TiePie Engineering の Handyscope HS4 DIFF
ユーザーガイド
注意!
ライン上で体積を直接測定tag非常に危険な場合があります。
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無断転載を禁じます。
リビジョン 2.49、2024 年 XNUMX 月
この情報は予告なく変更されることがあります。
このユーザーマニュアルの編集には細心の注意を払いましたが、
TiePie engineering は、このマニュアルに記載されている誤りによって生じたいかなる損害についても責任を負いません。
1. 安全性
電気を扱う場合、完全な安全性を保証する器具はありません。器具を安全に操作するのは、器具を扱う人の責任です。最大限の安全性は、適切な器具を選択し、安全な作業手順に従うことで実現します。安全な作業のヒントを以下に示します。
- 常に(地域の)規制に従って作業してください。
- vol を使用してインストール作業を行うtag25 VAC または 60 VDC を超える電圧での作業は、資格のある担当者のみが実行してください。
- 一人で作業することは避けてください。
- 配線を接続する前に、Handyscope HS4 DIFFのすべての表示を確認してください。
- プローブ/テストリードに損傷がないか確認してください。 破損している場合は使用しないでください
- volで測定するときは注意してくださいtag25 VAC または 60 VDC より高い。
- 爆発性雰囲気、または可燃性ガスやヒュームが存在する場所で装置を操作しないでください。
- 装置が正常に動作しない場合は使用しないでください。 資格のあるサービス担当者に機器の検査を依頼してください。 必要に応じて、安全機能が維持されていることを確認するために、機器を TiePie エンジニアリングにサービスと修理のために返送してください。
2. 適合宣言
環境への配慮
このセクションでは、Handyscope HS4 DIFF の環境への影響について説明します。
生産終了時の取り扱い
Handyscope HS4 DIFF の製造には、天然資源の採取と使用が必要です。機器には、Handyscope HS4 DIFF の寿命終了時に不適切な取り扱いをすると、環境や人体に有害な物質が含まれている可能性があります。
このような物質が環境に放出されるのを防ぎ、天然資源の使用を減らすために、Handyscope HS4 DIFF を適切なシステムでリサイクルし、ほとんどの材料が適切に再利用またはリサイクルされるようにします。
表示されているシンボルは、Handyscope HS4 DIFF が、廃電気電子機器 (WEEE) に関する指令 2002/96/EC に基づく欧州連合の要件に準拠していることを示します。
3. はじめに
Handyscope HS4 DIFF を使用する前に、まず第 1 章の安全性についてお読みください。
多くの技術者が電気信号を研究しています。 測定は電気的ではない場合もありますが、物理的変数は特殊なトランスデューサーを使用して電気信号に変換されることがよくあります。 一般的なトランスデューサは、加速度計、圧力プローブ、電流検出器です。ampおよび温度プローブ。 アドバンtag電気信号を調べるための機器は数多く存在するため、物理的パラメータを電気信号に変換する必要性は大きい。
ハンディスコープ HS4 DIFFは、差動入力を備えたポータブル4チャンネル測定器です。ハンディスコープ HSXNUMX DIFFには、最大出力が異なる複数のモデルがあります。ampネイティブ解像度は12ビットですが、ユーザーが選択できる14ビットと16ビットの解像度も利用可能で、最大解像度は低下します。ampリンレート:
解決 | モデル50 | モデル25 | モデル10 | モデル5 | |||||||||||||||||||||||||||||
12ビット 14ビット 16ビット |
50MSa/秒 3.125MSa/秒 195kSa/s |
25MSa/秒 3.125MSa/秒 195kSa/s |
10MSa/秒 3.125MSa/秒 195kSa/s |
5MSa/秒 3.125MSa/秒 195kSa/s |
表 3.1: 最大 sampリングレート
Handyscope HS4 DIFF は、高速連続ストリーミング測定をサポートします。最大ストリーミング レートは次のとおりです。
解決 | モデル50 | モデル25 | モデル10 | モデル5 | |||||||||||||||||||||||
12ビット 14ビット 16ビット |
500kSa/s 480kSa/s 195kSa/s |
250kSa/s 250kSa/s 195kSa/s |
100kSa/s 99kSa/s 97kSa/s |
50kSa/s 50kSa/s 48kSa/s |
表 3.2: 最大ストリーミング レート
