Mimo stałego postępu technicznego w dziedzinie przenośnego sprzętu pomiarowego, stacjonarne urządzenia pomiarowe mają nadal swoich zagorzałych zwolenników.

Tani oscyloskop laboratoryjny, zasilany z sieci, choć pozbawiony funkcji samochodowych, zapewni swojemu użytkownikowi z pewnością więcej funkcji, lepsze parametry i większy komfort obserwacji badanych sygnałów niż oscyloskop przenośny zasilany z baterii lub akumulatora.
W artykule przedstawiono dwa oscyloskopy cyfrowe DS-1080 i DS-1080C produkowane przez firmę EZ Digital, a oferowane przez firmę Labimed Electronics.
Oscyloskopy cyfrowe DS-1080 (fot. 1) i DS-1080C (fot. 2) to urządzenia uniwersalne, przeznaczone do zastosowań w wielu dziedzinach nauki i techniki, stąd – podobnie jak multimetry cyfrowe – są wyposażone również w funkcje, które nie mają zastosowań w diagnozowaniu pojazdów, np. analiza FFT, tryby selekcji. Wiele z funkcji typowego, cyfrowego oscyloskopu laboratoryjnego może z powodzeniem przydać się w warsztacie samochodowym, tym bardziej, że szerokość zakresów obserwacji, jakość wyświetlania, różnorodność funkcji wyzwalania i własności użytkowe przewyższają znacznie dostępne w typowym oscyloskopie przenośnym, w tym też diagnoskopie samochodowym. Istotną przewagą oscyloskopu laboratoryjnego nad oscyloskopem przenośnym, w tym diagnoskopem samochodowym, jest też znacznie niższa cena. W artykule omówiono tylko funkcje oscyloskopu przydatne w diagnostyce samochodowej.
Oscyloskopy DS-1080 i DS-1080C różnią się tylko typem ciekłokrystalicznego ekranu o przekątnej 5,7 cala. DS-1080 ma ekran monochromatyczny, a DS-1080C – kolorowy. Oba oscyloskopy to urządzenia dwukanałowe. Wejścia kanałów, do których doprowadza się mierzone i obserwowane sygnały, są zakończone profesjonalnymi gniazdami BNC. W oscyloskopach przenośnych gniazda tego typu spotyka się rzadko i tylko w drogich ich wersjach, zaawansowanych technicznie.

Dwa najważniejsze parametry każdego oscyloskopu cyfrowego to pasmo pomiaru i szybkość próbkowania. Pasmo pomiaru oscyloskopów DS-1080 i DS-1080C wynosi 80 MHz i jest zakodowane w ich oznaczeniach. Szybkość próbkowania zależy od tego, czy oscyloskop aktualnie pracuje w dwóch, czy tylko w jednym kanale i w przypadku oscyloskopów DS-1080 i DS-1080C wynosi odpowiednio 100 MSa/s na kanał i 200 MSa/s. Firma EZ Digital podaje jeszcze w danych technicznych wartość szybkości próbkowania w trybie ekwiwalentnej podstawie czasu, która przy pracy dwukanałowej wynosi 25 GSa/s na kanał. Dzięki dwóm kanałom można oglądać i porównywać ze sobą przebiegi występujące w dwóch miejscach instalacji elektrycznej samochodu. Należy jednak zaznaczyć, że tak jak ogromna większość oscyloskopów wielokanałowych, oba kanały oscyloskopów DS-1080 i DS-1080C mają wspólną masę. Należy o tym pamiętać, dołączając oscyloskop do dwóch różnych miejsc pomiaru. Gdy masy miejsc pomiaru będą różnić się potencjałami, to płynący w takim przypadku prąd może doprowadzić do uszkodzenia badanego układu. Cechy tej są pozbawione oscyloskopy, w których masy kanałów są oddzielone od siebie galwanicznie. Do takich wyjątkowych urządzeń należą przenośne diagnoskopy samochodowe Finest 1005 i 1006 produkowane przez firmę Fine Instruments i oferowane również przez firmę Labimed Electronics.

Menu ekranowe
Konfigurowanie i obsługę oscyloskopu prowadzi się przy wyświetlonym odpowiednim menu ekranowym. Po prawej stronie ekranu oscyloskopów DS-1080 i DS-1080C znajduje się pięć przycisków funkcyjnych o zmiennym przyporządkowaniu, zależnym od aktualnie wyświetlonego menu ekranowego. Po wybraniu potrzebnego menu na ekranie, po prawej stronie zostają wyświetlone opisy przyporządkowane tym przyciskom i określające ich przeznaczenie. W polach tych opisów mogą się pojawiać symbole oraz wartości liczbowe (ustawione lub zmierzone).
Poszczególne menu ekranowe włącza się przyciskami zgrupowanymi w prawym, górnym rogu ekranu, obok wyłącznika sieciowego oraz przyciskami „MENU” umieszczonymi w polach ustawiania czułości, podstawy czasu i wyzwalania. Menu ekranowe dostępne w oscyloskopach DS-1080 i DS-1080C to: „MEASURE” (funkcje pomiaru automatycznego), „SAVE/RECAL” (zapamiętywanie i przywoływanie przebiegu z pamięci oscyloskopu na ekran), „ACQUIRE” (akwizycja przebiegu), „CURSORS” (kursory ekranowe), „UTILITY” (funkcje użytkowe), „DISPLAY” (konfigurowanie wyświetlania ekranu), „AUTOSET” (automatyczne ustawianie wyświetlanego przebiegu optymalnie do sygnału wejściowego), „HARDCOPY” (sporządzanie wydruku wyświetlonego przebiegu), „RUN/STOP” (rozpoczęcie i zakończenie procesu akwizycji przebiegu) oraz „SINGLE” (pobieranie sygnału nieokresowego lub o okresie bardzo długim).

