|
Het Chinese JYE Tech heeft een poging gewaagd de goedkoopste scope aller tijden te ontwerpen. Voor ongeveer € 15,00 kunt u een bouwpakketje bestellen van de DSO138, een in de handpalm te houden scope met een bandbreedte van 200 kHz en een gevoeligheid van 10 mv/div. 
|
Kennismaking met de DSO138
Meerdere versies leverbaar
De originele DSO138 is ontworpen door het Chinese JYE Tech Ltd. Op haar site klaagt dit bedrijf dat concurrenten het ontwerp hebben gestolen en een exacte kopie op de markt brengen. Het gevolg is dat u een 'DSO138' voor zeer uiteenlopende prijzen kunt bestellen op wel een tiental Chinese sites. Ook op eBay staan uiteraard tientallen aanbieders. Als u uitgebreid zoekt op internet vindt u bij een Chinese aanbieder een als DSO138 gepresenteerd bouwpakket voor niet meer dan € 15,44, inclusief verzending naar Nederland. Bij diverse alweer Chinese leveranciers is een transparante acryl behuizing leverbaar voor prijzen vanaf € 7,54. Geen zin om priegelige onderdeeltjes te solderen? Bestel dan de compleet gemonteerde en geteste print voor € 18,74. Hebt u helemaal geen zin om in het verre China te bestellen en vijf weken op levering te wachten? Dan kunt u ook bij vertrouwde Nederlandse leveranciers als Elektor of Conrad terecht. Daar hangt wel een prijskaartje aan, u moet op minstens € 44,95 rekenen voor de versie mét behuizing.
Het apparaatje ten voeten uit
In onderstaande figuur is de DSO138 in volle glorie voorgesteld, in dit geval de originele versie van JYE Tech. De volledige elektronica is ondergebracht op een basisprintje van slechts 117 mm bij 77 mm. Bovenop dit printje zit de display-print met het 50 mm bij 38 mm groot kleurenschermpje. Links ziet u drie miniatuur schuifschakelaartjes voor het instellen van de ingangsspanning. Rechts staan vier al even kleine drukknopjes waarmee u de scope moet bedienen. Aan de bovenzijde zit links een BNC-connector voor het aansluiten van de ingangsspanning. Rechts zit een 4,5 mm voedingsplug waarop u een gestabiliseerde spanning van 9 Vdc moet aansluiten. Daarvoor zijn goedkope netstekkervoedingen in de handel.
 |
| De elektronica van de DSO138 is ondergebracht op twee printjes. (© JYE Tech Ltd.) |
Belangrijker dan het uiterlijk zijn uiteraard de specificaties. In het kort samengevat:
- Analoge bandbreedte: 200 kHz
- Sample snelheid: 1 Ms/s
- Resolutie: 12 bit
- Aantal samples in geheugen: 1.024
- Beeldscherm type: multicolor 2.5 inch TFT LCD
- Beeldscherm resolutie: 320 x 240 pixels
- Gevoeligheid: 10 mV/div - 5 V/div
- Ingangsspanning: 50 Vtoptottop max.
- Ingangsimpedantie: 1 MΩ, 20 pF
- Ingangskoppeling: GND - AC - DC
- Onnauwkeurigheid numerieke metingen: ±5%
- Tijdbasis: 500 s/div tot 10 µs/div
- Trigger modi: auto, normaal, single
- Trigger type: dalende flank of stijgende flank
- Trigger positie: vast op 50 % van de samples in het geheugen
- Voedingsspanning: 9 Vdc
- Voedingsstroom: 120 mA
- Afmetingen van de elektronica: 117 mm x 76 mm x 15 mm
- Afmetingen ingebouwd: 130 mm x 90 mm x 30 mm
- Gewicht van de elektronica: 70 g
- Gewicht ingebouwd: 200 g
Het bouwpakket
U moet niet alles solderen
Zoals u op bovenstaande foto ziet, bevat de print een heleboel uiterst kleine SMD-componentjes. Onder de display-print zit bovendien de subminiatuur microprocessor en twee IC'tjes. Gelukkig hoeft u deze componenten niet op de print te solderen, want het bouwpakket wordt geleverd met reeds geassembleerde processor en SMD-componenten. Wat u wél moet solderen is samengevat in onderstaande foto.
 |
| De inhoud van het bouwpakket. (© JYE Tech Ltd.) |
Chinese fabrikanten zijn helaas nog steeds berucht vanwege hun zeer slechte handleidingen. Dat valt bij de DSO138 mee. Aan de hand van een paar pagina's met miniatuur fotootjes wordt iedere stap in het solderen van de print duidelijk toegelicht. Iedereen die kan solderen en nauwkeurig kan werken, moet de constructie van de scope tot een goed einde kunnen brengen.