付属のソフトウェアを使用すると、ハンディスコープ HS4 DIFF はオシロスコープ、スペクトルアナライザ、真の RMS 電圧計、または過渡レコーダーとして使用できます。すべての機器は s で測定します。amp入力信号を収集し、値をデジタル化して処理し、保存して表示します。
3.1 差動入力
ほとんどのオシロスコープには、グランドを基準とする標準のシングルエンド入力が装備されています。 これは、入力の片側が常にグランドに接続され、もう一方の側がテスト対象の回路内の対象点に接続されることを意味します。
したがって、ボリュームtag標準のシングルエンド入力を備えたオシロスコープで測定される電圧は、常に特定のポイントとグランドの間で測定されます。
ボリュームがtage はグランドを基準としていないため、標準のシングルエンド オシロスコープ入力を 2 つのポイントに接続すると、いずれかのポイントとグランドの間に短絡が発生し、回路とオシロスコープが損傷する可能性があります。
安全な方法は体積を測定することですtagXNUMX 点のうちの XNUMX 点で地面を基準にし、もう XNUMX 点で地面を基準にして体積を計算します。tag1点間の差。ほとんどのオシロスコープでは、チャンネルの2つをXNUMXつのポイントに接続し、別のチャンネルを別のポイントに接続し、オシロスコープの演算機能CHXNUMX-CHXNUMXを使用して実際のボリュームを表示することでこれを行うことができます。tag違い。
デメリットもいくつかあるtagこのメソッドに対する es:
- 入力が誤って接続されると、グランドへの短絡が発生する可能性があります
- 1 つの信号を測定するには 2 つのチャネルが占有されます
- 2 つのチャネルを使用すると、測定誤差が増加し、各チャネルで発生した誤差が結合され、合計の測定誤差が大きくなります。
- この方法のコモンモード除去比 (CMRR) は比較的低いです。両方のポイントのボリュームが比較的高い場合tage、しかしvoltagXNUMX つのポイントの差は小さいため、体積はtag差は高入力範囲でのみ測定できるため、分解能が低くなります。
より良い方法は、差動入力を備えたオシロスコープを使用することです。
差動入力はグランドを基準にしていませんが、入力の両側は「フローティング」です。そのため、入力の片側を回路の1つのポイントに接続し、入力のもう一方の側を回路のもう一方のポイントに接続して、電圧を測定することができます。tag違いを直接的に表します。
アドバンtag差動入力の例:
- アースへの短絡を引き起こす危険性がありません
- 信号の測定に必要なチャネルは 1 つだけです
- 1つのチャネルのみで測定を行うため、より正確な測定が可能
- 差動入力の CMRR は高くなります。両方のポイントのボリュームが比較的高い場合tage、しかしvoltagXNUMX つのポイントの差は小さいため、体積はtag低い入力範囲で差を測定できるため、高い分解能が得られます。
3.1.1 差動減衰器
Handyscope HS4 DIFF の入力範囲を広げるために、各チャンネルに差動 1:10 減衰器が付属しています。この差動減衰器は、Handyscope HS4 DIFF で使用するために特別に設計されています。
差動入力の場合、入力の両側を減衰する必要があります。
標準的なオシロスコープのプローブと減衰器は、信号パスの片側のみを減衰します。これらは差動入力での使用には適していません。差動入力でこれらを使用すると、CMRRに悪影響を及ぼし、測定エラーが発生します。
差動減衰器と Handyscope HS4 DIFF の入力は差動です。つまり、BNC の外側は接地されていませんが、生命信号を伝送します。
アッテネータを使用する場合は、次の点を考慮する必要があります。
- 機器に付属しているケーブル以外のケーブルをアッテネータに接続しないでください。
- 減衰器がテスト対象の回路に接続されているときは、BNC の金属部分に触れないでください。危険な電圧が流れる可能性があります。tage. また、測定にも影響を及ぼし、測定誤差が生じます。
- アッテネータの 2 つの BNC の外側を互いに接続しないでください。内部回路の一部が短絡し、測定誤差が生じるためです。
- ハンディスコープHS4 DIFFの異なるチャンネルに接続されているXNUMXつ以上の減衰器のBNCの外側を互いに接続しないでください。
- 減衰器にいかなる方向からも過度の機械的力を加えないでください(例:ケーブルを引っ張る、減衰器をハンドルとして使用して Handyscope HS4 DIFF を持ち運ぶなど)。
3.1.2 差動テストリード
BNC の外部は接地されていないため、差動入力に標準のシールド付き同軸 BNC ケーブルを使用すると、測定誤差が生じます。ケーブルのシールドは、周囲の環境からのノイズの受信アンテナとして機能し、測定信号にノイズが映し出されます。
