Oscyloskopy przenośne

Oscyloskopy przenośne

Oscyloskopy przenośne, handyskopy, to przyrządy, które mimo swojej bardzo zwartej budowy często co najmniej dorównują ich biurkowym, stacjonarnym odpowiednikom. Są to przyrządy idealne dla wszelkiego rodzaju warsztatów i serwisów. Spotykamy je również na liniach produkcyjnych, gdzie wspomagają pracę inżynierów utrzymania ruchu. Inżynierowie pracujący przy biurku wybierają raczej oscyloskopy stacjonarne, ale gdy trzeba wykonać pomiary w terenie handyskopy stają się niezastąpione.

Z oscyloskopami przenośnymi jest pewien problem. Ich historia jest nierozerwalnie związana z oscyloskopami cyfrowymi, których początki sięgają ostatniej dekady XX wieku. W tych czasach był to jednak sprzęt bardzo trudno osiągalny, wręcz zupełnie niedostępny.

Polskę, jako kraj bloku wschodniego obowiązywały ograniczenia handlowe z zachodem. Ale nawet tam oscyloskopy cyfrowe dopiero zaczęły pojawiać się w sprzedaży, a użytkownicy musieli je poznać i przekonać się do nich. Mimo, że pierwsze oscyloskopy cyfrowe były już dostępne w początkach lat 90. XX w. (np. Tektronix TDS620 – rok 1993), to prawdziwy boom na tę klasę przyrządów rozpoczął się mniej więcej z początkiem XXI wieku. Wtedy nikt jeszcze praktycznie nie myślał o konstrukcjach przenośnych. Pierwsze oscyloskopy cyfrowe konstruowano z myślą o zastosowaniach stacjonarnych. Za swego rodzaju wyjątek można uznać produkowany w latach 1993...1996 oscyloskop Tektronix 224, który mimo swoich małych wymiarów i bateryjnego zasilania był jednak kwalifikowany do kategorii portable, a więc jednak do grupy przyrządów stacjonarnych (fotografia 1).

Fotografia 1. Oscyloskop Tektronix 224, który można uznać za praprzodka handyskopów

Prawdziwe oscyloskopy przenośne musiały jeszcze jakiś czas poczekać na swój początek. Trudno tu podać jakąś konkretną datę, można jednak przyjąć, że wyraźne zainteresowanie nimi pojawiło się wraz z pierwszymi ofertami handlowymi, dopiero gdzieś w połowie lat 2000. I tu wracamy do problemu z oscyloskopami przenośnymi, gdyż boom na nie był oczywisty – nowość na rynku – i względnie krótkotrwały. Dlaczego tak się stało? Odpowiedzieć nie jest łatwo. Jedno jest jednak zauważalne: mniej więcej od połowy drugiej dekady XXI wieku jest to klasa przyrządów niemal nierozwijana. Te modele, które powstały wtedy są sprzedawane do dziś, a w ofertach trudno jest znaleźć nowości. Zdarzają się też niestety przypadki, że niektórzy dystrybutorzy w ogóle rezygnują ze sprzedaży oscyloskopów przenośnych.

Klasyfikacja

Jak można sądzić, oscyloskop przenośny jest rozumiany jako przyrząd, który można schować na przykład do jakiejś walizki czy choćby pokrowca i zabrać na pomiary w terenie, czasami nawet w dosłownym znaczeniu tego słowa. Jeśli przyjąć taką interpretację, to do grupy oscyloskopów przenośnych należałoby zaliczyć nie tylko skopometry czy handyskopy, które często są odpowiednikami podobnych modeli stacjonarnych (desktop, portable), ale również miniaturowe i zwykle bardzo proste oscyloskopy kieszonkowe (pocked), a nawet przystawki USB. Z zaklasyfikowaniem tych ostatnich do grupy oscyloskopów przemawia fakt, że w dzisiejszych czasach w powszechnym użyciu są laptopy, a nawet tablety, do których oscyloskopy-przystawki mogą być dołączone. Problem może wystąpić np. w przypadku 20-kilogramowego przyrządu, którego obudowę wyposażono w rączkę? Skoro ma rączkę, powinien być traktowany jak sprzęt przenośny. Nawiasem mówiąc takich urządzeń jest wbrew pozorom całkiem sporo. Niekoniecznie o masie 20 kg, ale na pewno w rozmiarach urządzeń desktop.

