Meten: DSO188, matchbox scope

(gepubliceerd op 27-10-2018)

Met zijn afmetingen van 57 mm bij 34 mm bij 11 mm kunt u de DSO188 van Daniu een lucifersdoos oscilloscoop noemen. Als u denkt dat dit apparaatje niets meer is dan een leuk, maar nutteloos speeltje hebt u het mis. U kunt er namelijk signalen tot 100 kHz goed mee observeren. 


Kennismaking met de DSO188


De levering
De DSO188 wordt geleverd onder de merknaam Daniu en is via de bekende Chinese internetkanalen te koop voor prijzen vanaf € 21,86. De scope wordt geleverd in een stevige kartonnen doos met daarin het apparaatje in een ESD-veilig zakje, een micro-USB laadkabel, een BNC naar MMCX adapter en een BNC-meetkabeltje van 50 cm met twee forse krokodilklemmen aan het uiteinde. Er zit ook nog een stevig A5 velletje in de doos met daarop, in microscopisch klein schrift, de volledige handleiding van de scope in het Engels.

DSO188-scope-01 (© 2018 Jos Verstraten)
De inhoud van het DSO188 pakket van Daniu. (© 2018 Jos Verstraten)
De elektronica in de DSO188
Dank zij de eenvoudige sandwich-constructie van frontplaat, print en achterplaat kunt u deze scope snel open schroeven en de elektronische ingewanden bestuderen. Dat hebben wij voor u gedaan, in onderstaande foto ziet u de verbazingwekkend kleine hoeveelheid elektronica die op de print aanwezig is.
Hart van de schakeling is uiteraard een microcontroller van het type GD32F103RCT6 van GigaDevice. Deze controller heeft een maximale kloksnelheid van 108 MHz, heeft 256 kB flash-geheugen en 48 kB RAM aan boord en werkt met 16 bit brede analoog naar digitaal omvormers. Uiteraard bevat de schakeling alle ingrediënten voor het rechtstreeks aansturen van het TFT-LCD schermpje.
Daarnaast ziet u een 74HC40510 analoge multiplexer, twee stuks optische koppelaars van het type 356T en een OptoMOS relais van het type CPC1008N. Deze chip's worden zonder twijfel gebruikt voor de automatische elektronische omschakeling van de gevoeligheid van de ingangsverzwakker. Wij zouden ons kunnen voorstellen dat de CPC1008N wordt gebruikt voor het omschakelen van de DC- naar AC-koppeling van het ingangssignaal, waarbij immers een condensator in het signaalpad moet worden opgenomen.
DSO188-scope-02 (© 2018 Jos Verstraten)
De elektronica op de print van de DSO188. (© 2018 Jos Verstraten)
De technische specificaties
De fabrikant geeft de volgende specificaties voor de DSO188 op:
       - Maximale sampling frequentie: 5 Msamples/s
       - Bemonsteringsdiepte: 12 bit
       - Geheugenruimte: 40.000 samples
       - Analoge bandbreedte: 1 MHz
       - Analoge gevoeligheid: 50 mV/div ~ 20 V/div in 9 stappen
       - Maximale ingangsspanning: 40 Vtop-tot-top
       - Ingangsimpedantie: 1 MΩ
       - Ingangskoppeling: AC/DC
       - Stijgtijd: kleiner dan 100 ns
       - Tijdbasis bereik: 100 ms/div ~ 2 μs/div in 15 stappen
       - Triggering: voorflank/achterflank
       - Display: kleuren TFT-scherm 36 mm x 30 mm
       - Voeding: 5,0 V via 1 A USB-lader
       - Interne accu: 3,6 V lithium, 250 mAh
       - Afmetingen: 57 mm x 34 mm x 11 mm
       - Gewicht: 40 g

Het opladen van de accu
Het eerste dat u moet doen is de ingebouwde lithium-accu opladen uit een 5 Vdc voeding. Deze heeft een capaciteit van 230 mAh en een spanning van 3,7 V. In de handleiding wordt er voor gewaarschuwd dat u deze accu niet uit een USB-poort van uw laptop moet opladen omdat deze de laadstroom van 1 A niet kan leveren. Gebruik dus een 5 V USB-lader die minstens 1 A kan leveren. Met volledig opgeladen accu kunt u, althans volgens de handleiding, de scope ongeveer twee uur continu gebruiken.

Het werken met de DSO188


De basisbediening van de DSO188
Voor de bediening staan in totaal zeven drukknopjes ter beschikking. Voor sommige functies moet u twee knopjes tegelijkertijd indrukken, het werken met dit scoopje vereist dus wel enige oefening. Op zich is het op het scherm zetten van een oscillogram erg eenvoudig. Sluit het te meten signaal aan op de MMCX-connector op de linker zijkant van de scope. Zet de scope aan met de schuifschakelaar op de rechter zijkant. Dat is alles! De scope komt in de automatische modus terecht en bepaalt zélf de noodzakelijke instellingen van de ingangsverzwakker en de tijdbasis om een goed beeld van het ingangssignaal op het scherm te krijgen. Echter, wat de DSO188 een goed beeld vindt is niet altijd uw voorstelling van een goed beeld. In de meeste gevallen zult u dus beide grootheden met de hand moeten bijregelen. Dat doet u door op de vier bovenste knopjes te drukken. Met de twee linkse stelt u de gevoeligheid van de scope in, met de twee daarnaast de tijdbasis. Als u weer terug wilt naar de automatische modus drukt u even kort op het knopje AUTO/MAN, waarna de DSO188 weer zijn idee van een goed beeld op het schermpje zet.
Wilt u het beeld even bevriezen, druk dan op het knopje RUN/HOLD en de scope bewaart het beeld in het geheugen en bemonstert niet verder.
DSO188-scope-03 (© 2018 Jos Verstraten)
De drukknop bediening van de DSO188. (© 2018 Jos Verstraten)
De MODE-drukknop
De eerste functie van de MODE-drukknop is het omschakelen van de functie van de vier drukknopjes ernaast. Drukt u kort op deze knop, dan verandert het ⊕ symbooltje onder in het scherm in een met vier pijltjes. U kunt dan met de vier overige bovenste knopjes het oscillogram naar boven, naar onder, naar links en naar rechts verplaatsen. Een tweede druk op de MODE-knop herstelt het ⊕ symbooltje en u kunt weer verzwakking en tijdbasis instellen.
Daarnaast kunt u door het indrukken van de MODE-knop samen met een andere knop de onderstaande functies van de scope instellen. In de praktijk moet u eerst de MODE-knop indrukken, deze ingedrukt houden, dan de tweede knop indrukken, deze loslaten en tot slot ook de MODE-knop loslaten.
  • MODE + RUN/HOLD
    Instellen van het triggeren op de positieve of op de negatieve slope van het signaal.
  • MODE + LAGERE GEVOELIGHEID
    DC of AC koppeling van het ingangssignaal.
  • MODE + SNELLERE TIJDBASIS
    De ingangsgevoeligheid wordt met een factor tien verlaagd ter compensatie van het gebruik van een 1/10 meetprobe. 
  • MODE + TRAGERE TIJDBASIS
    In- of uitschakelen van de weergave van de numerieke meetgegevens Vmax, Vmin, Vrms en Duty op het scherm.
  • MODE + HOGERE GEVOELIGHEID
    De DSO18 komt in de zelfkalibratie-modus. Dat betekent dat het gele pijltje, rechts op het scherm en dat de nul-referentie weergeeft, weer wordt geijkt op 0 V. Voordat u deze twee drukknoppen bedient is het absoluut noodzakelijk dat u zowel het ingangssignaal verwijdert als eventueel de USB-laadkabel uit het apparaatje trekt. Als u deze twee drukknoppen bedient verschijnt een venstertje met de tekst 'Calibration?' Wilt u de nul-referentie opnieuw kalibreren, dan drukt u nogmaals op de MODE-drukknop. Na een paar seconden verschijnt de tekst 'Calibrating Successful' in beeld.
DSO188-scope-04 (© 2018 Jos Verstraten)
De DSO188 is klaar voor het kalibreren van de
massa-referentie. (© 2018 Jos Verstraten)
De numerieke gegevens in het scherm
De DSO188 zet maximaal zes numerieke grootheden van het gemeten signaal op het scherm.
  • Vmax
    De maximale waarde van het gemeten signaal.
  • Vmin
    De minimale waarde van het gemeten signaal.
  • Vrms
    De berekende effectieve waarde van het signaal.
  • Vptp
    De top-tot-top waarde van het gemeten signaal. Deze grootheid verschijnt links onder het raster in een groter lettertype.
  • Duty
    De arbeidscyclus van het signaal, dus de procentuele verhouding tussen 'H' en 'L' in een digitale puls.
  • Freq
    De frequentie van het gemeten signaal. Deze grootheid verschijnt rechts onder het raster in een groter lettertype.
De Vptp en de Freq worden altijd weergegeven en zijn niet uit te schakelen.

Belangrijke opmerking
Overigens stelt de fabrikant duidelijk in de handleiding dat al deze gemeten waarden 'for reference only' zijn. En inderdaad, zoals uit de tests zal blijken wijken de weergegeven waarden nogal af van de reële waarden.

De DSO188 op de testbank


De gebruiksduur op één acculading
De in de handleiding beloofde twee uur hebben wij niet gehaald. Na negentig minuten hield ons exemplaar het voor gezien. Nadien moet de scope echter toch minstens weer twee uur aan het sap om dezelfde gebruiksduur te halen.

