Osciloscópios portáteis modernos - tipos, características, capacidades e características de uso

O osciloscópio é o olhar de um mestre em conserto de eletrônicos e de um radioamador. Mas o custo dos modelos avançados é incompreensível para iniciantes e até para muitos artesãos experientes. Por exemplo, não o osciloscópio digital mais legal UNI-T UTD2025CL com dois canais com capacidade de transmitir sinais com uma frequência de até 25 MHz custa mais de US $ 200, e alguns RIGOL MSO2302A-S são um poderoso osciloscópio de dois canais com dois canais e uma largura de banda de 300 MHz com uma função de gravador custa quase US $ 4.000.

Mas para onde ir ao simples camponês? Para iniciantes, você pode recorrer aos produtos de fabricantes do Reino Médio. Existem muitos osciloscópios portáteis no Aliexpress com diferentes características e capacidades, consideraremos alguns deles neste artigo.

Características

Para começar, se falamos de osciloscópios portáteis, em quase todos os casos esses são dispositivos digitais. Você não deve esperar uma precisão especial na medição de tensão, mas verificar a presença e o nível aproximado de vários sinais, uma medição aproximada do nível de ondulação e a verificação de distorções em cascatas.

Como qualquer dispositivo de medição em osciloscópios Existem várias características, em primeiro lugar, no segmento de orçamento, você deve prestar atenção a duas principais:

• A taxa de amostragem é o número de amostras que o osciloscópio pode produzir em um segundo. Em termos simples, esse parâmetro reflete quantas vezes por segundo os “cérebros” do osciloscópio “medem” ou, se você preferir, “leem” o sinal da entrada. Quanto mais frequentemente isso acontece, maior a frequência com que o sinal pode ser medido. É medido no número de amostras (amostras) por segundo, embora seja geralmente indicado em milhões de amostras por segundo. Nas especificações, você pode encontrar a abreviação "MSa / s" - é isso.

• Largura de banda Esta é uma banda de frequência no limite superior da qual o nível do sinal medido diminui em 3 dB. Este parâmetro nos informa sobre a frequência máxima de sinal que pode ser medida. Este parâmetro é medido em hertz, ou melhor, em quilo ou megahertz. É desejável que a largura de banda seja 3 ... 5 vezes a frequência do sinal medido para realizar medições sem distorção na amplitude.

Para uma exibição normal do sinal, a frequência de amostragem deve ser uma ordem de magnitude (pelo menos) maior que a frequência do sinal medido. É fácil de entender, basta olhar para a ilustração abaixo. Os pontos verdes representam condicionalmente “lendo” o nível do sinal com uma certa frequência, e a linha que os conecta é a aparência da forma de onda que será construída sobre eles.

Na parte superior, existem 4 pontos para o período da onda senoidal e, na parte inferior da figura, existem 8 pontos e uma linha é desenhada entre eles. Como você pode ver, quanto maior a frequência de amostragem, mais suave e precisa a forma de onda será em relação ao sinal medido. Deve-se ter em mente que os osciloscópios digitais podem suavizar (e suavizar) a imagem resultante e o oscilograma é suave.

Para os osciloscópios analógicos, não existe um conceito como "frequência de amostragem", em que a capacidade de medir um sinal é determinada em maior extensão pela largura de banda do dispositivo.

Portanto, se o osciloscópio não for projetado para a frequência do sinal medido, você obterá uma semelhança distorcida ou uma curva incompreensível que é completamente falsa.

Também é importante notar que os osciloscópios são de canal único e com um grande número de canais. Entre o orçamento, os modelos de canal único e dois canais são comuns. Vários canais permitem comparar sinais ou observar simultaneamente vários sinais, o que pode ser necessário ao reparar ou ajustar o circuito.

Como o osciloscópio é um dispositivo de medição complexo, ele possui vários outros parâmetros dos quais depende a precisão das medições e funções, mas não os mencionaremos neste artigo, pois focaremos em soluções de orçamento para amadores e iniciantes.

Visão geral dos osciloscópios econômicos

Então, vamos às revisões. Todos os modelos considerados são alimentados por baixa tensão DC, o que significa que eles podem funcionar com baterias ou acumuladores e com uma fonte de alimentação com a tensão de saída correspondente. Mas lembre-se de que, se houver fortes ondulações na saída da fonte de alimentação, na tela do osciloscópio você verá muito ruído e interferência. Portanto, a ondulação deve ser suavizada usando capacitores (alta capacidade eletrolítica e cerâmica).

