Rigol DS2102 Oszilloskop

Wer Herres‘ zweiteilige Weiterbildungsreihe zu Oszilloskopen (ELEVATOR WORLD, Mai und Juni 2016) liest, könnte am Kauf eines dieser Geräte interessiert sein. In dieser Rezension schreibt Herres über seine Empfehlung. . . . Herausgeber

Die drei großen Oszilloskop-Hersteller Tektronix, LeCroy und Keysight (ehemals Agilent) stellen High-End-Instrumente mit fortschrittlichen Funktionen, astronomischen Spezifikationen, speziellen Bedienelementen und gut lesbaren Displays her. Die Preise für die Breitband-Vierkanal-Oszilloskope liegen im Bereich von mehreren Tausend US-Dollar und eignen sich damit für das gut ausgestattete Labor, Produktentwickler oder Universität mit angemessenem Budget.

Der unabhängige Techniker oder ernsthafte Student, der ein hochwertiges Tischoszilloskop zu einem bescheidenen Preis benötigt, wird durch die Realität des Instrumentenmarktes gezwungen, nach Alternativen zu suchen. An erster Stelle steht Rigol. Dieser Hersteller bietet eine Reihe von Modellen an, darunter das DS2102-Oszilloskop, das bei Amazon für knapp 1,000 US-Dollar erhältlich ist. Die Frage ist, ob dieses Instrument hinsichtlich Verarbeitungsqualität, Zuverlässigkeit, Spezifikationen und Ausstattung für den täglichen Gebrauch zufriedenstellend ist.

Ihr Autor hat ein fortschrittliches Vierkanal-Tektronix-Oszilloskop mit 1-GHz-Bandbreite und 5-GS/s-Abtastrate verwendet, das mit allen verfügbaren Optionen voll ausgestattet ist. Seit einigen Wochen nutzt er aber auch eine Rigol DS2102. Das Folgende sind seine Erkenntnisse.

Das Rigol ist zwar etwas kleiner und leichter als seine Konkurrenten, aber seine Konstruktion und Verarbeitung wirken hervorragend. Das Gehäuse und die Bedienelemente sind gut verarbeitet und der Bildschirm misst 7-3/4 Zoll. diagonal (im Gegensatz zu den 9 Zoll des Tektronix) ist absolut lesbar und für Werkbankarbeiten ausreichend. Die Überprüfung von Online-Tech-Foren usw. weist nicht auf ein Problem mit der langfristigen Zuverlässigkeit des Rigol hin.

Der Grund für den deutlich niedrigeren Preis sind reduzierte Spezifikationen. Bei 100 MHz müssen Sie sich fragen, ob dies für Ihre Arbeit ausreichend ist. Bei höheren Frequenzen nimmt die parallele kapazitive Reaktanz ab, wodurch das Signal überbrückt wird, und die induktive Reihenreaktanz nimmt zu, was ebenfalls zu einem Anstieg der Dämpfung führt. Um Instrumente mit höherer Bandbreite herzustellen, werden sehr enge interne Toleranzen und genaue Anschlüsse sowie spezielle Halbleiter benötigt, die die Voraussetzungen für eine Preissteigerung schaffen. Für allgemeine Motorarbeiten, einschließlich Fehlersuche bei Frequenzumrichtern (VFD) und Netzqualitätsmessungen, wahrscheinlich Bereiche für Aufzugstechniker, stellt die 100-MHz-Grenze kein Problem dar. Ein weiterer Grund für den bescheideneren Preis des Rigol ist die Tatsache, dass er zwei statt vier analoge Eingangskanäle hat. Sie müssen sich also erneut fragen, ob Ihre voraussichtliche Arbeit die gleichzeitige Anzeige von mehr als zwei Signalen umfasst.