そのため、Handyscope HS4 DIFF には、各チャンネルに XNUMX つずつ、特別な差動テスト リードが付属しています。このテスト リードは、良好な CMRR を確保し、周囲の環境からのノイズの影響を受けないように特別に設計されています。
Handyscope HS4 DIFF に付属する特殊な差動テストリードは、耐熱性と耐油性を備えています。
3.2年ampリング
sの場合amp入力信号を維持します。ampファイルは一定の間隔で取得されます。これらの間隔で、入力信号の大きさが数値に変換されます。この数値の精度は、機器の解像度に依存します。解像度が高いほど、音量は小さくなります。tag楽器の入力範囲を分割するステップ。 取得した数値はグラフ作成など様々な用途に利用できます。
図 3.6 の正弦波は sampドットの位置で導かれます。 隣り合う を繋ぐことでampファイルから元の信号を再構築できます。ampレス。結果は図 3.7 で確認できます。
3.3年ampリンレート
の速度amp取得されたファイルは s と呼ばれますampリングレート、s の数amp秒あたりのレ数。 より高いampリングレートは、s 間のより短い間隔に対応します。amp図3.8に示すように、より高いsampリングレートを使用すると、測定された信号から元の信号をより適切に再構築できます。ampレ。
Sampリングレートは入力信号の最高周波数の2倍以上である必要があります。これはナイキスト周波数と呼ばれます。理論的には、2秒以上の周波数で入力信号を再構成することが可能です。amp期間ごとのレ数。 実際には 10 ~ 20 秒amp信号を徹底的に調べるためには、1 期間あたり 100 個の les が推奨されます。
3.3.1 エイリアシング
sの場合ampアナログ信号を特定の信号で鳴らすampリングレートの場合、信号周波数の和と差、および の倍数に等しい周波数を持つ信号が出力に表示されます。ampリングレート。 元の場合ampル、sのときampリングレートが 1000 Sa/s、信号周波数が 1250 Hz の場合、出力データには次の信号周波数が含まれます。
前に述べたように、amp信号を流す、周波数の半分より低い周波数のみampリングレートを再構築できます。 この場合、sampリングレートは 1000 Sa/s なので、0 ~ 500 Hz の範囲の周波数の信号しか観測できません。 これは、表の結果の周波数から、s の 250 Hz 信号のみが確認できることを意味します。amp導かれたデータ。 この信号は、元の信号のエイリアスと呼ばれます。
もし、ampリングレートが入力信号の周波数の XNUMX 倍より低い場合、エイリアシングが発生します。 次の図は、何が起こるかを示しています。
図 3.9 では、緑色の入力信号 (上) は周波数 1.25 kHz の三角信号です。 信号は samp1kSa/sの速度で導かれる。対応するサンプリング間隔は1/1000Hz = 1msである。信号がsされる位置はamp赤い点の信号 (下) は再構成の結果です。この三角信号の周期は 4 ms のように見えますが、これは見かけの周波数 (エイリアス) 250 Hz (1.25 kHz – 1 kHz) に相当します。
エイリアシングを避けるために、常に最高の s から測定を開始してください。ampリングレートを下げてsを下げますamp必要に応じてレートを調整します。
3.4 デジタル化
デジタル化する場合ampレ、その巻tag各 s で eamp時間は数値に変換されます。 これは、ボリュームを比較することによって行われます。tag複数のレベルを持つe。結果として得られる数字は、ボリュームに最も近いレベルに対応する数字です。tage. レベルの数は解像度によって決まり、次の関係式に従います: LevelCount = 2Resolution。
解像度が高いほど、利用できるレベルが多くなり、入力信号をより正確に再構築できます。図 3.10 では、同じ信号が 16 (4 ビット) と 64 (6 ビット) の XNUMX つの異なるレベルを使用してデジタル化されています。
ハンディスコープHS4 DIFFは、例えば12ビットの解像度(212=4096レベル)で測定します。検出可能な最小のボリュームはtageステップは入力レンジによって異なります。 この巻tage は次のように計算できます。
ヴォルtageStep = フル入力範囲/レベルカウント
例えばampたとえば、200 mV の範囲は -200 mV ~ +200 mV であるため、全範囲は 400 mV になります。 これにより、検出可能な体積が最小になります。tage ステップは 0.400 V / 4096 = 97.65 μV。
3.5 信号結合
Handyscope HS4 DIFF には、信号結合に AC と DC の XNUMX つの異なる設定があります。DC 設定では、信号は入力回路に直接結合されます。入力信号に含まれるすべての信号成分が入力回路に到達し、測定されます。
