierを繋ぐと
電線にどんな電流が流れているかを観察できるのです。
嘘みたいですがVitropermなら可能です。
Youtube動画にしてみました↓
https://youtu.be/oT8jCKO9d2Y


次は
■「コモンモード」です。
今度はこんな風に配線します。電源線を2本一緒にコアに通すのがポイント。
そうフェライトコアの使い方と同じです。


コモンモードというのは赤い矢印で示したように、
電源線2本を同じ方向に流れる電流です。小学校で習った「回路」
では説明のつかない意味不明の現象です。
しかしこれが昨今問題になっているコンデンサーのみでは除去不可能な
困ったノイズなのです。これも動画にしてみました↓
https://youtu.be/3Q4mB9OZ5Eg
2本同じようにコアに通しますと、
電球を繋いでも iFi AC iPurifierを繋いでも波形観測は不可能になります。
何故なら2本の線は電流の向きが逆なので互いに相殺するからです。
2本の線に流れる同方向の電流のみ観測可能な状態。
それは・・・アース接続で可能になります。
アースを接続すると2本の線に同方向に流れる電流が発生します。
これがコモンモードノイズであり、逃げ場を与えられたコモンモードノイズが
iFi AC iPurifier によってアースに排出されている様子と言える?。
この観測量が大きいほど iFi AC iPurifier がコモンモードノイズを
排出できていると言える?。別の見方をすれば単に漏洩電流とも
呼ぶかもしれません。興味のある人は調べてみて下さい。

この事から、Vitropermまたはファインメットに2本線を一緒に
通す使い方をすれば・・・コモンモードノイズの流れを邪魔するので
コアを挿入する場所によってアースに排出されるノイズ量を
増やす事も減らすこともでき、ある程度のコントロールが可能になります。
アース線に流れるノイズ電流が大き過ぎ、別のノイズ問題を引き起こす場合は
コモンモードノイズの発生源と相談してそのような対策が有効かもしれません。
※応用すればコモンモードノイズの発生源を探す事が可能?

最後に、
今回は汎用的にパソコンを使ったため 20kHzまでの
周波数帯域でしか調べることができていませんが、
24bit 192kHz対応のUSBオーディオインターフェースなら
90kHz近くまでの観測が可能です。

興味のある人は遊んでみて下さいませ。
ただし100Vは普通に危ないので自己責任でどうぞ。
私は何の責任も負えません。




追伸1:
↓この手のツールではコモンモードノイズは測定不可能です
 ※写真は私のALPHA Labs製のツールです

追伸2:
Vitropermは漏電遮断器に使われるほど電流検出が得意?です
下図はVitropermを使用した漏電遮断器の仕組み。
http://60450c0c7af95f51.lolipop.jp/VAC/wp-content/uploads/nano-2-1.pdf より一部引用

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