Panasonic VP-5020A

Panasonic VP-5020A をゲット！

2009年10月28日、Panasonic VP-5020A というリードアウト機能付き 100MHz アナログオシロスコープのジャンク中古不動作品を買ってみました。 新品定価は28万円です。

リードアウト機能付きオシロスコープはとても便利です。 感度・スイープレンジや画面の升目を数えることなく電圧や時間（周波数）などがわかります。

中古計測器ショップでは正常に動作するものが4～5万円程度で売られているようですが、私が入手したのは外観はマアマアだが全く動作しないものだったので7,800円でした。

不動作品でこの値段は高いと思いましたが、 どうしても修理してみたいという欲望 に負けて買ってしまいました。

購入時の状態のままチェックしてみました。

• 電源は問題なく入り、LED ランプの初期化もされます。 MCU は問題なく動作しているようです。
  
  
• 測定信号を入れてみるとトリガはちゃんと掛かります。
  
  
• 輝点が出ません。
  
  
  • 右の写真のように、ボンヤリと全体的に光りますので、高圧の後段加速電圧は出ているようです。
    
    
  • 水平掃引時間を遅くすると、ボンヤリした光がそれなりに動くので水平関係は問題ないようです。
    
    
• 以上より、かなりの部分が正常で、輝点が出ないだけのようです。 私の 故障原因の見立て は以下です。 3であれば産業廃棄物にするしかありませんが、そうでなかったら直る可能性が高いです。
  
  
  1. フォーカス回路の抵抗劣化 ・・・ 可能性低い
  2. 1でなかったら垂直ドライブ回路の故障 ・・・ 可能性高い
  3. 2でなかったらブラウン管そのものの故障 ・・・ これであってほしくない
  
  
  

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カバーを開けてみました

1. 右の写真が上部から眺めた内部写真です。 測定器らしい整然とした作りです。 写真をクリックすると拡大写真を表示できます。
   
   
   • シャーシはアルミ板でできています。
     
     
   • アナログオシロスコープですが、リードアウト付きなのでデジタル回路のほうが目立ちます。
     
     
   • ドータ基板が垂直に立っていますが、基本的に１枚のメイン基板だけです。 基板の集積度は結構高いです。
     
     
   • 使用 IC のロット番号より、この VP-5020A は1990年製と思われます。 ビンテージ FM チューナ よりは新しい。
     
     
   • メイン基板上に電圧チェック用の端子があったので測定してみました。 以下のように電圧は良好でした。
     
     

     チェックポイント	定格値	実測値
     TP1	+5V	+4.97V
     TP2	-5V	-4.96V
     TP4	+8.6V	+8.67V
     TP6	-8.6V	-8.64V
     TP10	+40V	+40.0V

     
     
   • 写真中央でブラウン管ソケットより出てメイン基板に4Pコネクタで接続されている太目の白い4本の線は H1, H1, K, G1 です。
     
     
   • 写真下で灰色の太い同軸線は遅延線です。
     
     
2. 右の写真が底部から眺めたものです。
   
   
   • 測定器らしくグリーンレジストされた高級なガラスエポキシ基板を使っています。
     
     
   • メイン基板の所々にポツポツと丸穴が開いていますが、これはアナログ平衡増幅回路で発生する熱を逃がして素子間の温度バランスが崩れないようにする工夫です。
     
     
   • 一部に透明シートを被せており、赤色のカミナリマークがある位置には -1,600V 程度の回路があり、不用意に触ると危険です。 カミナリマークから左下に黒いキャップが見えますが、ここには +15,000V が掛かっており、もっと危険です。
     
     
3. ついでに、いずれ交換することになるかもしれない電源周りの電解コンデンサの種類をチェックしておきました。
   
   

   電解コンデンサ	耐圧	温度	数量
   10000uF	16V	105℃	2
   15000uF	10V	105℃	2
   100uF	160V	105℃	2
   220uF	100V	105℃	1
   1000uF	16V	105℃	1
   100uF	16V	85℃	1

   
   

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修理 ・・・ その１

VP-5020A のような ブラウン管搭載の測定器には高圧部分があり、誤って触ると危険です。 知識ない方には内部を触ることをお奨めしません。 VP-5020A では後段加速電圧に 15,000V が掛かっています。 私は 1,500V くらいの感電は経験していますが、15,000V は経験ありません。 1,500V でも放電アークが飛びますのでかなり危険です。

1. まずは、修理に役立つドキュメントを探しました。
   
   
   • VP-5020A の回路図をインターネット検索したのですが、ありませんでした。 次に使用しているブラウン管 Panasonic 150ELB31T のスペック、特にピン配列を探しましたが、これもありませんでした。
     
     
   • 上記のため、他社のオシロスコープの回路図を参考にすることにして検索すると 日立のオシロスコープの資料 が見つかりました。
     
     
     • Hitachi V-522, V-523, V-525 回路図
     • Hitachi V-1585, V-695 回路図
     • Hitachi V-212 回路図
     • 真空管式オシロスコープの回路図
     