AC 設定では、入力コネクタと入力回路の間にコンデンサが配置されます。このコンデンサは、入力信号のすべての DC 成分をブロックし、すべての AC 成分を通過させます。これを使用して、入力信号の大きな DC 成分を除去し、小さな AC 成分を高解像度で測定することができます。
DC 信号を測定する場合は、入力の信号結合を必ず DC に設定してください。
4. ドライバーのインストール
Handyscope HS4 DIFF をコンピューターに接続する前に、ドライバーをインストールする必要があります。
4.1 はじめに
Handyscope HS4 DIFF を操作するには、測定ソフトウェアと機器間のインターフェイスとなるドライバーが必要です。このドライバーは、USB を介してコンピューターと機器間の低レベル通信を処理します。ドライバーがインストールされていない場合、または互換性のない古いバージョンのドライバーがインストールされている場合、ソフトウェアは Handyscope HS4 DIFF を適切に操作できず、まったく検出できません。
USB ドライバのインストールは、いくつかの手順で完了します。まず、ドライバ セットアップ プログラムによってドライバが事前にインストールされている必要があります。これにより、必要なすべてのファイルが Windows が見つけられる場所に配置されるようになります。機器を接続すると、Windows は新しいハードウェアを検出し、必要なドライバをインストールします。
4.1.1 ドライバのセットアップの場所
ドライバーセットアッププログラムと測定ソフトウェアは、TiePieエンジニアリングのダウンロードセクションにあります。 webサイト。 最新バージョンのソフトウェアと USB ドライバーを次のサイトからインストールすることをお勧めします。 webサイト。 これにより、最新の機能が確実に含まれるようになります。
4.1.2 インストールユーティリティの実行
ドライバーのインストールを開始するには、ダウンロードしたドライバーセットアッププログラムを実行します。ドライバー インストール ユーティリティは、システムにドライバーを初めてインストールする場合や、既存のドライバーを更新する場合にも使用できます。
この説明のスクリーンショットは、Windows のバージョンによっては、コンピューターに表示されるものと異なる場合があります。
ドライバーがすでにインストールされている場合、インストール ユーティリティは新しいドライバーをインストールする前にそれらを削除します。古いドライバーを正常に削除するには、ドライバー インストール ユーティリティを起動する前に、Handyscope HS4 DIFF をコンピューターから取り外す必要があります。Handyscope HS4 DIFF を外部電源で使用する場合は、これも取り外す必要があります。
「インストール」をクリックすると、既存のドライバーが削除され、新しいドライバーがインストールされます。新しいドライバーの削除エントリが Windows コントロール パネルのソフトウェア アプレットに追加されます。
5.ハードウェアのインストール
Handyscope HS4 DIFF を初めてコンピュータに接続する前に、ドライバをインストールする必要があります。詳細については、第 4 章を参照してください。
5.1 機器の電源を入れる
Handyscope HS4 DIFF は USB から電源が供給されるため、外部電源は必要ありません。Handyscope HS4 DIFF はバスパワーの USB ポートにのみ接続してください。そうしないと、十分な電力が得られず、正常に動作しない可能性があります。
5.1.1 外部電源
場合によっては、Handyscope HS4 DIFF は USB ポートから十分な電力を得られません。Handyscope HS4 DIFF を USB ポートに接続すると、ハードウェアに電力を供給すると、定格電流よりも高い突入電流が発生します。突入電流の後、電流は定格電流で安定します。
USB ポートには、突入電流のピークと公称電流の両方に最大制限があります。どちらかが超過すると、USB ポートはオフになります。その結果、Handyscope HS4 DIFF との接続が失われます。
ほとんどの USB ポートは、外部電源なしで Handyscope HS4 DIFF が動作するのに十分な電流を供給できますが、常にそうであるとは限りません。一部の (バッテリー駆動の) ポータブル コンピューターまたは (バス電源の) USB ハブは、十分な電流を供給しません。電源がオフになる正確な値は USB コントローラーごとに異なるため、Handyscope HS4 DIFF が XNUMX 台のコンピューターでは正常に動作しても、別のコンピューターでは動作しない可能性があります。