Talvez o osciloscópio mais barato e mais popular da China seja osciloscópio monocanal de 200 kHz DSO138. O modelo é vendido como um kit de montagem ou como um dispositivo montado pronto para uso. A primeira opção é um pouco mais barata e será interessante para os fãs coletarem algo com as próprias mãos. Custa cerca de 1000 rublos para a versão montada, vem na forma de uma placa de circuito impresso com conectores, controles e uma tela. Também encontrado em um estojo transparente (ou estojo vendido separadamente.

Está incluída uma sonda com crocodilos nas extremidades. Essa sonda, em princípio, permite medir sinais de baixa frequência, mas não pode competir com as sondas "reais" dos osciloscópios.

Existe uma versão do DSO138 mini, que difere apenas no formato da placa de circuito impresso e na localização dos controles. O osciloscópio possui uma saída de sinal retangular para ajustar a sonda. Na foto abaixo, você pode vê-lo no canto superior direito - um pequeno jumper e um pulso retangular é desenhado na placa.

O dispositivo é construído com base no microcontrolador ARM STM32F103C8T6 (32 bits baseado no núcleo do Cortex M3) e possui as seguintes características:

• número de canais - 1;

• largura de banda - 0-200 kHz;

• taxa de amostragem 1 MSa / s;

• impedância de entrada: 1MOhm / 20pF;

• tensão máxima de entrada: 50 V com uma sonda 1: 1 e 400 V, se a sonda estiver com um divisor de 1:10;

• modos de comunicação: DC / AC / GND;

• tensão de alimentação - 9 volts;

• consumo atual - cerca de 100 mA;

• sensibilidade - 10 mV / div - 5 V / div com uma precisão de 5%;

• ADC - 12 bits;

• faixa de varredura de 10 μs / div a 500 seg / div;

• tela colorida, 2,4 polegadas com resolução de 320x240;

• Tamanho do PWB - 117 * 76 mm.

O osciloscópio mede a amplitude do sinal, sua frequência e período, ciclo de trabalho, considera a tensão - máxima, mínima, RMS. Também é possível configurar em qual frente sincronizar (subindo ou descendo). Não há função de gravação nele. A sensibilidade é regulada pela posição de dois controles deslizantes SEN1 e SEN2 - multiplicador e ordem (10 mV, 0,1V, 1V).

Uma largura de banda de 200 kHz pode até parecer bastante, mas não se apresse em tirar conclusões. Observe que a taxa de amostragem é de apenas 1 milhão de amostras por segundo. Isso é 5 vezes a frequência de 200 kHz, o que, por definição, não permite que a alta qualidade grave esses sinais.

Este osciloscópio se sente bem na faixa de som, quando ultrapassa os 20 kHz, o sinal começa a distorcer, mas ainda é digerível, e acima de 50-70 kHz as distorções se tornam bastante fortes. Varreduras de 10 μs / div também não são muito especiais e permitem vaguear em altas frequências, porque o período do sinal com um período de 100 kHz já é de 10 μs.

Ou seja, mesmo que ele pudesse exibir adequadamente a forma de onda do sinal com uma frequência igual aos 200 kHz declarados, então em uma célula do eixo de coordenadas na tela haveria 2 períodos. Além disso, a diagonal da tela é de 2,4 polegadas e a resolução é de 320x240 pixels - mesmo se você desejar, não poderá ver esse sinal normalmente. Em princípio, você pode "assistir" fontes de alimentação comutadas simples, a frequência PWM não excede 50-100 kHz; abaixo, você verá o porquê.

Na ilustração acima, é possível observar como ele se parece, ou melhor, como esse dispositivo vê um sinal retangular em diferentes frequências, bem como como a forma de onda muda em altas frequências (um sinal de um retangular se transforma em um sinusóide distorcido). Observo que um sinal retangular é considerado muito complexo, portanto a estimativa da frequência com sua ajuda é muito justa.

Preste atenção ao que está destacado em vermelho. Este é o preço de divisão do eixo horizontal, ou seja, cada célula tem 10 microssegundos. Isso significa que não é mais possível esticar o sinal na tela para um estudo mais detalhado, foi o que eu disse acima. Se a 60 kHz ainda existem contornos de pulsos retangulares, então a 100, e mais ainda a 200 kHz, não está mais claro o que.

No entanto, essas características são no mínimo, mas podem até ser usadas no reparo de equipamentos de informática, por exemplo, laptops, como os autores dos vídeos a seguir.

Existem vários modelos que, até certo ponto, são uma continuação lógica do DSO138, mas diferem em aparência e layout, portanto DSO150 por 1700 rublos, no kit do qual já existe uma boa sonda com um divisor (foto acima) repete funcionalmente o dispositivo anterior, mas externamente já é mais atraente e parece um dispositivo acabado. É controlado não com um conjunto de controles deslizantes, como no caso anterior, mas com 4 botões e um codificador. Não há mais diferenças observadas, por isso não vamos insistir nisso.

