Портативный осциллограф OWON HDS242S (HDS200 Series)

OWON HDS242S один из четырех представителей новой линейки портативных осциллографов от OWON. Функционально содержит на борту двухканальный осциллограф, мультиметр и генератор сигналов.
Это нишевый конкурент серии Hantek 2ХХХ. Отличия в исполнении довольно существенны.
Размер экрана в 3,5" (320*240 пикселей) дает неоспоримый плюс. Корпус защищен несъемными резиновыми защитными вставками.
Цифровая обработка сигнала аналогична в 40 и 70 МГц версиях, разница в аналоговой полосе пропускания.

Комплект поставки этой модели:
1 шт. — мягкий кейс для переноски с логотипом производителя;
1 шт. — собственно сам прибор;
1 шт. — зарядное устройство 2 А (пришло с евро-вилкой);
1 шт. — кабель USB type-C;
1 шт. — щуп осциллографический 60 МГц;
2 шт. — пробник с крокодилами;
1 шт. — комплект щупов мультиметра (красный и черный);
1 шт. — диск с ПО;
1 шт. — краткая инструкция по эксплуатации.

Давно присматривался к Hantek 2D42, смущал маленький дисплей и отсутствие возможности переноса сохраненных изображений с прибора на ПК. Здесь увидел ссылку на эту серию от OWON и как-то она даже визуально понравилась, так что решено было рискнуть и купить. В процессе использования обнаружились некоторые недоработки как по софту, так и по железу. Попытки достучаться до производителя спустя неделю дали плоды и в данный момент в промежуточной версии многое исправлено (зачеркнуто в тексте). Остались моменты в которых мы или не можем понять друга или им нужно больше времени для корректировок. Собственно решил набросать более полную инструкцию на русском для себя. Чем, немного дополнив и решил поделиться.
Нажатием кнопки "Mode" циклически переключаемся по режимам (осциллограф, мультиметр, генератор сигналов).

