Oscilloscopio Rigol DS2102

Chi ha letto la serie in due parti Continuing Education di Herres sugli oscilloscopi (ELEVATOR WORLD, maggio e giugno 2016) potrebbe essere interessato ad acquistare uno di questi strumenti. In questa recensione, Herres scrive della sua raccomandazione. . . . Redattore

I tre grandi produttori di oscilloscopi, Tektronix, LeCroy e Keysight (precedentemente Agilent) producono strumenti di fascia alta che hanno caratteristiche avanzate, specifiche astronomiche, controlli specializzati e display ad alta leggibilità. I prezzi per gli oscilloscopi a quattro canali ad alta larghezza di banda sono nell'ordine di diverse migliaia di dollari USA, il che li rende adatti a laboratori ben attrezzati, sviluppatori di prodotti o università con un budget adeguato.

Il tecnico indipendente o lo studente serio che richiede un oscilloscopio da banco di qualità a un prezzo contenuto è costretto dalle realtà del mercato della strumentazione a cercare alternative. Primo fra tutti è Rigol. Questo produttore offre una gamma di modelli, incluso l'oscilloscopio DS2102, che può essere acquistato da Amazon per poco meno di 1,000 dollari. La domanda è se questo strumento è soddisfacente per l'uso quotidiano per quanto riguarda la qualità della lavorazione, l'affidabilità, le specifiche e le caratteristiche incluse.

L'autore ha utilizzato un oscilloscopio Tektronix avanzato a quattro canali con larghezza di banda di 1 GHz e frequenza di campionamento di 5 GS/s, completamente caricato con tutte le opzioni disponibili. Tuttavia, nelle ultime settimane, ha utilizzato anche un Rigol DS2102. Quelle che seguono sono le sue scoperte.

Il Rigol è un po' più piccolo e leggero dei suoi concorrenti, ma la sua costruzione e lavorazione sembrano essere superbe. La custodia e i controlli sono ben fatti e lo schermo misura 7-3/4 pollici. diagonalmente (al contrario dei 9 pollici del Tektronix) è assolutamente leggibile e adeguato per il lavoro da banco. Controllare forum tecnici online, ecc. non indica un problema con l'affidabilità a lungo termine del Rigol.

La ragione del prezzo molto più basso è la riduzione delle specifiche. A 100 MHz, devi chiedere se questo è adeguato per il lavoro che farai. A frequenze più elevate, la reattanza capacitiva parallela diminuisce, deviando il segnale, e la reattanza induttiva serie aumenta, determinando anche un aumento dell'attenuazione. Per produrre strumenti a larghezza di banda più elevata, sono necessarie tolleranze interne molto strette e terminazioni rigorose, nonché semiconduttori speciali, e questo è ciò che ha posto le basi per un aumento dei prezzi. Per il lavoro generale sui motori, inclusa la risoluzione dei problemi dei convertitori di frequenza (VFD) e le misurazioni della qualità dell'energia, aree probabili per i tecnici degli ascensori, il limite di 100 MHz non rappresenta un problema. Un altro motivo per il cartellino del prezzo più modesto sul Rigol è il fatto che ha due canali di ingresso analogici, anziché quattro. Quindi, ancora una volta, devi chiederti se il tuo lavoro previsto comporterà la visualizzazione di più di due segnali contemporaneamente.

Infine, dobbiamo esaminare le funzionalità offerte dal Rigol DS2102. La risposta semplice è che sono estesi. Un esempio è la capacità "Math". Come i "Tre Grandi", Rigol consente agli utenti di accedere a una varietà di informazioni relative a due segnali separati per mezzo di questa funzione. (In questa modalità, alcune analisi riguardano solo un singolo segnale.) Per mostrare come funziona, possiamo inserire due segnali separati nei due canali. Questi potrebbero essere l'alimentazione di rete a 60 Hz da un circuito di derivazione locale e CC da una batteria da 9 V. Quindi, premi prima il pulsante "Matematica", seguito dal softkey che corrisponde a "Matematica". Vengono visualizzate due alternative: "Off" e "Operate", che è evidenziato. Premere nuovamente il softkey e "A + B" viene attivato. The sourcesono elencati. La sorgente A è il canale 1; La sorgente B è il canale 2. Ciascuna forma d'onda viene visualizzata nel colore caratteristico del rispettivo canale. Il risultato è mostrato in viola, che non è un colore del canale dedicato; è una forma d'onda che rappresenta la somma istante per istante della Sorgente A e della Sorgente B.

Premendo due volte il Softkey, una volta per attivare il menu e un'altra per scorrere verso il basso, vediamo “A – B” visualizzato in viola. Questa volta, il risultato è la differenza tra la Sorgente A e la Sorgente B, sempre istante per istante. Scorrendo ancora una volta verso il basso, viene visualizzato il prodotto. Un esercizio interessante e informativo nella modalità di moltiplicazione consiste nel visualizzare una tensione come sorgente A e, utilizzando una sonda di corrente, agganciare lo stesso segnale e visualizzarlo come Sorgente B. Il risultato sarà una misura della potenza nel circuito.

Scorrendo di nuovo verso il basso, la Sorgente A viene divisa per la Sorgente B. In alcuni casi, se si tenta di dividere per zero, il risultato potrebbe sembrare strano. Come sempre, se un display appare inappropriato o se non lo è, premere "Auto". Ciò riconfigura l'attivazione e l'ampiezza del segnale di interesse.