DSO188 - osciloscópio mais avançado em 1 MHz, mas também como o anterior, não possui memória e canal único. Seu custo é 1600-1900 rublos. Compacto (um pouco mais do que uma caixa de fósforos) e portátil, pois já é alimentado por uma bateria - você não precisa se preocupar com problemas de isolamento galvânico nos dispositivos em que as medições são feitas. O gabinete é montado a partir de painéis textolitos, mas suas faces laterais não são protegidas contra objetos estranhos e umidade.

São utilizadas sondas com conectores MMCX, nas anteriores havia conectores BNC padrão. Isso não é um problema, porque geralmente vem com o adaptador MMCX-BNC. A sonda está no kit, como no primeiro modelo - com dois crocodilos e sem divisor.

Suas características técnicas são ligeiramente superiores às opções anteriores:

• número de canais - 1;

• largura de banda - 0-1 MHz;

• taxa de amostragem 5 MSa / s;

• ADC - 12 bits;

• impedância de entrada: 1MOhm;

• tensão máxima de entrada: 40 V com sonda 1: 1 e 800 V, se a sonda com um divisor de 1:10;

• fonte de energia - bateria embutida de 230 mAh;

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

• faixa de varredura de 2 μs / div a 100 ms / div;

• tela colorida, 1,8 polegadas com resolução de 320x240;

• dimensões do dispositivo - 57 * 34 * 11 mm.

É lógico que você não espere medir sinais na frequência de 1 MHz, no entanto, uma frequência de amostragem de 5 milhões de seleções por segundo permitirá medir facilmente sinais entre 300-500 kHz, o que já é suficiente para reparar e ajustar a maioria das fontes de alimentação comutadas. Este instrumento não é adequado para ajustes finos e testes de laboratório.

Existe uma função útil "congelar quadro". Em geral, o conjunto de parâmetros exibidos na tela (frequência, tensão, etc.) corresponde aos modelos anteriores. Abaixo está um vídeo com uma visão geral e teste deste modelo. Além disso, este vídeo será do seu interesse, se você não souber qual largura de banda e taxa de amostragem você precisa, o autor fala sobre isso em detalhes.

Para 1600 rublos, é menos conveniente (por causa das dimensões, mas é uma questão de gosto), mas um osciloscópio mais funcional que o mesmo DSO150 ou 138.

Se os modelos acima são alguns modelos bastante antigos, o próximo no momento da redação pode ser chamado de novidade. É 100 MHz osciloscópio Fnirsi 5012hCusta cerca de 4600 rublos. É um canal, os conectores para as sondas são universais - BNC, e o próprio dispositivo funciona com uma bateria com capacidade de até 5000 mAh (de acordo com outras fontes - 3000 mAh, pode depender da configuração ou revisão). Vem completo com uma sonda P6100 com um divisor de 10x e uma largura de banda de até 100 MHz.

A caixa do dispositivo é de plástico em uma capa de silicone amarela, que fornece pelo menos alguma proteção contra danos.

Especificações:

• número de canais - 1;

• largura de banda - 100 MHz;

• taxa de amostragem 500 MSa / s;

• ADC - 12 bits;

• impedância de entrada: 1MOhm / 25pF;

• modos de comunicação: AC / DC;

• modo de disparo: Único, Normal, Automático;

• tipos de gatilho: Ascendente / Descendente;

• medidas do cursor: amplitude, tempo;

• tensão máxima de entrada: 80 V com sonda 1: 1 e 800 V, se a sonda estiver com um divisor de 1:10;

• fonte de energia - bateria interna de 5000 mAh;

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

• faixa de varredura de 6 ns / div a 50 s / div;

• tela colorida, 2,4 polegadas com resolução de 320x240;

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

Esse osciloscópio é uma solução relativamente barata para a oficina, na realidade ele pode medir sinais com uma frequência de 20 a 30 MHz (e superior - mas haverá mais distorções), o que é um par de ordens de magnitude a mais do que o modelo anterior na revisão.

Se a sonda estiver com um divisor, esse osciloscópio é suficiente para a maioria das tarefas em uma oficina de reparo de eletrônicos, para quem pode não ser suficiente, são os amantes das estações de rádio. Graças à bateria embutida, você pode usá-la se precisar trabalhar com frequência na estrada.

A propósito, do mesmo fabricante, existem outros modelos de osciloscópios que são mais baratos, por exemplo, o FNIRSI PRO com largura de banda de 5 MHz e frequência de amostragem de 20 milhões de amostras. Mas não custa muito mais barato, ou seja, 2500-2600 rublos, portanto, não há sentido particular em tais economias.

