СмартПульс - держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

   Главная - Сделай сам! (DIY) - Лаборатория радиолюбителя - Портативный осциллограф DSO150 (он же DSO Shell)

Недорогой портативный (карманный) осциллограф DSO150 - тест и обзор

     Оглавление:

   1. Внешний вид, конструкция и схема

   2. Тестовые испытания

   3. Окончательный диагноз и рекомендации
 

Предисловие

Иногда в радиолюбительском и даже в профессиональном хозяйстве может быть полезен осциллограф начального уровня. Такие ситуации возникают в случаях, если нужно проверить какое-либо низкочастотное устройство; когда "бешено-многогерцовая" полоса крутых осциллографов просто не будет иметь смысла.

Об одном из таких осциллографов и расскажет этот обзор.

Итак, знакомьтесь: осциллограф DSO150 (он же DSO Shell) из набора "сделай сам":

(изображение с официального сайта JYE Tech)

Немного забегая вперёд, надо сказать, что протестированный осциллограф оказался не оригинальным (т.е. "пиратским"). Но, поскольку элементная база полностью совпадает с оригинальным (некоторые отличия - в прошивке), то результаты теста можно зачесть как за тест оригинального.

Основные технические характеристики карманного осциллографа DSO150 (DSO Shell):

Осциллограф поставляется в виде наборов "сделай сам" или в виде полностью собранного устройства. Варианты поставки:

15001K - платы с напаянными SMD-элементами (элементами для поверхностного монтажа);

15002K - на аналоговую плату SMD-элементы НЕ напаяны;

15000 - полностью собранный осциллограф.

Вариант 15001K имеет два подварианта: аналоговая плата с напаянными SMD-элементами и "обычными" выводными элементами россыпью для самостоятельной пайки; либо, если плата сконструирована только для SMD-элементов, то полностью спаянная. Именно последний вариант протестирован в данном обзоре.

Цена на Алиэкспресс может составлять от $20 до $49 в зависимости от комплектации и того, оригинальный или "пиратский" это товар, в сборе или "россыпью". Проверить актуальную цену можно, например, здесь. Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158
 

Упаковка, комплектация, внешний вид и конструкция карманного осциллографа DSO 150 (DSO Shell, DSO Fnirsi 150)

Осциллограф (точнее, набор для его сборки) был упакован в толстостенную пенопластовую коробку, практические исключающую какие-либо повреждения в пути.

Комплект представляет собой две полностью собранные платы с электроникой, детали корпуса, крепёж и сигнальный кабель с разъёмом BNC со стороны осциллографа и "крокодилами" для подачи сигнала:

Также к этому была приложена большая бумага с инструкцией по сборке.

Сама сборка прошла почти гладко, за исключением неожиданной проблемы: никак не хотела налезать на ось ручка энкодера. Причём выяснилось это уже в самый последний момент, когда весь осциллограф был собран и осталось только ручку надеть.

Пришлось процарапать канавки внутри ручки острым кончиком ножа, а затем удалось надеть ручку чуть более, чем наполовину; сопровождая надевание с покачиваниями из стороны в сторону.

Будущим пользователям рекомендуется прорепетировать эту операцию заранее, до сборки.

Кстати, об этой ручке. При её вращении с целью установки параметров (цены деления по времени и напряжению) она работает "наоборот": при вращении вправо (по часовой стрелке) параметр уменьшается, а влево - увеличивается! Некоторые умельцы устраняли проблему перепайкой контактов; но я, по причине лени, решил оставить "как есть". :)

Наконец, осциллограф собран.

Вид спереди:

Средняя часть осциллографа немного расширена (вероятно, по эстетическим соображениям).

Никаких обозначений производителя на корпусе нет.

На лицевой стороне расположены 4 кнопки и ручка энкодера, которая одновременно тоже является кнопкой.

Основное назначение кнопок указано прямо на корпусе, но для них различается реакция на первое нажатие, второе нажатие и длительное нажатие.

Вид по диагонали:

Боковые стороны осциллографа сделаны с оребрением, которое имеет не только эстетическое назначение, но и поможет надёжности хвата.

Вид сзади:

Здесь обращает на себя внимание пустая площадка под шильдик с данными изготовителя. В данном случае изготовитель проявил скромность и предпочёл остаться неизвестным. :)

На нижней грани осциллографа - выключатель питания и разъём для подключения оного:

Встроенного аккумулятора осциллограф не имеет. Таким образом, пользователю придётся самому придумывать, как обеспечить питание.

Вариантов тут три.

Первый - купить сетевой адаптер с выходом 9 Вольт. Причем, именно купить, т.к. такое напряжение применяется довольно редко и вряд ли в домашнем хозяйстве найдётся подходящее устройство.

