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技術コラムを連載でお届けいたします。
「ケースレー428−PROG型電流電圧変換アンプのエミュレーション・モード搭載したA4280高速電流電圧変換アンプ」の開発現場より、不定期でお送りします。
投稿日時: 2019-11-8 15:54:34 (10486 ヒット)
(DMM とソースメータ)
前回は、DMMとエレクトロメータについて述べましたが、
今回は、計測電源 ソースメータです。

まあ、ソースメータと言われても何のことという方が多いのではないでしょうか?
DMMでお話をしましたが、抵抗測定のときDMMは電流を出力し電圧を測定してます。
ソースメータは、設定した電流を出力し電圧を測定することと、逆に電圧を出力し
電流測定も可能です。
(メーカーとしては、キーサイト ケースレー ADC−MTがあります)

ソースメータは、シンクモードもあり4象限の電源ということもできます。
別の意味でいう、バイポーラ電源も同等ですが、バイポーラ電源は電圧電流の精度が違います。
















一般的なソースメータは、(と言ってもマイナーな製品ですが)電流分解能はpA
電圧分解能は μV あります。但し、接続がバナナ端子なので実際の測定は数100nA
数100μVが信用できる(1%程度のエラー)と言っても良いと思います。

微小電流の主な誤差は電流ノイズでバナナケーブルなら数10nA程度、
微小電圧測定では、熱起電力が数10μV程度の誤差を生じさせます。

話が少しそれましたが、ソースメータは、電圧もしくは電流を変化させて
電流、電圧を測定します。

何でそんなややこしいことするねん。。。。

例えば、太陽電池 Voc 0.6V Isc 4A Pmax 1.6w 効率15%という特性はどうやって測定するの
一番簡単な方法、発電している太陽電池にソースメータを繋ぎ、
−0.5Vから 0.6V以上(0.8Vくらい)まで電圧を順次変化させ、ソースメータに流れる電流を
測定しIV特性を求め、それから計算します。
時間にして数秒で終わります。

この他にも、半導体の特性試験に特によく使用されています。
このソースメータを同期させFET等の半導体の特性検査をするものに
半導体パラメータアナライザ(半パラ)があります。


アクシス・ネットでは、あらゆる計測器の特性を生かしたシステムをご提供しており
特注システムに対応いたします。


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・4端子法という測定: A4280 高速電流電圧変換アンプ開発室より
・DMM とソースメータ: A4280 高速電流電圧変換アンプ開発室より
・微小電圧と誤差: A4280 高速電流電圧変換アンプ開発室より
・電子計測のツボ: A4280 高速電流電圧変換アンプ開発室より
・電圧パルスと電流パルス: A4280 高速電流電圧変換アンプ開発室より


A4280 高速電流電圧変換アンプ
ケースレー428−PROG型電流電圧変換アンプの エミュレーション・モード搭載


4280A 高感度電流電圧変換アンプ仕様
投稿者: axis

投稿日時: 2019-11-8 15:50:41 (7133 ヒット)
(4端子法という測定)
抵抗測定で4端子法を使った測定は、2端子と何がちがうの?

少し上等なマルチメータには、OUTPUTとSENSEという
赤黒のペアが2つあります。


なんやねんコレ?と思われる方もいるでしょう。
OUTPUTは、電流印加用の出力で
SENSEは、電圧測定用の入力です。

なんで2つに分けるねん。
10Ω以下の抵抗測定を考えます。
OUTPUTから2本の接続ケーブル (1本200mΩ)で
測定する場合、通常10mA程度の電流が流れます。

抵抗では 10Ωx10mA=100mV ケーブルで400mΩx10mA=4mV
合計104mV 誤差4% になります。

上等なDMMのSENSE入力は10GΩあり100mVに対して10pAしか流れません。
400mΩx10pA=4pV 測定器誤差の方が大きい領域です。

つまりケーブルのロスがほとんど誤差になりません。
10Ω以下の測定では4端子測定が必要です。

また同様に微小電圧 例えば太陽電池セルのVocが0.6Vで電流が5Aある場合も
ケーブルでの誤差が大きいので4端子測定が有用です。

アクシス・ネットのシステムは計測の特性をツボを理解したプロ用の
システムです。




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A4280 高速電流電圧変換アンプ
ケースレー428−PROG型電流電圧変換アンプの エミュレーション・モード搭載