 |
| De eerste dertien stappen van de bouw toegelicht in de bouwbeschrijving. (© JYE Tech Ltd.) |
Als u alle componenten hebt gesoldeerd en de 9 Vdc voeding hebt aangesloten, moet de scope het doen. U moet alleen de twee trimmercondensatoren van de spanningsdeler aan de ingang afregelen, zodat een blokspanning goed wordt weergegeven op het scherm. Ook deze handeling wordt goed beschreven en bovendien staat er op de print hiervoor een testpunt ter beschikking. Met deze afregeling compenseert u de ingangsverzwakker capacitief, zodat de hoge frequenties even veel worden verzwakt als de lage.
 |
| Het afregelen van de condensatoren in de ingangsdeler. (© JYE Tech Ltd.) |
Hoe anders zit het met het bouwpakketje van de behuizing! Het lijkt mooi: het pakketje bestaat uit zeven keurig uitgefreesde plaatjes acryl plus een zakje met afstandsbusjes, schroefjes en onderdeeltjes waarmee u de schakelaars en de drukknopjes ook na inbouw van de print in de behuizing kunt bedienen. Echter, een handleiding ontbreekt zodat het nogal wat gepuzzel kost alvorens duidelijk wordt hoe de constructies die de schakelaars en de drukknopjes verlengen precies in elkaar zitten. Maar... erger is dat hier en daar zaken niet precies passen. U moet bijvoorbeeld de pennetjes van de twee connectoren naast de USB-connector afknippen, wil een en ander in elkaar passen. Bovendien zijn de drie plastic meenemers, die de knopjes van de schakelaars verlengen tot boven de frontplaat, niet op maat gemaakt. U moet deze iets afvijlen, anders lopen deze meenemers onherroepelijk vast tegen de onderzijde van de frontplaat. Bovendien zit er nogal wat speling tussen de knopjes van de schakelaars en de uitsparingen voor deze knopjes in de meenemers, zodat de knopjes erg gammel worden en de derde stand vaak net niet wordt gehaald.
 |
| De lege behuizing en de ingebouwde scope. (© 2017 Jos Verstraten) |
Het werken met de scope
De knoppen en schakelaars
In onderstaande figuur hebben wij de functie van de zeven bedieningsorganen van de DSO138 samengevat. Met de drie linker schuifschakelaars stelt u de gevoeligheid en de signaalkoppeling van de scope in. Met het onderste van vier rechter drukknopjes scrolt u door de functies die via de software worden ingesteld, zoals tijdbasis, triggering en het wel of niet op het scherm weergeven van de numerieke gegevens van het ingangssignaal. Met de twee volgende drukknopjes verlaagt of verhoogt u de waarde van de functie. Met de bovenste drukknop bevriest u het beeld op het scherm (HOLD) of zet u de scope in werkende stand (RUNNING). Met de Reset drukknop start u de software weer op en wordt de scope geïnitialiseerd. Aan de onderste rand van de print ziet u een paar poorten, waarmee u toegang krijgt tot de elektronische ingewanden van het apparaat en bijvoorbeeld een update van de firmware kunt uploaden:
- Serial Wire Debug.
- USB-poort.
- Universal Asynchronous Receiver Transmitter.
Wat u met deze poorten kunt doen wordt toegelicht in een aantal PDF-bestanden die u van de site van de fabrikant kunt downloaden.
 |
| De bedieningsorganen en afregelpunten van de DSO138. (© 2017 Jos Verstraten) |
Op de meeste scopes staat een draaischakelaar waarmee u de gevoeligheid van het apparaat kunt instellen in de bekende 1-2-5 sequentie. Die schakelaar zou meer kosten dan de hele DSO138, dus hebben de ontwerpers iets anders verzonnen. Met twee driestanden schuifschakelaars kunt u de gevoeligheid instellen tussen 10 mV/div en 5 V/div. Met de bovenste schakelaar kiest u een basisgevoeligheid van 1 V/div, 100 mV/div of 10 mV/div. Met de onderste schakelaar vermenigvuldigt u deze instelling met 5, 2 of 1. In totaal hebt u dus negen gevoeligheidsinstellingen in dezelfde 1-2-5 sequentie als bij iedere scope. Hoe dat elektronisch gaat ziet u aan de hand van het onderstaande schema van de ingangsversterker. Met de schakelaar SW1A verbindt u de ingang van de verzwakker ofwel met de massa, ofwel rechtstreeks met de BNC-connector, ofwel via een condensator van 100 nF met de BNC.
Nadien volgen drie RC-netwerken, die parallel staan en die ieder een deel van de ingangsspanning doorkoppelen via schakelaar SW2A. De condensatoren C2 tot en met C7 zorgen ervoor dat ook de hogere frequenties in dezelfde mate verzwakt worden als hun lagere broertjes. Nadien volgt een TL084 op-amp, geschakeld als buffer. De uitgang is afgesloten met een tweede zeer laagohmige weerstandsdeler die voor de 1-2-5 deling zorgt. Met de schakelaar S3A selecteert u de gewenste deelverhouding en voert het signaal toe aan een tweede op-amp, die geschakeld is als inverterende versterker met een versterkingsfactor van ongeveer tien.
De drie schakelaars hebben een hier niet getekende tweede sectie, die ofwel de massa, ofwel de voeding, ofwel de helft van de voeding aan pennen van de microprocessor aanbiedt. Door het uitlezen van deze pennen weet de software op welke standen u de twee schakelaars hebt ingesteld en kan de overeenkomende gevoeligheid op het scherm verschijnen.
 |
| Het schema van de ingangsdeler en -versterker. (© JYE Tech Ltd.) |
Behalve het oscillogram van de ingangsspanning zet de software een heleboel extra gegevens op het kleine scherm. In onderstaande figuur hebben wij dat overzichtelijk samengevat. De betekenis van alle data zal voor u, ervaren elektronicus, wel zonder meer duidelijk zijn.
 |
| De gegevens op het kleine schermpje van de DSO138. (© 2017 Jos Verstraten) |
Het kleine schermpje staat zo vol gegevens dat er nauwelijks plaats is voor het oscillogram van het ingangssignaal. Het is natuurlijk prachtig dat de software zowat alle data van de spanning op de ingang kan ontcijferen, maar de vraag is hoe nauwkeurig deze gegevens zijn bij een dergelijk goedkoop apparaatje en hoezeer u ze nodig hebt. Gelukkig kunt u de overdadige numerieke gegevens van het ingangssignaal gemakkelijk van het scherm verwijderen. Selecteer met de onderste drukknop de functie 'Tijdbasis snelheid' (zie later) en druk minstens twee seconden op de 'RUN/HOLD/OK' drukknop. De numerieke gegevens verdwijnen van het scherm. Op dezelfde manier kunt u deze gegevens weer laten verschijnen.
Het instellen van de scope met de drukknoppen
Na het inschakelen van de DSO138 ziet u rond de instelling van de tijdbasis een blauw vierkantje. Dat wil zeggen dat deze functie actief is en dat u met de twee drukknoppen 'Volgende' en 'Vorige' de gewenste tijdbasissnelheid kunt selecteren. De snelste stand is 10 µs/div, de traagste niet minder dan 500 s/div. Uit dit bereik blijkt reeds de eerste belangrijke beperking van dit scoopje. Het is een typisch LF-ding, goed genoeg voor het meten in audioschakelingen, maar meer hoeft u er niet van te verwachten. Door het drukken op de knop 'Selectie' kunt u door de diverse functies scrollen:
- Tijdbasis snelheid:
10 µs/div tot 500 s/div - Trigger modus:
AUTO, NORM en SING. In de AUTO modus neemt de scope altijd samples van het ingangssignaal. In de NORM modus zal de scope alleen monsters beginnen te nemen vanaf het moment dat aan de triggervoorwaarden wordt voldaan. In de SING(le) modus zal de scope samples nemen en stoppen op het moment dat de triggervoorwaarden bereikt zijn. - Trigger flank:
Selectie tussen stijgende en dalende flank. - Trigger niveau:
Met 'Volgende' en 'Vorige' kunt u het paarse pijltje, rechts van het scherm, op en neer sturen. Hiermee stelt u de grootte van de triggerspanning in, rechts boven ziet u de numerieke waarde van deze spanning. - Deel van het geheugen op scherm:
In het geheugen worden 1.024 samples opgeslagen. Deze verschijnen niet allemaal op het scherm. Met deze functie kunt u selecteren welk deel van de samples op het scherm verschijnt. - Nullijn:
Hiermee stelt u de plaats van het linker lichtblauwe pijltje in. Dit geeft de nullijn van de ingangsspanning weer.
Beelden opslaan en weergeven
Tot slot heeft de DSO138 zowaar ook nog de optie om het schermbeeld in een intern geheugen op te slaan. Druk gelijktijdig op 'Selectie' en 'Volgende'. Het momentane schermbeeld wordt opgeslagen in het geheugen. U kunt dit later terug op het scherm zetten door 'Selectie' en 'Vorige' gelijktijdig in te drukken.
De DSO138 op de testbank
Test 1: sinus van 1 kHz met diverse amplituden
De eerste test, een sinussignaal van 1 kHz met een effectieve waarde van 1 V, geeft een behoorlijk goed beeld en bevredigende nauwkeurigheid. De DSO138 beweert dat de frequentie 999 Hz is en de effectieve waarde van de spanning 0,96 V. Keurig voor zo'n goedkoop apparaatje! Bij een ingangsspanning van 5 V en 2 V/div wordt een eerste tekortkoming van de DSO138 duidelijk. De numerieke gegevens (1.000 kHz en 4,83 Veff) zijn nog redelijk betrouwbaar, maar er ontstaat een duidelijke vervorming in het beeld, zie de rode pijltjes. Wij moesten de grootte van de spanning naar 2,1 Veff terugschroeven alvorens deze vervorming bij deze instelling verdwijnt. Ook bij een kleine spanning van slechts 100 mV en 50 mV/div ontstaat helaas een soortgelijke vervorming in het oscillogram.
 |
| Test met sinusspanningen van 1 V, 5 V en 100 mV bij 1 kHz. (© 2017 Jos Verstraten) |
Bij 100 Hz is het resultaat goed, hoewel er duidelijk wat quantiseringsruis op het signaal aanwezig is. Bij 1 kHz beginnen de hoeken van het signaal al een beetje af te ronden. Bij 10 kHz wordt het resultaat volledig onacceptabel! Een grote signaalvervorming, terwijl de gespecificeerde analoge bandbreedte van 200 kHz een dergelijke blokpuls zonder vervorming zou moeten weergeven. Opmerkelijk is dat in de drie gevallen de numerieke gegevens wél goed worden gemeten.
 |
| Test met blokgolven van 100 Hz, 1 kHz en 10 kHz bij 1 V. (© 2017 Jos Verstraten) |
De slechte weergave van de 10 kHz blokgolf doet het ergste vrezen wat betreft de analoge bandbreedte van het apparaat. Hoe dit beter te testen dan door een paar sinusjes met oplopende frequentie, maar constante amplitude op het scherm te zetten! In onderstaande foto's ziet u het resultaat van sinussen van respectievelijk 2 kHz, 20 kHz en 200 kHz met constante effectieve waarde van 200 mV. De claim van de fabrikant dat de analoge bandbreedte 200 kHz bedraagt is dus onzin. Van het 200 kHz signaal blijft weinig over. Afgezien van een te kleine analoge bandbreedte is de sample snelheid van 1 Ms/s te laag om iedere periode van het 200 kHz signaal op dezelfde manier te bemonsteren.
 |
| Test met 200 mV sinussen van 2 kHz, 20 kHz en 200 kHz. (© 2017 Jos Verstraten) |
In deze test hebben wij een smalle puls met een frequentie van 3 kHz en een duty-cycle van 10% gemeten, zie linker oscillogram. Natuurlijk is hier nog niet veel te zien van de puls, dus kunt u de tijdbasissnelheid verhogen tot 10 µs/div. Nu valt de puls echter buiten het beeld. Met de functie 'Deel van het geheugen op scherm' kunt u door de in het geheugen opgeslagen samples scrollen tot de puls in volle glorie midden op het schermpje verschijnt (rechter oscillogram).
 |
| Weergave van een smalle puls met een frequentie van 3 kHz. (© 2017 Jos Verstraten) |
Een belangrijk kwaliteitscriterium voor iedere scope is de manier waarop getriggerd kan worden op onregelmatig gevormde signalen zodat een stabiel beeld op het scherm verschijnt. Met onze Arbitrary Function Generator hebben wij een aantal complexe signalen samengesteld en deze aangeboden aan de DSO138 en aan onze aloude analoge Hameg HM412, een van de beroemdste low-cost oscilloscopen die ooit op de markt zijn gezet. Tot onze verbazing had de DSO138 minder moeite om een stabiel beeld op het scherm te zetten dan de Hameg, zie onderstaande oscillogrammen.
 |
| Testen van de triggercapaciteiten door het aanleggen van onregelmatig gevormde signalen. (© 2017 Jos Verstraten) |
Algemene conclusie
Wij zijn dit artikel begonnen met de vraag 'De moeite waard of koopt u een kat in de zak?'. Het zal duidelijk zijn dat de DSO138 geen optie is als u op een serieuze manier met elektronica aan de slag gaat. Voor bepaalde toepassingen kan dit scoopje toch wel handig zijn. Op internet staat een verhaal van een amateur synthesizerbouwer, die een DSO138 heeft ingebouwd in zijn apparaat om het verband te zien tussen signaalvorm en het geluid dat uit zijn boxen komt. Als u af en toe knutselt met audio-elektronica en weinig te besteden hebt, is de DSO138 een uitstekende optie voor u. Binnen het audiospectrum van 20 Hz tot 20 kHz met niet te grote ingangsspanningen doet het apparaatje het goed. Een andere elektronicus gebruikt de DSO138 om het verloop van de stroom in een brandstofjet weer te geven. Een typisch LF-toepassing, waar dit scoopje uitstekend zal presteren.
DSO138 oscilloscoop bouwpakket