Второй вариант - купить DC-DC преобразователь, повышающий напряжение с 5 до 9 Вольт. Тогда его можно использовать совместно с обычным зарядным устройством для мобильников на 5 Вольт (либо с повербанком).

Третий вариант - подключить электрохимический источник на 9 Вольт (батарейку типа "Крона" (6F22) или аккумулятор).

Использовать источники с напряжением выше 10 Вольт производитель категорически запрещает!

И, последняя фотка внешнего вида, - вид со стороны верхней грани:

Здесь находится переключатель входа (открытый вход - закрытый - земля), затем - контактная площадка тестового сигнала 1 кГц (работает постоянно, включать не надо), затем - BNC-разъём для сигнального кабеля.

Теперь перейдём к изучению внутренностей осциллографа.
 

Схемотехника карманного осциллографа DSO150 (DSO Shell)

Электронная "начинка" осциллографа состоит из двух плат, имеющих чёткое функциональное разделение: аналоговой и цифровой.

Изучим аналоговую плату:

Наименования микросхем здесь указаны не только на самих микросхемах, но и подписаны рядом с ними на плате.

Схема платы (кликнуть для увеличения):

Итак, на на плате работают:

- счетверённый высокоскоростной операционный усилитель TL084 со входами на полевых транзисторах (полоса 2.5 МГц);

- два коммутатора аналоговых сигналов (74HC4051  и 74HC4053), обеспечивающие переключение уровня сигнала при изменении масштаба по вертикали;

- преобразователь положительного напряжения питания в отрицательное ICL7660;

- два линейных стабилизатора 78L05 и 79L05 с выходом 5 В и минус 5 В соответственно для питания аналоговых микросхем.

На аналоговой плате нет схем сдвига уровня сигнала (если надо, например, на экране сдвинуть кривую вниз или вверх). Сдвиг осуществляется исключительно цифровыми методами (это не есть очень хорошо, но, учитывая цену прибора, допустимо).

Теперь изучим цифровую плату. Вид сверху:

С этой стороны плата - почти пустая. Экран, четыре кнопки и ручка энкодера.

Шлейф экрана соединён с платой не с помощью разъёма, а припаян прямо к плате.

Вид цифровой платы снизу (со стороны элементов):

Плата не слишком насыщена элементами. Из особенностей надо отметить, что энкодер припаян не прямо к основной плате, а через собственную плату-переходник (видна в правой части фото).

Особо надо отметить, что в белой рамке слева внизу, где должен быть номер платы, ничего нет. На платах оригинальных устройств пустого места там быть не может, номер должен быть обязательно.

Схема цифровой платы (кликнуть):

На плате находятся всего три микросхемы. Одна из них (AMS117 3.3) - стабилизатор напряжения на 3.3 В; вторая (обозначена 1925HTR, аналог 24LC32A) - флеш-память с последовательным интерфейсом, и, наконец, самая большая и главная микросхема: STM32F103C8T6.

Последняя из упомянутых микросхем - это аналого-цифровой процессор с 12-битным кодированием аналогового сигнала; а заодно этот процессор формирует изображение и отправляет его на индикатор. Кодирование происходит с максимальной частотой отсчетов (семплирования) 1 МГц.

Поскольку аналоговая полоса операционников составляет 2.5 МГц, то можно предположить, что именно ограничение частоты семплирования будет фактором, ограничивающим частотные возможности осциллографа.

Теперь вернёмся к вещам более прозаическим.

Плата была отмыта от флюса неидеально. Кое-где оставались его заметные следы; но, ввиду их умеренного количества, возиться с их отмывкой я не стал. :)

При включении осциллографа он показывает версию прошивки:

В данном экземпляре версия прошивки - 062. Это - не самая свежая, но уже довольно благопристойная версия, содержащая лишь незначительное количество "глюков" (которые, впрочем, особо не мешают). Поскольку это - не оригинальный осциллограф, то версию прошивки лучше даже и не пытаться обновить. Иначе может получиться, что даже эту версию не удастся вернуть обратно (гарантированно работоспособной на "левых" осциллографах считается версия 061).

Испытания карманного осциллографа DSO150 (DSO Shell)

Перед испытаниями - несколько слов о возможностях осциллографа DSO150 (DSO Shell).

Кроме собственно показа эпюр напряжений, он позволяет автоматически измерять следующие параметры входного сигнала:
Freq — частота;
Cycl — период;
Duty — скважность в %;
Vmax — максимальное напряжение;
Vmin — минимальное напряжение;
Vavg — среднее напряжение;
Vpp — амплитуда сигнала "пик - пик" (Vmax — Vmin);
Vrms — эффективное значение напряжения переменного тока.

Измеряемые параметры относятся к той части сигнала, которая в момент измерения находится в буфере (1024 отсчёта).