Nasuwa się pytanie, czy handyskop jest tym samym co skopometr? W zasadzie należałoby rozróżnić te dwa terminy. W nazwie skopometr ukryte są dwa przyrządy: oscyloskop i miernik – chodzi zwykle o cyfrowy miernik uniwersalny. Skopometr ma więc charakterystyczne dla oscyloskopów gniazda BNC i dodatkowo gniazda bananowe stosowane w multimetrach. Oprogramowanie skopometru zawiera funkcje niezbędne do obsługi oscyloskopu, ale też funkcje obsługujące multimetr. Nie jest przy tym możliwa jednoczesna praca w tych dwóch trybach. Oscyloskop posiada wprawdzie zestaw pomiarów automatycznych obliczających podobne parametry do tych, które są mierzone multimetrem, np. napięcie skuteczne, napięcie średnie itp., ale dane wejściowe są pobierane z kanałów oscyloskopowych, a nie z gniazd multimetru. Handyskop to tylko oscyloskop ręczny, bez multimetru. W odniesieniu do tych przyrządów stosowane jest także określenie handheld, czyli „podręczny”. Osobiście nie lubię spolszczeń terminów angielskich, ale stały się one faktem i trudno wybronić się przed tym trendem. Na tej zasadzie pojawiły się w technicznej terminologii polskie słowa „skopometr” (pisany z literką „k” nie „c”) i handheld. Być może taki handheld jest lepszym rozwiązaniem niż np. podręczniak, albo ręczniak. Nie wiem.

Skopometry, handyskopy, handheldy

Przegląd zaczniemy jednak od klasyki, czyli od handyskopów i skopometrów. Jak już było powiedziane, krótko po okresie dynamicznego rozwoju stacjonarnych oscyloskopów cyfrowych powstała kategoria oscyloskopów przenośnych – handyskopów. W tym czasie wyraźnie już wyodrębniły się co najmniej trzy poziomy zaawansowania technicznego przyrządów klasycznych, od najprostszych, przeznaczonych dla amatorów, początkujących elektroników i niewymagających profesjonalistów, przez oscyloskopy klasy średniej, mające niezłe parametry, jednak wyraźnie odstające od oscyloskopów z najwyższych półek cenowych, ale zaspakajające potrzeby sporej części profesjonalistów. Oscyloskopy najdroższe to już urządzenia bardzo rozbudowane, przeznaczone do wykonywania bardzo złożonych pomiarów i analiz, mające wiele specjalistycznych funkcji pomiarowych i trybów pracy. Ich ceny w porównaniu z przyrządami najtańszymi są wręcz astronomiczne. Rozszerzanie funkcji pomiarowych o te, które są charakterystyczne dla mierników uniwersalnych nie jest jednak przypisane wyłącznie oscyloskopom przenośnym. W ofertach oscyloskopów stacjonarnych coraz częściej pojawiają się przyrządy opisywane jako 3-in-1, 5-in-1, a nawet 7-in-1. Jest to wyraźna sugestia, że są to przyrządy o wiele bardziej wykraczające swoimi możliwościami pomiarowymi poza i tak bardzo uniwersalny, zwykły oscyloskop.

Handyskopy, niejako z założenia są przeznaczone do pomiarów przemysłowych. Plastikowa obudowa jest więc często wyposażana w dodatkowy, nakładany na nią holster zabezpieczający przed trudnymi warunkami panującymi na stanowisku pomiarowym (smarami, pyłem itp.). W warunkach przemysłowych bardzo ważnym zagadnieniem staje się izolacja galwaniczna wejść. Zasilanie bateryjne pozwala uniknąć ewentualnego konfliktu z uziemieniem oscyloskopu i badanego urządzenia. Nie mniej oscyloskopowe wejścia pomiarowe są dodatkowo izolowane, np. z zastosowaniem optoizolatorów.

Fluke

Czołowym producentem handyskopów i skopometrów, od początku istnienia tej grupy przyrządów jest holenderska firma Fluke. Jest to jeden z ważniejszych dostawców profesjonalnej aparatury pomiarowej: mierników uniwersalnych, kalibratorów, kamer podczerwonych, a także skopometrów. Wszystkie wyroby charakteryzują się bardzo dobrymi parametrami. Przyrządy marki Fluke są często wymieniane jako referencyjne w wielu publikacjach. Marka jednak kosztuje. Kupując urządzenia tego dostawcy należy liczyć się z niemałym wydatkiem, zwykle większym niż porównywalne przyrządy innych producentów.

Jeszcze kilka lat temu oferta Fluke’a na skopometry zawierała dość pokaźną liczbę modeli. W ostatnim czasie obserwujemy jednak wyraźne odchodzenie od tej klasy przyrządów, nawet u tego producenta. Obecnie, nawet jeśli niektóre modele widnieją jeszcze na listach dystrybutorów, to albo z zerowym stanem magazynowym, albo z jawną adnotacją o co najmniej niedostępności poszczególnych modeli. Najczęściej też kupować można tylko na zamówienie. Oferta obejmuje skopometry rodzin: 190, 190 II i 190 III.. Rodzina 190 II zawiera oscyloskopy przenośne dwu- i czterokanałowe z funkcjami multimetru, oferowane w wersjach o paśmie 60 MHz, 100 MHz, 200 MHz i 500 MHz. Wszystkie kanały są niezależnie izolowane. Maksymalna szybkość próbkowania wynosi 5 GSa/s, ale jest ona zależna od modelu i liczby używanych kanałów. Związek z zastosowaniami w trudnych warunkach przemysłowych znajduje potwierdzenie w normach, które spełniają. I tak, urządzenia te posiadają klasę bezpieczeństwa CAT III 1000 V i CAT IV 600 V oraz stopień ochrony IP51. Są więc odporne na kurz i wodę.

