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格安デジタルオシロ DSO-SHELL (DSO150) のレビュー(特性測定編)

 DSO-SHELL (DSO-150) のレビュー記事の続き、前回の組み立て編に続き、今回は性能(特性)測定編です。

▼メーカーの仕様
DSO-SHELL Spec.

 これを疑うわけではありませんが、いや実は疑っているので、うちで出来る範囲で実際に測定して確認してみます。

1..測定レンジ (Sensivity range, Timebase range)
 これは実際に設定出来たレンジです。一般的な 1-2-5 レンジになっていました。
 ・垂直軸: 5mV, 10mV, 20mV, 50mV, 0.1V, 0.2V, 0.5V, 1V, 2V, 5V, 10V, 20V
 ・水平軸: 10us, 20us, 50us, 0.1ms, 0.2ms, 0.5ms, 1ms, 2ms, 5ms, 10ms, 20ms, 50ms, 0.1s, 0.2s, 0.5s, 1s, 2s, 5s, 10s, 20s, 50s, 100s, 200s, 500s
 たくさんのレンジがありますが、ロータリーエンコ-ダーで素早く設定出来ていいです。但し、レスポンスがいまいち。

2.入力インピーダンス (input impedance)
 LCRメーター(DE5000)で実測しました。測定周波数は1kHzです。
オシロとLCRメーター

 この写真のようにオシロの入力のBNCコネクタに短いクズ線を突っ込んで接続して測定しました。結果は入力容量=43.7pF、抵抗1.005MΩ。公称値より入力容量が倍以上大きいです。

 普通の使い方では添付のミノムシクリップ付きのBNCケーブルを使うので、この状態での入力容量を測定しました。
ケーブル込みの入力容量
 測定結果は、入力容量=89.1pF、抵抗997kΩで、入力容量がかなり大きくなります。同軸ケーブルの静電容量が入るので当然の結果なのですが、忘れがちな話です。この容量が問題になる場合は1/10のプローブを使いましょう。

3.ステップ応答
10kHz矩形波応答、立ち上がりは4μs程度
 外部から立ち上がりの速い10kHzのパルスを入れた状態です。立ち上がり時間は4μs程度です。ということは帯域幅は100kHz弱ということになると思います。

4.周波数特性
 ファンクションジェネレーターから周波数を変えた 3V P-P の正弦波を入れた場合の波形です。なお、写真はオシロをフリーランさせた状態で撮影しているので、被写体ブレしている写真があります。

・10Khz
10kHz正弦波

・50kHz
50kHz正弦波

・100kHz
100kHz正弦波
 少し振幅が下がってますが、このあたりまでは許容範囲と思います。

・150kHz
150kHz正弦波
 振幅の低下が目立ちます。エンベロープがうねっているのはサンプリングが追い付かなくなっているものと思われます。

・200kHz
200kHz正弦波
 もうだめです。サンプリングが追い付いていなので全然違う波形になっています。平均的な振幅が -3dB くらいになっている感じなので、メーカー仕様の Analog bandwidth = 200kHz というのはこういう特性のことを言っているのかも知れません。

 もっと高い周波数も試しましたが、エイリアシングが激しく出ていました。ちなみに測定に使ったファンクションジェネレーターは10MHzくらいまでフラットな特性です。

5.キャリブレーション出力
3.3V出力
3.3Vキャリブレーション信号
 0Vを基準に3.3Vのパルスが出ています。

0.1V出力
0.1Vキャリブレーション信号
 上を3.3Vに固定して、そこから下に0.1V(正確には0.13V)下がったパルスが出力されています。つまり大きなオフセットが加わった矩形波になっています。アッテネーターの位相補正コンデンサの調整に0.1V出力を使う時はACカップルにしておかないと波形の観察が難しくなります。そのあたりが組立マニュアルに全く書かれていないので、困る人が出そうです。

キャリブレーション出力周波数
キャリブレーション信号の周波数
 公称値の1kHzに対し極めて正確な周波数で出力されていました。

 以上、DSO-SHELL (DSO150) の特性測定結果でした。特に注意が必要なのは入力容量と、応答周波数だと思います。オーディオ帯域で使うにはほぼ問題無いと思いますが100kHzを超えると注意が必要です。

 あと、電源電圧の変化に対して縦軸のオフセットがかなり影響を受けます。電源電圧の下限(8V)から上限(10V)の変化で、1Divくらいオフセットが変化しするので注意が必要です。なお、オフセットはV/DIVボタンの長押しで簡単にキャンセル出来ますが、そんなことに気を使うより、きっちりと電圧が安定化された電源を使った方がいいでしょう。

 それと、特性で一番重要な測定精度の話を書き忘れていましたが、結果は縦軸/横軸とも全く問題の無い精度が出ていました。

◆まとめ
 いろいろ辛口のレポになっていますが、まあ値段が22ドルなので全然許せるレベルです。

 次回の記事では操作インプレもしくは内部回路解析結果についてレポする予定です。ちょっと忙しくなるかも知れないので、次回の記事はちょっと遅れそうです。

格安デジタルオシロ DSO-SHELL (DSO150) のレビュー(組立編)

 DSO shell (DSO150)というデジタルオシロキットを買ったのでその内容につきまとめておきます。なお、今回の記事は組み立てと動作確認まで。次回以降で、性能確認、内部回路解析などを行う予定です。
 なお、なおこの製品(DSO Shell (DSO150) Oscilloscope DIY Kit)のメーカーのサイトはこちらです。

