Osciloscopios portátiles modernos: tipos, características, capacidades y características de uso

El osciloscopio es los ojos de un maestro que repara la electrónica y un radioaficionado. Pero el costo de los modelos avanzados es incomprensible para principiantes e incluso para muchos artesanos experimentados. Por ejemplo, no es el osciloscopio digital más genial UNI-T UTD2025CL con dos canales con la capacidad de transmitir señales con una frecuencia de hasta 25 MHz cuesta más de $ 200, y algunos RIGOL MSO2302A-S es un potente osciloscopio de dos canales con dos canales y un ancho de banda de 300 MHz con una función de grabadora cuesta casi $ 4,000.

¿Pero a dónde ir con el simple campesino? Para empezar, puede recurrir a los productos de los fabricantes del Reino Medio. Hay muchos osciloscopios portátiles en Aliexpress con diferentes características y capacidades, consideraremos algunos de ellos en este artículo.

Caracteristicas

Para empezar, si hablamos de osciloscopios portátiles, en casi todos los casos se trata de dispositivos digitales. No debe esperar una precisión especial en la medición de voltaje, sino verificar la presencia y el nivel aproximado de varias señales, para una medición aproximada del nivel de ondulación y para verificar las distorsiones en cascadas.

Como cualquier dispositivo de medición en osciloscopios Hay una serie de características, en primer lugar, en el segmento de presupuesto, debe prestar atención a dos principales:

• La frecuencia de muestreo es el número de muestras que el osciloscopio puede producir en un segundo. En términos simples, este parámetro refleja cuántas veces por segundo los "cerebros" del osciloscopio "miden" o, si lo desea, "leen" la señal de la entrada. Cuanto más a menudo sucede esto, mayor es la frecuencia con la que se puede medir la señal. Se mide en el número de muestras (muestras) por segundo, aunque generalmente se indica en millones de muestras por segundo. En las especificaciones, puede encontrar la abreviatura "MSa / s": esta es.

• Ancho de banda Esta es una banda de frecuencia en el límite superior del cual el nivel de la señal medida disminuye en 3 dB. Este parámetro nos informa sobre la frecuencia de señal máxima que se puede medir. Este parámetro se mide en hercios, o más bien, en kilo o megahercios. Es deseable que el ancho de banda sea 3 ... 5 veces la frecuencia de la señal medida para realizar mediciones sin distorsión de amplitud.

Para una visualización de señal normal, la frecuencia de muestreo debe ser un orden de magnitud (al menos) mayor que la frecuencia de la señal medida. Es fácil de entender, solo mira la siguiente ilustración. Los puntos verdes representan condicionalmente "leer" el nivel de señal con una frecuencia determinada, y la línea que los conecta es la apariencia de la forma de onda que se construirá sobre ellos.

En la parte superior, hay 4 puntos para el período de onda sinusoidal, y en la parte inferior de la figura hay 8 puntos y se dibuja una línea entre ellos. Como puede ver, cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, más suave y precisa será la forma de onda en relación con la señal medida. Debe tenerse en cuenta que los osciloscopios digitales pueden suavizar (y suavizar) la imagen resultante, y el oscilograma es uniforme.

Para los osciloscopios analógicos, no existe un concepto como "frecuencia de muestreo", donde la capacidad de medir una señal está determinada en mayor medida por el ancho de banda del dispositivo.

En consecuencia, si el osciloscopio no está diseñado para la frecuencia de la señal medida, obtendrá una similitud distorsionada o una curva incomprensible que es completamente falsa.

También vale la pena señalar que los osciloscopios son de un solo canal y con una gran cantidad de canales. Entre el presupuesto, los modelos de un solo canal y de dos canales son comunes. Varios canales le permiten comparar señales u observar simultáneamente varias señales, que pueden ser necesarias al reparar o ajustar el circuito.