Share

Meteen het zwaardere werk: 100 kHz blokgolf
Op de foto's op de verkoopsites wordt uiteraard de signaalweergave bij 1 kHz weergegeven en dat ziet er prachtig uit. Dat doen wij dus niet, wij gaan onmiddellijk naar een blokgolf met een frequentie van 100 kHz en een top-tot-top waarde van 8 V. Beide grootheden worden gecontroleerd op onze 100 MHz lab-scope. Wat de DSO188 ervan brouwt ziet u in onderstaande foto. De signaalweergave vinden wij uitstekend voor een dergelijk goedkoop apparaatje. Het oscillogram verschijnt rustig op het scherm en de scope triggert stabiel.
Veel minder te spreken zijn wij over de nauwkeurigheid van de spanningsweergave en van de numerieke gegevens op het scherm. Met een gevoeligheid van 2 V/div zou een 8 V bloksignaal toch écht vier divisions hoog moeten zijn. Dat is dit signaal alles behalve, er mankeert dus nogal wat aan de nauwkeurigheid van de spanningsdeler aan de analoge ingang van het apparaat. Dat blijkt ook uit de numerieke weergave van de amplitude die wordt weergegeven als 6,80 V in plaats van de 8,0 V die het signaal écht is. Ook bij de weergave van de frequentie ontdekken wij een tamelijk grote fout, wat bij een dergelijk mooi blokvormig signaal eigenlijk niet zou mogen gebeuren.
DSO188-scope-05 (© 2018 Jos Verstraten)
De weergave van een blokgolf met een frequentie van 100 kHz en een
top-tot-top waarde van 8,0 V. (© 2018 Jos Verstraten)
En nu een sinus van 100 kHz
Hier openbaart zich (uiteraard) dezelfde kwaal. De signaalweergave is bevredigend, de spanningsijking van de scope is waardeloos. Nu beweert onze DSO188 zelfs dat onze 8,0 V hoge sinus maar 6,60 V groot is.

DSO188-scope-06 (© 2018 Jos Verstraten)
De weergave van een sinusgolf met een frequentie van 100 kHz en een
top-tot-top waarde van 8,0 V. (© 2018 Jos Verstraten)
Een 1,0 μs brede puls
Een smalle puls weergeven is voor de meeste goedkope oscilloscopen een zware opgave. De DSO188 brengt het er relatief goed van af. In onderstaande foto ziet u hoe dit scoopje vindt dat een steile puls met een breedte van 1 μs er uit ziet. Nu is niet alleen de amplitude-meting volledig in de war, maar brouwt ook de frequentie-meting er niets van. De frequentie van deze smalle puls bedroeg 100 kHz en geen 160 Hz, zoals de DSO188 beweert.

DSO188-scope-07 (© 2018 Jos Verstraten)
Weergave van een smalle puls met een breedte
van 1,0 μs. (© 2018 Jos Verstraten)
Een 1 kHz sinus van 100 mVtop-tot-top
Bij de weergave van kleine signalen op een digitale scope hebt u vaak last van kwantiseringsruis. Zeker bij een dergelijk klein apparaatje waar er geen fatsoenlijke scheiding bestaat tussen de analoge en digitale schakelingen kan er gemakkelijk een capacitieve koppeling ontstaan tussen de analoge ingang en bijvoorbeeld het kloksignaal.


Laat daar nu vrijwel geen sprake van zijn, zie onderstaande foto waar wij een 1 kHz sinus met een amplitude van 50 mV hebben gevangen op het scherm van de DSO188. Bovendien kunt u vaststellen dat de algoritmes die de amplitude en de frequentie uit de samples berekenen nu wél goed hun werk doen. Ook de amplitude op het scherm wordt keurig weergegeven als precies één hokje van 50 mV.

DSO188-scope-08 (© 2018 Jos Verstraten)
Een 1 kHz sinus met een amplitude van 50 mV.
(© 2018 Jos Verstraten)
Een laagfrequente blokgolf van 100 Hz en 10 V
Bij deze laatste test hebben wij de scope op DC-koppeling ingesteld en een blokje van 100 Hz van exact 10 V aan de ingang gelegd. Het resultaat is uitstekend, zowel wat signaalvorm als meetnauwkeurigheid betreft.

DSO188-scope-09 (© 2018 Jos Verstraten)
Een 100 Hz blok van 10 V wordt perfect weergegeven.
(© 2018 Jos Verstraten)

Conclusie


Van alle goedkoper dan vijftig euro scoopjes die wij hebben getest zijn wij van deze DSO188 het meest onder de indruk. Ondanks de kleine afmetingen is de scope goed te bedienen en is het oscillogram goed te interpreteren. Ook met de gebruiksduur van ongeveer negentig minuten met één acculading is in de praktijk goed te leven. Het enige jammerlijke aan dit prachtig apparaatje is dat de DSO188 niet te gebruiken is om betrouwbaar de numerieke grootheden van het ingangssignaal te meten. De fabrikant had deze optie beter weggelaten, want aan een meetfunctie die alleen 'for reference only' is hebt u in de praktijk niet erg veel.



(Open Circuit sponsor advertentie)
Hetelucht SMD soldeerstation - 300 W