Handyscope HS4 DIFF に外部から電源を供給するために、外部電源入力が用意されています。これは Handyscope HS4 DIFF の背面にあります。外部電源入力の仕様については、7.1 項を参照してください。
5.2 機器をコンピュータに接続する
新しいドライバーがプリインストールされたら (第 4 章を参照)、Handyscope HS4 DIFF をコンピューターに接続できます。Handyscope HS4 DIFF をコンピューターの USB ポートに接続すると、Windows が新しいハードウェアを検出します。
Windows のバージョンによっては、新しいハードウェアが見つかり、ドライバーがインストールされるという通知が表示される場合があります。準備が整うと、Windows はドライバーがインストールされたことを報告します。
ドライバをインストールすると、計測ソフトウェアをインストールして、Handyscope HS4 DIFF を使用できるようになります。
5.3 別のUSBポートに差し込む
Handyscope HS4 DIFF を別の USB ポートに接続すると、一部の Windows バージョンでは Handyscope HS4 DIFF を別のハードウェアとして扱い、そのポートのドライバーを再度インストールします。これは Microsoft Windows によって制御されており、TiePie のエンジニアリングが原因ではありません。
6.フロントパネル
6.1 チャンネル入力コネクタ
CH1 – CH4 BNC コネクタは、取得システムのメイン入力です。絶縁された BNC コネクタは、Handyscope HS4 DIFF のグランドに接続されていません。
6.2電源インジケータ
電源インジケーターは機器の上部カバーにあります。Handyscope HS4 DIFF に電源が投入されると点灯します。
7。 後面パネル
7.1 パワー
Handyscope HS4 DIFF は USB 経由で電源供給されます。USB が十分な電力を供給できない場合は、外部から機器に電源を供給することができます。Handyscope HS4 DIFF には、機器の背面に専用の電源入力と拡張コネクタのピンの XNUMX つの外部電源入力があります。
専用電源コネクタの仕様は次のとおりです。
ピン | 寸法 | 説明 | ||||||||||||||
センターピン 外側ブッシュ |
Ø1.3mm Ø3.5mm |
地面 ポジティブ |
図 7.2: 電源コネクタ
外部電源入力のほかに、機器背面の拡張コネクタ (25 ピン D-sub コネクタ) を介して機器に電力を供給することもできます。電源は拡張コネクタのピン 3 に供給する必要があります。ピン 4 はグランドとして使用できます。
最小 | 最大 | |||||||||||||
4.5ボルトDC | 14ボルトDC |
表 7.1: 最大ボリュームtages
外部から適用されるボリュームに注意してください。tage は USB のボリュームよりも大きい必要がありますtage を押して USB ポートを解放します。
USB電源ケーブル7.1.1本
Handyscope HS4 DIFF には、専用の USB 外部電源ケーブルが付属しています。
以下の最小および最大ボリュームtag両方の電源入力に適用されます。
このケーブルの一端はコンピュータの 2 番目の USB ポートに接続でき、もう一端は機器の背面にある外部電源入力に接続できます。機器の電源はコンピュータの 2 つの USB ポートから供給されます。
外部電源コネクタの外部は+5Vに接続されています。ショートを避けるためtage、まずケーブルをHandyscope HS4 DIFFに接続し、次にUSBポートに接続します。
7.1.2 電源アダプタ
2 番目の USB ポートが利用できない場合、またはコンピュータが機器に十分な電力を供給できない場合は、外部電源アダプタを使用できます。外部電源アダプターを使用する場合は、次のことを確認してください。
- 極性は正しく設定されています
- 巻tage は機器にとって有効な値に設定されており、USB ボリュームよりも高く設定されています。tage
- アダプターは十分な電流 (できれば >1 A) を供給できます。
- プラグは機器の外部電源入力に適した寸法を持っています。
7.2 USB
Handyscope HS4 DIFF には、タイプ A プラグ付きの固定ケーブルを備えた USB 2.0 高速 (480 Mbit/s) インターフェイスが装備されています。USB 1.1 インターフェイスを備えたコンピューターでも動作しますが、その場合は 12 Mbit/s で動作します。
7.3 拡張コネクタ
Handyscope HS4 DIFF に接続するには、次の信号を含む 25 ピン メス D-sub コネクタを使用できます。
ピン | 説明 | ピン | 説明 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