Abschließend müssen wir uns mit den Features befassen, die der Rigol DS2102 bietet. Die einfache Antwort ist, dass sie umfangreich sind. Ein Beispiel ist die „Math“-Fähigkeit. Wie die „Großen Drei“ ermöglicht auch Rigol den Benutzern mit dieser Funktion den Zugriff auf eine Vielzahl von Informationen zu zwei separaten Signalen. (In diesem Modus beziehen sich einige Analysen nur auf ein einzelnes Signal.) Um zu zeigen, wie dies funktioniert, können wir zwei separate Signale in die beiden Kanäle eingeben. Dies könnte 60-Hz-Netzstrom von einer Hausanschlussleitung und Gleichstrom von einer 9-V-Batterie sein. Drücken Sie dann zuerst die Taste „Math“, gefolgt von dem Softkey, der „Math“ entspricht. Zwei Alternativen werden angezeigt – „Off“ und „Operate“, die hervorgehoben sind. Drücken Sie den Softkey erneut, und „A + B“ wird aktiviert. The sources sind aufgelistet. Quelle A ist Kanal 1; Quelle B ist Kanal 2. Jede Wellenform wird in der für den jeweiligen Kanal charakteristischen Farbe dargestellt. Das Ergebnis wird in Violett angezeigt, was keine dedizierte Kanalfarbe ist; Es ist eine Wellenform, die die Summe von Quelle A und Quelle B auf einer augenblicklichen Basis darstellt.

Durch zweimaliges Drücken des Softkeys, einmal zum Aktivieren des Menüs und erneut zum Scrollen nach unten, wird „A – B“ in Lila angezeigt. Diesmal ist das Ergebnis die Differenz zwischen Quelle A und Quelle B, wiederum auf einer sofortigen Basis. Wenn Sie noch einmal nach unten scrollen, wird das Produkt angezeigt. Eine interessante und informative Übung im Multiplikationsmodus besteht darin, eine Spannung als Quelle A anzuzeigen und mit einer Stromzange das gleiche Signal anzuschließen und als Quelle B anzuzeigen. Das Ergebnis ist ein Maß für die Leistung in der Schaltung.

Beim erneuten Scrollen nach unten wird Quelle A durch Quelle B geteilt. In einigen Fällen kann das Ergebnis seltsam aussehen, wenn versucht wird, durch Null zu dividieren. Wenn eine Anzeige unangemessen erscheint oder keine Anzeige vorhanden ist, drücken Sie wie immer auf „Auto“. Dies rekonfiguriert Triggerung und Amplitude für das interessierende Signal.

Drücken Sie den Softkey erneut, um zum nächsten Vorgang zu gelangen. Es sollte „FFT“ entsprechen, was für „Fast Fourier Transform“ steht. Hierbei handelt es sich um eine moderne Überarbeitung (endgültig formuliert 1960) von Joseph Fouriers Fourier-Transformation, die er im 19. Jahrhundert im Zusammenhang mit der Wärmeübertragung entwickelt hat. Es zerlegt das Signal als Funktion der Zeit in die Frequenzen, aus denen es besteht. Dies gilt insbesondere für elektrische Signalwellenformen, wie sie in einem Oszilloskop angezeigt werden. Die Mathematik ist sehr schwierig, aber das moderne Oszilloskop macht es mit ein paar Klicks auf einen Knopf.

Hier bezieht sich der Vorgang auf eine einzelne Quelle (nicht zwei), die als Kanal 1 aufgeführt ist. Durch Drücken des zweiten Softkeys von oben können wir zwischen Kanal 1 und Kanal 2 umschalten als the source. Wenn Sie in „FFT“ gehen, wird die Anzeige zu einem geteilten Bildschirm. Die obere Hälfte zeigt die Wellenform in ursprünglicher Zeitbereichsform. Die untere Hälfte zeigt das Signal des ausgewählten Kanals im Frequenzbereich an.

Dies ist das gleiche Signal, ohne dass Informationen gewonnen oder verloren werden. Der Zeitbereich und der Frequenzbereich sind unterschiedliche Darstellungen desselben elektrischen Signals, und es ist möglich, beliebig oft in beide Richtungen ohne Verzerrung oder Informationsverlust zu übersetzen.