4280A 高感度電流電圧変換アンプ仕様

投稿者: axis

投稿日時: 2019-11-8 15:50:04 (4610 ヒット)
(DMM とエレクトロメータ ソースメータ)
人に得意不得意があるように、計測器にも
得意不得意があります。









一番よく使われる測定器はDMM(デジタル・マルチメータ)です。
電圧、抵抗、電流とオームの法則で測定します。
あまりに簡単にデジタルの数字がでてくるので
その数字がすべて正しいと思われますが、
果たしてそうなのでしょか?

DMM(マルチメータ)の計測部は、電圧計しか持っていません。
電圧を測定する場合は、もちろんOKです。
では電流と抵抗はどうやって測定しているのでしょう?

電流は、シャント抵抗を切替えてDMMが読みやすい電圧に
して測定しています。
一般的に20mVレンジが最高感度のDMMでシャント抵抗が10KΩならば、
20μA−1μA程度が測定できるということです。
でも、例えば、1μAしか流れない回路に10KΩを接続して大きな問題に
ならなければ良いのですが、そう都合の良いことばかり起こらないのが世の中です。
例え問題が起こらなくてもDMMで1mVの測定精度はどれくらいでしょうか?

エレクトロメータの測定原理は、電流帰還アンプを使用して微小電流を測定します。
このため、測定器の入力は通常イマジナリー・ショートで理想的には0Vです。
実際には、200μV以下で先ほどのシャント抵抗よりも5分の1です。
微小電流を測定するレンジに十分な分解能と精度を持っています。

抵抗測定での問題とはなんでしょう?
DMMの抵抗測定は、DMMが持っている電流源より電流を出し
やはり電圧を測定して抵抗を計算しています。
生命線は、DMMの電流精度ですが多くの人はあまりこのことと気にしていません。

更に1Ωの測定をDMMで 抵抗が200mΩほどあるケーブルで測定した場合の値とはなんでしょう?

紙面もないので詳しいことは、また次回。。。。
DMMは、電圧計というのが今回の結論でした。



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A4280 高速電流電圧変換アンプ
ケースレー428−PROG型電流電圧変換アンプの エミュレーション・モード搭載


4280A 高感度電流電圧変換アンプ仕様
投稿者: axis

投稿日時: 2019-11-8 15:48:21 (2796 ヒット)
(ナイキストの定理)
忘れそうなので、電圧パルスと電流パルスの項で後で説明しますと言った
ナイキストの定理を簡単に説明します。

正確な1MHzのサイン波をを 1MS/s(1メガサンプル/秒)でサンプリングしたら
何が見えるでしょうか? 答えは、直線しか見えません。
トリガが同期していないので、直線が上下するだけです。



周波数成分を検出する最低限のサンプリング速度とはいくらでしょう?
答えは、2倍の2MS/s 以上が必要ですが、ちょうど2倍であれば、まだ直線が現れる可能性があります。
デジタイジングに必要なサンプリングは、サイン波であれば基本周波数の4倍以上
Duty50%の方形波では、10倍以上が最低限必要です。

更に、測定器のバンド幅は、サイン波で2倍くらいで 方形波では5倍くらいあれば良いといえます。

方形波は、5次高調波が通れば形が方形波に見えますが3次高調波までしか通らなければサイン波のように見えます。
サイン波であっても100MHzのサイン波をバンド幅100MHzのオシロでみれば 振幅が70%になります。



ここで、もうひとつ問題です。 1.1MHzのサイン波を1MS/sでサンプリングすると何がみえるでしょう?
正解は、100Hzのサイン波形がはっきり見えます。これをエリアジングと言い入力した波形とは違った波形が見えます。


また、デジタルオシロも最近は、画面更新速度があがり、昔のように取り逃がしが少なくなったようですが、
サンプリングをしている限りサンプリングが追いつかない速いグリッジ(スパイク波形)は、見えません。
アナログオシロであれば、見えると言う方もいるかもしれませんが、遅い信号に乗った速いグリッジは輝度が暗くて見えないと思います。


方形波50MHzの信号を見る場合、バランスの良い測定器は、
5倍の周波数 250MHz以上 10倍のサンプリング 500MS/s で
メモリーも100K以上あり、現象にあったトリガ機能があれば一番測定がしやすい。

やはり、デジタルでトリガ条件で信号をきちんと捕捉したほうが測定が容易であると筆者は思っております。

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4280A 高感度電流電圧変換アンプ仕様
投稿者: ueda

投稿日時: 2019-11-8 15:46:49 (2524 ヒット)

(測定速度)
DC測定では、時間の概念が無いのですが、
実際の計測器では、どうやっているのでしょうか?

