Чи підходять дешеві осцилографи для проектів DIY (зроби сам)? Коли недорогі осцилографи є доречними, а коли це гроші на вітер? Частина 1

Mr. Geoff Field

Інженер з вбудованого програмного забезпечення (1986-тепер)

Сподіваюся, що як і інші інженери, я скажу так, певно.

Дуже небагатьом проектам потрібна широка смуга пропускання та/або висока точність, які може запропонувати дорогий осцилограф.

У мене вдома є досить хороший двоканальний осцилограф Tektronix, який я купив дуже дешево, коли компанія, де я працював, закрилася та розпродала своє обладнання. Його більш ніж достатньо для проектів, які може виконати саморобка. Зверніть увагу, що я також придбав кілька хороших пробників: ось тут і варто купити щось краще і дорожче.

З іншого боку, існує безліч USB-осцилограф за дуже розумними цінами. Вони відображають зображення на екрані комп'ютера. Відгуки про ці пристрої відрізняються, тому варто вивчити питання і купити найкраще, що дозволяє ваш бюджет. На роботі ми використовуємо логічні аналізатори подібного формату.

Mr. Ferenc Valenta

Природжений інженер

Коментар на тему:

Так.

У мене кілька осцилографів. DSO Quad, DSO Nano, Tektronix 2245, Tektronix 935A, Agilent 54641D, і за час моєї кар'єри я користувався/володів багатьма іншими, включаючи висококласні осцилографи LeCroy.

На мій досвід, приблизно 90% завдань, для вирішення яких потрібно осцилограф, можна вирішити за допомогою дуже простих і недорогих пристроїв. Звичайно, набагато зручніше використовувати хороший осцилограф, але більшість завдань можна вирішити за допомогою кишенькового осцилографа.

Для 1–2% завдань потрібний висококласний осцилограф, оскільки їх неможливо вирішити за допомогою кишенькового пристрою за 50 доларів США.

А решту завдань взагалі неможливо вирішити за допомогою осцилографа. Вам можуть знадобитися інші прилади, такі як логічні аналізатори, аналізатори спектру, векторний аналізатор ланцюгів тощо, або вам доведеться повністю переосмислити вимірювальну схему та/або розробити власні пристрої для використання осцилографа. Або теоретично осцилограф міг би допомогти, але вам знадобиться пристрій, який коштує дорожче, ніж ваш будинок.

Набагато ефективніше знайти альтернативне рішення.

Ми реалізували кілька шалених ідей, наприклад, налагодили транзакції по шині на нашій власній PCI-карті з 935A. Це незручно і дуже проблематично, але якщо у вас немає іншого рішення… З іншого боку, автоелектрику не потрібний осцилограф із частотою дискретизації більше 1 MSPS, тому недорогий DSO Mini – ідеальний варіант, а Quad буде надмірністю.

Mr. George Voltman

Менеджер проектів в галузі електротехніки (2015-тепер)

Зараз є справді добрі.

Мій робочий конячка - двоканальний осцилограф Rigol 1102 з безліччю програмних наворотів. Він справді гарний, новий коштує менше 300 фунтів.

До цього я користувався цим портативним осцилографом 5 МГц за 40 фунтів. Дійсно дуже корисний інструмент за таку ціну:

Недорогі осцилографи (USB-осцилографи для ПК, бюджетні автономні цифрові осцилографи (DSO), портативні міні-осцилографи) часто є відмінним вибором для любителів електроніки, якщо ваші очікування відповідають їх обмеженням. Вони надають любителям доступ до візуалізації сигналів та базових вимірювань за ціною, що становить лише малу частину вартості лабораторних приладів. Скористайтеся нижченаведеним контрольним списком, щоб вирішити, чи підійде конкретний недорогий осцилограф для ваших проектів і як отримати з нього максимальну користь.

Коли дешеві осцилографи доречні:

• Навчання, налагодження схем та освіта: спостереження за формами сигналів, перевірка тактових імпульсів, перевірка синхронізації логічних рівнів та усунення несправностей фільтрів або підсилювачів.

• Низькочастотні аналогові та цифрові роботи: аудіо, GPIO мікроконтролерів, аматорська робототехніка, сигнали датчиків, повільні послідовні шини (UART, I2C/SPI на середніх швидкостях).

• Пошук переривчастих збоїв за допомогою простих тригерів і функцій післясвічення (багато бюджетних пристроїв включають одиночний і базовий тригер по фронту).