Dado que el osciloscopio es un dispositivo de medición complejo, tiene una serie de otros parámetros de los que depende la precisión de las mediciones y las funciones, pero no los mencionaremos en este artículo, ya que nos centraremos en soluciones de presupuesto para aficionados y principiantes.

Descripción general de los osciloscopios de presupuesto

Entonces, pasemos a las revisiones. Todos los modelos considerados están alimentados por un bajo voltaje de CC, lo que significa que pueden funcionar tanto con baterías o acumuladores como con una fuente de alimentación con el voltaje de salida correspondiente. Pero tenga en cuenta que si hay fuertes ondas en la salida de la fuente de alimentación, entonces en la pantalla del osciloscopio verá mucho ruido e interferencia. Por lo tanto, la ondulación debe alisarse con condensadores (tanto de alta capacidad electrolítica como de cerámica).

Quizás el osciloscopio más barato y más popular de China es osciloscopio de 200 kHz monocanal DSO138. El modelo se vende como un kit de ensamblaje o como un dispositivo ensamblado listo para usar. La primera opción es algo más barata y será interesante para los fanáticos recolectar algo con sus propias manos. Cuesta alrededor de 1000 rublos para la versión ensamblada, viene en forma de placa de circuito impreso con conectores, controles y una pantalla. También se encuentra en una caja transparente (o la caja se vende por separado.

Se incluye una sonda con cocodrilos en los extremos. Dicha sonda, en principio, le permite medir señales de baja frecuencia, pero no puede competir con las sondas "reales" para los osciloscopios.

Existe una versión de "DSO138 mini", que solo difiere en la forma de la placa de circuito impreso y la ubicación de los controles. El osciloscopio tiene una salida de señal rectangular para sintonizar la sonda, en la foto a continuación puede verlo en la esquina superior derecha: un pequeño puente y se dibuja un pulso rectangular en el tablero.

El dispositivo se basa en el microcontrolador ARM STM32F103C8T6 (32 bits basado en el núcleo Cortex M3) y tiene las siguientes características:

• número de canales - 1;

• ancho de banda - 0-200 kHz;

• frecuencia de muestreo 1 MSa / s;

• impedancia de entrada: 1MOhm / 20pF;

• voltaje de entrada máximo: 50 V con una sonda 1: 1 y 400 V, si la sonda con un divisor 1:10;

• modos de comunicación: DC / AC / GND;

• voltaje de suministro - 9 voltios;

• consumo de corriente: aproximadamente 100 mA;

• sensibilidad - 10 mV / div - 5 V / div con una precisión del 5%;

• ADC - 12 bits;

• rango de barrido de 10 μs / div a 500 seg / div;

• pantalla - color, 2.4 pulgadas con una resolución de 320x240;

• Tamaño de PCB - 117 * 76 mm.

El osciloscopio mide la amplitud de la señal, su frecuencia y período, ciclo de trabajo, considera el voltaje: máximo, mínimo, RMS. También es posible configurar en qué frente sincronizar (subiendo o bajando). No hay función de grabación en él. La sensibilidad está regulada por la posición de dos controles deslizantes SEN1 y SEN2: multiplicador y orden (10 mV, 0.1V, 1V).

Un ancho de banda de 200 kHz puede parecer suficiente, pero no se apresure a sacar conclusiones. Tenga en cuenta que la frecuencia de muestreo es de solo 1 millón de muestras por segundo. Esto es 5 veces la frecuencia de 200 kHz, que por definición no permite que la alta calidad dispare tales señales.

Este osciloscopio se siente bien en el rango de sonido, cuando va más allá de 20 kHz, la señal comienza a distorsionarse, pero sigue siendo digerible, y por encima de 50-70 kHz las distorsiones se vuelven bastante fuertes. Los barridos de 10 μs / div tampoco son muy especiales y le permiten desplazarse a altas frecuencias, porque el período de señal con un período de 100 kHz ya es de 10 μs.