微小な信号を測定する場合、厄介な問題なのでハムノイズです。
測定時間に規定がないのでDC測定は、通常積分をしてハムノイズを除去します。
ハムノイズは、電源周波数50Hzか60Hzなので、この1周期分を積分すればハムノイズを
除去できます。単位を1PLC(パワーラインサイクル)20ms もしくは、16.666ms。


つまり、電源ノイズがあるならば、1周期分平均してしまえばノイズが消えるということです。
信号が十分大きい場合は、ハムノイズを無視して高速測定ができます。

ここで問題、高速な微小信号をどうやれば測定できるの?
たとえば、10mV 1GHz オシロスコープで波形を見ましょう。
時間軸なら、理解もしやすい。
変調がかかっていたらどうしましょう?
スペアナで見てみましょう。
エネルギーの変化だから、電流を測定したい!!!
10mA以上100MHz(立上り3.5ns)までなら電流プローブと
オシロしかないね。

電流が10mA以下になったらどうしたらいいの
やはり、高速の電流アンプしかないのです。

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A4280 高速電流電圧変換アンプ
ケースレー428−PROG型電流電圧変換アンプの エミュレーション・モード搭載


4280A 高感度電流電圧変換アンプ仕様
投稿者: axisnet

投稿日時: 2019-11-7 11:22:15 (311 ヒット)
測定器とは、計測を行いデバイスの動作確認や定量化を行う重要な装置である。

筆者個人の経験に元づく勝手な考えですが、
この中には、他の追随を許さず神として君臨するものが存在する。
1.容量測定
2.微小電流印加(バイオ関連)
3.微小電圧
4.微小電流測定(材料関連)
この4つのカテゴリーに神様は存在します。

容量測定においてはキーサイトE4980 Aが、神様である。



周波数20Hz〜2MHzの範囲で、これで測定できなければあきらめた方がいい。
AC1Vの測定電圧 周波数1MHz で1fF(10-15)が測定できる。
数nAの交流電流が正確に位相まで測定できるのは、これだけと信じている。
もちろん、インピーダンス測定もケーブルや治具込みで周波数ごとに補正できる。
(この芸当ができるのも、ものすごく精度のよいロックインアンプを搭載しているから。)

システムで容量測定がある場合、まずE4980Aで測定し基準を決める。
その後、別の測定器や開発した装置で測定する。
バイオ関連の測定では、2MHzの周波数でほぼカバーできるので
神様で測定が一番である。

次に、世の中にこれしかない装置
ケースレー6221 任意波形での微小電流発生器。
泳動電源の基準器としては、神様である。



通常、ソースメータは、電流印加・電圧測定もしくは電圧印加・電流測定になりますが
この装置は、微小電流印加に特化している。

印加するデバイスにもよりますが、
1μA以下の方形波 周波数100KHzの電流を流すという芸当ができる。
電流が一定なので、デバイスが変化すると電圧が変化します。
出力インピーダンス 微小レンジで200TΩという桁外れ。


微小電圧μV以下の世界は、神様が2人いる
1人は、キーサイト34420A マイクロオーム・メーター
もう一人は、ケースレー2182



34420Aの方が、1mVレンジがあり、分解能100pV
2182は、10mV レンジがあり分解能1nV
どちらも、μV以下の測定には絶対必要な測定器である。


最後に微小電流測定 pA以下の測定であれば
エレクトロメータ

キーサイト B2985A
ケースレー 6517B と2人の神様がいます。



もちろん、これ以外にも世の中には
多くに測定器が存在します。

くどいようですが、筆者の意見では極限の測定が待っているなら
神様を連れ行く方が、祟りがありません。
投稿者: axis

投稿日時: 2019-10-31 15:32:12 (230 ヒット)
赤外分光FTIR(赤外線を使用した分析装置)をメンテナンスしていた時
光軸を放物局面鏡で焦点を合わせ、液体窒素で冷却した検出器(MCT)で
微弱な赤外光を検出する調整を長らくしておりました。