Осциллограф:
Два канала по 125 мегасэмплов в секунду и 250 при одном активном (в одноканальном режиме поочередно считываются данные двух каналов АЦП для достижения максимальной частоты дискретизации). Горизонтальная развертка 5 нс/дел — 1000 с/дел. Заявленная длина записи 4 К в двухканальном и 4 К/8 К в одноканальном режиме. Отображение на дисплее до 10000 форм сигнала в секунду. Вертикальная развертка 10 мВ/дел — 10 В/дел, разрядность 8 бит. Допустимое входное напряжение до 400 В Vpp. Разъемы осциллографа и генератора находятся на верхнем торце, на правой грани напротив дисплея резиновая заглушка скрывающая разъем подключения к ПК и выход сигнала калибровки щупа (меандр 1 кГц 3,3 В).
По нажатию кнопки "Auto" прибор автоматически подберет параметры для корректного отображения исследуемого сигнала.
Кнопка "Play/Stop" ставит отображение осциллограммы на паузу (красное свечение) и снова запускает (зеленое свечение).
По нажатию кнопки "CH1/2" имеем возможность включить/отключить канал, выбрать режим входа «Coupling» (AC/GND/DC), изменить множитель для разных коэффициентов деления щупа «Probe» (1X/10X/100X/1000X) и установить полосу пропускания «Bandwidth» (Full band/20MHz). Режим «20MHz» давит амплитуду синусоидального сигнала частотой 25 МГц на 45%. Центральные навигационные кнопки при нажатии вверх/вниз смещают осциллограмму по вертикали (Vertical Position), влево уменьшает амплитуду отображения сигнала (путем увеличения цены деления), вправо увеличивает амплитуду отображения сигнала (путем уменьшения цены деления) «Voltage Gear».
По нажатию кнопки "HOR" имеем возможность выбрать режим сбора данных «Acqu Mode» (Sample/Peak Detect), изменить длину памяти «Lenght» (4K/8K), включить режим измерения сдвига фаз (фигуры Лиссажу) «XY Mode» (ON/OFF), изменить скорость обновления формы сигнала на экране «Refresh» (Low/High) и установить смещение по горизонтали на центр экрана «Hor center». Центральные навигационные кнопки при нажатии влево/вправо смещают осциллограмму по горизонтали (Horizontal Position), вниз уменьшает значение времени развертки сигнала, вверх увеличивает значение времени развертки сигнала (Horizontal Time Base).
В режиме «Sample» идет сохранение и отображение на экране первой точки из каждого интервала записи в память, остальное отбрасывается. В режиме «Peak Detect» идет сохранение и отображение на дисплее минимальных и максимальных значений точек выборки АЦП, взятых в течение двух интервалов записи в память поочередно. Функция «Peak Detect», особенно полезна при более низких частотах выборки в память и позволяет видеть наличие экстремальных значений, которые произошли в течение интервала выборки. К сожалению этот способ только показывает наличие, но не позволяет детально рассмотреть параметры этих выбросов. Для этого нужно переключаться на более короткую развертку для повышения частоты сэмплирования.
Для демонстрации работы подаем на вход осциллографа импульсы длиной 50 нс и частотой следования 15,62 кГц (что есть в наличии). На первом фото значение параметра «Acqu Mode» установлено как «Sample». Видим что частоты дискретизации 1 KSa/s явно недостаточно, видны одиночные импульсы попадающие случайным образом на момент такта единичного считывания АЦП (попадается один из примерно 8000).На втором фото значение параметра «Acqu Mode» установлено как «Peak Detect» и сразу видим сплошной лес импульсов при аналогичной частоте дискретизации (даже можно сказать уменьшенной вдвое за счет поочередного считывания максимальных и минимальных значений), можем оценить максимальную амплитуду. Ставить на паузу и растягивать нет смысла, как и пытаться определить частоту следования (увидим подобие синусоиды сформированной за счет аппроксимации минимальных и максимальных значений). Но нужная информация получена. На третьем фото при значении «Acqu Mode» установленом как «Sample» уменьшив длительность развертки и тем самым повысив частоту сэмплирования до 12 МSa/s отчетливо видим все импульсы и частотомер их фиксирует. Далее уменьшив только длительность развертки на четвертом фото наблюдаем одиночный импульс, можем зафиксировать его форму и параметры (насколько это позволяет максимальная частота сэмплирования в 250 МSa/s).
По нажатию кнопки "Trig" имеем возможность выбрать используемый для срабатывания триггера канал, режим входа «Coupling» (AC/DC), тип триггера «Type» (Auto/Normal/Single), установить вариант срабатывания «Slope» по фронту «Rising edge» или спаду сигнала «Falling edge» и задать смещение уровня срабатывания по вертикали по центру сигнала «Hor center». Нажатие функциональной кнопки напротив опции «Force» позволяет принудительно подать однократный сигнал запуска триггеру (актуально в основном для Normal и Single). Центральные навигационные кнопки при нажатии вверх/вниз смещают уровень срабатывания триггера по вертикали (Trigger level), влево и вправо не имеют назначения (None).
По нажатию кнопки "Measure" через одноименный пункт меню имеем возможность включить/отключить вывод на экран измеренных прибором параметров сигнала обоих каналов (ON/OFF). Присутствует ограничение отображения не более 6 параметров. В пункте «Source» (CH1/CH2) выбираем канал, а в пункте «Add Del» выбираем необходимый набор параметров проставляя «галочки». Имеется возможность измерения частоты «Freq» (F), периода «Period» (T), амплитуды «Amp» (Va), минимального значения «Min» (Mi), максимального значения «Max» (Ma), размаха сигнала «PK-PK» (Vpp) и среднего значения в режиме открытого входа «Mean» (V).
Через пункт меню «Cursor» имеем возможность отключить «Type» (None) или выбрать тип курсорных измерений по напряжению первого (CH1 Voltage) или второго канала (CH2 Voltage), измерения временных характеристик (Time). В каждом типе активируется перемещение курсора А, В и связки их разницы (АВ) с отображением измеренных значений.
По нажатию кнопки "Save" имеем возможность сохранить по 4 варианта текущих настроек «Configure», образцов сигнала «Ref wave» (возможно выбрать канал), осциллограмм в формате CSV «Wave» (возможно выбрать канал) и скриншотов экрана в формате BMP «Image». Все указанные значения сохраняются во внутреннюю память объемом 8 МБ и доступны для переноса на ПК через USB type-C.
По нажатию кнопки "System" имеем возможность настроить параметры дисплея «Display», поработать с системными настройками «System», сбросить настройки по умолчанию «Default setting», выбрать режим работы USB (MSC (накопитель)/HID (работа под управлением софта на ПК без установки драйверов), произвести сброс на заводские настройки «Default» (дополнительно очищаются все сохраненные ячейки с настройками, образцами сигналов, осциллограммами и скриншотами) и откалибровать устройство «Autocorrect» (проводить при отключенных щупах и USB кабеле). В настройках дисплея можно изменить яркость «Brightness» (10-100% с шагом 10), установить тайм-аут подсветки (переход в режим яркости 1%) «Blacklight time» (Infinity/30/60/120s), отображения меню «Menu Time» (5/10/20/30/60s) и наблюдать время от начала включения прибора «Turned on». В системных настройках можно выбрать язык «Language» (English/Русский (в следующем релизе прошивки)/Китайский), установить тайм аут отключения устройства «Off time» (Infinity/10/30/60min), включить/отключить динамик «Buzzer» (ON/OFF), просмотреть информацию «About» (модель, серийный номер, версия прошивки, клиент), обновить встроенное ПО «Upgrade».

