JINHAN JDS2022A двухлучевой ручной осциллограф | колебания | фигуры Лиссажу | снятие ВАХ |

Здравствуйте. Предлагаю вниманию обзор ручного переносного двухканального (двухлучевого) осциллографа выполненного в формфакторе мультиметра.
В обзоре помимо стандартных вещей, таких как распаковка, комплектация, крупные фото героя обзора и аксессуаров, также присутствуют и тесты с рисованием фигур Лиссажу, затухающих колебаний параллельного колебательного контура и снятие вольт-амперных характеристик (ВАХ).
В общем кому интересно, заходим…

Для начала заглянем в Википедию:

Осцилло?граф (лат. oscillo — качаюсь + греч. ????? — пишу) — прибор, предназначенный для исследования (наблюдения, записи, измерения) амплитудных и временны?х параметров электрического сигнала, подаваемого на его вход, либо непосредственно на экране, либо записываемого на фотоленте.

Изначально осциллографы были механическими, потом электронно-лучевыми, а теперь стали цифровыми.
Осциллограф для радиолюбителя, это как тестер для электрика, это как бинокль для военного, это как микроскоп для биолога… Эту цепочку можно продолжать до бесконечности. Поэтому пора переходить к обзору.

Характеристики:

Основные характеристики:
? частота дискретизации 200MSa/s, полоса пропускания 20MHz;
? 3.2 дюймовый цветной TFT LCD дисплей, 320x240 пикселей;
? Язык меню: английский или китайский;
? Питается от 1 или 2 Li-ion аккумуляторов.

Функции осциллографа:
-Тип входа: AC / DC
-Входное сопротивление: 1megohm 25pF
-Максимальное входное напряжение: 40V (probe 1X), 400V (probe 10X), 2000V (optional probe 100X)
-Чувствительность по вертикали: 10mV — 5V (probe 1X), 100mV — 50V (probe 10X) (1, 2.5, 5 step)
-Точность по вертикали: 3%
-Разрешающая способность по вертикали: 8bit
-Полоса пропускания: 20MHz
-Частота дискретизации: 200MSa/s
-Диапазон по горизонтали: 10nS/клетку — 5S/клетку
-Режимы синхронизации: авто, нормальный и одиночный
-Курсорные измерения: поддерживаются курсоры по времени и напряжению
-Экран: 3.2 дюйма, 16bit цветность, TFT, 320 x 240 пикселов.

Размер и вес:
-Размер: 21.50 x 9.60 x 3.60 cm;
-Вес: 0.370 kg

Распаковка:

Обычно я этот пункт пропускаю, т.к. всё бывает достаточно стандартно. Здесь же есть некоторые отличия. Посылка была доставлена курьером от Pony Express. Пришла достаточно быстро, менее чем за 2 недели. Но на этом плюсы доставки кончились. Первое, что бросилось в глаза — посылку вскрывали. Второе — при вскрытии посылки порвали коробку.

Комплектность:

Хоть посылку и вскрывали и порвали коробку, но комплектность не нарушили и сам осциллограф не пострадал. Итак, в комплекте было следующее:
— переходник под наши розетки;
— зарядное устройство для Li-Ion аккумуляторов;
— 2 Li-Ion аккумулятора типа 18650;
— кабель USB для связи с компьютером;
— 2 щупа с встроенными делителями;
— набор цветных колечек, 2 колпачка и отвёртка;
— непонятная картонная карточка, наверно ОТК;
— инструкция на английском языке;
— 2 защитные плёнки для экрана (одна уже наклеена);
— осциллограф.

Осмотр:

Корпус прибора выполнен из двухцветного пластика: чёрный и жёлтый, причем чёрный пластик твёрдый, а жёлтый мягкий как плотная резина. На лицевой стороне расположен экран и клавиатура, на переднем торце 2 BNC гнезда — входы, на правом торце гнездо miniUSB, на тыльной стороне отсек для аккумуляторов. Аккумуляторы включены параллельно, т.о. осциллограф может работать как от одного, так и от двух аккумуляторов.

Назначение кнопок я взял из инструкции. Но т.к. она предназначается для 2 типов проборов, то и картинки 2. Обозреваемый прибор на картинке слева.

Тестирование:

Для включения и выключения прибора необходимо удерживать несколько секунд кнопку «PWR». При включении сначала появляется на несколько секунд логотип с иероглифами, который сменяется привычной для большинства осциллографов картинкой. 

На меню я подробно останавливаться не буду, всё достаточно стандартно и интуитивно понятно. Вкратце скажу следующее: меню находится в правой части экрана и состоит из 4 окошек, самое верхнее это название раздела меню, остальные 3 соответствуют кнопкам F1, F2, F3 сверху вниз.
Для выбора в меню доступно 2 вида представления изображения: цветное и чёрно-белое

Существует возможность сохранять «скриншот» экрана. Осциллограф способен помнить до 6 «скриншотов». Эти «скриншоты» в виде BMP фалов можно переписать на компьютер через USB кабель. Для этого необходимо в выключенном состоянии соединить компьютер и осциллограф комплектным кабелем и включить осциллограф одновременным удержанием кнопок «ОК» и «PWR». В таком режиме осциллограф определяется как «Флеш-накопитель»

В котором находится файл прошивки и 6 файлов «скриншотов». Вот как выглядят эти «скриншоты»

Перед тем как использовать осциллограф по прямому назначению, необходимо произвести подстройку делителе щупов. Для чего необходимо подключить осциллограф через щуп в режиме 10Х к генератору прямоугольных импульсов и комплектной отвёрткой добиться «прямоугольности»

Но тут необходимо сделать оговорку: в моём случае щупы уже были настроены.
Щупы настроены, пора переходить непосредственно к тестированию. Проверим работу в крайних положениях. Сначала на максимальных частотах, а это 20 МГц:

Слева синусоида, справа прямоугольные импульсы. Не заметно? Да, форму оценить невозможно, однако амплитуда и частота измеряются осциллографом корректно. Амплитуда указана в правом нижнем квадратике, частота в правом нижнем углу. В левом нижнем углу указана чувствительность (в данном случае 200 мВ на клетку), вверху по центру — развёртка (в данном случае 25 наносекунд на клетку).
С 5 МГц и ниже уже можно судить о форме сигнала.