昔のFTIRは、何枚ものミラーで複雑な光路をつくり赤外線の干渉波形を
サンプルにあて検出器で減衰した赤外線の波長とエネルギーを計測します。


調整は、いたってアナログ。もちろん、赤外線は目で見えません。
この仕事をやっている時は、赤外線が見える目があればと毎日願っておりました。

実際は、光軸のセンターに赤色レ―ザーを通し、それをリファレンスとして
検出器の感度を上げていきます。

光軸がうまく検出器に合い、まっすぐに入ってくると信号がオバーフローするので
アンプのゲインを落す。
逆に、信号で出にくければゲインを上げて再度調整をスペックの誤差2%に入る迄
繰り返す。

複雑なオプション(顕微鏡)等の調整は、いつでも悪戦苦闘。脂汗をかきながら
悶え苦しみます。 よほど前世の行いが悪かったと思い詰めます。

何とか信号が出て、誤差が2%丁度になった時が最大の試練です。

まだ、少し時間がある。もう少しよくなるかもしれない。
みんなに腕のあるエンジニアと見られたい等 雑念が浮かびます。
人間の本質は善であると信じて努力します。


こんな時は、大体うまくいきません。
むしろ悪くなります。

1時間くらい戦って、誤差が2.1%くらいになった時
もうええやん、ほとんど2%やろ。2%と言い切ろう、
誰もわかれへん。 
人間の本質は悪かもしれません。

小心者なので、更に1時間格闘し、誤差2%達成。
人間は本当に集中できるのは 2時間限度と思っているので
ここで終了。

エンジニアは

放下著 こだわりはすてよう。
足るをしる。

人生いまでも修行中。
投稿者: axis

投稿日時: 2019-10-31 15:31:06 (246 ヒット)
エンジニアも人間 困った時は神頼み
京都は古い都というイメージですが
京都には、電気の神社が2つ 飛行機の神社が1つという
なんだかありがたい場所である。

1つ目は、

京都・嵐山にある神社「電電宮」だ。全国でも珍しい電気や電波の神様がまつられている。
大手電気メーカーもお祓いをしてもうらうという。



2つ目は

清水八幡宮 境内に「エジソン記念碑」ある。
言わずと知れた、エジソンは京都の竹で電球を作りました。

そして

京都府八幡飛行神社

我が国で最初に固定翼の理論、飛行原理を発見した
二宮忠八翁が設立


筆者は、確率五分五分の場合は、まず神様にお願いする。
きっと、電気の神様はエンジニアに味方してくれるはず。


どこの神様かというと、八百万の神と思っています。
日本の神様は、国産品をきっと守ってくれるはず。

記憶をたどると、結果は五分五分のままのよう。

また、関東にも関東三雷神があり

群馬県 板倉雷電神社 茨城県つくば市にある金村別雷神社と水戸市の別雷皇太神
は、どうも雷よけです。 

ただ、東京は神田神社が「IT情報安全守護」なる(お守り)を授与しています。
これこそ、ウィルスセキュリティーのお守り。
コンピュータにインストール方法はぶら下げるだけ。

日本最古の厄除け霊場は、奈良の松尾山 
2度ほど、お参りに行っています。

信心深い エンジニアです。
投稿者: axis

投稿日時: 2019-10-31 14:46:00 (251 ヒット)
筆者は、長年サービス・エンジニアも経験してます。
海外の測定装置サービス・マネージャは、10年以上やっておりました。

同じ技術でも、開発のエンジニアとアプリケーション・エンジニア 
サービス・エンジニアは人種が違います。

開発のエンジニアは、今まで0だった物を1にする。
アプリケーション・エンジニアは、1を10とか20にする。
サービス・エンジニアは、せっかく1だったのに0もしくはマイナスになっているものを
元の数字 1に戻す。