Неприятности:
Если выключить прибор с установленной настройкой «Refresh» в значении «Low», то при повторном включении он начинает фактически работать со значением «High», хотя в меню присутствует индикация «Low». Лечится переключением на «High» (что как и следует ожидать ничего не меняет) и обратно на «Low».
На сложных сигналах частотомер завышает показания примерно в три раза. Простецкий Fnirsi 5012H все правильно отображает на одном и том же сигнале.
При попытке задать порт в прилагаемом софте программа вылетает с ошибкой. Подобная проблема проявилась еще у одного славянина на YouTube «Electronic Gadgeteering». Хотя в отзывах на Banggood есть фото работающей программы. Может что-то не так с локализацией, версией операционки или форматами. Не сильно надо, поэтому пока не разбирался.
Что в одноканальном режиме что в двухканальном имеем возможность выбора памяти 4К/8К. Судя по спецификации в двухканальном должно быть не более 4К. Тут или программная ошибка или на каждый канал имеем по 8К (что конечно приятно, но маловероятно), и почему тогда в одноканальном не сделать 16К? Ну или подразумевается что она делится пополам между каналами.


Мультиметр:
Заявлено 20000 отсчетов.
Переключение режимов осуществляется посредством функциональных клавиш F1-F4.
F1 — выбор режима измерения напряжения (DC/AC). Входное сопротивление более 10 МОм. Ручные диапазоны mV — 200 мВ и V — 2 В, 20 В, 200 В, 1000 В.
Кнопка "Trig" в режиме измерения переменного напряжения переключает прибор на измерение частоты.
F2 — выбор режима измерения тока (AC/DC). Входное сопротивление в поддиапазоне А — около 18 мОм (с комплектными щупами), а в поддиапазоне mA — 3,1 Ом (1 Ом шунт и остальное самовосстанавливающийся предохранитель со щупами).
F3 — выбор поддиапазонов измерения напряжения (V/mV (посредством реле)) и тока (A/mA). При превышении максимальных значений для поддиапазонов mA и mV раздается сигнал зуммера. При переключении с V/A на mV/mA в режиме DC раздается двойной сигнал зуммера, а обратно тишина. При переключении с V/A на mV/mA в режиме AC раздается тройной сигнал зуммера, а обратно одинарный (производитель по поводу такого алгоритма кроме как «это является хардварным ограничением» ничего не ответил).
F4 — каждое нажатие переключает по кругу измерение сопротивления, прозвонку, тест диодов и измерение емкости.
Сопротивление измеряется при напряжении 1008 мВ (на диапазоне 200 Ом), 1007 мВ (2 кОм), 999 мВ (20 кОм), 917 мВ (200 кОм) и 528 мВ (2 МОм, 20 МОм, 100 МОм, 200 МОм). Прозвонка работает как и следовало ожидать при 1008 мВ (200 Ом) и пищит с субъективной задержкой 0,25 с при сопротивлении ниже 50 Ом. В режиме теста диодов на разомкнутых контактах 3,247 В, но так как происходит это на диапазоне 2 В без возможности переключения данные можем получить до 2 В (сам светодиод в этом случае засвечивается). Странное решение с учетом еще и того что ток не стабилизирован. Один диод с падением 0,5 В тестируется на токе 1,28 мА, два последовательных на токе 1 мА, а белый светодиод с падением 2,4 В на токе 0,35 мА. Имеющийся эталонный К71-7 (0,47 мкФ) измеряет как 0,4714 мкФ, К78-2 (0,027 мкФ) как 27,18 нФ. На мелких емкостях порядка сотен пикофарад сказывается нескомпенсированность емкости щупов. При попытке измерить электролит на 3300 мкФ задумывается на 7-8 с.