Es decir, incluso si pudiera mostrar adecuadamente la forma de onda de la señal con una frecuencia igual a los 200 kHz declarados, entonces en una celda del eje de coordenadas en la pantalla habría 2 períodos. Además, la diagonal de la pantalla es de 2,4 pulgadas y la resolución es de 320x240 píxeles, incluso si lo desea, no podrá ver esta señal normalmente. En principio, puede "mirar" fuentes de alimentación de conmutación simples, la frecuencia PWM no supera los 50-100 kHz, a continuación verá por qué.

En la ilustración anterior, puede observar cómo se ve, o más bien, cómo este dispositivo ve una señal rectangular en diferentes frecuencias, así como cómo cambia la forma de onda a altas frecuencias (una señal de un rectangular se convierte en una sinusoide distorsionada). Observo que una señal rectangular se considera muy compleja, por lo que la estimación de la frecuencia con su ayuda es muy justa.

Presta atención a lo que está resaltado en rojo. Este es el precio de división del eje horizontal, es decir cada celda es de 10 microsegundos. Esto significa que ya no es posible extender la señal en la pantalla para un estudio más detallado, esto es lo que dije anteriormente. Si a 60 kHz todavía hay contornos de pulsos rectangulares, entonces a 100, y aún más a 200 kHz, ya no está claro qué.

Sin embargo, tales características son, como mínimo, pero incluso permiten el uso de este dispositivo en la reparación de equipos informáticos, por ejemplo, computadoras portátiles, como los autores de los siguientes videos.

Hay varios modelos que, hasta cierto punto, son una continuación lógica del DSO138, pero difieren en apariencia y diseño, por lo que DSO150 para 1700 rublos, en el kit del cual ya hay una buena sonda con un divisor (foto de arriba) repite funcionalmente el dispositivo anterior, pero externamente ya es más atractivo y parece un dispositivo terminado. No se controla con un conjunto de controles deslizantes, como en el caso anterior, sino con 4 botones y un codificador. No se observan más diferencias, por lo que no nos detendremos en ello.

DSO188 - osciloscopio más avanzado en 1 MHz, pero también como el anterior no tiene memoria y monocanal. Su costo es de 1600-1900 rublos. Compacto (un poco más que una caja de fósforos) y portátil, ya que está alimentado por una batería, no tiene que preocuparse por problemas de aislamiento galvánico con los dispositivos en los que se realizan las mediciones. La caja está ensamblada a partir de paneles de textolita, pero sus caras laterales no están protegidas de objetos extraños y humedad.

Se utilizan sondas con conectores MMCX, en las anteriores había conectores BNC estándar. Esto no es un problema porque generalmente viene con el adaptador MMCX-BNC. La sonda está en el kit, como en el primer modelo, con dos cocodrilos y sin un divisor.

Sus características técnicas son ligeramente superiores a las opciones anteriores:

• número de canales - 1;

• ancho de banda - 0-1 MHz;

• frecuencia de muestreo 5 MSa / s;

• ADC - 12 bits;

• impedancia de entrada: 1MOhm;

• voltaje de entrada máximo: 40 V con sonda 1: 1 y 800 V, si la sonda con un divisor de 1:10;

• fuente de alimentación: batería incorporada de 230 mAh;

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

• rango de barrido de 2 μs / div a 100 ms / div;

• pantalla - color, 1.8 pulgadas con una resolución de 320x240;

• Dimensiones del dispositivo: 57 * 34 * 11 mm.

Es lógico que no espere medir señales a una frecuencia de 1 MHz, sin embargo, una frecuencia de muestreo de 5 millones de selecciones por segundo le permitirá medir fácilmente las señales a 300-500 kHz, que ya es suficiente para reparar y cualquier ajuste de la mayoría de las fuentes de alimentación conmutadas. Este instrumento no es adecuado para el ajuste fino y las pruebas de laboratorio.