サービス・エンジニアとは、
『お客様(機械の使用者)が満足すれば機械は動かなくてもよい。』
が、最終の真実であることを心得よ。
という、信念を持っています。

とんでもない装置のメンテナンスをしてきて苦労したことは、
1.サービスは開発者でないので壊れたものを元の状態に戻す作業ということ。

時々、壊れていないのにこの装置はこう動くべきなど装置の仕様で
サービスを呼ぶ場合があるが、購入時に購入仕様を確認してくれ。
仕様変更は修理とは、別の話。

2.直して動くのがあたりまえ。

苦労して早く直しても、壊れて使えなっかたことの文句を言われる。

装置の状態はマイナスもしくは 0が 1(当たり前)になっただけなので、
動くのが当たり前で感謝されない。プラスにはならない。

最初に合う時、お客様の99%は怒っている。

まあ、しかし高額な装置を買っていざ使う時に動かなければ
担当者としては、仕事ができず責任問題になります。

営業担当への信頼もなくし、相当怒っているお客様に対応したときは、

まず、時間を守って報告
例え中間報告であっても、部品が届かず修理が遅れる場合でも、
お客様と約束した時間には必ずこちらから連絡。できれば、訪問。
サービスとして言った約束は必ず守る。
連絡は、お昼1番の電話がベスト。人間腹が膨れるとそんなに怒れない。

最後は、何で困っているかを聞き出し、解決方法を探る。
ある意味、究極の営業マンです。

極論、この装置を使わなくて、別の解決方法があれば直さなくても良いのです。

サービスをしている装置の販売中止の案内に行った時も、
お客様から、その装置は替えが無くそれが無いと何人もの
エンジニアの仕事が止まるという大問題。
おもいっきり、つるし上げを食らいました。

これも、代替え品が出るまでの期間必要な数を聞き
在庫品とデモ機を特別価格で販売することで決着。

サービスとは究極の営業です。

ただ、学生時分からお付き合いのある筆者の先輩の教えで、サービスエンジニアである間は
恵比寿様(大阪ではえべっさん)には行ってません。

サービスが繁盛するような会社は危ない。。。

投稿者: axis

投稿日時: 2019-10-30 10:19:25 (250 ヒット)
1本目は、アポロ13 
泣けるポイントが2か所



まず酸素タンクが爆発、これで酸素不足なる。
指令船から着陸船へ移動するが
宇宙飛行士(トム・ハンクスたち3名)が
呼吸をするたびに、二酸化炭素が放出され、
一定濃度以上の二酸化炭素は人体に毒性があるため、除去する必要がある。

それを除去するためのフィルターに使用されている水酸化リチウムが、
着陸船内に搭載されている量では、帰還まではとてももたないのである。
司令船の濾過装置は、着陸船とは規格が全く異なっている。

そこで、船内にある部品を駆使して2酸化炭素除去装置をつくる。
ここで、泣けるポイント
地球でエンジニアが集められ、テーブルに同じ部品をぶちまけ
『30分以内に接続して動作させる方法をみつけろ。それができないと3人死ぬ!』

納期厳守でこれほどの言葉を聞いたことが無かった。

もう一か所は、
電力が足りないので、一度すべての装置をOFFし再起動する場面があるのですが、
地上のシミュレータで装置を再起動する時のセリフ
『後、4A足りない!』
今更、容量のことを言われても。。。。

何度も見ていますが、最初は本当に泣いてしまいました。

2本目も宇宙もの
スペースカーボーイ
クリント・イーストウッド トミーリー・ジョーンズ共演です。
ツタヤで借りたDVDの声は、栗貫ではなかったので面白さ半減
やっぱり、クリントイーストウッドは、山田康雄の声が最高。

旧ソ連の宇宙衛星が、落下しそうなので軌道修正が必要になる。
但し、ソ連が衛星の制御にアメリカの古いアナログ制御を使っていたため
実際に宇宙に行って回路がわかるエンジニアが修理するという物語です。