Im Frequenzbereich zeigt die Y-Achse immer noch die Amplitude an, jedoch nicht in Volt, sondern in Leistung auf einer logarithmischen Dezibelskala. Die X-Achse, nicht die Zeit, repräsentiert die Frequenz. Beachten Sie, dass es im Frequenzbereich sowohl für die Sinuswelle als auch für das DC-Signal eine einzelne große Spitze an der Grundwelle gibt, ohne dass ein wesentlicher Anteil der Leistung in Form von Oberwellen angezeigt wird. Bei einer Rechteckwelle mit sehr schneller Anstiegs- und Abklingzeit wäre dies eine ganz andere Geschichte mit einem kleineren Anteil der Energie an der Grundwelle und Oberwellen, die bei anderen Frequenzen auftreten, wobei die Amplitude abnimmt, wenn der Frequenzunterschied zur Grundwelle zunimmt . Moderne Oszilloskope, darunter das Rigol DS2102, verdeutlichen diesen Zusammenhang sehr deutlich.

Der Frequenzbereich ist sehr nützlich, um Details zu einem Signal anzuzeigen, die bei einer ausschließlichen Betrachtung im Zeitbereich möglicherweise übersehen werden. Wenn Sie beispielsweise die Stromzufuhr zu einem VFD untersuchen, der an einen überhitzten Aufzugsmotor angeschlossen ist, wird empfohlen, die Stromqualität zu überprüfen, um zu sehen, welcher Anteil der Leistung gegebenenfalls als schädliche Oberschwingungen ausgedrückt wird, im Gegensatz zu konzentriert sich auf das Wesentliche. Solche Verzerrungen können durch andere angeschlossene nichtlineare Lasten innerhalb der Anlage oder in der Nähe verursacht werden. Auch Verkabelungs- oder Terminierungsprobleme sind in der Frequenzbereichsdarstellung zu erkennen.

Im Rigol DS2102 verfügt der „Math“-Modus über andere Funktionen, die auf verschiedene digitale Signale anwendbar sind, die von einer Bewegungssteuerung stammen und an den Wechselrichterabschnitt eines VFD angeschlossen werden können. Dies sind „Digitalfilter“, „Logik“ und „Erweitert“. Das Gerät verfügt über zahlreiche andere Funktionen, die für teurere Maschinen typisch sind. Dazu gehören unter anderem „Aufzeichnen“, „Messen“ und „Speichern“:

• Die Aufnahme erfolgt mit der ungeraden Taste unter dem großen Einstellrad rechts auf der Vorderseite. Es hat ein ausgefülltes Kreissymbol und die Hintergrundbeleuchtung ist rot. Drücken Sie diese Taste, um mit der Aufzeichnung einer Wellenform zu beginnen und sie in den Oszilloskopspeicher einzugeben. Die Schaltfläche links stoppt die Aufnahme. Die Taste in der Mitte pausiert und spielt die Aufnahme ab.
• „Measure“ umfasst drei Modi: „Math Operation“ (siehe oben), „Auto Measurement“ und „Cursor Measurement“. „Auto Measurement“ misst 24 Wellenformparameter und umfasst Statistiken und Analysen. Zusätzlich bietet der Frequenzzähler eine genaue Dokumentation der Frequenz eines beliebigen AC-Signals. „Cursor Measurement“ ermöglicht dem Benutzer, vertikale und horizontale Markierungen entlang der X- und Y-Achse zu platzieren. Die Cursorpositionen können angepasst werden, um beispielsweise Spitzen-Spitzen-Spannungspegel oder Zeitintervalle einzuschließen. Messungen werden auf dem Bildschirm als Zahlen angezeigt.
• „Storage“ ermöglicht dem Benutzer, Einstellungen oder Wellenformen im internen Speicher oder auf einem in den USB-Steckplatz eingesteckten Flash-Laufwerk aufzuzeichnen. Um die Speicheraktion auf einem USB-Gerät auszuführen, markieren und wählen Sie zuerst „Disc D“ und drücken Sie dann die mit dem Bild eines Druckers gekennzeichnete Taste. Das USB-Gerät kann dann vom Oszilloskop entfernt und in den USB-Steckplatz eines Computers eingesteckt werden. Die Wellenform und/oder Einstellungen können als JPEG oder einem anderen Format im Computer zum späteren Nachschlagen gespeichert und ausgedruckt oder per E-Mail an einen Kollegen gesendet werden Funktionen und eine intuitive Benutzeroberfläche. Es wird dem Studenten oder unabhängigen Techniker viele Jahre lang gute Dienste leisten.