28 listopad 2018
Jeszcze do niedawna aparat, Walkman/Discman/MP3, kamera, czy telefon były zupełnie osobnymi i niezależnymi urządzeniami. Dzisiaj wszystkie te funkcjonalności z powodzeniem zintegrowane są w jednym urządzeniu – smartfonie i trudno uwierzyć, że kiedyś było inaczej. Na tej zmianie chociaż stracili zapewne producenci, ogromny komfort zyskali użytkownicy.
Pomimo, że rynek aparatury pomiarowej jest skierowany znacznie częściej do użytkowników profesjonalnych niż typowych konsumentów i rządzi się on swoimi prawami, także tutaj coraz częściej mamy do czynienia z integrowaniem funkcjonalności w jednym urządzeniu. Od dłuższego już czasu oferowane są oscyloskopy z, np. wbudowanym generatorem arbitralnym przebiegów, łącząc funkcje dwóch urządzeń w jednym. Ostatnio dużą popularnością cieszą się również modele z wbudowanym zasilaczem. Konkurencja na rynku oscyloskopów, zmusza firmy do coraz większych innowacji, co w przypadku firmy GW Instek doprowadziło do opracowania nowej serii oscyloskopów MDO-2000EG oraz MDO-2000EX, oferujących niedostępny dotąd stopień integracji funkcjonalności w oscyloskopie. W poniższym artykule spróbujemy przybliżyć te dwie serie oscyloskopów, a następnie odpowiedzieć sobie na pytanie: czy tyle funkcjonalności oscyloskopu jest warte rozważenia przy zakupie?
Seria oscyloskopów MDO-2000EX oferuje funkcjonalność 5w1:
- Oscyloskop cyfrowy
- Generator arbitralny (dwukanałowy, 25MHz)
- Analizator widma
- Multimetr cyfrowy (maksymalna wyświetlana wartość liczbowa 5000)
- Zasilacz laboratoryjny 5V/1A
Na serię MDO-2000EX składają się modele:
- MDO-2202EX / MDO-2204EX z pasmem 200 MHz, posiadające 2 lub 4 kanały
- MDO-2102EX / MDO-2104EX z pasmem 100 MHz, posiadające 2 lub 4 kanały
- MDO-2072EX / MDO-2074EX z pasmem 70 MHz, posiadające 2 lub 4 kanały
Dane techniczne...
Seria oscyloskopów MDO-2000EG oferuje funkcjonalność 3w1:
- Oscyloskop cyfrowy
- Generator arbitralny przebiegów 25 MHz
- Analizator widma
Na serię MDO-2000EG składają się modele:
- MDO-2202EG / MDO-2204EG z pasmem 200 MHz, posiadające 2 lub 4 kanały
- MDO-2102EG / MDO-2104EG z pasmem 100 MHz, posiadające 2 lub 4 kanały
- MDO-2072EG / MDO-2074EG z pasmem 70 MHz, posiadające 2 lub 4 kanały
Dane techniczne...
Skupienie tych funkcji w jednym przyrządzie, czyni z urządzenia wielozadaniowy układ niezbędny w pracy każdego elektronika, który zamiast pięciu różnych, ciężkich i nieporęcznych aparatów, składa się z jednego, lekkiego i łatwego w transporcie urządzenia.
Funkcja Oscyloskopu
Podstawową funkcją urządzenia GW Instek MDO-2000E, jest funkcja oscyloskopu. Urządzenie znane obecnie pod nazwą „oscyloskop” zostało wynalezione już w 1897 roku. Przez ponad 120 lat dokonał się niewyobrażalny postęp w technice konstruowania i możliwościach tych urządzeń, jednak cel pozostał bez zmian – obserwacja sygnałów.
Oscyloskopy serii MDO-2000E dzięki 8-calowemu wyświetlaczowi o rozdzielczości 800x480 pikseli zapewniają ponadprzeciętną dokładność obserwacji. Kolory oraz kąty widzenia również stoją na wysokim poziomie. Prostota i intuicyjność obsługi także zasługuje na pochwałę. Osoby z doświadczeniem nie będą miały najmniejszego problemu z obsługą tego oscyloskopu, zaś osoby dopiero zaczynające przygodę z urządzeniami pomiarowymi tego typu, po stosunkowo krótkim czasie, będą w stanie wykonywać podstawowe pomiary. Jest to szczególnie istotne w zastosowaniach edukacyjnych, podczas nauki metrologii elektrycznej, np. w technikach, warsztatach lub laboratoriach pomiarowych.
