Moderní přenosné osciloskopy - typy, vlastnosti, možnosti a vlastnosti použití

Osciloskop je očima mistra opravující elektroniku a radioamatéra. Náklady na pokročilé modely jsou však nepochopitelné pro začátečníky i pro mnoho zkušených řemeslníků. Například nejchladnější digitální osciloskop UNI-T UTD2025CL se dvěma kanály se schopností přenášet signály s frekvencí až 25 MHz stojí více než 200 USD, a některé RIGOL MSO2302A-S je výkonný dvoukanálový osciloskop se dvěma kanály a šířkou pásma 300 MHz s funkce rekordéru stojí téměř 4 000 $.

Ale kam jít na prostého rolníka? Pro začátek se můžete obrátit na produkty výrobců ze Středního království. Na Aliexpressu je spousta přenosných osciloskopů s různými charakteristikami a schopnostmi, některé z nich budeme zvažovat v tomto článku.

Vlastnosti

Začněme, pokud mluvíme o přenosných osciloskopech, pak téměř ve všech případech jde o digitální zařízení. Neměli byste očekávat zvláštní přesnost při měření napětí, ale kontrolovat přítomnost a přibližnou úroveň různých signálů, přibližné měření úrovně zvlnění a kontrolu zkreslení v kaskádách.

Jako každé měřicí zařízení na osciloskopech V oblasti rozpočtu je řada charakteristik, nejprve byste měli věnovat pozornost dvěma hlavním:

• Vzorkovací frekvence je počet vzorků, které osciloskop dokáže vytvořit za sekundu. Zjednodušeně řečeno, tento parametr odráží, kolikrát za sekundu „mozky“ osciloskopu „měří“ nebo, pokud chcete, „čte“ signál ze vstupu. Čím častěji se to stane, tím vyšší je frekvence, kterou lze signál měřit. Měří se v počtu vzorků (vzorků) za sekundu, i když se obvykle uvádí v milionech vzorků za sekundu. V technických údajích najdete zkratku „MSa / s“ - to je vše.

• Šířka pásma Jedná se o frekvenční pásmo, na jehož horním okraji se úroveň měřeného signálu snižuje o 3 dB. Tento parametr nám říká o maximální frekvenci signálu, kterou lze měřit. Tento parametr se měří v hertzech, nebo spíše v kilo nebo megahertzech. Je žádoucí, aby šířka pásma byla 3 ... 5krát větší než frekvence měřeného signálu, aby bylo možné provádět měření bez zkreslení amplitudy.

Pro normální zobrazení signálu by vzorkovací frekvence měla být řádově (alespoň) větší než frekvence měřeného signálu. Je to snadno pochopitelné, stačí se podívat na níže uvedený obrázek. Zelené tečky podmíněně zobrazují „čtení“ úrovně signálu s určitou frekvencí a čára, která je spojuje, je vzhled tvaru vlny, který bude na nich budován.

V horní části jsou 4 body za období sinusoidy a ve spodní části obrázku je 8 bodů a mezi nimi je již nakreslena čára. Jak vidíte, čím vyšší je vzorkovací frekvence, tím plynulejší a přesnější bude tvar vlny vzhledem k měřenému signálu. Je třeba mít na paměti, že digitální osciloskopy mohou vyhladit (a vyhladit) výsledný obraz a oscilogram je hladký.

Pro analogové osciloskopy takový koncept jako „vzorkovací frekvence“ neexistuje, kde schopnost měřit signál je určována ve větší míře šířkou pásma zařízení.

Pokud tedy osciloskop není navržen pro kmitočet měřeného signálu, získáte zkreslenou podobnost nebo nesrozumitelnou křivku, která je zcela nepravdivá.

Je také třeba poznamenat, že osciloskopy jsou jednokanálové a mají velký počet kanálů. V rámci rozpočtu jsou běžné jednokanálové a dvoukanálové modely. Několik kanálů umožňuje porovnávat signály nebo současně sledovat několik signálů, které mohou být nezbytné při opravě nebo úpravě obvodu.