     
   • 右図が日立のオシロスコープの回路図にあるブラウン管のピン配列です。 H1, H2 がヒータ、K がカソード、G1, G2 がグリッド、P1, P2 がプレート、Y+, Y- が Y 偏向、X+, X- が X 偏向です。
     
     
   • 右図のピン配列と VP-5020A の実物配線を見比べて、150ELB31T のピン配列も同じと判断しました。
     
     
2. 詳細調査
   
   
   • デジボルで電圧測定してみると、K, G1 に-1650V、G2 に-800V 掛かっているので、見立ての１つ目の「フォーカス回路の抵抗劣化」ではなさそう。 測定してから、ふと、デジボルの耐圧を見ると MAX 1,000V となっていました。 スペックを超えて測定できたんだ ・・・ 感心感心 ・・・ なんて言ってられません。 たまたま絶縁破壊しなかったので感電を免れました。
     
     
   • さらにブラウン管の電圧測定チェックを進めました。
     
     
     1. Y+ ・・・ 垂直位置ボリュームを回して 2.6V(min)～3.4V(max)
     2. Y- ・・・ 垂直位置ボリュームを回して 33V(min)～23V(max)
     3. X- ・・・ 水平位置ボリュームを回して 85V(min)～25V(max)
     4. X+ ・・・ 水平位置ボリュームを回して 23V(min)～83V(max)
     
     
   • 上の結果より Y+ 電圧が異常です。 Y+ と Y- は同じ位の電圧範囲でないとオカシイです。 これでは輝点がブラウン管画面を乗り越えて、遥か下に行ってしまってます。 ボンヤリ画面が光っていたのは、この散光だったのです。 例えて言うと、夕陽が完全に沈んでもしばらくは空が輝いていますね ・・・ これと同じです。
     
     
   • 見立ての２つ目の「垂直ドライブ回路の故障」です。 この場合、Y+ ドライブトランジスタの故障がほとんどです。
     
     
   • 更に調べると、Y+ ドライブトランジスタの故障ではなく、 なんと！直列に入っていた発振止めコイルの断線 でした。
     
     
     • 右の回路図の上側の 0.47uH コイルが断線していました。
       
       
     • 上の写真で水色のワイヤでジャンパーしている部分の部品面に、このコイルがあります。
       
       
3. 修理
   
   
   • 0.47uH コイルの手持ちがなかったので、基板の裏側でこのコイルをジャンパーしました。 発振止めですから、観測波形に異常がなければ無くても大丈夫です。
     
     
   • リードアウト数値やカーソルが正常に出るようになり、観測波形も正常に出るようになりました。
     
     
   • 輝度やフォーカスも問題ありません。
     
     
   • 直ったので、全体のクリーニングを実施し、薄汚れていた本体は並みの中古程度に回復しました。
     
     

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修理 ・・・ その２

その１の修理をしてしばらく使っていたら、この不具合に気付きました。

1. 現象
   
   
   • 電源 ON 後10分間程度、観測波形にリップルが乗っている。 時間経過と共に、徐々にこのリップルが小さくなるが完全には無くならない。
     
     
   • リップルの周波数は 8kHz 程度。 電源 ON 直後は 7.9kHz 程度で、最終的には 8.2kHz 程度になる。
     
     
   • 上記の現象はリアパネルの [CH1 SIG OUT] を別のオシロスコープで観測しても確認できる。 調査・修理ではここの波形観測を基準にしました。
     
     
2. 調査
   
   
   1. 高電圧発生回路の発振周波数の回り込みでは？
      
      
      • 高電圧発生回路の発振周波数は実測 33kHz でした。 従って要因ではない。
        
        
   2. チョッパー回路の発振周波数の回り込みでは？
      
      
      • チョッパー OFF でも現象が出たままでした。 従って要因ではない。
        
        
   3. まさかと思うが電源回路が発振しているのか？
      
      
      • ビックリ！！！　この推定が的中でした。
        
        
      • +8.6V 電源は右のような回路となっています。 なぜ、ダイオードをこんなにも複雑に使っているのかは謎ですが、+8V 出力の3端子レギュレータ NEC uPC2408 にオフセット電圧を与えて +8.6V を得る回路です。 ダイオードは回路保護用と思われます。
        
        
      • 電解コンデンサの両端を別のオシロスコープで観測すると、綺麗な方形波となっていました。
        
        
      • 電解コンデンサの容量ヌケでしょう。
        
        
3. 修理
   
   
   • オリジナルの電解コンデンサと並列に 220uF 16V 電解コンデンサを追加して直りました。 本当は電解コンデンサを交換したかったのですが、手の届かない場所だったので、やむを得ず新しい電解コンデンサを追加としたのです。
     
     
   • 電源 ON 直後からリップルは皆無となり完全に直りました。
     
     

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使ってみました

1. フロントパネルは起伏が少なくノッペリしています。
   
   
   • ロータリダイヤルには掃引時間の時間単位や入力感度の表示がありません。 リードアウト機能付きオシロスコープでは、感度や時間軸の単位はブラウン管画面上に波形と一緒に表示されるので、ダイヤルに表示が要らないのです。
     