Funkcja Generatora arbitralnego
Generator arbitralny jest urządzeniem pozwalającym na tworzenie i generowanie dowolnych przebiegów, dzięki którym można na przykład testować układy i ich odpowiedzi na nietypowe sygnały. MDO-2000E posiada wbudowany dwukanałowy generator arbitralny o częstotliwości maksymalnej 25MHz. Generator zapewnia 14-bitową rozdzielczość co przekłada się na możliwość stworzenia dowolnego sygnału składającego się z 16384 punktów! Ponadto częstotliwość próbkowania sygnału wynosi 200MSa/s. Aby stworzyć własny sygnał, można wykorzystać którąś z 13 wbudowanych funkcji (sinus, prostokąt, impuls, liniowo narastający, DC, szum, sinc, rozkład Gaussa, rozkład Lorentza, wzrost wykładniczy, spadek wykładniczy, haversinus, puls serca). Jakby tego było mało, generator zapewnia modulacje: amplitudy, częstotliwości, FSK oraz funkcję przemiatania. Pliki z danymi sygnału zapisywane są w formacie UAW. Aby wgrać swój przebieg stworzony na komputerze, wystarczy posiadać oprogramowanie pozwalające na zapis plików we wspomnianym formacie.
Możliwość edycji kształtu przebiegu sygnału z generatora za pomocą menu oscyloskopu
Przykładowy uzyskany kształt sygnału
Funkcja Analizatora widma
Wielofunkcyjny oscyloskop MDO-2000E posiada wbudowaną funkcję analizatora widma, która bezproblemowo może zastąpić samodzielne analizatory spektrum. Idea działania analizatora sprowadza się do przedstawienia sygnału, nie w dziedzinie czasu, jak to ma miejsce przy standardowym badaniu przebiegu, lecz w dziedzinie częstotliwości. Stosuje się to, ponieważ dzięki temu uzyskujemy możliwość łatwej i szybkiej analizy składowych harmonicznych sygnału oraz charakterystyki częstotliwości sygnału modulacyjnego.
Klasyczna realizacja FFT (Fast Fourier Transform – szybkiej transformaty Fouriera) w oscyloskopach polega na przeliczaniu całego pasma sygnału do połowy częstotliwości próbkowania fs. Ograniczona moc obliczeniowa wpływa na brak możliwości wykonania pełnego przeliczenia FFT dla większej ilości punktów. Użytkownik nie otrzymuje zatem całkowitego obrazu częstotliwości, a jedynie pewną jego część. Aby rozwiązać ten problem, analizator widma wbudowany w urządzenie MDO-2000E posiada możliwość edycji częstotliwości środkowej, początkowej, końcowej oraz zakresu mierzonego widma.
Przykład „wycięcia” części przebiegu do analizy widmowej
Analizator widma wbudowany w serię MDO-2000E pozwala na pomiar sygnałów o częstotliwości poniżej 9kHz, co przydaje się przy analizie przebiegów sygnałów audio. Dużą zaletą urządzenia jest możliwość wykonania pomiarów dla sygnałów ze składową napięciową DC bez ryzyka uszkodzenia toru pomiarowego.
Koniecznie należy też wspomnieć o szybkości działania wymienionego analizatora widma. Klasyczne analizatory widma przetwarzają sygnał pasma o wąskiej częstotliwości w jednostce czasu za pomocą przemiatania częstotliwości. Proces jednego przemiatania trwa od kilku do kilkunastu milisekund. Operacja ta musi być wykonana wielokrotnie, a ponadto musi być następnie pogrupowana. Powoduje to, że widmo składa się z iteracji setek do tysięcy przemiatań częstotliwości przetworzonych w różnym odstępie czasu. Powoduje to, że cały proces otrzymania widma jest powolny. Analizator w serii MDO-2000E wykorzystując do obliczenia FFT poza obwodem cyfrowym oprogramowanie, staje się urządzeniem znacznie szybszym, wyświetlając widmo natychmiastowo.
Bardzo ważną częścią analizatora jest filtr rozdzielczy RBW. To on ustala szerokość pasma pomiarowego, co z kolei ma bezpośrednie przełożenie na dokładność i szybkość analizy. W analizatorze zastosowanym w urządzeniu MDO-2000E istnieje możliwość wyboru pomiędzy automatycznym, a ręcznym wyborem pasma pomiarowego.
Czym jeszcze charakteryzuje się analizator widma wbudowany w oscyloskop MDO-2000E?
Przede wszystkim:
- Zakresem pomiarowym od sygnału DC do sygnału o częstotliwości maksymalnej 500MHz
- Zakresem „wycięcia” częstotliwości próbki (ang. Span) od 1kHz do 500MHz
- Rozdzielczością pasma od 1Hz do 500kHz
- Funkcjami wyszukiwania i kursorami w celu dokładnego pomiaru w dziedzinie częstotliwości
- Możliwością wyboru okna: Hanning, Prostokątne, Hamming, Blackman
- Czytelnością i prostotą obsługi menu i parametrów analizy
Przykładowy obraz obsługi menu i analizy widmowej w analizatorze widma zastosowanym w MDO-2000E
Zasilacz laboratoryjny
Czymże byłaby nowoczesna technologia i elektronika bez zasilania? W rodzinie oscyloskopów MDO-2000EX znajduje się wbudowany dwukanałowy zasilacz 5V/1A. Płynna regulacja napięcia w zakresie 1 – 5V (z krokiem 0,1V) pozwala na dopasowanie napięcia zasilania do potrzeb użytkownika. W dobie Internetu Rzeczy (ang. Internet of Things, IoT), automatyzacji, inteligentnych domów/instalacji elektrycznych, jest to element niezbędny do testowania, badania i zasilania sterowników, mikrokontrolerów i innych układów logicznych, cyfrowych, mikroprocesorowych jak, np. Arduino, 8051, ESP8266 czy MSP430, a nawet efektów instrumentalnych. Obciążalność równa 1A jest w zupełności wystarczająca do takich zastosowań.
W tej chwili ciężko wyobrazić sobie nowoczesne budownictwo bez chociażby kilku elementów znanych z inteligentnych domów. A co w przypadku, jeśli ktoś chce przetestować zakupione podzespoły lub te stworzone przez siebie? Czy w takim wypadku jest sens kupować dodatkowy zasilacz? Mając wszystko w jednej obudowie można taki układ zasilić i od razu przebadać. Czyż to nie jest wygodne?
Obsługa zasilacza sprowadza się do włączenia/wyłączenia wybranego kanału i ustawienia wartości napięcia. Do dyspozycji są również dwa przyciski do szybkiego ustawienia napięcia na wartości równe 3,3V oraz 5V, czyli typowe napięcia którymi posługuje się większość mikrokontrolerów, sterowników i inna szeroko rozumiana elektronika.
Ekran wraz z przyciskami regulacji napięcia
Funkcja Multimetru cyfrowego
Obecnie w każdym większym markecie można zakupić za niewielkie pieniądze cyfrowe multimetry. Pytanie, czy takie urządzenia oferują jakąkolwiek jakość, powtarzalność i poprawność pomiarów? Czy biorąc dwa takie same tanie multimetry do zmierzenia napięcia na akumulatorze samochodowym albo w gniazdku elektrycznym uzyska się wyniki jednakowe, i co ważniejsze, poprawne?
Gniazda wbudowanego multimetru
Multimetr cyfrowy wbudowany w oscyloskop serii MDO-2000EX posiada wszystkie cechy dobrego multimetru. Zapewnia również kategorie pomiarowe CAT II (600V) i CAT III (300V). Ponadto może działać jednocześnie z funkcją oscyloskopu dzięki czemu widać badany sygnał włącznie z wszelkimi odkształceniami, co znacząco ułatwia interpretację wyniku. Obsługa jest prosta i intuicyjna.
Multimetr w oscyloskopie GW Instek może działać jako następujące mierniki:
- Woltomierz AC
- Miliwoltomierz AC
- Woltomierz DC
- Miliwoltomierz DC
- Amperomierz AC
- Miliamperomierz AC
- Amperomierz DC
- Miliamperomierz DC
- Omomierz
- Termometr
- Miernik ciągłości
- Tester diod
Ponadto daje możliwość zapamiętywania wartości minimalnej i maksymalnej oraz zatrzymywania pomiaru i wyświetlania ostatniego wyniku.
Zakresy pomiarowe również są duże i zdecydowanie większe niż w tanich multimetrach:
- Woltomierz AC – do 700V
- Woltomierz DC – do 1000V
- Amperomierz AC i DC – do 10A
- Miliamperomierz AC i DC – do 600mA
- Omomierz – do 5MΩ
- Termometr – od -50°C do 1000°C (w zależności od rodzaju termopary)
Wyświetlacz, a w zasadzie okienko multimetru pojawiające się jako na części wyświetlacza oscyloskopu, jest stosunkowo duży i przejrzysty. Wyświetlane są: tryb pomiarowy, wartość maksymalna i minimalna oraz aktualna wartość pomiaru.
Zmiany trybów pomiarowych dokonuje się pokrętłem „variable”. A obsługa całego multimetru sprowadza się do wyboru trybu, zakresu pomiarowego (przy pomiarze temperatury rodzaju termopary, jednostki i temperatury otoczenia), aktywowania funkcji wyświetlania maksymalnej i minimalnej zarejestrowanej wartości oraz wstrzymania pomiaru.
Przykładowy ekran pokazujący możliwości edycji trybu pracy wbudowanego multimetru cyfrowego
Wbudowany multimetr z całą pewnością znajdzie zastosowanie w laboratoriach. Jego dokładność, zakresy pomiarowe są w zupełności wystarczające do podstawowych i tych bardziej wymagających pomiarów.
Urządzenie nie jest pozbawione wad, lecz są to wady niewielkie, nie wpływające bezpośrednio na jakość pomiarów. Tak jak cała obsługa urządzenia jest intuicyjna, a ewentualne problemy rozwiązuje się bardzo szybko, tak wyłączanie funkcji analizatora i powrót do funkcji oscyloskopu wydaje się nie do końca przemyślany. Jednak GW Instek co pewien czas wydaje nowe wersje oprogramowania. Pozostaje mieć nadzieję, że wraz z kolejną poprawką, niedogodność ta zostanie usunięta.
Czy zakup cyfrowego oscyloskopu wielofunkcyjnego ma sens?
Częstym pytaniem pojawiającym się przy rozważaniu zakupu oscyloskopu wyposażonego w inne funkcjonalności jest zasadność nabycia urządzenia uniwersalnego i wielofunkcyjnego. Na korzyść takiego rozwiązania z pewnością przemawia jego ekonomiczność, czyli inaczej oszczędność. Z jednej strony płacąc jedną ustaloną cenę (np. ok 4200 zł netto za model GW Instek MDO-2072EX 70 MHz), otrzymujemy w jednym rozwiązaniu funkcje nawet do 5 osobnych urządzeń pomiarowych: czyli Oscyloskop, analizator widma, zasilacz (5V/1A), multimetr 3 3/4 cyfry i generator, Z drugiej strony zyskujemy oszczędność miejsca na naszym stole lub warsztacie, na którym osobne urządzenia zajęłyby dosyć dużo miejsca.
Co do samej ekonomiczności wyboru, gdybyśmy chcieli zakupić każde z tego typu urządzeń osobno, musielibyśmy przygotowaćwiększy o co najmniej 20% budżet. Przykładowo oscyloskop: 1400 zł + zasilacz: 400 zł + multimetr: 1400 zł + generator: 1000 zł + analizator widma: 4000 zł. W sumie to koszt wynoszący ok. 8200 zł. Musimy też mieć oczywiście na uwadze to, że w niektórych przypadkach jak zasilacz (maks. 5V/1A) czy analizator widma - funkcjonalność osobnego urządzenia może być w pewnym zakresie większa niż rozwiązania kombinowanego, oferowanego przez taki wielofunkcyjny oscyloskop. Jednak posiadanie funkcjonalności, np. analizy widma w oscyloskopie za stosunkowo niewielką kwotę dodatkową – czyni to rozwiązanie bardzo atrakcyjnym i znacznie bardziej dostępnym dla wielu użytkowników, którzy nie chcieli by przeznaczać dodatkowych środków na stosunkowo drogi zakup osobnego analizatora.
Z drugiej strony pojawia się zasadne pytanie, co w przypadku ewentualnej umyślnej lub nieumyślnej awarii i w następstwie konieczności odesłania przyrządu do serwisu, co powoduje jednoczesną utratę kilku przyrządów?
Lokalne wsparcie techniczne i serwis autoryzowane przez producenta
Na wypadek takiej sytuacji firma GW Instek oraz Merserwis dołożyły starań w celu zminimalizowania negatywnego efektu awarii urządzenia wielofunkcyjnego. Dzięki temu firma Merserwis, która posiada status dystrybutora GW Instek - VAP (Value Added Partner), zapewnia serwis urządzeń GW Instek w Polsce w formule Door-to-Door (D2D) wraz z opcją otrzymania na czas naprawy urządzenia zastępczego.
Koszt urządzenia zastępczego ogranicza się w zasadzie do pokrycia kosztów przesyłek dostarczenia i odbioru urządzenia zastępczego. W zamyśle rozwiązanie to ma wyeliminować negatywne skutki uszkodzenia urządzenia wielofunkcyjnego i problemów z ciągłością pracy czy zadań realizowanych wielofunkcyjnymi oscyloskopami z serii MDO-2000EX / MDO-2000EG. W przypadku innych problemów technicznych z oprogramowaniem, firmware czy samą obsługą urządzenia, firma Merserwis świadczy także indywidualne wsparcie użytkowników w tym zakresie. Jeśli wciąż nie jesteś zdecydowany, możemy przeprowadzić szczegółową prezentację produktu przed zakupem w salonie Merserwis przy ul. Gen. Wł. Andersa 10 w Warszawie.
Podsumowanie
Jak w każdym przypadku, dostępne na rynku rozwiązania mają swoje wady i zalety. W przypadku oscyloskopów GW Instek serii MDO-2000EX, będzie to rozwiązanie z pewnością atrakcyjne dla osób, firm czy placówek edukacyjnych chcących zoptymalizować swoje koszty, ponieważ przy jednym zakupie zyskujemy kompleksowe rozwiązanie w jednej, małej obudowie. Jest toobecnie jedyne tego typu rozwiązanie na rynku (urządzenie 5 w 1). Dla osób, które już mają kolekcję swojego sprzętu pomiarowego (multimetr, zasilacz) ciekawą alternatywą może być seria MDO-2000EG (urządzenie 3 w 1), oferująca funkcjonalność oscyloskopu, analizatora widma i generatora funkcyjnego w jednym urządzeniu, stanowiąca kompleksowe dopełnienie posiadanej już aparatury pomiarowej.
Firma GW Instek jest działającym od 1975 r., uznanym producentem aparatury pomiarowej, który w ostatnich latach poczynił ogromny postęp jeśli chodzi o rozwój oferowanej przez siebie aparatury pomiarowej. Zarówno pod względem jej funkcjonalności, jak i jakości produktów, czego potwierdzeniem może być zaoferowanie na wybrane produkty, tzw. ‘ograniczonej dożywotniej gwarancji’ (w praktyce +2 lata od daty zakończenia produkcji modelu objętego taką gwarancją).
Oscyloskopy MDO-2000 dostarczane są z wyposażeniem pozwalającym na pracę już po rozpakowaniu (sonda pasywna na każdy kanał, przewody pomiarowe dla multimetru). W przypadku konieczności rozbudowy o dodatkowe akcesoria, oferowane są dodatkowe sondy prądowe czy napięciowe (na wyższe napięcia).
Ciekawą opcją dla placówek edukacyjnych jest specjalnie przygotowany zestaw edukacyjno-szkoleniowy dla oscyloskopów GDB-03 - czyli płytka pozwalająca na zapoznanie się z wszystkimi funkcjami oscyloskopu, a także symulację sygnałów testowych (w tym UART, CAN itd.) w celu wykonania pomiarów wraz z instrukcją ćwiczeń.
Modele oscyloskopów GW Instek serii MDO-2000 objęte są 3 letnią gwarancją z serwisem Door to Door realizowaną w Polsce przez Merserwis.
Można obiektywnie uznać, że wielofunkcyjne rozwiązanie typu Oscyloskop+ jak seria MDO 2000 firmy GW Instek może stanowić bardzo dobrą alternatywę i ciekawą opcję dla osób poszukujących atrakcyjnych cenowo rozwiązań, przy jednoczesnym zaoferowaniu dobrej jakości produktów spotykanych dotychczas u najbardziej znanych (a jednocześnie najdroższych) producentów oscyloskopów.