Ключові обмеження для ухвалення рішення:

• Смуга пропускання: недорогі осцилографи зазвичай мають смугу пропускання 20–100 МГц. Для точного вимірювання амплітуди та форми сигналу використовуйте смугу пропускання ≤1/3 від номінальної. Для високошвидкісних послідовних, радіочастотних сигналів або сигналів зі швидкими фронтами буде потрібна більш висока смуга пропускання.

• Частота дискретизації та обсяг пам'яті: ефективна частота дискретизації на канал і глибина буфера визначають тимчасову роздільну здатність та тривалість захоплення сигналу. Невеликий обсяг пам'яті обмежує тривалість захоплення та деталізацію з високою роздільною здатністю.

• Кількість каналів та ізоляція: зазвичай 1–2 канали; пробники часто мають загальну землю (щодо землі), тому при вимірі плаваючих ланцюгів існує ризик короткого замикання. Портативні пробники з живленням від батарей або диференціальні пробники знижують ризик.

• Вертикальна точність та якість АЦП: бюджетні АЦП та підсилювачі забезпечують скромний вертикальний дозвіл та точність; достатньо для вимірювання форми сигналу та відносних вимірювань, але менш ефективно для точних вимірювань амплітуди.

• Якість пробників та аксесуарів: недорогі осцилографи іноді поставляються з поганими пробниками. Наявність хорошого пробника 1×/10× з належною компенсацією має вирішальне значення.

• Функції запуску та аналізу: розширені функції запуску, високопродуктивні декодери, БПФ та математичні функції можуть бути обмежені або працювати повільніше, ніж у осцилографах середнього/високого класу.

• Надійність та безпека складання: ознайомтеся з відгуками реальних користувачів про стабільність прошивки, характеристики калібрування та безпеку електромережі при вимірюванні параметрів обладнання, що живиться.

Як вибрати правильний і недорогий осцилограф:

1. Визначте варіанти використання: максимальну частоту сигналу, необхідні канали, чи потрібна ізоляція чи портативність.

2. Підберіть смугу пропускання: виберіть смугу пропускання, що дорівнює ≥3-кратній максимальній частотній складовій, яку потрібно відобразити (для прямих меж відстаней розгляньте ще більшу смугу пропускання).

3. Перевірте частоту дискретизації та об'єм пам'яті: намагайтеся ≥4–10 відрахувати на найвужчий елемент, який ви хочете проаналізувати; більший обсяг пам'яті для тривалих захватів.

4. Віддавайте перевагу по-справжньому ізольованим входам або роботі від батареї при вимірі напруги живлення від мережі або ланцюгів.

5. Ознайомтеся з реальними оглядами та прикладами осцилограм; перегляньте відео, що демонструють реальну роботу пробника в руках.

6. Перевірте якість програмного забезпечення/прошивки: USB-осцилографи використовують програмне забезпечення для ПК – забезпечте стабільність драйверів та оновлень.

До особливостей осцилографа OWON SDS1104 відносяться в першу чергу більш ніж доступна вартість при невеликому об'ємі пам'яті - 20К точок (по 5К на канал), наявність 4-х каналів та спрощена система синхронізації, що підтримує два режими захоплення - за рівнем та відео. Цілком гідна версія для електронника-початківця.

Практичні поради щодо отримання результатів за допомогою недорогого осцилографа при цьому ці результати будуть не гіршими, ніж лабораторні моделі цих приладів:

• Для більшості завдань використовуйте правильну компенсацію щупа та налаштування щупа 10×.

• Підключайте заземлення короткими провідниками; використовуйте пружини, що заземлюють, або затиск безпосередньо до землі для зменшення шуму/площі контуру.

• Додайте просте ослаблення або буферизацію для чутливих кіл.

• Для точного вимірювання амплітуди використовуйте калібровані цифрові настільні мультиметри або додайте зовнішні прецизійні вимірювальні каскади.

• Використовуйте зовнішні тригери або схеми стробування (наприклад, захоплення за допомогою логічного аналізатора) для рідкісних глітків.

• Розгляньте можливість об'єднання недорогого осцилографа з недорогим логічним аналізатором (для декодування протоколів) та настільним джерелом живлення для створення повноцінного аматорського приладу.

Коли варто оновити свій парк приладів, крім того, що вже є дешеві осцилографи:

• Ви працюєте з ВЧ-сигналами, високошвидкісними послідовними шинами (від кількох сотень МГц до ГГц) або потребуєте точних тимчасових та амплітудних характеристик.

• Вам потрібна глибока пам'ять захоплення при високих частотах дискретизації, розширений запуск (послідовність, рант, тривалість імпульсу) або перевірена точність вимірювань для затвердження проекту. • Вам потрібні ізольовані канали для безпечного чи диференціального виміру в силовій електроніці.

Підсумок

Недорогі осцилографи підійдуть для більшості завдань, пов'язаних зі складанням, навчанням та хобі, якщо ви виберете модель, смуга пропускання, частота дискретизації, тип пробника та ізоляція якої відповідають вашим потребам. Вони відмінно підходять для візуалізації сигналів, налагодження мікроконтролерів та аналогових схем, а також для вивчення методів вимірювань, дозволяючи при цьому розпізнавати та оминати їх технічні обмеження.

Mr. Bob Mikkelson

Бакалавр наук в галузі промислової інженерії та електроніки, Каліфорнійський державний університет, Лонг-Біч (закінчив у 1972 році)

Чи підходять дешеві осцилографи для саморобних проектів?

Звісно. Осцилограф - КРАЩЕ обладнання, яке може бути на вашому робочому столі для тестування, перевірки та налагодження більшості типів електронних проектів. Осцилограф відображає двовимірне уявлення напруги в часі. Це означає, що цифрова, тимчасова, амплітудна та осцилографічна інформація може бути інтерпретована у режимі реального часу. Двоканальний осцилограф додає дані для порівняння для вивчення фазування та синхронізації сигналу. Можливість одноразової розгортки/збереження показань відмінно підходить для реєстрації проблем та документування успіху.

Примітка: Для більшості домашніх майстрів мультиметр (вимір напруги, опору, сили струму), ймовірно, є першою покупкою, і це логічно. Часто простіше прямо вимірювати опір, струм і постійна напруга за допомогою мультиметра.

Ціна на «осцилограф» з хорошими/відмінними функціями значно знизилася з того часу, як мікропроцесори стали поєднуватися з РК-дисплеями, замінюючи трубки/транзистори та ЕЛТ.

Крім покупки нового осцилографа, ви можете знайти уживаний (приятель подарував мені свій одноканальний осцилограф EICO, коли він оновив свій прилад). Ви також можете розглянути варіант купівлі осцилографа. У цьому випадку покупка уживаного осцилографа означає пошук продавця поблизу або надійного друга/родича.

Характеристики першого осцилографа для самостійного використання в цифровій електроніці в MHO: смуга пропускання 10–50 МГц, двопроменева діаграма спрямованості та можливість одноразової розгортки/збереження діаграми спрямованості.

Mr. Dan O Brien

Осцилограф може дати інформацію, яку неможливо отримати іншими способами. Це справедливо і для дешевих моделей. Коли я розпочинав цей бізнес, єдиними приладами були осцилографи із підключенням по змінному струму та смугою пропускання 2,5 та 10 МГц... вони давали б чудову інформацію. Більш якісні моделі з підключенням по постійному та змінному струму легко знайти за аматорськими цінами. Більш якісні осцилографи мають більше можливостей, більш широку смугу пропускання, більше варіантів синхронізації і, можливо, цифровий друк, і вони простіші в управлінні. Але в межах своєї смуги пропускання найдешевший осцилограф може виявитися безцінним.

І ще одне зауваження: осцилографи не є точними приладами (як, наприклад, DMM) і мають низьку роздільну здатність. Точність у 5% була б дуже гарною... але зазвичай цього достатньо.

Mr. Tom Almy

Інженер-електрик на пенсії (43 роки роботи)

Звісно! Я на пенсії і тепер любитель, але користуюсь осцилографами вже понад 50 років, з яких 25 пропрацював у Tektronix. Зараз у мене Rigol DS1054Z за 350 доларів, 4-канальний осцилограф зі смугою пропускання 100 МГц (після модифікації)ції), який у багатьох відношеннях кращий за будь-якого професійного осцилографа, який коштує в багато разів дорожче. Спочатку я спробував осцилограф на базі ПК, але він виявився страшенно незручним, тому я не радив би купувати цю дешеву альтернативу.

Mr. Danielle

Вивчав електроніку в Технологічному інституті Північної Альберти (закінчив 1972 року)

Після 59 років роботи у сфері електроніки мій портативний однопроменевий РК-осцилограф за 145 доларів повністю задовольняє мої потреби. З його допомогою я розробив два нові продукти для різних компаній.

Mr. Stuart Vealey

Інженерна електроніка, що має кілька патентів

Щодо:

Який осцилограф краще вибрати для любителя?

Дуже багато варіантів! =] Тому я не намагатимуся переконати шановних колег у чомусь конкретному. Наприклад: у мене є кишеньковий осцилограф, осцилограф з кредитною карткою, DSO, настільний осцилограф і т.д. і т.п. Але вибір для любителя має бути досить простим, як тільки він зрозуміє, що для нього важливо.

Діапазон частот та чутливість – пара важливих факторів. Я спробував би щось з роздільною здатністю не менше 10 мілівольт на поділ, але тільки ви знаєте, які частоти вас цікавлять. Просто майте на увазі, що коли в специфікації вказано «до 100 мГц», це не означає, що пристрій обов'язково є осцилографом зі смугою пропускання 100 мГц. Це просто означає, що ви побачите щось на частоті 100 мГц.

Подвійне трасування дає можливість одночасно переглядати два сигнали, що зручно для порівняння входів і виходів у режимі реального часу і необхідно для багатьох, але для новачків поодиноке трасування не є вирішальним фактором. Я б ще порадив що-небудь з літієвим акумулятором, тому що осцилографи без батарей складно використовувати скрізь, а будь-який акумулятор, окрім літієвого, – ну, тьху-тьху-тьху… Зверніть увагу на дисплей. Чи гарний у нього дозвіл, чи плавно оновлюється зображення, без розмиття та ореолів, чи хороша у нього контрастність та яскравість? (Сподіваюся, мій син це не прочитає, інакше він би мене прочитав за те, що я не порадив вам купити осцилограф із акумулятором). Що я можу сказати, я вже СТАРИЙ. А якщо серйозно, перевірте, може, вам це теж знадобиться. До того ж більшість сучасних осцилографів йдуть з усіма стандартними функціями, такими як зв'язок по змінному і постійному струму, автоспуск і т.д., так що не турбуйтеся. Загалом беріть недорогу модель як свій перший інструмент. Він, швидше за все, підійде для ваших цілей, але, можливо, і навчить вас тому, що дійсно важливо, якщо ви колись вирішите оновитися. Признаюся: раніше моїм портативним осцилографом був Fluke Easyscope, але коли він остаточно зламався, я виявив, що китайці з радістю продали мені на E-bay симпатичний маленький кольоровий оновлюваний двопроменевий осцилограф з аналогічними або кращими характеристиками і функціями приблизно.

І нарешті, я не радив би використовувати аналогові осцилографи. Вони класні та ретро, ​​але знімати показання з цифрових набагато простіше та точніше. Те саме стосується ЕПТ та РК-дисплеїв.

Думаю, варто також згадати, що осцилограф для ПК може бути ще одним варіантом. По суті, це модулі збору даних із пробниками. Вони взаємодіють з вашим ноутбуком і використовують його екран як екран осцилографа, а також мають ряд корисних функцій, таких як аналіз трендів, побудова графіків і т.д.

Mr. Peter Hand

Щодо:

Чи стоять осцилографи на базі ноутбуків своєї ціни?

Коли вам потрібен осцилограф, будь-який осцилограф краще, ніж його відсутність. Якщо ви не можете дозволити собі «справжній» осцилограф, USB-осцилограф краще, ніж нічого, і така компанія, як Hantek або OWON, пропонують цілком прийнятні варіанти за ціною значно нижче 100 доларів.

2 канали, 20 МГц, 40 мегавибірок за секунду, вхідний діапазон від 20 мВ до 5 В, горизонтальний діапазон від 1 нс до 9000 с. Ціна в 65 доларів, включаючи доставку з Китаю, справді непогана. Лише два датчики на ілюстрації коштують свої гроші. Однак смуга пропускання 20 МГц і обмежений діапазон вхідної напруги роблять його дещо обмеженим як лабораторний прилад.

Щодо теми:

Який кишеньковий осцилограф найкраще?