Кнопка "Trig" в режиме измерения постоянного напряжения, тока, сопротивления и емкости активирует режим относительных измерений.
По нажатию кнопки "Range" переходим и переключаем диапазоны ручного режима выбора диапазонов измерения напряжения и сопротивления.
По нажатию кнопки "Auto" переходим обратно в автоматический выбор диапазонов измерения напряжения и сопротивления.
Кнопка "Play/Stop" активирует режим удержания показаний «Hold» (красное свечение) и снова запускает отображение измеряемых (зеленое свечение).

Неприятности:
При измерении переменного напряжения переключаемся на частоту (все работает исправно). Переключаемся на генератор, затем осциллограф и снова на мультиметр. В окне частоты отображаются значения напряжения, а в окне напряжения отображаются значения частоты. Кроме того единицы частоты отображаются неправильно и непонятно по какому закону.

Генератор сигналов:
Заявлено разрешение 14 бит по амплитуде (максимум 5 В Vpp (не более 2,5 В и не менее -2,5 В)) с длиной 8К точек при 125 мегасэмплах в секунду и выходным сопротивлением 50 Ом. Выставить можно частоту «Freq» или период «Period». Амплитуду «Amplitude» выставляем прямым вводом с указанием смещения «Offset» или в виде максимального «High level» и минимального «Low lewel» значения.
Кнопка "Play/Stop" включает (зеленое свечение) и отключает (красное свечение) выход сигнала.
Четыре основных формы сигнала (Sine, Square, TriangleRamp, Pulse) и восемь произвольных «Airbitray» (Sinc, AmpALT, AttALT, StairDn, StairUD, StairUp, Besselj, Bessely).
Синус «Sine» (0,1 Гц — 25 МГц) — только основные настройки.
Прямоугольник (меандр) «Square» (0,1 Гц — 5 МГц) — только основные настройки.
Пила «Ramp» (0,1 Гц — 1 МГц) — дополнительно имеем возможность выставить симметричность «Symmetry» (0-100% c шагом 0,1).
Импульс «Pulse» (0,1 Гц — 5 МГц) — дополнительно имеем возможность выставить ширину «Pulse width» и время нарастания «Rise time».
На верхних краях частотного диапазона сигналы не идеальны, есть небольшие шероховатости в пределах регулировки параметров «Pulse». Без эталона сложно судить. Влияют и щупы и выходные кабели. Но генератор есть и для повседневных задач вполне применим.
На скриншотах сигналы с максимально возможной частотой (где сигнал неузнаваем приводятся варианты на 1 мГц) и размахом Vpp, параметр «Refresh» установлен в значение «High» и идет отрисовка всех имеющихся в памяти периодов развертки (можно увидеть джиттер и непериодические помехи): Внутренний мир:
Входной тракт скрыт под экраном в котором имеются отверстия доступа к двум подстроечным конденсаторам. Буферные операционные усилители по каналам SGMICRO SGMOP17CXS8 и SGMOP17CXN5. Вспомогательные операционные усилители TP2274 (х4). Оцифровкой сигнала занимается MXT2088 (2*125 Msps в разогоне). ПЛИС Anlogic EG4X20BG256 с внешней памятью GigaDevice GD25Q16 (16 Мбит). Процессор GigaDevice GD32F303VGT6 (Cortex-M4; 120 МГц; Flash 1024 Кбит; RAM 96 Кбит) c внешней Flash памятью MX25L6433F (64 Мбит (8 Мбайт)) для сохранения доступных пользователю данных.
Мультиметр построен на базе DM1106EN с внешней памятью ST24С08 (8 Кбит). Присутствует прецизионный стабилитрон LM385-1.2 для формирования опорного напряжения (1,235 В). Питается через развязывающий трансформатор. Управление осуществляется через девять оптопар EL1018. Цепь измерения токов с пределом 10 А защищена плавким предохранителем 5*20 мм, хотя имеется место для большего типоразмера (видимо решили сэкономить). В качестве шунта на пределе 200 мА используется чип резистор 2512 1% на 1 Ом (возможно даже с обычным ТКС), а защита от превышения тока реализована на самовосстанавливающемся предохранителе YH250-200.
Питается прибор от двух независимых элементов Slenergy 18650S22 (с паспортной емкостью 2200 мА/ч. Винт крепления крышки вкручивается в латунную втулку. Плюсовые контакты объединены, а минусовые раздельно коммутируются транзисторными ключами. Если вставить две АКБ с разным напряжением, то заряд от более заряженной будет перетекать к менее заряженной минуя цепи стабилизации. Заряд (кнопка «Power» светится красным в процессе и гаснет по окончании) двух установленных батарей осуществляется током 500 мА на каждую (при их равном напряжении) посредством пары микросхем BQ25616 (до 3 А). При установке одной батареи ток ее заряда будет равняться 1 А. Почему не поставить одну импульсную микросхему заряда (их параметры позволяют) остается великой тайной.
Потребление в выключенном состоянии 2,88-4,05 мА (4,2-2,8 В). При напряжении менее 2,8 В потребление падает до 0,35 мА для сохранения батарей от переразряда (хотя и этот ток не маленький). Получается выключенный полностью заряженный прибор через 50 дней высадит батареи до невключающегося состояния. В режиме осциллографа при 60% яркости дисплея потребление 563 мА (4,2 В), с включенным ненагруженным генератором 592-688 мА (4,2-3,5 В). Отключается устройство при 3,5 В. Измеренная iMax емкость одного АКБ составила 2380 мА/ч (4,2-2,9 В), после отключения осталось 590 мА (3,5-2,9 В). Реально используемая емкость составила 1790 мА/ч (хотя с импульсными преобразователями в приборе актуальнее будет Вт/ч). Соответственно заявленные минимальные 6 часов автономности на штатных аккумуляторах в режиме осциллографа прибор обеспечивает.
Версия без генератора и с ним:

Плюсы:
— большой дисплей
— честные характеристики
— осциллограф, мультиметр и генератор сигналов могут работать одновременно. То есть можно сигнал с генератора смотреть на осциллографе и измерять мультиметром.
— при переключении между режимами прибора (осциллограф, мультиметр, генератор сигналов) настройки, тип измеряемого сигнала, ручные диапазоны измерений и т.д. не сбрасываются на дефолтные.
— взялись внедрить мой перевод на русский язык (может кому будет полезно)

Минусы:
— так и не смог законнектить ПО для отображения осциллограмм на компьютере.
— подставка уж очень туго фиксируется в разложенном состоянии
— конструкция щупов мультиметра не учитывает наличие защитного бортика на приборе и они или не входят до упора или деформируются создавая дополнительную нагрузку на разъем
— один осциллографический щуп в комплекте
— баги в прошивке (часть замечаний обещают исправить)
— отсутствие режима измерения среднеквадратичного значения
— компоненты на плате подбирались на ходу
— спорное решение с самовосстанавливающимся предохранителем по цепи измерения тока «мА» (200 мА). Скорость срабатывания низкая и при подаче большого напряжения огромное количество выделяемого тепла. Но при частых разумных превышениях тока на низких напряжениях вполне себе убережет от вскрытия корпуса для замены предохранителя.
— пожадничали поставить «взрослый» предохранитель в цепи измерения тока «А» (10 А).

Общее в впечатление от прибора положительное. Хотя и абсолютные значения мегасэмплов не заоблачные, здесь много сопутствующих настроек и функций отличающих от осциллографов начального уровня (DSO FNIRSI PRO, FNIRSI 5012H). Есть конечно программные недоработки и с подгонкой платы изрядно поколдовали, но очень надеюсь все исправят в следующих версиях прошивки и ревизии печатной платы (спецификации). Несмотря на все это создается ощущение использования хоть и портативного, но серьезного прибора. Детали скрыты в мелочах. Собственно как переносной/малогабаритный настольный инструмент 3 в 1 покупался и оправдал себя.