この衛星 実は、ソ連の核弾頭を積んでおりこのままでは
アメリカに落下するということでした。

途中で、若いエンジニアが間違って回路を壊し、もう少しで
核爆弾が発射されそうとなるのを、年寄(クリント・イーストウッドと
トミーリー・ジョーンズ)が解決する。

結局、最後は経験がものをいうアナログバンザイの映画です。

1995年と2000年とかなり古い映画ですが
2019年も同じような問題に苦しんでいる
エンジニアがたくさんいそうです。

秋なのか、昔のことがなつかしく
コラムもどうしても、回顧的になってしまいます。
(ネタ切れ感がありそうで)

投稿者: axis

投稿日時: 2019-10-30 8:42:25 (263 ヒット)
間違ってこのコラムを読んでいる方にお願いです。
読み終わったらでいいので、タイトルをクリックしてください。
1クリックでお願いします。 2回押すと2とカウントします。
あまりにアナログですが。。。

ホームページを改修中で、何人がコラムを読まれたかわかりません。
まあ、誰も読んでいないと好き勝手書いているのですが
この前、読んでいるという方がいらっしゃたのでお願いします。

どの記事が、よく読まれたかで続編を検討します。
もし、リクエストなんぞがありましたら
問い合わせにメールしてください。
決して、営業はいたしません。
投稿者: axis

投稿日時: 2019-10-29 9:59:38 (225 ヒット)
私の人生で出会った真の天才エンジニアで
あだ名が プロフェッサーKと呼ばれている友人がいました。

惜しくも、38歳で病気でなくなりましたが
私にエンジニアとは、どうあるべきかを教えてくれた友人です。

学生時代からの付き合いで、英語の授業中でも電気回路の設計
主にオーディオアンプの設計をしていました。好きなことしかしない。
ハードだけでなく、フォートランによるプログラムでバイオリズム表を書いてみたり
マイコン4040をプログラミングしていました。他人の卒研も5つくらいこなしていました。

社会人では、半導体検査装置のメカ 回路 ソフト設計を一人で行い。
実際に何台も装置が売れました。

技術的に優れているだけでなく、人間性にも優れ
営業からも頼られていました。

実際、高専で非常勤講師で電気回路を教えていたこともあったのですが
プロフェッサーとは、教授という意味ではなく
無茶な仕事の依頼が、すべて今日中なので
きょうじゅう きょうじゅう きょうじゅ 教授K バンザイ\(^o^)/
ということで プロフェッサーKと呼ばれておりました。

彼の言った言葉の中で、今でも実践していることが
エンジニアにとって大事なことだと今も思っています。

科学者は、新しい原理や法則と研究し発表する。
エンジニアはそれをどう使って安定した技術として使えるかを考える。

安定した技術になれば、どういう風にすれば、手を抜いて同じことができるか
やらんでもいいことを見つける。コストダウンです。

エンジニアには、やらんでもいいこととやってはいかんことがある。
こうなると哲学です。

最近では、大学と共同開発を行う企業が増えてきているようですが、
ビジネスとしてやる場合、新しい原理や法則を装置に組み上げる
技術(エンジニアリング)が少し足りていない感じがします。

やはり、新しい物を装置に置き換える場合アナログの技術を使い
試作量産の必要性が高まっているが、エンジニアが足りない。


日本に製造業がなくなり、経験豊かなエンジニアがいなくなりました。
製造業がなくなり、技術の継承も難しくなりました。
経験豊かな、エンジニアの重要性が認識されてくるのではないでしょうか。



投稿者: axis

投稿日時: 2019-10-28 15:52:24 (241 ヒット)
計測システムに限らず、装置の故障や何らかの不具合が出た場合、
原因の特定が一番重要です。

正確に原因を突き止め対策を実施する。
簡単に終わりそうです。

一番たちが悪く、パニックに陥るパターンが
複合の故障です。
つまり、原因が1つではない。
簡単な例が、計測器をソフトで制御して測定をしていた場合を考えます。

製品は正常なはずなのに、測定の10回のうち1度、異常な値を計測してしまう。
測定対象は、変化していない。もしくは 測定対象を外しても異常値がでる。

対処方法
1.計測器を交換。同じ計測を10回以上して異常が無いかを確認する。
現象が、異常値の出る頻度と数値が変わるがやはり出る。
計測器を元に戻す。

2.待ち時間の変更や測定順序を変えるなど、ソフトで対応する。
やはり、異常が完全に消えない。 ここで、ソフトを元に戻す。


まず、疑うのは電源ノイズ オシロ等で波形を観測。

3.アースやシールドを見直し、電源をアイソレーションするなど
ノイズ対策を施し、電源ノイズの対策をする。

ノイズは消えたのに、まだ現象が出る。

こうなってくると、なにがなんだかわかりません。
大抵は、不具合が複数あることはありません。
 
問題1つにつき原因1つがエンジニアの希望です。

残念なことに、技術の世界に複合の不良は存在します。
長年の経験で何度が遭遇してきました。

上記の例で、
1.最初の計測器が特定レンジで壊れている。
(信頼すべき計測器が壊れているのはサギです)