De fato, o modelo é muito bom, mas existem algumas desvantagens:

• não há saída com um sinal de calibração (necessário para ajustar a sonda);

• apenas um canal (embora a presença de dois canais não seja crítica para todos);

• sem conectividade com o computador.

Abaixo está um vídeo onde eles comparam:

JINHAN JDS2022A - este é um osciloscópio de dois canais com banda passante 20 MHz, seu custo está na faixa de 8000 a 9000 rublos. Este dispositivo parece um multímetro, maior que o anterior. É alimentado por baterias substituíveis do tipo 18650. Isso é mais conveniente do que a bateria embutida, pois, enquanto trabalha fora da oficina, se estiverem descarregadas, você poderá substituí-las rapidamente e continuar trabalhando. Também é possível carregar através de um conector micro-USB padrão, ou seja, sem remover as baterias do conector.

Especificações:

• número de canais - 2;

• largura de banda - 20 MHz;

• taxa de amostragem 200 MSa / s;

• ADC - 8 bits;

• impedância de entrada: 1MOhm / 25pF;

• modos de comunicação: AC / DC;

• modo de disparo: Único, Normal, Automático;

• tipos de gatilho: Ascendente / Descendente; 

• tensão máxima de entrada: 40 V com sonda 1: 1 e 400 V; se a sonda com um divisor de 1:10; 2000 volts, se a sonda for 1: 100;

• fonte de alimentação - 2 baterias 18650 substituíveis (incluídas, mas pode não ser - depende do vendedor);

• sensibilidade - 10 mV / div - 5 V / div (se a sonda for 1: 1, se houver um divisor, multiplique pelo fator de divisão);

• faixa de varredura de 10 ns / div a 5 s / div;

• tela colorida, 3,2 polegadas com resolução de 320x240;

• Dimensões: 19,5 cm * 9,5 cm 3,7 cm.

Uma situação muito estranha com as baterias - existem 2 conectores para eles, mas 1 está conectado ao circuito.Quando descarregar o primeiro, eles precisam ser trocados com o segundo.

At JINHAN JDS2022A a maior exibição entre os concorrentes desta análise, por isso será mais conveniente para o trabalho de campo e para a oficina em casa. Ele só pode medir a amplitude e pico de tensão e frequência do sinal medido, mas existem modos que permitem executar funções matemáticas com os sinais medidos em diferentes canais e, por exemplo, representam figuras de Lissajous. Testes reais mostram que ele exibe com confiança um sinal retangular em frequências de até 5 MHz, as distorções são bastante fortes em 10 MHz, mas, em geral, a presença de um sinal pode ser vista.

Este dispositivo também não possui uma saída de calibração, o que é inconveniente ao trabalhar na estrada - você precisa levar um gerador com você. Este é um osciloscópio conveniente e de alta qualidade, e sua aparência já é diferente de um brinquedo.Mas vale a pena notar que a largura de banda ainda é menor do que em Fnirsi, mas custa quase duas vezes mais caro, mas é de dois canais.

Uma das características interessantes é a capacidade de salvar uma imagem da tela. A memória pode armazenar até 6 capturas de tela que podem ser baixadas para um computador via micro-USB.

Você pode assistir a uma visão geral mais detalhada do dispositivo no vídeo abaixo:

Existe uma versão de canal único deste dispositivo, além de um canal de dois canais (um analógico e um digital) com um gerador de sinal - JDS2023 para 7500-8000 rublos e muitos outros modelos, cujas principais diferenças você vê na tabela abaixo.

Conclusão

Revisamos vários modelos populares de osciloscópios chineses. Existem outros dispositivos semelhantes em termos de características e preço, mas não faz absolutamente sentido trazer absolutamente todos eles. O objetivo deste artigo foi mostrar a quais modelos deve ser prestada atenção ao escolher o primeiro osciloscópio para um mestre iniciante.

Os dois primeiros modelos da revisão - orçamento e pouco funcional - os dois últimos - cobrem a maior parte das necessidades de amador e reparo. Não se pode dizer especificamente o que é melhor, mas pessoalmente gosto de Fnirsi por causa da capacidade de medir frequências relativamente altas.

Se você precisar de frequências ainda mais altas, mas não houver quantia necessária, observe os osciloscópios analógicos soviéticos. Sim, eles não têm os recursos dos modelos digitais, como gravar um sinal ou a possibilidade de medir o cursor de um sinal em um determinado ponto, mas são muito mais baratos que os modelos digitais com uma faixa de frequência semelhante.

A vantagem indiscutível dos osciloscópios portáteis é a capacidade de ser alimentado por uma bateria, o que significa que não pode haver conexão galvânica com a rede, para que você não queime o dispositivo e não fique chocado se entrar na tensão da rede ao fazer medições.

O que pode ser feito com um osciloscópio

Como fazer uma medição do osciloscópio