Skopometry rodziny 190 II ważą 2,2 kg wraz z baterią, która zapewnia siedmiogodzinną pracę. Tak długi czas pracy jest na pewno przydatny podczas pracy w trybie rejestratora (Roll mode), w którym można zapisać do 30000 punktów w każdym kanale. Tryb ten jest przeznaczony do pomiarów sygnałów wolnozmiennych. Inną, podobnie działającą funkcją jest TrendPlot – odpowiednik znanego z dawnych lat rejestratora pisakowego. W tym wykonaniu oczywiście cały zapis jest realizowany elektroniczne, bez konieczności używania rolek papieru. Bez względu na tryb pracy skopometru Fluke 190 II, czy jest to oscyloskop, czy rejestrator, czy multimetr, wyniki są wyświetlane na wbudowanym ekranie o rozdzielczości matrycy... 320×240 punktow. Wyobraźmy sobie teraz, że kupujemy taki przyrząd, za który musimy zapłacić ok. 20000 zł. Mamy chyba odpowiedź, dlaczego obecnie coraz trudniej jest znaleźć nabywcę zainteresowanego takim sprzętem. Czy można zaryzykować twierdzenie, że postęp w dziedzinie wyświetlaczy LCD pogrążył rynek oscyloskopów przenośnych? To może zbyt daleko idąca hipoteza, ale jakichś związków doszukać się można. Jest natomiast jedno zjawisko, które miało niewątpliwy wpływ na produkcję handyskopów. O ile wymiana wyświetlacza 320×240 na inny o wyższej rozdzielczości, nawet z panelem dotykowym nie powinna stanowić większego problemu, to do produkcji przyrządów niezbędne są również inne podzespoły i elementy. A tu okazuje się, że w ostatnich latach zbankrutowało kilka fabryk produkujących elementy stosowane w handyskopach m.in. Fluke’a. Z tego powodu zaprzestano produkcji niektórych modeli. Zmagazynowane części muszą być zarezerwowane do celów serwisowych. Nie można przecież powiedzieć klientowi, który zakupił sprzęt za ponad 20000 zł, że naprawa uszkodzeń jest niemożliwa z powodu braku podzespołów.

Fotografia 2. Skopometr Fluke 190-203

Wracając do kwestii wyświetlacza, Fluke dostrzegł jednak w stosownym czasie problem rozdzielczości i w przyrządach 190 III zastosował wyświetlacze o rozdzielczości matrycy 1120×765 punktów (fotografia 2).

Siglent

Niewątpliwy sukces w zakresie oscyloskopów stacjonarnych średniej klasy osiągnęła chińska firma Rigol. Może wydawać się nieco zaskakujące, ale w czasach, w których ambicją wielu producentów było posiadanie w ofercie handyskopów, Rigol nigdy nie poszedł tą drogą i nie miał ani jednego własnego modelu. Bezpośrednim konkurentem w zakresie oscyloskopów cyfrowych od samego początku jest inna chińska firma – Siglent. Zarówno Rigol, jak i Siglent oferują zbliżone pod względem parametrów technicznych rodziny oscyloskopów cyfrowych, Siglent odważył się jednak na uzupełnienie oferty o handyskopy.

Aktualnie są dostępne dwie rodziny oscyloskopów handeld Siglenta. Rodzina SHA800 obejmuje 4 modele oscyloskopów 60-, 100-, 150- i 200-megahercowych. Szybkości próbkowania modeli o paśmie do 150 MHz jest równa 1 GSa/s, a oscyloskop 200 MHz ma szybkość próbkowania 500 MSa/s. Jak na dzisiejsze wymagania nie jest to parametr robiący duże wrażenie, ale wynika z faktu, że rodzina SHS800 ma już swoje lata i, jak widać, nie jest w istotny sposób rozwijana. Siglent ma jeszcze w ofercie rodzinę SHS1000. Są to oscyloskopy bardziej zaawansowane. Rodzina obejmuje dwa modele dwukanałowych oscyloskopów 60- i 100-megahercowych o szybkości próbkowania 1 GSa/s.

Wszystkie skopomery Siglenta mają wbudowane multimetry z podstawowymi pomiarami napięć, prądów i rezystancji. Wyniki są wyświetlane na kolorowym wyświetlaczu LCD TFT o rozdzielczości 320×234 punktów. Ceny brutto oscyloskopów kształtują się na poziomie 2000...3000 dla rodziny SHS800 i 5700...7300 zł dla rodziny SHS1000. Skopometry Siglenta zostały w ostatnim czasie przecenione. Trudno powiedzieć, czy wynika to z załamania się rynku oscyloskopów przenośnych, czy to tylko chwilowe zmniejszenie popytu tak zadziałało? Mimo widocznego niekorzystnego trendu Siglent zapowiada wprowadzenie nowego modelu, co powinno nastąpić jeszcze w roku 2022. Ciekawe, jakie innowacje techniczne pojawią się w tej konstrukcji?