1 | 地面 | 14 | 地面 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | 予約済み | 15 | 地面 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | DC の外部電源 | 16 | 予約済み | |||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | 地面 | 17 | 地面 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | +5V出力、最大10mA。 | 18 | 予約済み | |||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | 内線sampリングクロックイン (TTL) | 19 | 予約済み | |||||||||||||||||||||||||||||||||
7 | 地面 | 20 | 予約済み | |||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | 内線トリガーイン(TTL) | 21 | 予約済み | |||||||||||||||||||||||||||||||||
9 | データOKアウト(TTL) | 22 | 地面 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | 地面 | 23 | I2 C SDA | |||||||||||||||||||||||||||||||||
11 | トリガーアウト(TTL) | 24 | I2 C SCL | |||||||||||||||||||||||||||||||||
12 | 予約済み | 25 | 地面 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
13 | 内線sampリングクロックアウト (TTL) |
すべての TTL 信号は 3.3 V 耐性のある 5 V TTL 信号であるため、5 V TTL システムに接続できます。
ピン 9、11、12、13 はオープンコレクタ出力です。これらの信号のいずれかを使用する場合は、1 kΩ のプルアップ抵抗をピン 5 に接続します。
仕様
8.1 精度の定義
チャネルの精度はパーセントで定義されますtagフルスケール範囲の 2 倍です。フルスケール範囲は - 範囲から範囲までで、実質的に 4 倍の範囲です。入力範囲が 4 V に設定されている場合、フルスケール範囲は -4 V から 8 V = XNUMX V です。さらに、最下位ビットの数が組み込まれています。精度は最高の分解能で決定されます。
精度がフルスケール範囲の ±0.3% ± 1 LSB と指定され、入力範囲が 4 V の場合、測定値の最大偏差は 0.3 V の ±8% = ±24 mV です。±1 LSB は 8 V / 65536 (= 16 ビットでの LSB 数) = ± 122 µV に相当します。したがって、測定値は実際の値より 24.122 mV 低い値から 24.122 mV 高い値の間になります。たとえば、3.75 V の信号を適用して 4 V の範囲で測定すると、測定値は 3.774122 V から 3.725878 V の間になります。
8.2 取得システム
このマニュアルに関してご提案やご意見がございましたら、以下までご連絡ください。
TiePieエンジニアリング
コペルスラガー通り 37
8601 WL スニーク
オランダ
電話: +31 515 415 416
ファックス: +31 515 418 819
メール: support@tiepie.nl
サイト: www.tiepie.com
TiePieエンジニアリング ハンディスコープ HS4 DIFF機器マニュアル改訂版 2.49、2024年XNUMX月
よくある質問(FAQ)
Q: ラインボリュームを測定できますか?tagHandyscope HS4 DIFF で直接操作できますか?
A: ラインボリュームを測定することは推奨されませんtag非常に危険なので、直接触れないようにしてください。高電圧のガスを扱うときは常に注意し、適切な機器を使用してください。tages。
ドキュメント / リソース
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タイパイエンジニアリング ハンディスコープ HS4 DIFF タイパイエンジニアリングより。 [pdf] ユーザーマニュアル Handyscope HS4 DIFF、TiePie Engineering より、Handyscope HS4 DIFF、TiePie Engineering より、TiePie Engineering、エンジニアリング |