Карманный осциллограф DSO150 - переводим на литий

В наше время многие увлекаются различными ардуинами и делают свои подобия умных домов со множеством исполняющих устройств и часто сталкиваются с проблемой наблюдения различных сигналов в динамике, особенно при управлении яркостью подсветки или скоростью вращения всяких двигателей. Для этих целей, конечно же, лучше подойдет полноценный осциллограф, но это решение довольно дорогостоящее и часто сугубо стационарное. Я увлекаюсь модификацией фонариков, и в один прекрасный момент я решил обзавестись осциллографом для модификации и разработки их драйверов. Так как частоты управляющих ШИМ-сигналов в драйверах обычно невелики (от 200Гц до 100КГц), я решил попробовать самый бюджетный вариант — компактный портативный DSO150, характеристики которого хорошо подходят к моим требованиям.

Характеристики

• Количество каналов: 1
• Частота дискретизации: 1 миллион выборок в секунду
• Полоса пропускания: 0-200Кгц
• Входной импеданс: 1МОм, 20пФ
• Тип входа: GND, DC, AC
• Диапазон измерения: 5мВ/дел — 20мВ/дел
• Максимальное входное напряжение: 50В
• Размер буфера: 1024
• Режим синхронизации: авто, нормальный, одиночный
• Триггер: по нарастанию/спаду фронта
• Дисплей: цветной, 320x240, диагональю 2.4 дюйма
• Погрешность: 5%
• Контроллер: STM32F103C8
• Габариты: 105x75x22мм
• Вес: 100г

Здесь уже было несколько обзоров DSO150, мой вариант отличается комплектацией: помимо уже собранного осциллографа в комплекте с ним идут 2 пробы (стандартные крокодилы и P6100), а так же сетевой блок питания на 9В.

Распаковка

Приехал осциллограф ко мне без какой-либо коробки. Вообще DSO150, как и более дешевая бескорпусная версия DSO138, позиционируется как DIY набор для самостоятельной сборки, но на странице товара у продавца можно выбрать несколько вариантов, в том числе можно заказать полностью готовое устройство. Никакого желания сидеть и запаивать каждый резистор у меня не было, поэтому я выбрал готовый вариант, в комплекте с которым еще идут блок питания и проба P6100:

Разъем пробы — такой же BNC:

Щуп:

На пробе имеется делитель на 1X-10X, что позволяет расширить предел максимального напряжения до 500В:

В колпачке пробы имеется подпружиненный крючок, с помощью которого удобно цепляться к проводам и контактам:


Блок питания с китайской вилкой:

Характеристики: напряжение 9В, ток 1А, центральный контакт — плюсовой:

Сам осциллограф работает в диапазоне входных напряжений 8-10В и потребляет при этом около 130мА.
DSO150 лежал в антистатическом пакете вместе с парой страниц инструкции, стандартной пробой в виде крокодилов и пакетиком с саморезами. Да, под «полностью готово» подразумевались только платы, затолкать все это великолепие в корпус все же придется самому. Платы:


На дисплее есть защитная пленка, на задней его части имеются полоски двухстороннего скотча:

В инструкции подробно и в картинках расписан каждый этап сборки и настройки осциллографа. В моем случае этап сборки полностью пройден за меня, нужно лишь закрепить платы в корпусе с помощью комплектных саморезов и настроить форму сигнала подстроечными конденсаторами. Так выглядит 1КГц меандр со встроенного генератора до всех настроек:

А так после:

Настройка осуществляется с помощью пары подстроечных конденсаторов, доступ к которым обеспечивается через вырезы на плате:

В предыдущих версиях DSO150 этих вырезов не было, доступ к конденсаторам осуществлялся перестановкой первой платы. Вид осциллографа после сборки:

На экран я наклеил матовую защитную пленку. Элементы управления на лицевой части: 4 кнопки и энкодер. Каждая кнопка выполняет 2 действия в зависимости от характера нажатия (короткое/длительное).
V/DIV: короткое нажатие переводит в режим выбора чувствительности, длительное — устанавливает ноль.
SEC/DIV: короткое нажатие переводит в режим выбора горизонтального разрешения (сек/дел), длительное — переводит вид в центр буфера.
TRIGGER: короткое нажатие — выбор режиме триггера (AUTO, NORM, SING) и уровня (по фронту/спаду), длительное — устанавливает уровень триггера в среднее значение амплитуды.
OK: короткое — включает заморозку сигнала (HOLD), длительное — скрывает/отображает параметры сигнала.
Выбор значений осуществляется вращением ручки энкодера. Короткий клик энкодером сохраняет введенное значение, длительное удержание — переводит в режим выбора напряжения встроенного генератора (0.1В/3.3В).
Одновременное зажатие SEC/DIV+TRIGGER приводит к сбросу до заводских настроек.

На тыльной стороне ничего нет:

На верхней стороне расположен входной BNC разъем, контактное ушко встроенного генератора и переключатель режима входа (GND/DC/AC):

На нижней стороне только вход питания и выключатель:

Впечатления

Тру-электронщикам возможности данного осциллографа покажутся слишком слабыми, но для моих низкочастотных задач — самое норм. На частотах свыше 100КГц форма меандра начинает искажаться и превращается в синусоиду ближе к 200КГц))) В целом, DSO150 меня порадовал, шумы практически отсутствуют:

Помимо, собственно, графика сигнала на экране можно включить отображение параметров сигнала:

Наводки от сети 50Гц на теле:

ШИМ сигнал с драйвера фонаря в разных режимах яркости:



Какие плюсы у DSO150? Главные козыри — цена, портативность и низковольтное питание. По сравнению с полноценными осциллографами это все же полу-игрушка, но тем не менее даже с ее помощью можно решать некоторые задачи. Переделка на питание от аккумулятора достаточно тривиальна, поэтому приложив немного усилий можно получить очень компактный автономный осциллограф.

Переводим на литий

Питание от внешнего источника — самый главный недостаток данной модели, но с помощью аккумулятора от телефона и небольшого повышающего модуля на MT3608 эту ситуацию можно исправить. В корпусе осциллографа идеально умещается аккумулятор BL-4U от Nokia, при этом вообще не нужно ничего подрезать и подпиливать:


Повышайку на MT3608 нельзя оставлять постоянно подключенной к аккумулятору, потому что на холостом ходу она потребляет около 1мА и будет его высаживать. Для отключения модуля задействуем уже имеющийся выключатель, и чтобы это сделать нам необходимо перерезать 2 дорожки, а затем зачистить маску на одной из них для подпайки провода:

Повышающий модуль я собрал сам на коленке, ибо заводских у меня не было, зато были дроссели и сами микросхемы:


Схема:

Сверлить отверстия и соединять землю со вторым слоем не стал, хотя по-правильному надо было бы. Изначально я поставил дроссель CD32, но он сильно грелся, поэтому позже я заменил его на CD47. Резисторы: R1 — 43 КОм, R2 — 3 КОм, с такими номиналами теоретическое напряжение на выходе — 9.14В, на практике:

Вполне сойдет, конденсаторы поставил по 22 мкф.
Дальше подпаиваем провода к дорожкам выключателя, заодно не забываем накинуть на ногу AMS1117 питание с диода:

Да, получилось немного грязновато — тыкал обычным USB паяльником с канифольным припоем) Дальше приклеиваем к плате осциллографа и подключаем модуль зарядки лития:

Затем приклеиваем аккумулятор с повышающим модулем и подключаем провода. Общий вид с еще пока не подключенным ко входу осциллографа повышающим модулем:

Влезло все идеально, прямо миллиметр в миллиметр, не пришлось ничего подпиливать или ломать:

Вход для зарядки:

Общий вид:

Готово! Теперь у нас есть полностью автономный карманный осциллограф, батарейка имеет реальную емкость около 800мА/ч, хватает ее примерно на 3 часа полноценной работы, после преобразователь перестает справляться, и появляются шумы. Но даже такая автономность лучше, чем никакая, не правда ли?)

Доставка

Осциллограф заказывался на Taobao через посредника yoybuy. Доставка всего заказа вышла в $20, в пересчете цена за осциллограф вышла примерно в $30.