Fotografia 3. Skopometr Siglent SHS1102

Warto zwrócić uwagę na bardzo podobny design oscyloskopów Siglenta i Fluke’a (fotografia 3). Czy jest to przypadek? Pytanie raczej retoryczne, ale nie będziemy tu zagłębiać się w rozważaniach na ten temat. Ostatecznie oscyloskopy stacjonarne różnych producentów też są do siebie podobne. O ile rozmieszczenie elementów regulacyjnych może wynikać z ergonomii, to już moglibyśmy oczekiwać chociażby zróżnicowania ich kształtu i kolorystyki. Także elementy graficzne mogłyby być bardziej charakterystyczne dla podkreślenia własnej produkcji. W ten sposób nie można uniknąć przekonania, że mamy do czynienia z podróbką, czy to świadomą czy nie, ale trzeba to powiedzieć otwarcie.

Hantek

Rynek handyskopów został ewidentnie zdominowany przez producentów chińskich. Chyba nie jest to informacja zaskakująca. Czasami można się tylko zastanawiać, jak wszystkie te chińskie firmy współegzystują na tym samym rynku? Jedno, co rzuca się w oczy w przypadku Hanteka, to wyraźnie inny design przyrządów niż ten, który jest charakterystyczny dla Fleuke’a czy Siglenta. Choć ma on niewielki wpływ na parametry techniczne przyrządów, a właściwie nawet żaden, to jednak taka odmienność chyba sprzyja przywiązywaniu klienta do marki.

Kolejnym elementem różniącym firmę Hantek od wymienionych wcześniej jest zdecydowanie większa oferta handlowa. Hantek opracował aż 8 rodzin oscyloskopów przenośnych. Te najprostsze bardziej przypominają mierniki uniwersalne niż oscyloskopy. Tym co ewidentnie może wskazywać, że mamy do czynienia z jakąś odmianą oscyloskopów jest wyświetlacz graficzny. Zobaczmy zatem, co można znaleźć u Hanteka?

Fotografia 4. Oscyloskop ręczny Hantek 2D42

Rodzina Hantek2000 zawiera 4 modele określane jako 3 in 1 (fotografia 4). W jednym przyrządzenie mamy więc oscyloskop, miernik uniwersalny i generator sygnałów wytwarzający 4 podstawowe przebiegi: sinus, prostokąt, trójkąt i trapez oraz 4 przebiegi arbitralne o maksymalnej częstotliwości 25 MHz (sinus). Miernik uniwersalny mierzy napięcia, prądy, rezystancję, pojemność, ma test diody i zwarcia. W tym przypadku możemy mówić o prawdziwym przyrządzie handheld, gdyż urządzenie można utrzymać w dłoni. Wbudowany akumulator jest ładowany kabelkiem USB C. 2-godzinne ładowanie umożliwia całodzienną pracę, a w trybie gotowości urządzenie może pozostawać przez miesiące. Wyniki pomiarów są wyświetlane na małym wyświetlaczu o przekątnej 2,8 cala, ale matryca ma taką samą rozdzielczość jak duże handyskopy opisane wcześniej (320×240). W tej rodzinie są dostępne modele o paśmie od 40 MHz do 70 MHz i szybkości próbkowania 250 Msa/s.

Pozostałe rodziny handyskopów Hanteka są już znacznie bardziej zaawansowane technicznie i przypominają przyrządy opisane wcześniej. Mamy dwie grupy przyrządów. Pierwsza to: DSO1000, DSO1000B, DSO1000E, DSO1000S i DSO1000BV. Do drugiej grupy należą: DSO6000 i DSO1060. Parametry techniczne zostały zestawione w tabeli 1. Rodzina DSO1000 jest określana jako 5 in 1. Oznacza to, że oprócz oscyloskopu mamy: rejestrator, miernik uniwersalny, analizator widma FFT i licznik częstotliwości. Obudowy tych skopometrów mają stopień ochrony IP51. Są więc odporne na kurz, krople i wstrząsy. W zaciemnionych warunkach pomiarowych użytkownik może używać wbudowanej lampki. To, co odróżnia skopometry Hanteka od Siglenta i Fluke’a to 5,6-calowy kolorowy wyświetlacz o większej rozdzielczości 640×480 punktów.

Fotografia 5. Oscyloskopy ręczne firmy Hantek rodzin 8000

Rodzina DSO8000E (fotografia 5) jest określana jako 6 in 1, czyli zawiera: oscyloskop, rejestrator, miernik uniwersalny, analizator widma FFT, licznik i generator arbitralny. Przyrząd może być używany w trudnych warunkach, o czym świadczy stopień ochrony IP-51.

Obudowa jest zabezpieczona przed uszkodzeniami mechanicznymi dodatkowym holsterem. Przyrząd ma otwór służący do mocowania na statywie, wyprowadzona linka natomiast umożliwia zawieszenie go na jakimś zaczepie. Rodzina zawiera 4 modele o paśmie: 70 MHz, 100 MHz, 150 MHz i 200 MHz. Wszystkie modele mają szybkość próbkowania 1 GSa/s i rekord 2M.