2.測定対象が待ち時間が足りないと、規定数値を測定できない。
(ソフトの設定ミスですが、測定条件を詳しく知らされていなかった)

3.測定値が、測定器のレンジをまたぐ事により、不連続な値(異常値)をだす。
(計測器の仕様ですが、ここまで詳しくは載ってない)



これに現場の電源ノイズがあったとするとどうしていいかわかりません。
(実際に似たような経験あり)

エンジニアは、神様を信じたいのですが
技術の世界に悪魔はいます。


問題の特定をし1つづつ対応していくことが、かなり困難を極めます。
何の手掛かりもなく、砂漠をさまよっているような感覚に襲われ
逃げ出したくなります。

実際、解決するのに2週間くらい時間をロスします。

解決には、落ち着いた対応が一番で、これでパニックになっても
何も解決しません。

一番良い方法は、完全に正しく測定できる標準デバイスを
マニュアルで測定し、逐次比較しながら問題を見つけるしか
解決方法はありません。
標準デバイスはシステムの校正にも重要です。

問題が複数あっても、一つづつ問題にして解決するしかないのです。
油断をすると悪魔が来りて笛を吹く。。。
投稿者: axis

投稿日時: 2019-10-28 14:43:27 (248 ヒット)
またまた、古い話で恐縮です。



35年くらい前になりますが、バブル時代の終わりかけに
某外資系の装置のメンテナンスをしており感じたことは、
あくまでも、私個人の見解ですが
アメリカ式の設計は、日本式の設計とは大きく違うということでした。

一番の設計思想の違いは、部品の使い方ではないでしょうか。
例えば、日本で装置に部品を使用する場合 部品の品質を見て安全率を考え
仕様限度 つまり100%を超えて使うことはまずありえません。

アメリカ式の基本方針は、性能を100%以上引き出す使い方を考える。

製品に安全率があるなら、120%で使えれば120%で使う。

簡単な例で、規定電流 1Aの部品に
日本の設計であれば、発熱を考え0.7〜0.8Aしか流さない。
アメリカの設計であれば、もちろん1A迄流し、壊れない程度なら1.2Aくらいを流す。

もちろん、すべてのアメリカ製品がオーバースペックで設計されているわけではありませんが、
その当時は、同じ市場に出回る計測器を見ていると
高周波の測定器(特にオシロスコープ)は、間違いなくアメリカ製品の性能が、
日本製品を凌駕しておりました。 

アメリカ製には動けば、すごい性能だけれども動かないという装置もありました。
(よく壊れるので、まともに動いたところを見たことが無いという幻の装置でした。)

やはり、15年くらい前にDELLのコンピュータが過剰品質保証にかけるコストを落し
リーズナブルな製品を提供するようなことを言っていました。
いつの間にか、うやむやになったような気がしますが。
やはり、日本では品質が劣るようなイメージがあり受け入れられなかったと思います。

かつて、某S社の製品には10年の寿命をプログラムした部品があり、装置設置後10年で
必ず壊れるという都市伝説もありました。

実際のメカ部品には、通電時間を記録するものは存在します。
この場合、消耗品ということになります。

一番すごかったのは、太陽電池試験装置のキセノンランプで、
数KWのタイプで通電3000時間(125日つまり4ヶ月)で
特性の寿命が来て、10万円以上の部品交換になります。

家電品に限らず、製品が売れ続けてくれないと どのメーカーでもやっていけません。
ただ、壊れやすいという評判がついてしまうと売れなくなってつぶれてしまいます。

誤解が無いように、アメリカ製品でもとんでもない高い品質の製品も存在します。
某社の任意波形発生装置なんとコントロールソフトはDOSという40年前の装置を
未だに実験で使っております。なんにでも、例外はあります。
アメリカは民生品と軍用品では、品質が違います。