Protože osciloskop je složité měřící zařízení, má řadu dalších parametrů, na nichž závisí přesnost měření a funkcí, ale nebudeme je v tomto článku zmiňovat, protože se zaměříme na rozpočtová řešení pro amatéry a začátečníky.

Přehled rozpočtových osciloskopů

Pojďme tedy k recenzím. Všechny uvažované modely jsou napájeny nízkým stejnosměrným napětím, což znamená, že mohou pracovat buď z baterií nebo akumulátorů, nebo ze zdroje energie s odpovídajícím výstupním napětím. Mějte však na paměti, že pokud jsou na výstupu zdroje silné vlnky, pak na obrazovce osciloskopu uvidíte spoustu šumu a rušení. Zvlnění proto musí být vyhlazeno pomocí kondenzátorů (jak elektrolytických velkokapacitních, tak keramických).

Snad nejlevnější a nejoblíbenější osciloskop z Číny jednokanálový osciloskop 200 kHz DSO138. Model se prodává jako montážní sada nebo jako sestavené zařízení připravené k použití. První možnost je poněkud levnější a bude pro fanoušky zajímavé, že si něco sbírají vlastníma rukama. Za sestavenou verzi to stojí asi 1000 rublů, přichází ve formě desky s plošnými spoji s konektory, ovládacími prvky a displejem. Také se nachází v průhledném pouzdře (nebo se prodává samostatně).

Zahrnuta je sonda s krokodýly na koncích. Taková sonda v zásadě umožňuje měřit nízkofrekvenční signály, ale nemůže konkurovat „skutečným“ sondám pro osciloskopy.

Existuje verze „DSO138 mini“, která se liší pouze tvarem desky s plošnými spoji a umístěním ovládacích prvků. Osciloskop má pravoúhlý výstup signálu pro vyladění sondy, na fotografii níže jej můžete vidět v pravém horním rohu - na desce je nakreslen malý můstek a obdélníkový puls.

Zařízení je založeno na mikrokontroléru ARM STM32F103C8T6 (32bitový na základě jádra Cortex M3) a má následující vlastnosti:

• počet kanálů - 1;

• šířka pásma - 0-200 kHz;

• vzorkovací frekvence 1 MSa / s;

• vstupní impedance: 1MOhm / 20pF;

• maximální vstupní napětí: 50 V s 1: 1 sondou a 400 V, pokud je sonda s děličem 1:10;

• komunikační režimy: DC / AC / GND;

• napájecí napětí - 9 voltů;

• proudová spotřeba - asi 100 mA;

• citlivost - 10 mV / div - 5 V / div s přesností 5%;

• ADC - 12 bitů;

• rozsah rozmítání od 10 μs / div do 500 sec / div;

• displej - barva, 2,4 palce s rozlišením 320x240;

• Velikost DPS - 117 * 76 mm.

Osciloskop měří amplitudu signálu, jeho frekvenci a periodu, pracovní cyklus, uvažuje napětí - maximum, minimum, RMS. Je také možné nastavit, na které frontě se má synchronizovat (stoupání nebo klesání). Není v ní žádná funkce záznamu. Citlivost je regulována polohou dvou posuvníků SEN1 a SEN2 - multiplikátor a řád (10 mV, 0,1V, 1V).

Šířka pásma 200 kHz se může dokonce zdát docela dost, ale neponáhlí se vyvodit závěry. Rychlost vzorkování je pouze 1 milion vzorků za sekundu. Toto je pětinásobek frekvence 200 kHz, což podle definice neumožňuje vysoce kvalitní natáčení takových signálů.

Tento osciloskop se cítí dobře ve zvukovém rozsahu, když překročí 20 kHz, signál se začne zkreslovat, ale stále zůstává stravitelný, a nad 50-70 kHz se zkreslení stane poměrně silným. Zametání 10 μs / div není příliš zvláštní a umožňuje vám pohybovat se při vysokých frekvencích, protože doba signálu s periodou 100 kHz je již 10 μs.