Rodzina DSO8000E jest określana przez producenta jako przenośny wielofunkcyjny przyrząd laboratoryjny 5 in 1. Występuje tu tylko jeden model o paśmie 60 MHz, szybkości próbkowania 250 MSa/s, dysponujący rekordem 32 k. Jak widać, jest to oscyloskop dość przeciętny jak na dzisiejsze wymagania.

Rohde & Schwarz

Firma Rohde & Schwarz jako producent oscyloskopów może poszczycić się kilkoma rodzinami tych przyrządów. Mimo zaledwie kilkunastoletniego doświadczenia w tej branży wyroby R&S zyskały szerokie uznanie użytkowników, a sama marka dołączyła do grona liderów. Od początku działania projektowe koncentrowały się na sprzęcie biurkowym i chyba dla jeszcze większego podniesienia własnego prestiżu kilka lat temu została opracowana rodzina oscyloskopów przenośnych R&S Scope Rider RTH składająca się z dwóch modeli (fotografia 6). Być może rozpoczęcie produkcji skopometrów było próbą podjęcia konkurencji z firmą Fluke. Świadczą o tym porównania z oscyloskopami Fluke rodziny 190 III. Według publikowanych przez R&S porównań wynika, że pod wieloma względami R&S wygrywa z firmą Fluke. Trudno jednak wynikom takich porównań się dziwić. Prawdopodobnie wielu użytkowników holenderskich przyrządów i tak pozostanie wiernych swojemu pierwszemu dostawcy.

Fotografia 6. Skopometr R&S RTH1004

Uwagę zwraca dość skomplikowany tryb zakupu oscyloskopów RTH. Podstawowy model charakteryzuje się dość przeciętnymi parametrami, a podniesienie go do wersji mocno zaawansowanej wymaga zakupienia wielu dodatkowych opcji. Dystrybutor udostępnia specjalny formularz, za pomocą którego względnie prosto można dobrać niezbędne do własnych potrzeb opcje. Ogólnie mówiąc mamy dwie wersje: 2- i 4-kanałową z multimetrem lub bez niego. Dostępne opcje częstotliwościowe to: 60 MHz, 100 MHz, 200 MHz, 350 MHz i 500 MHz. Maksymalna szybkość próbkowania wynosi 5 GSa/s, a długość rekordu w zależności od opcji jest równa od 500 k punktów do 50 M punktów. Zaletą skopometrów R&S i jednocześnie przewagą nad konkurencją jest 10-bitowa rozdzielczość przetwornika analogowo-cyfrowego. W handheldach RTH zastosowano 7-calowy kolorowy wyświetlacze LCD TFT z matrycą o rozdzielczości 800×480 punktów. W złożonych pomiarach bardzo pomocna jest opcja umożliwiająca korzystanie ze skryptów. Taki JavaScript to program zawierający zestaw komend konfigurujących przyrząd bazujący na SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments), uruchamiających poszczególne, często niestandardowe funkcje pomiarowe.

Handheld nie musi być kojarzony z przyrządem pomiarowym za dziesiątki tysięcy złotych

Na produkcję oscyloskopów przenośnych zdecydowało się wiele firm, nie koniecznie kojarzonych z liderami rynku. Ich urządzenia może nie są aż tak wysokiej jakości jak te najdroższe, ale też – trzeba to powiedzieć otwarcie – nie wszyscy użytkownicy mają ekstremalnie wygórowane wymagania. W wielu zastosowaniach, szczególnie serwisowych, wystarczą mierniki względnie proste i tanie. A jeśli dobrze poszukać, to okaże się, że zupełnie wystarczające skopometry można kupić za cenę o co najmniej rząd wielkości niższą niż ich markowe odpowiedniki. W jednym artykule nie ma możliwości zaprezentowania wszystkich firm mieszczących się w tej grupie, zostanie więc podanych tylko kilka przykładów.

Uni-t (Uni-Trend Technology)

Oscyloskopy tej firmy są dobrze znane szczególnie wśród elektroników-amatorów, ale nie tylko. Uni-t, to kolejna chińska, jakżeby inaczej, firma działająca od roku 1988. Jako marka Uni-t dała się poznać jednak dopiero 9 lat później. Tak czy inaczej, nie można jej odmówić sporej tradycji. W ofercie Uni-t znajdujemy 2 rodziny handyskopów (fotografia 7). Rodzina UTD100C zawiera 2-kanałowe modele o paśmie 60 MHz, 100 MHz, 200 MHz i szybkości próbkowania odpowiednio 250 MSa/s, 500 MSa/s i 1 GSa/s. Długość rekordu jest równa 7,5 kpunktów, a więc nie za wiele.

Fotografia 7. Skopometry Uni-t

Druga rodzina (UTD1000L) zawiera modele handyskopów 1- i 2-kanałowych o pasmach 25 MHz oraz 50 MHz, o szybkości próbkowania 200 MSa/s i 250 MSa/s. Długość rekordu w tym przypadku jest nieco większa, ale też niezbyt duża – 12 kpunktów. Handyskopy rodziny 1000C mają 5,7-calowy wyświetlacz z matrycą o rozdzielczości 320×240 punktów, w modelach 1000L zastosowano wyświetlacz 3,5-calowy z matrycą 320×240 punktów.