Hay una función útil "congelar fotograma". En general, el conjunto de parámetros que se muestran en la pantalla (frecuencia, voltaje, etc.) coincide con los modelos anteriores. A continuación se muestra un video con una descripción general y pruebas de este modelo. Además, este video será de su interés si no sabe qué ancho de banda y frecuencia de muestreo necesita, el autor habla sobre esto en detalle.

Para 1600 rublos es menos conveniente (debido a las dimensiones, pero es cuestión de gustos), pero es un osciloscopio más funcional que el mismo DSO150 o 138.

Si los anteriores son algunos modelos bastante antiguos, entonces el siguiente en el momento de escribir puede incluso llamarse novedad. Es 100 MHz osciloscopio Fnirsi 5012hCuesta unos 4600 rublos. Es de un solo canal, los conectores para las sondas son universales, BNC, y el dispositivo funciona con una batería con una capacidad de hasta 5000 mAh (según otras fuentes, 3000 mAh, puede depender de la configuración o revisión). Viene completo con una sonda P6100 con un divisor de 10x y un ancho de banda de hasta 100 MHz.

La carcasa del dispositivo es de plástico en una carcasa de silicona amarilla, que proporciona al menos cierta protección contra daños.

Especificaciones:

• número de canales - 1;

• ancho de banda - 100 MHz;

• frecuencia de muestreo 500 MSa / s;

• ADC - 12 bits;

• impedancia de entrada: 1MOhm / 25pF;

• modos de comunicación: AC / DC;

• modo de disparo: individual, normal, automático;

• tipos de disparo: ruptura ascendente / descendente;

• medidas del cursor: amplitud, tiempo;

• voltaje de entrada máximo: 80 V con una sonda 1: 1 y 800 V, si la sonda con un divisor 1:10;

• fuente de alimentación: batería incorporada de 5000 mAh;

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

• rango de barrido de 6 ns / div a 50 s / div;

• pantalla - color, 2.4 pulgadas con una resolución de 320x240;

• dimensiones: 114 x 74 x 33 mm, peso: 300 gr.

Tal osciloscopio es una solución relativamente barata para el taller, en realidad puede medir señales con una frecuencia de 20-30 MHz (y superior, pero habrá más distorsión), que es un par de órdenes de magnitud más que el modelo anterior en la revisión.

Si la sonda está con un divisor, un osciloscopio de este tipo es suficiente para la mayoría de las tareas en un taller de reparación de electrónica, para quien podría no ser suficiente, son los amantes de las estaciones de radio. Gracias a la batería incorporada, puede usarla si a menudo tiene que trabajar en la carretera.

Por cierto, del mismo fabricante hay otros modelos de osciloscopios que son más baratos, por ejemplo, FNIRSI PRO con un ancho de banda de 5 MHz y una frecuencia de muestreo de 20 millones de muestras. Pero no cuesta mucho más barato, es decir, 2500-2600 rublos, por lo que no tiene ningún sentido particular en tales ahorros.

De hecho, el modelo es muy bueno, pero hay un par de inconvenientes:

• no hay salida con una señal de calibración (necesaria para ajustar la sonda);

• solo un canal (aunque la presencia de dos canales no es crítica para todos);

• Sin conectividad a la computadora.

A continuación hay un video donde comparan:

JINHAN JDS2022A - este es un osciloscopio de dos canales con una banda de paso en 20 megaciclos, su costo está en el rango de 8000-9000 rublos. Este dispositivo parece un multímetro, más grande que el anterior. Está alimentado por baterías reemplazables del tipo 18650. Esto es más conveniente que la batería incorporada, ya que estando en el trabajo fuera del taller, si están descargadas, puede reemplazarlas rápidamente y continuar trabajando. También es posible cargar a través de un conector micro-USB estándar, es decir, sin quitar las baterías del conector.

