Review: Análisis completo DSO Nano

Recientemente, nuestro amigo JM ha realizado una pequeña comparativa del osciloscópio DSO Nano que hemos regalado en nuestro Workbench Contest. No os perdais todo el lujo de detalle de ésta interesante guía sobre el DSO nano.

Osciloscópio DSO Nano

El osciloscopio con sus pinzas, funda, batería que debemos conectar y cinta de doble cara para fijar la tapa trasera una vez instalada la batería. Si en lugar de pinzas le ponemos unos auriculares pues pasa por un mp4 perfectamente, supongo que han partido de un reproductor para el diseño.

Las caractrísticas se puede encontrar aquí. Lleva un ARM Cortex M3, conexión usb con la que cargamos la batería y actualizamos o personalizamos el firmware, y podemos meter una tarjeta SD para guardar forma de ondas (no tenía ninguna por aquí que pudiera usar, por lo que no he probado ésto). En cuanto a sus características como osciloscopio pues nos dicen: un ancho de banda de 1 MHz, pasos de 10 us a 10 s en el eje horizontal y de 10 mV a 10 V en el vertical, impedancia de entrada de 500k, soporta una tensión pico a pico de 80 V y unos cuantos modos de disparo, memoria 4k point.

En cuanto al firmware nos permite parar la pantalla para poder medir la señal con detalle mediante los cursosres verticales y horizontales, grabar señales en la SD y mostrarlas por pantalla, establecer distintos niveles para el trigger y seleccionar entre el flanco de bajada y de subida. Y lo más importante, las medidas que nos da de la señal: la frecuencia y el periodo, el valor eficar de la señal, el valor medio,  la tensión pico a pico y el ciclo de trabajo. Creo que es un producto que acaba de salir por lo que supongo que estarán en la fase de desarrollo, por lo que probablemente nuevas opciones se podrán ver en próximas versiones del firm.

Incorpora un conector al que podemos enganchar la pinza y donde encontramos una señal de prueba, una señal cuadrada que podemos variar su frecuencia entre 10 Hz y 1 MHz, y que utilizaremos para verificar el funcionamiento del osciloscopio.

En cuanto al manejo pues sólo contamos con 4 botones para ir moviendonos por los menus y seleccionando las opciones, no es cómodo pero después de un rato te acostumbras.

Después de un par de minutos en montarlo y ver el libro de instrucciones, que para alguien que no haya visto nunca un osciloscopio o no tenga nociones de electrónica, pues digamos que no explicada mucho.. LLega el momento de hacer unas pruebas, para ello se va a usar un generador de funciones que nos de una señal que visualizar y un osciloscopio real con el que comparar la medida del DSO nano.

Así que se conectan los dos osciloscopios a la señal del generador de funciones y se pasa a ver los resultados.

Metemos una señal cuadrada de +4 y -4V aproximadamente como se puede ver la imagen, se comienza con una frecuencia baja de 30 Hz y los dos osciloscopios muestran la misma forma de onda. En las casillas de arriba vemos el modo de disparo: auto, el valor en voltios de cada cuadrito vertical: 2 V, el valor de cada cuadro horizontal: 5 ms, y en FREQN nos van apareciendo las medidas que seleccionemos: freq, ciclo de trabajo, valor eficaz, etc.. En los cuadros inferiores nos muestran las medidas de los cursores que en estas imagenes no se están usando. Y las letras de la derecha son un menú en el que podemos establecer distintos parámetros. El botón R/S sirve para congelar la imagen y el botón M para la memoria de la tarjeta que no tengo puesta, el cursor para desplazarnos entre menús y seleccionar las distintas opciones.

Vamos a meter una señal como la anterior pero en lugar de cuadrada va a ser senoidal, y subimos la frecuencia a 150 Hz y como se ve en la imagen los dos osciloscopios la representan correctamente. La línea morada nos indican donde están los 0 V de la señal, en el grande la tierra la indica el número 1 con la flecha.Vamos a meter una señal como la anterior pero en lugar de cuadrada va a ser senoidal, y subimos la frecuencia a 150 Hz y como se ve en la imagen los dos osciloscopios la representan correctamente. La línea morada nos indican donde están los 0 V de la señal, en el grande la tierra la indica el número 1 con la flecha.

Subimos la frecuencia, ya que con frecuencias tan bajas anteriores no tiene ningún problema, y seleccionamos una señal cuadrada como las anteriores y una frecuencia de 1500 Hz. Se aprecia como en la señal cuadrada aparecen problemas en los flancos de bajada y subida, lo que nos dará lecturas de tensión incorrectas (como el Vpp). La frecuencia la representa correctamente y quitando los flancos la amplitud también, por lo que más o menos la señal es correcta, otras señales no cuadradas las representa correctamente. El osciloscopio usa la señal representada en pantalla para realizar todas las medidas, por lo que si la señal no es correcta, algunas medidas serán erróneas.

Metemos una señal triangular de 15 KHz, la frecuencia es 10 veces mayor que la anterior, sigue teniendo un pequeño error en la tensión pico a pico, pero lo que es la frecuencia y forma de la señal la indica correctamente.

Subimos a una señal cuadrada de 101 KHz, y aunque la frecuencia la indica correctamente la señal está totalmente deformada, por lo que ninguna medida distinta de la frecuencia se puede realizar. Para frecuencias de pocos Hz tenemos señales correctas, para frecuencias de unos cuantos KHz, decenas de KHz, las señales también son pasables con un pequeño error en la tensión. A los 100 KHz ya tenemos una señal totalmente deformada, y que excepto para conocer la frecuencia de poco más puede servir. Esta prueba la he realizado después de mirarme las instrucciones del osciloscopio en las que no dicen mucho, no sé si se podrá hacer algún milagro.

Pero vamos a una prueba real para ver si es útil el DSO nano. Lo voy a usar para algo que estoy haciendo ahora mismo (no he buscado nada específico, si no ha sido lo primero que tenía en la mesa) y que requiere la utilización de un osciloscopio para poder verificar el correcto funcionamiento. Estoy montando un robot velocista de bajo coste, es un robot de iniciación que documento en la página y que si sale bien (aún no tengo muy claro cuál va a ser el resultado final) se puede llevar a los concursos de velocistas sin quedar muy mal.

Un robot velocista diferencial usa dos motores para desplazarse, los giros los realiza cambiando la velocidad de cada motor, por ejemplo cuando el motor de la derecha gira más rápido que el de la izquierda, el robot gira a la izquierda. Para el control del robot se utiliza un microcontrolador, que proporciona una señal PWM al driver de los motores para controlar la velocidad de giro. La señal PWM es una señal cuadrada como las anteriores nada más que en continua, que es "transmitida" al motor a través del driver. Las características fundamentales de la señal PWM son su frecuencia y su ciclo de trabajo, la frecuencia es la veces que la señal se repite por segundo, y cuánto mayor sea sin entrar en pérdidas más uniforme será la intensidad que pasa por el motor. Y el ciclo de trabajo es el tiempo que la señal está a 1 dentro del período, y determina el valor eficaz de la señal y por tanto la velocidad de giro del motor.

Se conectan los dos osciloscopios al terminal de un motor, controlado por un puente en H de mosfets a 7.5 V, y el microcontrolador manda una señal pwm al puente en H de 9755 Hz con un ciclo de trabajo del 43% (110/255). Todo esto lo hemos programado en el microcontrolador, y la única forma de verificar el correcto funcionamiento al 100% de lo programado es mediante un osciloscopio, que nos permita ver la frecuencia y ciclo de trabajo de la señal pwm aplicada al motor para ver si es igual a la programada en el micro.

En el terminal de mayor tensión del motor podemos observar la señal pwm. En el osciloscopio grande vemos la siguiente señal.

Se ve la señal aplicada al motor desde7.5V, con la respuesta producida por el motor. Podemos ver como la frecuencia da los  9755 Hz programados en el microcontrolador y como el ciclo de trabajo también se corresponde con lo programado, 43%, el valor eficaz de la tensión es de 4.73 V. Por lo que todo funciona correctamente.

En el DSO nano conectado al mismo motor y en igual tiempo y condiciones vemos la siguiente señal:

Vemos una señal muy similar a la medida en el osciloscopio grande, la frecuencia nos indica que es de 9751 Hz y el ciclo de trabajo (que no aparece en la foto ya que se visualiza en el mismo sitio que la frecuencia, seleccionandolo con los cursores) es del 42.8%, el valor eficaz de la tensión es de 4.960 V según el DSO nano.

Se puede decir que está prueba la ha pasado ya que nos sirve para verificar el correcto funcionamiento del programa del microcontrolador, la lectura de la frecuencia es la correcta y el ciclo de trabajo también. Se observa como con las señales anteriores da un poco más de tensión para esta frecuencia, 230 mV de valor eficaz más que en el osciloscopio grande. Pero lo importante era el ciclo de trabajo y la frecuencia que determinan la señal pwm que ha representado correctamente.

Por un precio bajo nos puede servir para las cosas que se hacen en casa de electrónica. No es comparable a un osciloscopio real, pero tampoco son comparables el precio de uno y de otro. Es bastante pequeño por lo que se puede llevar encima (nunca se sabe cuando se va a necesitar un osciloscopio ._.), los botones son mejorables y una vez que pegamos la tapa se queda cerrada la batería, por lo que ésto también se podría mejorar. No me atrevo a darle nota del uno al diez, ya que lo veo barato y práctico pero muy limitado en frecuencias.

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