Internet stał się bardzo popularną platformą zakupową. Skorzystało z tego wielu mniejszych, albo wręcz całkiem malutkich producentów. Swoje mniej lub bardziej profesjonale urządzenia oferują na różnych aukcjach i przez sklepy internetowe. Oczywiście w materiałach reklamowych wyroby są prawie zawsze prezentowane jako super profesjonalne, a firma jest liderem rynku. Jaki jednak może być stopień profesjonalizmu oscyloskopu cyfrowego o paśmie 120 MHz i szybkości próbkowania 500 MSa/s, który można kupić za nieco ponad 300 złotych? Przykładem niech będzie oscyloskop przenośny MDS120M bliżej nieznanej firmy Mustool (fotografia 8). Owszem, design na fotografii wygląda bardzo zachęcająco, ale traktowałbym ten wyrób raczej jako zabawkę dla dziecka niż profesjonalne narzędzie.

Fotografia 8. Handyskop Mustool

O profesjonalizmie świadczy zresztą opis na stronie sklepu, w którym można zakupić ów przyrząd. Jest na tyle „fachowy”, że nie mogłem sobie odmówić zamieszczenia fragmentów. Dowiadujemy się zatem, że jest to cyt.: „profesjonalne narzędzie do przechowywania fal z podświetleniem”, dowiadujemy się także, że cyt.: „dzięki ekranowi LCD 320×240, dzięki czemu można wyraźniej zobaczyć dane”. Po przeczytaniu takiego opisu bałbym się dokonać zakupu nawet gdyby traktować ten produkt jako zabawkę. Jak widać google translate nie popisał się za bardzo.

Fotografia 9. Handyskop KKmoon

Sprawdźmy teraz, co można znaleźć na rodzimym Allegro? Jedno z pierwszych wyszukiwań daje wynik: profesjonalny oscyloskop KKmoon. Ale spoglądając na zdjęcie przyrządu odnosimy wrażenie, że gdzieś już to widzieliśmy – fotografia 9. Ostatecznie z podobnym zjawiskiem spotkaliśmy się również w przypadku naprawdę profesjonalnych skopometrów. Może podobieństwo nie było aż tak uderzające jak w tym przypadku, ale było. Opis tego handyskopu na stronie Allegro jest równie „profesjonalny” jak w przypadku Mustoola. Cytując klasyka można powiedzieć: „nie idźmy tą drogą”.

Inne spojrzenie na oscyloskop przenośny

Wygląd oscyloskopu przenośnego ukształtował się w świadomości użytkowników prawdopodobnie w chwili pojawienia się pierwszego urządzenia tego typu. Kolejne wyroby były już tylko mniej lub bardziej wiernymi klonami pierwowzoru. No dobrze, to tylko taka moja teoria, ale dość prawdopodobna. Można sądzić, że klasyczny wygląd obudowy skopometru jest dość oczywisty, to po prostu odpowiednie do potrzeb powiększenie obudowy zwykłego multimetru. Nie oznacza to, że tak musi być zawsze, czego przykładem jest propozycja kolejnej firmy chińskiej Shenzhen Micsig Technology. Choć produkowanych przez nią oscyloskopów rodzin STO1000C, STO1000E i STO2000C nie można nazwać podręcznymi (handheld), to jednak do klasy przenośnych zaliczyć je można. Najbardziej rozwinięta rodzina STO2000C zawiera dwa modele: 300-megahercowy STO2302C i 200-megahercowy STO2202C. Są to oscyloskopy dwukanałowe z rekordem długości 280 Mpunktów. Maksymalna szybkość próbkowania zależy od liczby używanych kanałów. Dla jednego kanału jest równa 2 GSa/s. Po wykupieniu odpowiednich opcji oscyloskop może być używany do analizy protokołów (UART, CAN, LIN, SPI, I2C, Arinc 1553B i 429). Oscylogramy są wyświetlane na 8-calowym wyświetlaczu LCD TFT z matrycą o rozdzielczości 800×600 punktów. Mająca wymiary 280×180×50 mm obudowa waży niespełna 1,5 kilograma (fotografia 10). Rozmieszczenie elementów regulacyjnych jest zbliżone do klasycznych oscyloskopów biurkowych, ale udogodnieniem i ułatwieniem obsługi jest ekran dotykowy.

Fotografia 10. Oscyloskop przenośny Micsig

Oscyloskopy USB

Oscyloskopy-przystawki USB stanowią wyodrębnioną grupę przyrządów, trudno jednak przynajmniej w pewnym stopniu nie uwzględnić ich przy omawianiu sprzętu przenośnego. Tak jak już było powiedziane, upoważnia do tego fakt powszechnego używana laptopów, a nawet tabletów, do których przystawka oscyloskopowa może być dołączona.

W tej grupie spotykamy również sprzęt od niemal zabawkowego (np. w postaci zestawu do samodzielnego montażu), do bardzo profesjonalnego, porównywalnego z zaawansowanymi wersjami biurkowymi wiodących firm. Wybór jest tu ogromny i trudno by było wymienić wszystkich producentów i wszystkie marki, zostaną więc przedstawione tylko arbitralnie wybrane przykłady.