Especificaciones:

• número de canales - 2;

• ancho de banda - 20 MHz;

• frecuencia de muestreo 200 MSa / s;

• ADC - 8 bits;

• impedancia de entrada: 1MOhm / 25pF;

• modos de comunicación: AC / DC;

• modo de disparo: individual, normal, automático;

• tipos de disparo: ruptura arriba / abajo; 

• voltaje de entrada máximo: 40 V con sonda 1: 1 y 400 V; si la sonda con un divisor de 1:10; 2000 voltios, si la sonda es 1: 100;

• fuente de alimentación: 2 baterías reemplazables 18650 (incluidas, pero pueden no serlo, depende del vendedor);

• sensibilidad - 10 mV / div - 5 V / div (si la sonda es 1: 1, si hay un divisor, multiplíquelo por el factor de división);

• rango de barrido de 10 ns / div a 5 s / div;

• pantalla - color, 3.2 pulgadas con una resolución de 320x240;

• Dimensiones: 19.5cm * 9.5cm 3.7cm.

Una situación muy extraña con las baterías: hay 2 conectores para ellas, pero 1 está conectado al circuito. Al descargar la primera, deben intercambiarse con la segunda.

En JINHAN JDS2022A La exhibición más grande entre los competidores de esta revisión, por lo que será más conveniente tanto para el trabajo de campo como para el taller en el hogar. Solo puede medir la amplitud, el voltaje pico y la frecuencia de la señal medida, pero hay modos que le permiten realizar funciones matemáticas con las señales medidas en diferentes canales y, por ejemplo, representar figuras de Lissajous. Las pruebas reales muestran que muestra con confianza una señal rectangular a frecuencias de hasta 5 MHz, las distorsiones son bastante fuertes a 10 MHz, pero en general se puede ver la presencia de una señal.

Este dispositivo tampoco tiene una salida de calibración, lo cual es un inconveniente cuando se trabaja en la carretera; debe llevar un generador con usted. Este es un osciloscopio conveniente y de alta calidad, y su apariencia ya no es como un juguete.Pero vale la pena señalar que el ancho de banda es aún menor que en Fnirsi, pero cuesta casi 2 veces más caro, pero es de doble canal.

Una de las características interesantes es la capacidad de guardar una imagen de la pantalla. La memoria puede almacenar hasta 6 capturas de pantalla que se pueden descargar a una computadora a través de micro-USB.

Puede ver una descripción más detallada del dispositivo en el siguiente video:

Hay una versión de un solo canal de este dispositivo, así como dos canales (uno analógico y 1 digital) con un generador de señal: JDS2023 para 7500-8000 rublos y muchos otros modelos, cuyas principales diferencias se ven en la tabla a continuación.

Conclusión

Revisamos varios modelos populares de osciloscopios chinos. Hay otros dispositivos similares en términos de características y precio, pero no tiene ningún sentido traer absolutamente cada uno de ellos. El propósito de este artículo era mostrar a qué modelos se debe prestar atención al elegir el primer osciloscopio para un maestro novato.

Los dos primeros modelos de la revisión, económicos y no demasiado funcionales, los dos últimos, cubren la mayoría de las necesidades de aficionados y reparaciones. No se puede decir específicamente cuál es mejor, pero personalmente me gusta Fnirsi debido a la capacidad de medir frecuencias relativamente altas.

Si necesita frecuencias aún más altas, pero no hay una cantidad de dinero necesaria, observe los osciloscopios analógicos soviéticos. Sí, no tienen las capacidades de los modelos digitales, como grabar una señal o la posibilidad de medir el cursor de una señal en un punto dado, pero son mucho más baratos que los modelos digitales con un rango de frecuencia similar.

La ventaja indiscutible de los osciloscopios portátiles es la capacidad de ser alimentado por una batería, lo que significa que no puede haber una conexión galvánica con la red, por lo que no quemará el dispositivo y no se sorprenderá si entra en el voltaje de la red al tomar medidas.

¿Qué se puede hacer con un osciloscopio?

Tomar una medición de osciloscopio