To znamená, že i kdyby mohl adekvátně zobrazit průběh signálu s frekvencí rovnou deklarovaným 200 kHz, pak by v jedné buňce souřadné osy na obrazovce byly 2 periody. Navíc je úhlopříčka obrazovky 2,4 palce a rozlišení je 320 x 240 pixelů - i když chcete, tento signál neuvidíte normálně. V zásadě můžete "sledovat" jednoduché spínané napájecí zdroje, frekvence PWM nepřesahuje 50 - 100 kHz, níže uvidíte proč.

Na obrázku výše můžete pozorovat, jak to vypadá, nebo spíše, jak toto zařízení vidí obdélníkový signál na různých frekvencích, a také to, jak se tvar vlny mění při vysokých frekvencích (signál z obdélníku se změní na zkreslený sinusoid). Poznamenávám, že obdélníkový signál je považován za velmi složitý, takže odhad frekvence s jeho pomocí je velmi spravedlivý.

Věnujte pozornost tomu, co je zvýrazněno červeně. Jedná se o dělicí cenu horizontální osy, tj. každá buňka je 10 mikrosekund. To znamená, že již není možné natahovat signál na obrazovce pro podrobnější studii, to je to, co jsem řekl výše. Pokud jsou při 60 kHz stále obrysy pravoúhlých pulzů, pak při 100, a ještě více při 200 kHz, není již jasné, co.

Tyto vlastnosti jsou nicméně přinejmenším, ale dokonce umožňují použití tohoto zařízení při opravách výpočetní techniky, například notebooků, jako autorů následujících videí.

Existuje řada modelů, které jsou do jisté míry logickým pokračováním modelu DSO138, ale liší se svým vzhledem a rozvržením, takže DSO150 pro 1700 rublů, v jejichž soupravě již existuje dobrá sonda s děličem (foto nahoře) funkčně opakuje předchozí zařízení, ale navenek je již atraktivnější a vypadá jako hotové zařízení. Ovládá se ne sadou posuvníků, jako v předchozím případě, ale pomocí 4 tlačítek a kodéru. Žádné další rozdíly nejsou pozorovány, takže se nebudeme zdržovat.

DSO188 - pokročilejší osciloskop 1 MHz, ale stejně jako předchozí nemá paměť a jednokanálový. Jeho cena je 1600-1900 rublů. Kompaktní (o něco více než matchbox) a přenosný, protože je již napájen baterií - nemusíte se starat o problémy galvanické izolace se zařízeními, ve kterých se měření provádí. Pouzdro je sestaveno z textolitových panelů, ale jeho boční plochy nejsou chráněny před cizími předměty a vlhkostí.

Používají se sondy s konektory MMCX, v předchozích byly standardní BNC konektory. Toto není problém, protože obvykle se dodává s adaptérem MMCX-BNC. Sonda je v sadě, jako v prvním modelu - se dvěma krokodýly a bez děliče.

Jeho technické vlastnosti jsou o něco lepší než předchozí možnosti:

• počet kanálů - 1;

• šířka pásma - 0-1 MHz;

• vzorkovací rychlost 5 MSa / s;

• ADC - 12 bitů;

• vstupní impedance: 1MOhm;

• maximální vstupní napětí: 40 V se sondou 1: 1 a 800 V, pokud je sonda s děličem 1:10;

• zdroj energie - vestavěná baterie 230 mAh;

• citlivost - 50 mV / div - 200 V / div;

• rozsah rozmítání od 2 μs / div do 100 ms / div;

• displej - barva, 1,8 palce s rozlišením 320x240;

• rozměry zařízení - 57 * 34 * 11 mm.

Je logické, že byste neměli doufat, že budete měřit signály na frekvenci 1 MHz, ale vzorkovací frekvence 5 milionů výběrů za sekundu vám umožní snadno měřit signály na 300-500 kHz, což je již dostatečné pro opravu a jakékoli nastavení většiny spínacích zdrojů napájení. Tento přístroj není vhodný pro jemné doladění a laboratorní testování.