Red Pitaya

Właściwie nie jest to firma, a jedynie zespół inżynierów, naukowców pracujących przy akceleratorze cząstek. Jak to często bywa – będzie jeszcze o tym mowa później – potrzebny był im specjalistyczny przyrząd zrobiony pod klucz, który spełniałby konkretne wymagania.

I tak w zespole, którego trzon stanowią trzy panie i trzech panów ze Słowenii powstał mały, przenośny oscyloskop Red Pitaya. Jak się wkrótce okazało wzbudził on zainteresowanie wielu bardzo poważnych firm, stając się jednocześnie wyrobem handlowym. Red Pitaya jest dostępny w postaci kitów (płytka z akcesoriami bez obudowy) oraz jako gotowy wyrób SIGNALlab 250-12 Standard Kit (fotografia 11). Układ jest wyposażony w PoE (Power over Ethernet), może więc być przez ten interfejs zasilany i jednocześnie komunikować się z komputerem. Możliwe jest również połączenie via USB. SIGNALlab 250-12 jest przeznaczony do zastosowań przemysłowych. Można go używać jako oscyloskop, analizator widma FFT, mostek RLC oraz przyrząd do zdejmowania charakterystyk częstotliwościowych.

Fotografia 11. Oscyloskop przenośny USB Red Pitaya

Płytka zawiera pamięć RAM o pojemności 1 GB oraz gniazdo karty SD max. 32 GB. Dostępne są dwa 12-bitowe kanały pomiarowe o paśmie 80 MHz i częstotliwości próbkowania 250 MSa/s. Są również dwa wyjścia o rozdzielczości 14 bitów i próbkowaniu 250 MSa/s. Oscyloskop jest obsługiwany za pomocą oprogramowania open source.

Tie Pie

Kolejnym producentem oscyloskopów przenośnych jest holenderska firma Tie Pie (czyt. Ti Pi). W odróżnieniu do większości konkurentów oferuje oscyloskopy wyłącznie USB. Są to handyskopy HS6 i HS6 DIFF oraz HS5, charakteryzujące się pasmem 250 MHz, próbkowaniem 1 GSa/s i rekordem 64 M punktów/kanał (fotografia 12). HS6 to oscyloskopy 4-kanałowe, przy czym model HS6 DIFF, jak można sądzić, ma 4 wejścia różnicowe. Zaletą handyskpów Tie Pie jest duża rozdzielczość przetwornika 8, 12, 14, a nawet 16 bitów z gwarantowaną dokładnością pomiaru napięć DC wynoszącą 0,25% (typowo 0,01%). W trybie continuous streaming dane są przesyłane do komputera z szybkością 200 MSa/s. Należy podkreślić bardzo dużą dokładność podstawy czasu równą 1 ppm. Komunikacja odbywa się za pośrednictwem interfejsu USB 3.0.

Fotografia 12. Oscyloskopy przenośne USB Tie Pie

Model HS5 ma podobne parametry techniczne, liczbę kanałów pomiarowych zmniejszono do dwóch, w zamian użytkownik dostał generator arbitralny. Częstotliwości generowanych przebiegów mieszczą się w przedziale od 1 μHz do 40 MHz, amplitudy sygnałów zaś mogą osiągać wartości od –12 V do 12 V. Przebieg jest generowany z rozdzielczością 14-bitową i składa się maksymalnie z 64 M punktów.

Funkcjonalnymi odpowiednikami opisanych modeli są ponadto handyskopy HS4, HS4 DIFF i HS3. Mają one jednak węższe pasmo 50 MHz i szybkość próbkowania 50 MSa/s. Generator modelu HS3 generuje przebiegi do 2 MHz. Handyskopy rodzin HS3, HS4, HS5 i HS6 nie gwarantują wymaganej szczególnie w warunkach przemysłowych izolacji galwanicznej. Konstruktorzy Tie Pie wyszli z założenia, że cel ten można uzyskać nie przez zastosowanie specjalnie zaprojektowanego obwodu wejściowego, który zapewniałby wprawdzie izolację, ale mógłby też zniekształcać lub zakłócać sygnał mierzony, lecz przez zastosowanie komunikacji bezprzewodowej. W ten sposób powstały rodziny analogiczne do omówionych wcześniej, lecz komunikujące się przez interfejs Wi-Fi. Są to: WiFiScope WS6, WiFiScope WS6 DIFF, WiFiScope WS5 i WiFiScope WS4.