Ekran
Kolorowy wyświetlacz typu LCD-STN oscyloskopów DS-1080 i DS-1080C ma przekątną 5,7 cala, czyli ok. 15 cm. Wymienione, przenośne, dwukanałowe diagnoskopy Finest 1005/1006 mają ekran monochromatyczny o przekątnej 12 cm. Oznaczanie wyświetlanych przebiegów kolorami (tylko w oscyloskopie DS-1080C) usprawnia ich rozróżnianie, a dłuższa przekątna w połączeniu z możliwością ustawienia odpowiednio małych wartości czułości (w obu oscyloskopach) ułatwia obserwowanie szczegółów tych przebiegów.
Parametry wyświetlania ekranu ustawia się w menu „DISPLAY”. Otwiera się ono po naciśnięciu przycisku „DISPLAY”. Można wtedy przyciskami funkcyjnymi ustawić: typ wyświetlania (wyświetlanie punktowe, wektorowe), format wyświetlania przebiegu (YT lub XY), siatkę (pełną, w której są wyświetlane osie, siatka i ramka, a następnie tylko ramka i osie lub tylko ramka) oraz kontrastu (zwiększany lub zmniejszany ze skokiem 5%).

Kursory ekranowe
Posługując się kursorami, użytkownik może samodzielnie zmierzyć napięcie lub czas w wybranym dowolnie punkcie wyświetlanego przebiegu, nasuwając kursor na ten punkt za pomocą odpowiedniego pokrętła. Może też uzyskać wartość odstępu między kursorami, czyli przyrostu napięcia lub czasu. Kursory napięcia mają postać dwóch linii poziomych, a kursory czasu – dwóch linii pionowych, przy czym linia kursora, który aktualnie może być przesuwany jest ciągła, a nieprzesuwanego – przerywana. W oscyloskopie DS-1080C linie kursorów są oznaczone kolorem niebieskim. Współrzędne kursorów, tj. wartości napięcia, czasu oraz przyrostu, są wyświetlane po prawej stronie ekranu i stale uaktualniane w trakcie przesuwania kursora lub kursorów (w trybie „Delta”, czyli przyrostu). Pomiar kursorowy konfiguruje się i obsługuje przy wyświetlonym menu ekranowym „CURSOR”, wybierając typ kursorów (napięcia, czasu) i źródło (kanał), czyli w efekcie przebieg, na którym ma być wykonywany pomiar kursorowy.

Czułość i podstawa czasu
Szerokości zakresów regulacji czułości i podstawy czasu są ważne w każdym oscyloskopie. Od nich zależy, czy wybrany oscyloskop sprawdzi się w konkretnym zastosowaniu pomiarowym. Czułość odchylania pionowego oscyloskopów DS-1080 i DS-1080C można regulować w zakresie od 2 mV/dz do 5 V/dz. Dla porównania w stosunkowo drogim diagnoskopie Finest od 50 mV/dz do 100 V/dz. Widać z tego, że oscyloskop DS-1080 (DS-1080C) lepiej sprawdzi się niż Finest przy pomiarze i obserwacji małych napięć, a także prądów, gdy do wejścia oscyloskopu jest dołączona przystawka cęgowa przekształcająca mierzony prąd na napięcie. Należy jeszcze dodać, że do obu wejść oscyloskopów można doprowadzać sygnały, których napięcie nie przekracza 400 V (składowa stała plus przemienna, szczytowa).
Czułość oscyloskopu konfiguruje się w polu „VERTICAL” (odchylanie pionowe) po wybraniu w tym polu przyciskami „CH1” i „CH2” wyświetlania sygnału z kanału 1, kanału 2 lub z obu tych kanałów jednocześnie. Posługując się przyciskami funkcyjnymi obsługi menu ekranowego „VERTICAL”, użytkownik wybiera jeszcze typ sygnału wejściowego („AC” – jest doprowadzana tylko składowa przemienna sygnału, „DC” – jest doprowadzana składowa przemienna wraz ze składową stałą lub „masa” – sygnał wejściowy jest separowany i wejście wzmacniacza odchylania pionowego oscyloskopu jest łączone z masą) oraz wartość tłumienia użytej sondy oscyloskopowej (1:1, 1:10, 1:100 lub 1:1000). Może też wymusić przesunięcie w pionie wyświetlonego przebiegu na 0 V. W polu „VERTICAL” są jeszcze cztery pokrętła, po dwa dla każdego kanału. Służą do regulacji czułości i przesuwania wyświetlonego przebiegu w pionie (w górę lub w dół).
Oscyloskopy DS-1080 i DS-1080C prezentują się równie dobrze pod względem szerokości zakresu regulacji podstawy czasu. Jeśli oscyloskop pracuje w czasie rzeczywistym, to podstawę czasu można regulować w zakresie od 0,25 µs/dz do 0,1 s/dz, a gdy oscyloskop korzysta z podstawy ekwiwalentnej, to od 2 ns/dz do 0,1 µs/dz. Przy płynącej podstawie czasu (roll mode) podstawę można regulować od 0,2 s/dz do 5 s/dz. Ustawione przez użytkownika wartości czułości (dla obu kanałów) i podstawy czasu (takiej samej dla obu kanałów) są wyświetlane na dole ekranu.
Podstawę czasu konfiguruje się w polu „HORIZONTAL” (odchylanie poziome), w którym są dwa pokrętła (regulacji wartości podstawy czasu i przesuwania wyświetlonego przebiegu w poziomie, w prawo lub w lewo) oraz przycisk „MENU”. Pierwsze cztery przyciski funkcyjne sprzężone z pozycjami menu ekranowego „HORIZONTAL” służą do wyboru sposobu ustawiania (zgrubne, dokładne) i wartości czasu martwego (podtrzymania), a piąty do wyboru miejsca odniesienia wyzwalania podstawy czasu (środek ekranu, po prawej, po lewej stronie ekranu).