K dispozici je užitečná funkce „freeze frame“. Obecně se sada parametrů zobrazovaných na obrazovce (frekvence, napětí atd.) Shoduje s předchozími modely. Níže je video s přehledem a testováním tohoto modelu. Toto video vás bude navíc zajímat, pokud nevíte, jakou šířku pásma a vzorkovací frekvenci potřebujete, autor o tom podrobně mluví.

Pro 1600 rublů je to méně výhodné (kvůli rozměrům, ale je to záležitost vkusu), ale funkčnější osciloskop než stejný DSO150 nebo 138.

Pokud výše uvedené jsou některé docela staré modely, pak další v době psaní lze dokonce nazvat novinkou. To je 100 MHz osciloskop Fnirsi 5012hStojí to asi 4600 rublů. Je jednokanálový, konektory pro sondy jsou univerzální - BNC a samotné zařízení pracuje na baterii s kapacitou až 5000 mAh (podle jiných zdrojů - 3000 mAh, může to záviset na konfiguraci nebo revizi). Dodává se se sondou P6100 s 10x děličem a šířkou pásma až 100 MHz.

Pouzdro zařízení je plastové ve žlutém silikonovém pouzdře, které poskytuje alespoň určitou ochranu před poškozením.

Specifikace:

• počet kanálů - 1;

• šířka pásma - 100 MHz;

• vzorkovací frekvence 500 MSa / s;

• ADC - 12 bitů;

• vstupní impedance: 1MOhm / 25pF;

• komunikační režimy: AC / DC;

• spouštěcí režim: Single, Normal, Auto;

• typy spouště: Vzestupně / sestupně Breakout;

• měření kurzoru: amplituda, čas;

• maximální vstupní napětí: 80 V s 1: 1 sondou a 800 V, pokud je sonda s děličem 1:10;

• zdroj energie - vestavěná baterie 5 000 mAh;

• citlivost - 50 mV / div - 200 V / div;

• rozsah rozmítání od 6 ns / div do 50 s / div;

• displej - barva, 2,4 palce s rozlišením 320x240;

• rozměry: 114 x 74 x 33 mm, hmotnost: 300 g.

Takový osciloskop je pro dílnu relativně levným řešením, ve skutečnosti dokáže měřit signály s frekvencí 20-30 MHz (a vyšší - ale bude zde více zkreslení), což je o několik řádů více než předchozí model v recenzi.

Pokud je sonda s děličem, pak takový osciloskop postačuje pro většinu úkolů v opravně elektroniky, pro které to nemusí stačit, je to milovníky rozhlasových stanic. Díky vestavěné baterii ji můžete používat, pokud často musíte pracovat na silnici.

Mimochodem, od stejného výrobce existují i ​​jiné modely osciloskopů, které jsou levnější, například FNIRSI PRO s šířkou pásma 5 MHz a vzorkovací frekvencí 20 milionů vzorků. Ale to není o nic levnější, jmenovitě 2500-2600 rublů, takže v takových úsporách není žádný zvláštní smysl.

Ve skutečnosti je model velmi dobrý, ale má několik nevýhod:

• není k dispozici žádný výstup s kalibračním signálem (je potřeba k seřízení sondy);

• pouze jeden kanál (ačkoli přítomnost dvou kanálů není pro každého kritická);

• žádné připojení k počítači.

Níže je video, kde porovnávají:

JINHAN JDS2022A - jedná se o dvoukanálový osciloskop se vstupním pásmem 20 MHz, jeho cena se pohybuje v rozmezí 8 000 - 9 000 rublů. Toto zařízení vypadá jako multimetr, větší než ten předchozí. Napájí se z výměnných baterií typu 18650. Je to pohodlnější než vestavěná baterie, protože při práci mimo dílnu, pokud jsou vybité, můžete je rychle vyměnit a pokračovat v práci. Je také možné nabíjet pomocí standardního konektoru micro-USB, tj. Bez vyjmutí baterií z konektoru.