Analog Discovery 2

Czytelnikom EP zapewne dobrze jest znany zestaw Analog Discovery 2, który tak jak Red Pitaya powstał z potrzeby w tym przypadku rumuńskich wykładowców pracujących na jednej z uczelni technicznych. Nie znajdując na rynku gotowej aparatury pomiarowej odpowiadającej wymaganiom zaprojektowali własne urządzenie, które okazało się całkiem niezłym produktem marketingowym. I tak powstała firma Digilent – producent Analog Discovery 2, czyli zestawu kilku przyrządów pomiarowych, wśród których znajduje się m.in. 2-kanałowy oscyloskop i 2-kanałowy generator arbitralny. Mieszczące się na dłoni urządzenie (fotografia 13) można bez cienia wątpliwości zaliczyć do grupy oscyloskopów przenośnych. Nie jest to wprawdzie przyrząd dla profesjonalisty zajmującego się bardzo złożonymi i wymagającymi projektami, jednak w sporej części codziennych zadań, nawet przy takich projektach, może być bardzo przydatne.

Fotografia 13. Oscyloskop przenośny USB Digilent Analog Discovery 2

Obydwa kanały oscyloskopu mają wejścia różnicowe, mierzą sygnały o maksymalnej częstotliwości do 30 MHz (z adapterem BNC) próbkowanym z rozdzielczością 14-bitów maksymalnie z szybkością 100 MSa/s. Amplituda sygnału nie może przekraczać ±25 V. Generator arbitralny generuje kilka predefiniowanych przebiegów oraz dowolnie zdefiniowane przebiegi użytkownika o amplitudzie ±5 V i częstotliwości do 12 MHz. Przyrząd jest obsługiwany za pomocą oprogramowania WaveForms. Dużą zaletą jest możliwość pełnego sterowania wszystkimi komponentami Analog Discovery 2 za pośrednictwem skryptów Java.

Pico Technology

W produkcji przenośnych oscyloskopów USB specjalizuje się też zarejestrowana w Wielkiej Brytanii firma Pico Technology. Ten liczący się dziś dostawca aparatury pomiarowej, w tym handyskopów USB, rozpoczął działalność w 1991 roku od 10-bitowej przystawki oscyloskopowej dołączanej do komputera przez portu drukarki. W tamtych czasach było to dość popularne rozwiązanie. Cała elektronika mieściła się we wtyczce, a o zastosowaniu urządzenia świadczyło jedynie wyprowadzone gniazdo BNC. Obecnie Pico oferuje 6 rodzin handyskpów USB (fotografia 14) w cenach od 129 do 12373 dolarów. Można nimi mierzyć sygnały od 5 MHz do 25 GHz. Modele rodzin 2000 i 3000 mają generator arbitralny. Oscyloskopy Pico większości rodzin spełniają kryteria MSO, użytkownik może więc jednocześnie analizować przebiegi analogowe i cyfrowe. Liczba kanałów analogowych, w zależności od typu, jest równa od 2 do 8, a cyfrowych 16. Oprogramowanie tych oscyloskopów potrafi analizować do 21 protokołów komunikacyjnych.

Fotografia 14. Oscyloskopy przenośne USB Pico Technology

Źródła zakupów

W bardzo dawnych czasach sprzęt pomiarowy kupowało się jedynie w specjalnych sklepach – składnicach. Przy odrobinie szczęścia można było znaleźć coś na bazarach i giełdach. Te czasy na szczęście już minęły, a obecne źródła zaopatrzenia są, można powiedzieć, nieprzebrane. Oczywiście sprzęt markowy, szczególnie ten z najwyższych półek cenowych nadal jest oferowany bezpośrednio przez polskich dystrybutorów poszczególnych firm. Przed zakupem klient może zobaczyć, a nawet dotknąć urządzenia, pokręcić gałkami, a także, co ważne, porozmawiać bezpośrednio ze specjalistą.

Fotografia 15. Wybrane przykłady handyskopów znalezione w Internecie

W ostatnim czasie coraz częściej klienci wybierają zakup internetowy, czy to za pośrednictwem wyspecjalizowanych sklepów, np. TME, ELFA Distrelec, Farnell, RS Components, Mouser, czy przez internetowe aukcje – Allegro, Amazon, eBay, a nawet AliExpress. To prawda, że dzięki temu uzyskuje się dostęp do niemal całej światowej produkcji, ale trzeba być bardzo ostrożnym w takich wyborach. Tam wszystkie towary są wymieszane i obok naprawdę wartościowych przyrządów znajdujemy masę wyrobów, głównie podrzędnych firm chińskich, które niskimi cenami zachęcają do zakupów. Później okazuje się, że żaden z parametrów podawanych w specyfikacji (jeśli te w ogóle są publikowane) nie jest spełniony. Krótki przegląd takich wyrobów znalezionych na wspomnianych aukcjach dał wyniki pokazane na fotografii 15. Poza markowym Owonem znalazły się tak egzotyczne nazwy jak: Zhiting, All Sun, Saint Smart, All Sun, PeakTech, DollaTek, Hyy-yy, Etepon, NooElec JYETech. Z drugiej strony, jeśli ktoś wykonuje czynności wymagające bardziej wskaźnika niż precyzyjnego miernika nie będzie się zastanawiał czy wybrać urządzenie za kilkaset złotych czy za kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt tysięcy.

Jarosław Doliński, EP

Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik maj 2022

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio maj - czerwiec 2022

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje kwiecień 2022

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna maj 2022

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich maj 2022

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów