Laboratório Maker 01: Osciloscópio digital DSO138

Nesse artigo iniciamos uma série sobre instrumentação para você que deseja ter um laboratório maker, mas tem dúvidas sobre as estratégias de aquisição de ferramentas. Abriremos com o Osciloscópio digital DSO138, um pequeno osciloscópio DIY que pode ser adquirido em kit para montar ou pronto para uso, de baixo custo e eficiente para diversas situações. A documentação que acompanha o dispositivo está nesse repositório.

Vamos ver os recursos que ele oferece, suas limitações, vantagens e desvantagens. No final do artigo tem o link para o vídeo de apresentação e o vídeo de uso. Vamos começar.

Osciloscópio digital DSO138

Ele vem com pezinho, para quem não quiser adquirir um case. Acho importante proteger o dispositivo contra poeira, líquidos e coisas metálicas que possam ocasionar um curto. Já existem dois cases de acrílico criados para ele, e a Autocore também tem, inclusive é o modelo mais bonito.

Esse osciloscópio DSO138 tem duas versões: a DIY, para você soldar e a montada. Nesse artigo estou usando a versão montada, mas a AutoCore Robótica tem ambos, make your choice.

Se você não tem habilidades com solda ou eletrônica, recomendo fortemente que pegue o modelo montado.

Especificações do osciloscópio digital DSO138

Invés de traduzir, serei preguiçoso o suficiente para copiar a tabela. Mas basicamente, a amostragem de tempo real é de 1MSa/s com largura de banda analógica de até 200KHz. A faixa sensitiva vai de 10mV/div a 5V/div.

A entrada de tensão máxima é de 50V pico a pico na escala X1.

A resolução é de 12 bits, ou seja, 4096 valores de dispersão.

Trabalha entre 8 e 12V com consumo de aproximadamente 120mA.

Teste da alimentação

A alimentação pelo jack deve ser entre 9V e 12V, não exceda os limites para evitar problemas. Para o modelo DIY, estando sem o display, alimente-o e faça o teste com o multímetro, colocando o probe preto do multímetro no GND da borda da placa e o cabo vermelho do multímetro na "aba" do regulador de tensão. Sei que não é necessário dizer, mas o multímetro precisa estar em DC e escala de 20V. Confirmado os 3V3 de alimentação, desligue a alimentação, feche o jumper P4, coloque o display e religue-o.

Ligando o dispositivo

O pino interno no conector jack é POSITIVO. Cuidado para não inverter a polaridade. Teste a fonte com um multímetro antes de conectar, se necessário for.

Quando ligado, a tela de boot é exibida. Se ficar tudo branco, "algo de errado não está certo". Uma das razões pode ser alimentação insuficiente. Se estiver alimentando-o por bateria, verifique se realmente ela está carregada.

Calibração do Osciloscópio digital DSO138 (descrito no manual)

Devido ao fato de haver alguma capacitância entre a entrada e o GND, é necessário fazer uma calibração para obter um melhor resultado de medição para sinais de alta frequência. Isso pode ser feito com a ajuda do teste de sinal que tem na própria placa. Esse sinal é de 1KHz@3V3.

• Conecte a ponta de prova ao conector BNC. Deixe o preto desconectado e evite que ele toque em qualquer coisa.
• Ajuste a posição do switch [SEN1] para 0.1V e [SEN2] para X5. Ajuste a posição do switch [CPL] para AC ou DC.
• Ajuste o tempo base para 0.2ms. Deve ser exibido uma forma de onda quadrada.
• Se os traços não estiverem estáveis, ajuste o nível do gatilho (o triângulo rosa do lado direito da tela).
• Use uma pequena chave para ajustar o trimmer C4 até que a onda fique limpa como a da imagem abaixo:

A onda quadrada não deve ter curva na borda nem spike no cruzamento de X e Y. Exemplo de pouco ajuste e excesso:

Coloque os switches [SEN1] em 1V e [SEN2] em X1, sem modificar mais nada. Ajuste o botão C6 até que o retângulo da onda direita fique visível. Feito!

CPL

Em AC, a onda será centralizada, mostrando sinal para cima e para baixo, ocupando a tela inteira. Em GND será exibida uma linha semelhante a frequência de áudio e DC mostra somente sinal positivo.

SEN1

Nesse botão definimos a escala de tensão por quadrado da matriz de background, sendo 1V, 0.1V e 10mV.

SEN2

Sensibilidade, que pode ser X5, X2 ou X1.

SEL

Seleção dos parâmetros de funcionamento. Na escala de tempo, por exemplo, podemos definir a amostragem exibida na tela. O ajuste é feito então nos botões + e -.

SEN1 e SEN2

O SEN1 é o divisor de tensão e SEN2 é multiplicador. Se SEN1 estiver em 1V e SEN2 em X5, haverá 5V em cada quadrado da matriz de background. Claro?

Gravar amostragem e ler amostragem gravada

Colocando a seleção na divisão de tempo, pressione [SEL] e [+] simultaneamente. Depois de gravado, pode desconectar o probe, e para carregar o valor, utilize [SEL] e [-]. Apertando [OK] tiramos de HOLD, voltando a fazer a leitura normal.

OK

Segurando [OK] por alguns segundos, as informações da tela somem e ele entra em HOLD. Apertando rapidamente, ele passa a medir o sinal, sem os textos. Segurando novamente por alguns segundos, voltamos ao display inicial.

Gatilhos e seus modos

Mais uma vez, a maioria das informações dispostas nesse artigo estão na documentação oficial, que é bastante modesta.

Na documentação tem essa seção dos gatilhos. Os gatilhos (ou "triggers", do inglês) são eventos que indicam um sinal de tensão cruzando um nível configurado em uma direção, seja uma queda, subida ou descida. O osciloscópio usa gatilhos como pontos de referência no tempo para mostrar ondas estáveis e medições.

Auto mode

Em modo automático o osciloscópio fará atualização no display, independente de gatilhos. Quando gatilhos são detectados, a forma de onda será mostrada com referência aos pontos de gatilho. De outro modo, o display mostrará pontos de referência randômicos.

Normal mode

Em modo normal o osciloscópio só atualizará o display quando houver gatilhos. Se não houver gatilhos, a forma de onda permanecerá imutável.

Single mode

O mesmo que no modo normal, exceto pelo fato de que o osciloscópio entrará no estado de espera (HOLD) após pegar um gatilho e exibi-lo no display.

Normal mode e single mode são úteis para pegar sinais dispersos ou uma forma de onda única.

Informações no display

As configurações selecionadas e parâmetros escolhidos através do botão de parâmetros são exibidos no display. No manual temos essa disposição:

Na placa tem outros pinos disponíveis, como TTL. No manual não fala nada sobre o uso dos demais pinos, nem sobre a porta USB. Vou estudar mais a respeito e em outro artigo coloco o que descobrir.

Troubleshooting

Se comprou o kit DIY, o manual tem todo o processo de montagem e uma seção para debug, caso tenha alguma anomalia.

Test mode

O modo de teste ajuda a detectar curtos e portas abertas, descrito também em troubleshooting.

Tensões de referência

No manual tem uma tabela de tensões a verificar na placa, caso o seu seja o kit DIY. As tensões não devem ser idênticas na medição, mas deverão ser bastante aproximadas.

Vantagens e desvantagens

Nada é perfeito. Podemos considerar como negativo a limitação de 50V, mas considerando que vamos trabalhar principalmente com embarcados, é mais que o suficiente. O que utilizamos na bancada com mais de 12V?

De positivo, temos o custo. É extremamente acessível e uma ferramenta indispensável para análises.

Vídeo

Nesse vídeo apresento o osciloscópio, agora ferramenta de bancada junto ao bus pirate e ao multímetro Hikari HM-2080 da Eletrogate. Todos devem estrelar em vídeos em nosso canal DobitaobyteBrasil no Youtube.

Para montar o case (também disponível na AutoCore), você pode dar uma olhada nesse vídeo. É tão simples que expliquei o processo em 2 minutos.

Onde comprar o osciloscópio digital DSO138?

Comprar com nossos parceiros é a garantia de novos artigos informativos e tutoriais para facilitar o pontapé inicial e dúvidas que possa ter. Se interessou-se em comprar, prestigie nossos parceiros.

Até o próximo artigo!

Revisão: Ricardo Amaral de Andrade

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