Specifikace:

• počet kanálů - 2;

• šířka pásma - 20 MHz;

• vzorkovací rychlost 200 MSa / s;

• ADC - 8 bitů;

• vstupní impedance: 1MOhm / 25pF;

• komunikační režimy: AC / DC;

• spouštěcí režim: Single, Normal, Auto;

• typy spouště: Vzestupně / sestupně Breakout; 

• maximální vstupní napětí: 40 V se sondou 1: 1 a 400 V; pokud je sonda s děličem 1:10; 2000 voltů, pokud je sonda 1: 100;

• zdroj energie - 2 vyměnitelné 18650 baterií (součástí balení, ale nemusí to být - záleží na prodejci);

• citlivost - 10 mV / div - 5 V / div (pokud je sonda 1: 1, pokud je dělicí jednotka, vynásobte dělícím faktorem);

• rozsah rozmítání od 10 ns / div do 5 s / div;

• displej - barva, 3,2 palce s rozlišením 320x240;

• Rozměry: 19,5 cm * 9,5 cm 3,7 cm.

Velmi zvláštní situace s bateriemi - jsou k nim připojeny 2 konektory, ale k obvodu je připojen 1. Při vybíjení prvního je třeba je vyměnit za druhý.

V JINHAN JDS2022A největší zobrazení mezi konkurenty z této recenze, takže bude výhodnější jak pro práci v terénu, tak pro domácí dílnu. Může měřit pouze amplitudu a špičkové napětí a frekvenci měřeného signálu, ale existují režimy, které vám umožňují provádět matematické funkce s měřenými signály na různých kanálech a například zobrazovat Lissajousova čísla. Skutečné testy ukazují, že s jistotou zobrazuje obdélníkový signál při frekvencích do 5 MHz, zkreslení je velmi silné při 10 MHz, ale obecně lze vidět přítomnost signálu.

Toto zařízení také nemá kalibrační výstup, což je při práci na silnici nevhodné - je třeba vzít s sebou generátor. Jedná se o pohodlný a vysoce kvalitní osciloskop a jeho vzhled již není na rozdíl od hračky.Ale stojí za zmínku, že šířka pásma je stále nižší než na Fnirsi, ale stojí to téměř 2krát dražší, ale je to dvoukanálové.

Jednou ze zajímavých funkcí je možnost uložit obrázek z obrazovky. Do paměti lze uložit až 6 snímků obrazovky, které lze stáhnout do počítače pomocí micro-USB.

Podrobnější přehled zařízení si můžete prohlédnout ve videu níže:

K dispozici je jednokanálová verze tohoto zařízení a také dvoukanálový (jeden analogový a 1 digitální kanál) s generátorem signálu - JDS2023 pro 7500–8000 rublů a mnoho dalších modelů, jejichž hlavní rozdíly jsou uvedeny v tabulce níže.

Závěr

Posoudili jsme několik populárních modelů čínských osciloskopů. Existují další podobná zařízení, pokud jde o vlastnosti a cenu, ale nemá smysl dávat absolutně každé z nich. Účelem tohoto článku bylo ukázat, kterým modelům by měla být věnována pozornost při výběru prvního osciloskopu pro začínajícího mistra.

První dva modely v revizi - rozpočet a ne příliš funkční, poslední dva - pokrývají většinu amatérských a opravárenských potřeb. Nelze říci konkrétně, co je lepší, ale osobně se mi líbí Fnirsi kvůli schopnosti měřit relativně vysoké frekvence.

Pokud potřebujete ještě vyšší kmitočty, ale nemáte k dispozici potřebné množství peněz, podívejte se na sovětské analogové osciloskopy. Ano, nemají schopnosti digitálních modelů, jako je záznam signálu nebo možnost měření signálu kurzorem v daném bodě, ale jsou mnohem levnější než digitální modely s podobným frekvenčním rozsahem.

Nespornou výhodou přenosných osciloskopů je schopnost být napájen baterií, což znamená, že nemůže existovat galvanické spojení se sítí, takže zařízení nespálíte a nebudete šokováni, pokud se během měření dostanete do síťového napětí.

Co lze udělat s osciloskopem

Měření osciloskopu