Управление происходит с помощью кнопок и энкодера (и кнопки на оси энкодера).

Их функционирование таково (длительное нажатие - это 3 с или более):

Можно считать, что "Инструкция по эксплуатации" (User manual) DSO150 опубликована. :)

В других версиях прошивки осциллографа могут быть сделаны небольшие изменения.

Если бы это был оригинальный осциллограф, и если бы на него была установлена последняя прошивка, и если сделать отверстие в осциллографе и вывести наружу контакты для связи с компьютером; то можно было бы через дополнительный переходник скидывать осциллограммы в компьютер. Вот.

Но у нас на тесте - неоригинальный осциллограф, и сделать это нельзя. Да и не надо, пожалуй: слишком это "геморройно". :)

Экран осциллографа - недорогой TFT TN с разрешением 320*240 пикселей.

Углы обзора - хорошие, за исключением взгляда справа. Даже при небольшом отклонении вправо от вертикали сначала пропадает сетка делений, а затем и сама осциллограмма становится плохо различимой.

Менее всего видимость страдает при поворотах вверх-вниз.

Регулировки яркости дисплея нет; тем не менее, при обычном освещении в помещении осциллограмму видно хорошо.

Место для отображения осциллограммы на дисплее поделено на 12 делений по горизонтали и 8 делений по вертикали.

Пример экрана осциллографа (синус 1 кГц, амплитуда 1 В):

 Осциллограмма отображается жёлтой кривой. Слева находится желтая стрелка — указатель нулевого уровня. Справа — розовая стрелка - указатель уровня триггера.
Сверху отображается статус осциллографа (Running / HOLD), горизонтальная позиция в буфере, состояние триггера.

Состояний триггера три:
Holdoff — триггер выключен до тех пор, пока буфер не заполнен до точки его запуска.
Waiting — ожидание необходимого фронта волны.
Trigged — сигнал зарегистрирован.

Если установлен режим времени 50 мс/дел и медленнее, и при этом режим триггера - AUTO, то триггер автоматически переходит в статус Holdoff с постоянным движением осциллограммы справа налево.
В нижней части дисплея отображается чувствительность, род тока (AC/DC), цена деления времени, режим триггера, тип срабатывания триггера (по фронту или по спаду).

Для проверки соответствия частотному диапазону подаём тот же сигнал (синус), что и на предыдущей осциллограмме, но с частотой 200 кГц:

Возможно, многие читатели не согласятся с тем, что на экране осциллографа изображена синусоида. И всё-таки это - она, родимая! А искажения возникли из-за стробоскопического эффекта. Он ещё и не такое может вытворять! Но мы к этому ещё вернёмся, а пока проверим соответствие заявленной полосе в 200 кГц.

Итак, на первой осциллограмме напряжение пик-пик (Vpp) составило 2.02 В, а на частоте 200 кГц (вторая осциллограмма) - 1.48 В. Итого, на частоте 200 кГц уровень составил 0.73 от уровня на частоте 1 кГц; что укладывается в рамки минус 3 дБ.

Здесь же надо отметить, что метод расчёта частоты сигнала в осциллографе несколько туповат (извините за грубость) и даёт иногда значительную ошибку.

Например, на первой осциллограмме (где синус 1 кГц) осциллограф показал частоту 1.112 кГц; а на последней осциллограмме (где синус 200 кГц) осциллограф показал частоту 202.970 кГц.

Одно можно сказать точно: чем больше периодов сигнала помещается в буфер, тем точнее расчёт частоты.

Теперь проверим качество фронта сигнала при подаче двухполярного "прямоугольника" 5 кГц:

Фронт - очень неплох. Имеется небольшой выброс, предшествующий фронту.

Если фронт - "плохой", то его можно поправить по прилагаемой инструкции (для регулировки на аналоговой плате есть два подстроечных конденсатора). В принципе, целесообразно это проверить и сделать (при необходимости) до окончательной сборки осциллографа.

До кучи проверяем отображение "треугольника", "пилы" и "обратной пилы":

С треугольным сигналом никаких проблем нет.

Ситуация с "пилой" - немного хуже. На обеих вариантах "пилы" есть выбросы, предшествующие фронту и сглаженные вершины - по его окончании. Но всё - в пределах разумного.

И, наконец, вернёмся к проблеме стробоскопического эффекта.

Эффект возникает из-за ограниченности частоты кодирования (семплирования) сигнала. Когда частота сигнала сравнима с частотой кодирования, в промежутки между "схваченными" значениями сигнала могут попасть его значимые части (и пропасть), что в итоге даст искаженное представление о сигнале.

При дальнейшем повышении частоты сигнала соседние значения цифровых отсчётов сигнала могут вообще относиться к разным периодам сигнала; в этом случае верно замерить частоту сигнала вообще невозможно.

По теории радиотехники любой сигнал может быть верно восстановлен, если частота его кодирования по крайней мере в 2 раза выше частоты самого сигнала, но на практике для более-менее его адекватного отображения необходимо хотя бы 5 отсчетов за период. В нашем случае это - 200 кГц при условии установки минимальной цены деления по горизонтали (10 мкс/деление, частота кодирования при этом составляет 1 МГц).

Если же цена деления на экране устанавливается не минимальная, а другая; то и частота кодирования будет пропорционально уменьшаться: для 20 мкс/дел. - 500 кГц; 50 мкс/дел. - 200 кГц; 0.1 мс/дел. - 100 кГц и т.д.

Соответственно, при этом и эффекты, связанные со стробированием, будут наблюдаться на более низких частотах.

В качестве примера - осциллограмма прямоугольного сигнала (меандра) с частотой 255 кГц на развёртке с масштабом 0.1 мс/дел. (частота кодирования - 100 кГц):

За счет стробирования осциллограф показывает верную форму сигнала с завалами фронтов, характерными для сигналов, частота которых превышает полосу пропускания осциллографа. Но, красиво и детально показывая форму сигнала, он показывает не истинную, а "фейковую" частоту - 5 кГц.

Мораль: при непродуманной установке параметров осциллографа он может показывать то, чего нет. :)

В принципе, это - беда не данной модели осциллографа, а всего класса цифровых осциллографов. Правда, у более дорогих моделей "поймать" такую ситуацию сложнее.
 

Теперь - пример реального применения осциллографа DSO150.

Осциллограмма пульсаций напряжения исправного компьютерного блока питания на выходе +12 Вольт:

Теперь - осциллограмма напряжения компьютерного блока питания, подозреваемого в том, что он является причиной "глюков" (масштаб по времени и напряжению - тот же):

Осциллограмма в той же точке, но с масштабом по времени 10 мкс/деление:

Таким образом, подозрения можно считать подтвердившимися.

И, наконец, пара слов о "глюках" осциллографа.

"Глюков" было обнаружено два.

Первый - работа энкодера "наоборот". При движении вправо регулируемый параметр не увеличивался, а уменьшался. На форуме официального производителя пишут, что это бывает, если при пайке энкодера к его мини-плате саму плату перевернуть обратной стороной. То есть, "лечится" аппаратным путём,  но я "лечить" не стал, так как уже привык к этому по ходу теста.

Второй глюк - проблема с автоматической установкой уровня срабатывания триггера при длительном нажатии кнопки "триггер". Триггер устанавливается не посередине размаха сигнала, а немного "в стороне". В принципе, с этим "жить можно"; но, если очень надо, то уровень триггера можно поправить вручную.

Окончательный диагноз карманного осциллографа DSO150 (DSO Shell)

Протестированный цифровой осциллограф - один из самых дешевых, и не стоило от него ожидать каких-то "чудес".

Главное - что он оправдал заявленные параметры. Да, они - совсем не выдающиеся, но ожидания пользователя оправдают.

"Плюсы" осциллографа:

- очень низкая цена;

- малые габариты и вес;

- простая сборка;

- неплохой для своего класса экран;

- разветвлённые возможности управления осциллографом;

- есть уникальный (!) режим сверхмедленной развёртки 500 секунд /деление, что позволяет наблюдать за очень медленными процессами (зарядка-разрядка аккумуляторов и т.п.).
 

"Минусы" осциллографа:

- слабые технические параметры;

- нет встроенного аккумулятора;

- нет штатной связи с компьютером.
 

Область применения:

Настройка и ремонт низкочастотной и низковольтной аппаратуры.
 

Ещё раз о цене и где купить.

Проверить актуальную цену и/или приобрести осциллограф можно здесь (протестированный в этом обзоре, т.е. не оригинальный вариант).

Оригинальный вариант осциллографа "сделай сам" стоит около $39 и купить его можно здесь. Полностью собранный оригинальный вариант $49 - здесь, но не всегда бывает в продаже. В "минусах" покупки оригинального варианта - неприлично высокая цена; в "плюсах" - самая последняя прошивка осциллографа и хороший щуп в комплекте.

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

Обзоры других контрольно-измерительные приборов, протестированных на данном сайте - здесь.

Весь раздел "Сделай сам! (DIY)" - здесь.

  Ваш Доктор.
 27 января 2020 г.
 Последнее обновление страницы - 15.03.2024.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

  Комментарии вКонтакте:

При копировании (перепечатке) материалов или использовании изображений ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!  Доктора! (Администрация сайта - контакты и информация)
  Группа SmartPuls.Ru  Контакте - анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них