Как и раньше — слева синусоида, справа прямоугольные импульсы.
Уменьшим частоту сначала до 10 КГц (слева), а потом до 0,1 Гц (справа):

На развёртке в 5 секунд на клетку я успел переключить несколько раз форму сигнала, что сбило с толку алгоритм вычисления параметров.
Следующим тестом попробуем посмотреть на форму сигнала при максимальной чувствительности в 10 мВ на клетку:

Появились небольшие шумы, но всё в пределах нормы.

Фигуры Лиссажу:
Осциллограф 2-х канальный или как говорили об электронно-лучевых осциллографах — 2-х лучевой. У осциллографа есть возможность менять характеристики осей со стандартного «напряжение по вертикали и время по горизонтали» на «напряжение по X и по Y». Во втором режиме канал 1 задаёт смещение по вертикали, а канал 2 по горизонтали. В этом режиме можно построить, например, фигуры Лиссажу.
Из Википедии:

Фигу?ры Лиссажу? — замкнутые траектории, прочерчиваемые точкой, совершающей одновременно два гармонических колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Впервые изучены французским учёным Жюлем Антуаном Лиссажу. Вид фигур зависит от соотношения между периодами (частотами), фазами и амплитудами обоих колебаний.

Для построения этих фигур необходимо подключить осциллограф к 2-х канальному генератору сигналов. И задать синусоидальную форму сигнала на оба канала. При одинаковых частотах и амплитудах, но со сдвигом фазы 90 градусов должен получиться круг:

Если частоты не одинаковы, а кратны одна относительно другой, то можно получить фигуры Лиссажу более сложных форм. Вот, например, кратность частот равна двум:

Если периоды обоих колебаний неточно совпадают, то разность фаз всё время меняется, вследствие чего полученная фигура всё время деформируется, превращаясь из знака «бесконечность» в «седло» и обратно. При большей кратности частот, можно получить ещё более сложные формы.

Параллельный колебательный контур:
В учебниках физики существует множество различных задач с колебательными контурами. Вот для примера форма сигнала параллельного колебательного контура.

Индуктивность и ёмкость для опыта были взяты первые попавшиеся, добротность контура получилась достаточно низкая, однако для демонстрации возможностей пойдёт.

Снятие Вольт-Амперной Характеристики (ВАХ):
Вот это уже достаточно нестандартное применение осциллографа. Однако почему нет? Попробуем снять ВАХ советского зелёного светодиода АЛ307. Для чего подключим его последовательно с резистором 2КОм к выходу генератора:

Общий провод осциллографа подключим в точку соединения светодиода и резистора, первым каналом будем измерять напряжение на светодиоде, вторым напряжение на резисторе, что будет прямопропорционально протекающему через цепочку току. Но т.к. напряжения будут выдаваться в противофазе, необходимо один из каналов проинвертировать, благо в меню осциллографа такая возможность имеется. Вот что получилось:


Усложним схему добавив ещё один светодиод, АЛ307 у меня оказался всего один, поэтому заменим его на китайские 2. При низкой частоте колебаний светодиоды будут загораться поочерёдно. 

Видеообзор:

В видеообзоре более подробно разобрана работа осциллографа, меню, подключение к компьютеру, сохранение «скриншотов», снятие ВАХ и др.

Итог:

Приобретением я остался полностью удовлетворён. Осциллограф прекрасно выполняет свои заявленные функции с приемлемой точностью. Необходимо отметить очень грамотную работу синхронизации в режиме «Авто». При тестировании колебательных процессов контура достаточно короткий колебательный процесс при отключении источника питания всегда фиксировался в середине экрана с 2-х секундной паузой, за время которой можно либо «заморозить картинку» для анализа или дальнейшего сохранения, либо продолжать дальше работать. Помимо стандартных возможностей порадовало наличие режима «Напряжение по Х и по Y» для получения фигур Лиссажу и снятия ВАХ. Ещё в меню есть возможность включения третьего «луча», который является математической функцией двух физических каналов. Это либо сумма каналов, либо их разность, либо разность канала относительно опорной величины. Для чего можно это использовать у меня фантазии не хватило. К плюсам также можно отнести стандартный тип аккумуляторов и достаточно большое время работы прибора от них. За пару часов экспериментов, судя по встроенному индикатору заряда, удалось «усадить» аккумуляторы всего на четверть.
К минусам можно отнести 2 найденных неудобства:
— если уж сделали формфактор мультиметра, то неплохо было бы сделать и откидную ножку на тыльной стороне;
— не очень удобно постоянно вручную задавать номер ячейки для сохранения «скриншота», было бы неплохо, если бы номер ячейки сам «инкриментировался».
В любом случае, за эту цену считаю данный осциллограф вполне достойным прибором.



Купон до $122.99: JINHANG
Надеюсь не зря старался и информация найдёт своего читателя. Удачи!!!