Wyzwalanie
Funkcja wyzwalania określa moment, w którym oscyloskop ma zacząć pobierać dane sygnału doprowadzanego do wejścia odpowiedniego kanału i wyświetlać je w postaci kolejnych punktów tworzących przebieg. Do konfigurowania i obsługi procesu wyzwalania w oscyloskopach DS-1080 i DS-1080C służą trzy przyciski i pokrętło regulacji poziomu wyzwalania „LEVEL” umieszczone na płycie czołowej w polu „TRIGGER” (wyzwalanie). Jednym z tych przycisków oznaczonym „MENU” włącza się ekranowe menu konfiguracyjne i obsługowe procesu wyzwalania „TRIGGER”. Pozostałymi przyciskami wybiera się źródło wyzwalania (kanał 1, kanał 2, zewnętrzne i wyzwalanie siecią 230 V) oraz ustawia poziom wyzwalania na 50%. Jedyne pokrętło w polu wyzwalania to element regulacyjny poziomu wyzwalania. Wymienione elementy regulacyjne są „sprzężone” z menu wyzwalania na ekranie. Przyporządkowanie przycisków funkcyjnych menu wyzwalania to wybór: typu wyzwalania (zboczem lub sygnałem TV), zbocza wyzwalania (narastającego, opadającego), trybu wyzwalania (normalnego, jednorazowego, automatycznego), typu sygnału wejściowego (sygnałem stałym, sygnałem przemiennym, z tłumieniem składowych sygnału o częstotliwościach wysokich (większych od 300 kHz) lub niskich (mniejszych od 1 kHz)). Piąty przycisk służy do włączenia lub wyłączenia płynącej podstawy czasu („Roll Mode”).
Gdy przy wyzwalaniu ze źródła zewnętrznego mierzony sygnał nie może się ustabilizować, to warto nacisnąć przycisk „SET LEVEL TO 50%”. Oscyloskop ustawia wtedy automatycznie poziom wyzwalania w połowie między wartością maksymalną a minimalną.

Automatyczne ustawianie
Funkcja „AUTOSET” automatycznie dostosowuje parametry oscyloskopu tak, aby przebieg sygnału doprowadzanego do wejścia oscyloskopu był wyświetlany w sposób optymalny. Funkcja ta jest dostępna tylko dla sygnałów wejściowych stabilnych i powtarzalnych. Drugim warunkiem koniecznym do korzystania z funkcji „AUTOSET jest, aby amplituda sygnału wejściowego była nie mniejsza niż 60 mV, a jego częstotliwość mieściła się w zakresie od 50 Hz do maksymalnej, znamionowej częstotliwości przenoszenia oscyloskopu, w tym przypadku 80 MHz. Przygotowanie oscyloskopu do pracy w trybie „AUTOSET” zabiera po naciśnięciu odpowiedniego przycisku klika sekund. W tym czasie oscyloskop ustawia typ sygnału doprowadzanego do jego wejścia na „AC” (przemienny), typ wyzwalania na wyzwalanie zboczem, typ sygnału wyzwalającego na „DC” (stały), zbocze wyzwalania na narastające oraz tryb wyzwalania na „AUTO” (automatyczny), w którym oscyloskop może pobierać przebieg nawet przy braku wyzwalania.

mgr inż. Leszek Halicki