Premere nuovamente il softkey per accedere all'operazione successiva. Dovrebbe corrispondere a "FFT", che sta per "Fast Fourier Transform". Questa è una rielaborazione moderna (definitivamente formulata nel 1960) della Trasformata di Fourier di Joseph Fourier, che sviluppò nel XIX secolo in relazione al trasferimento di calore. Scompone una funzione del tempo, il segnale, nelle frequenze che lo compongono. Ciò è particolarmente applicabile alle forme d'onda del segnale elettrico visualizzate in un oscilloscopio. La matematica è molto difficile, ma l'oscilloscopio moderno lo fa con un paio di clic di un pulsante.

Qui l'operazione è relativa ad una singola sorgente (non due), che è elencata come Canale 1. Premendo il secondo softkey dall'alto, possiamo alternare tra Canale 1 e Canale 2 come the source. Entrando in "FFT", il display diventa uno schermo diviso. La metà superiore rappresenta la forma d'onda nella forma originale nel dominio del tempo. La metà inferiore mostra il segnale dal canale selezionato nel dominio della frequenza.

Questo è lo stesso segnale, senza informazioni acquisite o perse. Per sottolineare, il dominio del tempo e il dominio della frequenza sono rappresentazioni diverse dello stesso segnale elettrico ed è possibile tradurre un numero qualsiasi di volte in entrambe le direzioni senza distorsioni o perdite di informazioni.

Nel dominio della frequenza, l'asse Y rappresenta ancora l'ampiezza, ma invece che in volt, è mostrato in potenza su una scala logaritmica di decibel. L'asse X, piuttosto che il tempo, rappresenta la frequenza. Si noti che, nel dominio della frequenza sia per l'onda sinusoidale che per il segnale CC, c'è un unico grande picco alla fondamentale, senza alcuna porzione significativa della potenza mostrata sotto forma di armoniche. Per un'onda quadra, con tempi di salita e decadimento molto rapidi, sarebbe una storia completamente diversa con una porzione più piccola dell'energia alla fondamentale e le armoniche che si manifestano ad altre frequenze, diminuendo in ampiezza all'aumentare della differenza di frequenza dalla fondamentale . Gli oscilloscopi moderni, incluso il Rigol DS2102, illustrano molto chiaramente questa relazione.

Il dominio della frequenza è molto utile per mostrare i dettagli relativi a un segnale che potrebbe mancare quando lo si osserva esclusivamente nel dominio del tempo. Ad esempio, quando si esamina la potenza fornita a un VFD collegato a un motore di ascensore che si è surriscaldato, si consiglia di esaminare la qualità della potenza per vedere quale, se del caso, la proporzione della potenza si esprime come armoniche dannose, al contrario di essere concentrato nel fondamentale. Tale distorsione può essere causata da altri carichi non lineari collegati all'interno della struttura o nelle vicinanze. Inoltre, i problemi di cablaggio o terminazione possono essere visti nella rappresentazione nel dominio della frequenza.

Nel Rigol DS2102, la modalità "Math" ha altre capacità applicabili a vari segnali digitali che possono avere origine in un controller di movimento ed essere collegati alla sezione inverter di un VFD. Questi sono "Filtro digitale", "Logico" e "Avanzato". Il dispositivo ha numerose altre funzionalità tipiche di macchine più costose. Questi includono "Registra", "Misura" e "Archiviazione", tra gli altri:

• La registrazione viene eseguita utilizzando il pulsante dalla forma strana sotto il quadrante grande a destra del pannello anteriore. Ha un simbolo circolare pieno e la retroilluminazione è rossa. Premere questo pulsante per iniziare a registrare una forma d'onda, inserendola nella memoria dell'oscilloscopio. Il pulsante a sinistra interrompe la registrazione. Il pulsante al centro mette in pausa e riproduce la registrazione.
• "Misura" include tre modalità: "Operazione matematica" (discussa sopra), "Misurazione automatica" e "Misurazione cursore". La "misurazione automatica" misura 24 parametri della forma d'onda e include statistiche e analisi. Inoltre, il frequenzimetro fornisce una documentazione esatta della frequenza di qualsiasi segnale CA. "Misurazione cursore" consente all'utente di posizionare segni verticali e orizzontali lungo gli assi X e Y. Le posizioni del cursore possono essere regolate, ad esempio per mettere tra parentesi i livelli di tensione da picco a picco o gli intervalli di tempo. Le misurazioni vengono visualizzate sullo schermo come numeri.
• "Storage" consente all'utente di registrare le impostazioni o le forme d'onda nella memoria interna o in un'unità flash inserita nello slot USB. Per eseguire l'operazione di salvataggio in un dispositivo USB, evidenziare e selezionare "Disco D", quindi premere il pulsante contrassegnato con l'immagine di una stampante. Il dispositivo USB può quindi essere rimosso dall'oscilloscopio e inserito nello slot USB di un computer. La forma d'onda e/o le impostazioni possono essere salvate come jpeg o in un altro formato nel computer per riferimento futuro e possono essere stampate o inviate via e-mail a un collega. Al prezzo modesto, entro i limiti della larghezza di banda, il Rigol DS2102 è uno strumento competente con ampie capacità e un'interfaccia umana intuitiva. Servirà bene allo studente o al tecnico indipendente per molti anni lungo la strada.