Якщо припустити, що питання стосується суворо кишенькових осцилографів, а не осцилографів-вимірників, то це має бути DSO Quad:

HDS120 Багатофункціональний вимірювальний прилад:

4 1/2-розрядний мультиметр + осцилограф

Автоматичні вимірювання форми сигналу: включаючи Vmax, Vmin, Vp-p, Vavg, Vrms та частоту.

Зручний інтерфейс: повнофункціональна конструкція, простота експлуатації та продовження терміну служби пристрою

Інтелектуальне виявлення зонда: автоматично перемикає значення вимірювань залежно від положення вставки зонда, ефективно запобігаючи пошкодженню приладу через неправильну експлуатацію.

Ефективне керування енергоспоживанням: живлення від літієвих батарей 18650, що забезпечує більш тривалий час роботи, роблячи ваші вимірювальні завдання надійнішими.

Безпечний вимір високої напруги: відповідає стандарту CATⅢ1000V, здатний безпосередньо та безпечно вимірювати форми сигналів високої напруги до 1000 В, розширюючи спектр застосування.

Дисплей високої чіткості: оснащений 2,8-дюймовим IPS-екраном, що забезпечує широкий кут огляду та чудову якість відображення, що гарантує чітке зчитування даних під будь-яким кутом.

Екологічно адаптивний дисплей: дисплей високої яскравості, високої контрастності з режимом подвійної теми забезпечує чітке зображення як в умовах яскравого світла, так і в умовах темного освітлення, оптимізуючи досвід користувача.

Він далекий від ідеалу, він просто жахливий у порівнянні з хорошими настільними осцилографами, але все одно залишається найкращим придбанням з огляду на його характеристики, розмір та ціну. У моєму офісі є кілька висококласних настільних осцилографів, але в основному я використовую DSO Quad, а великі беру лише у випадку, якщо це неминуче через характер вимірювань. Є деякі шорсткості, але нічого, з чим я не можу змиритися. Пам'ятайте, лише дурень вірить усьому, що видно на екрані осцилографа. Це справедливо для всіх осцилографів, але ще більш актуально для дешевих пристроїв.

Mr. Mike Percival

Директор та позаштатний інженер-електронщик

Щодо теми:

Який осцилограф краще вибрати для любителя?

Найкращий вибір? Той, який володіє необхідними вам функціями, якістю та доступною ціною!

При використанні високошвидкісних логічних схемах або для роботи з комп'ютерами вам знадобиться дуже висока частотна характеристика при дуже високому вхідному імпедансі. Можливо, вам знадобиться осцилограф із смугою пропускання 100 МГц та вхідним імпедансом 10 МОм.

Якщо вас цікавлять тільки аналогові, аудіо або низькочастотні вимірювання, то осцилографа зі смугою пропускання 1 МГц і вхідним імпедансом 1 МОм буде більш ніж достатньо.

Можливо, вам навіть підійде простий осцилограф із розгорткою, якщо ви хочете просто спостерігати за сигналами, але якщо ви хочете записувати результати вимірювань для подальшого аналізу, вам може підійти осцилограф із цифровою пам'яттю.

Якщо вас цікавить лише входи та виходи мікроконтролера, Arduino або чогось подібного, то вам може підійти модуль осцилографа, який підключається до USB-порту ноутбука та відображає показання та графіки на екрані за допомогою програмного забезпечення? У мене є старий аналоговий осцилограф із двома променями 10 МГц та опором 1 МОм, який «упав у багажник машини», коли кілька років тому в нашій компанії змінився власник. Нова партія сказала: «Ми ніколи не будемо використовувати цю стару хрень… позбавтеся її!»

Що ж, ми, інженери, не збиралися гаяти час, тому взяли все необхідне, перш ніж воно вирушить на смітник.

Я забрав усі старі програматори EPROM, ластики, аналоговий осцилограф та ще кілька корисних дрібниць, які роками лежали у мене на робочому столі.

Уявляєте? Компанія обслуговує електронне обладнання, випущене ще у 80-х. У деяких із них використовуються EPROM, аналогові підсилювачі, сервоприводи та інше «застаріле» обладнання.

Я більше не працюю в компанії, але я перший, кому вони дзвонять, коли їм потрібний програматор EPROM та/або аналоговий осцилограф!

ПРОДОВЖЕННЯ СЛІД

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy

Постачання зі складу та на замовлення:

GW Instek, RIGOL, SIGLENT, OWON, Tektronix, Iwatsu, LeCroy, HANTEK