長年の経験で、信頼性のある部品を使い続ければ良いのですが
部品メーカーも製造をやめてしまう場合もあります。
代替製品を探すのも一苦労で、同等品すらない場合があります。
何度か痛い目にあってきています。

こうなると、設計の根本からやり直しという場合が発生します。

アナログ回路においては、目標とする性能仕様を達成する部品の選定だけでなく使い方や
メンテナンスを考えて保守部品も検討する必要があるということです。
今回は、ちょっと無理やりまとめた感があるコラムになってしまいました。

投稿者: axis

投稿日時: 2019-10-23 13:12:46 (244 ヒット)
前回のコラムでつい自分の歴史(ノスタルジー)を語ってしまいました。
後進のエンジニアの一助になればと思い、過去の失敗談を語ります。

少しマニアックすぎますが
最初の強烈な思い出は、某半導体メーカーの製品試作で
大電流用なのでスタックと言って各素子をプレス機で圧力をかけ
接触抵抗を減らして組んで行く作業をほとんど説明なくやらされた時です。





100Aのダイオード(その当時の価格1個 60万円 私の給料のほぼ3倍以上)を4つ使い
ブリッジを組む時プレス機で圧力をかけるのですが、センターだしのピンの長さを間違え
プレス機の圧力をかけた瞬間、『ビシ!』という音とともに素子が見事に割れました。
今でもトラウマになっています。ダイオードと聞くと数10年たっても記憶から消えません。
図面指示を十分に確認せずピンを入れたのは私ですが、

今となって思うことは、設計が悪い。(私だけのせいではない)
ピンの長さが問題なら、すべて同じピンで組めるように設計すべき
240万円の不良と消えないトラウマを作りました。

次も同じような、誤挿入の失敗ですが
とある、分析装置 made in USA
(その当時3000万円くらいしておりました)
の設置に行った時、コントロール・ボックスから出ている
2本のフラット・ケーブル(全く同じPIN数で 同じ色)を
真上にある制御パネルに平行に接続し、電源を入れたとたん
『バチ!』と言って制御パネルから ほんのり煙が立ち上りました。



その場にいた、お客様 私 が凍り付いたその瞬間
アメリカから来ていたエンジニアが、素早く足で装置下側にある
電源スイッチを蹴り飛ばしてOFFにして
私に、『ICxxxの交換が必要だ』ともちろん英語で
さっき煙が上がったことが無かったかのように
冷静な顔で通常作業の続きのように言いました。

結論は、フラットケーブルをクロスにつながないと
制御パネルの電源ラインとグランドが逆さになるので
一番弱いICがヒューズのようにショートモードで焼ける。
ケーブルを繋ぎ直して、ICを交換で修理と設置完了。。。

これも、設計が悪い。(だんじて私だけのせいではない)
設置マニュアルの最初に書いてあると、アメリカのエンジニアに言われましたが
逆挿で壊れるなら、コネクタを変えるべき。
マニュアルに書いてあってサービスパーツが交換用ICはばかげている。

ただ、この時学んだことは、エンジニアは常に冷静であることが重要。
この時のアメリカ人の態度より学びました。まさに顔色一つ変えません。
(鉄面皮とはこのこと)
大騒ぎしても、結果は変わらない。問題をどう収束させるかが重要。

長きに渡るエンジニア人生で、いつまでも記憶に残る失敗です。
どちらも同じで、自分だけのせいではないと思い より深い後悔が残ります。
金額がでかいのも一因であるのは、間違いありません。

私の問題は作業前の確認(図面とマニュアル)ができていなこと。
どちらも、誤挿入による破壊が起こり致命傷になること。

これ以外でも、ネジの長さの違いでのショートや基板損傷など数多くの失敗をしてきました。
ケーブル、ピン ネジの誤挿入は簡単にやりやすく致命傷になりやすい失敗です。

同じ経験をされたエンジニアの方に、悪いのは設計ですが、但し、やってしまうのは
エンジニアの責任ということでしょうか。
投稿者: axis

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