     
   • アナログオシロスコープですが、操作系はまるでデジタルオシロスコープのようです。 しかし、一般的なオシロスコープ操作の経験があれば、直ぐに使えるようになります。 操作系は良いです。
     
     
   • リードアウト機能付きオシロスコープでは内部の回路構成が複雑になりますが、フロントパネルのスイッチ類には特殊なものが必要ないので、かえってコストが下がるのでは？と思います。
     
     
   • ファンレスなので静かです。 個人の使用では静かなのはありがたいです。
     
     
   • 同じ大きさのブラウン管を持つオシロスコープの中では、割と小型で軽いです。
     
     
2. リア面もアッサリしています。
   
   
   • 電源電圧は 100V / 120V / 230V / 240V に切換できます。
     
     
   • 電源端子はパソコンと同じ 3P タイプです。
     
     
   • [CH1 SIG OUT] [Z AXIS INPUT] BNC 端子があります。
     
     
3. 遅延掃引できます。
   
   
   • A sweep で捉えた波形を B sweep を使って時間軸拡大することができます。 安物オシロスコープとの違いはこの辺りの機能があるかどうかです。
     
     
   • 使い方は以下です。
     
     
     1. [DISPLAY MODE] の [A/ALT] ボタンを押して [A] 表示にすると、A sweep となります。 この状態で任意の波形を表示させます。
        
        
     2. 再度、[A/ALT] ボタンを押して [ALT] 表示にすると、A sweep で表示させた波形と B sweep で表示させた波形の２つがブラウン管面に表示されます。
        
        
     3. [TIME/DIV] の [B SWEEP] ボタンを押すと、[TIME/DIV] ツマミで B sweep 時間を変えることができます。
        
        
     4. (B sweep 時間) < (A sweep 時間) であれば、A sweep 波形の一部が少し明るく表示されているはずです。 この部分が B sweep で時間軸拡大表示されているのです。
        
        
     5. [CURSOR 1/DLY] ツマミを回すと、この明るい部分を移動でき、どの部分を時間軸拡大しているか判ります。
        
        
     6. [CURSOR 1/DLY] ツマミと [TIME/DIV] ツマミで拡大部分と拡大時間を任意に変えることができます。
        
        
4. 波形観測の例
   
   
   • VP-5020A 内蔵のキャリブレーション信号を観測すると、右の写真のように表示されます。
     
     
     • 画面左下に Time/DIV と入力感度が表示されます。 この写真では X 軸は A sweep 0.2ms/DIV となっており、Y 軸は 0.1V/DIV 以上であることを示しています。 0.1V/DIV 以上という表示になっているのは、感度キャリブレーションボリュームを回していたからです。
       
       
     • 画面中央下にトリガソースとモードが表示されます。 この写真では CH1 信号の立下りをトリガのソースとして使い、AC カップリングしていることを示しています。
       
       
   • 細かい点線と粗い点線のリードアウトカーソル
     
     
     • ２つのリードアウトカーソルは別々のポジションボリュームで任意の位置に移動することができます。
       
       
     • この写真の例では、波形の１サイクルの周期をリードアウトカーソルを使って計測しています。 計測結果は画面右上に表示されます。 周期は 976.0us で、周波数換算すると 1.024kHz であることが表示されています。
       
       
     • この例ではリードアウトカーソル縦方向に出して時間を計測していますが、横方向に出して電圧を計測することもできます。
       
       
5. 総合評価
   
   
   • FM 受信機を主体としたオーディオ系の波形観測には十分な性能です。 帯域が 100MHz あるので、FM IF 10.7MHz 観測には十分だし、RF 系の観測にも使えます。
     
     
   • リードアウト機能付きオシロスコープは、なかなか良いと思います。 メリットは以下です。
     
     
     1. 測定単位が波形と一緒に画面表示されるので、単位を読み誤ることがありません。
        
        
     2. （ダイヤルの目盛を読む必要がないので）画面から目を離さずに観測できます。
        
        
     3. XY 軸の目盛から観測波形を読み取るには熟練を必要としますが、リードアウトカーソルを使うと VP-5020A が自動的に計算してくれるので、誰でも簡単に正確に読み取れます。
        
        
     4. アナログオシロスコープでは、XY 軸の目盛から観測波形を読み取るとどうしても誤差が出ます。 VP-5020A でも同様ですが、リードアウトカーソルを使うと（水晶発振器の精度で）誤差なく読み取れます。
        
        
   • VP-5020A は操作性が良く、お奨めできます。
     
     

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仕様

項目	仕様
形式	4現象リードアウト機能付きオシロスコープ
周波数特性	DC～100MHz -3dB
垂直感度 (1ch, 2ch)	2mV/div ～ 5V/div ×2拡大機能付き
帯域制限	20MHz/100MHz
A Sweep Time	0.5s～20ns/div MAG×10機能付き
B Sweep	あり
入力インピーダンス	1MΩ, 22pF
サイズ	310(W)×149(H)×350(D)mm
重さ	9kg
発売時期	1990年 (推定)
定価	280,000円

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