 話の順序を無視して、どんな物かというと、

▼DSO-SHELL (DSO150) の完成した状態
DSO shell完成
 1-ch 100kHzの2.4インチカラー液晶オシロで、現時点の価格は22.8ドルです。

 以下、購入に至る経緯から時系列で話を進めます。

 nekosan さんが書かれている PIC AVR 工作室ブログの、2017/1/7の記事で、「シェル付きオシロキット」という記事に格安のデジタルオシロが紹介されていました。内容を見るとすごく良さそう、それに安い! 以前からデジタルオシロが欲しかったのでAliExpressでポチリました。

 nekosanの記事にはTrump Tools というストアがリンクされていましたが、私が買ったのはNumerous creation Store というストアです。違うストアで買うつもりは無かったのですが、AliExpressのサイトをウロウロしていてポチったら、後で違うストアだったことに気付きました。
 ちなみに私が買ったのはこれです→https://ja.aliexpress.com/item/Orignal-JYE-Tech-DS0150-15001K-DSO-SHELL-DIY-Digital-Oscilloscope-Kit-With-Housing/32758872111.html
 ところで nekosan さんが紹介されていたストアに比べて私が買ったストアの注文数がかなり少ない(約1/4)ことに後で気付きました。注文数はそのストアの安心感を示していると思うので、ちょっと後悔していました。

 そんなことで少し不安な気持ちで待っていると、思いがけない速さで荷物が到着。なお、注文は1月9日で荷物到着は1月17日です。旧正月になっちゃうと絶望的に遅くなるはずなので、その前に届いて良かったです。

▼DSO Shell 到着
到着
 いつものゴミ袋で来ると思っていたら、割とこざっぱりした封筒で来ました。中の段ボール箱はメーカーであるJYE社の箱のままだと思います。

▼中身
中身
 ネットで見かけた写真と同じ物が入っていました。まあ当たり前ですが、ほっとします。

 組立は詳しいマニュアルが入っているのでその通りにやればOKです。回路図がある程度読めないと、トラブった時に困るかも知れません。なお、添付されていたマニュアルなどの資料と同じものはネットから入手出来るので、購入前に検討することが出来ます。

 以下、写真多めで私が気付いたポイントをレポしていきます。

▼デジタル基板
デジタル基板 液晶
 カラー液晶が接続されていて、この状態でSTM32F103c8のマイコンとして動作可能だそうです。

▼液晶接続部
液晶の裏側
 本体とはフレキ基板で接続されています。この状態にするには、フレキを傷めないようにそっとやらないといけません。

 以下、マニュアル通りに作業を進めるだけです。

▼デジタル基板動作確認
DSO shell デジタル基板動作確認
 デジタル基板だけの状態でブートして動作確認できます。もしここで何も動かないようだと深刻な事態ですが、ちゃんと動いて良かったです。ちなみにこの時の消費電流は80mA@9Vでした。

▼抵抗のはんだ付け準備
抵抗を分類
 はんだ付けをする前に、抵抗を値の順に刺して整理しておきます。刺す台は何でもいいのですが、今回はスーパーの発泡トレイの裏側を使いました。この時、抵抗のカラーコードの向きを揃えて刺しておくと後で楽になります。

 アナログ基板には抵抗以外にいろんな部品を取り付けるのですが、全部実装が終わった状態が次の写真です。

▼アナログ基板完成(クリックで大きな写真)
アナログ基板完成
 この写真では見づらいですが、抵抗のカラーコードの向きを揃えています。カラーコードは上から下、あるいは左から右に向かって並ぶように取り付けると、後でメンテナンスする時に楽だし、見た目も綺麗になります。これ、いわばはんだ付けの行儀作法みたいなものです。なお、今回の基板のようにシルク印刷がある場合は、シルク文字の向きにカラーコードを合わせるべきでしょう。ともかく紙の文書と同じで、読み易く作るのがポイントです。

 一つ前の写真のようにあらかじめ抵抗の向きを揃えて準備しておけば、はんだ付けする時に迷わなくて済みます。あと、セラコンは極性が無いのでマーキングが読み易い向きに取り付けます。今回は手前からマーキングが読めるように揃えました。

▼デジタル基板完成(クリックで拡大)
DSO Shell 基板
 DSO Shell (DSO150) の基板の高解像度な写真がネットで見つからなかったので、ここに上げておきます。

 ロータリーエンコーダーの取り付け基板はたぶんこの写真の状態で正解だと思います。この基板の取り付けピンのはんだ付け位置でデジタル基板が固定される高さが決まるので、はんだ付け前に十分な確認が必要です。

 なお、全体の回路図はJYEのwebで公開されています。

▼ケースの嵌合調整
嵌合部の面取り
 このケースのモールドはエッジがすごく立っていて、少しのズレがあっても乗り上げてしまいケースが閉まりにくかったです。そこで、外観に影響の無い内側のエッジのコーナーを面取りしました。この写真は、円形のダボの入口コーナーを指で持ったドリルビットで面取りしているところです。

▼完成
オシロ動作確認
 アナログオシロにも同じ波形を入れて記念撮影。2.4インチの画面は小さいと思ったのですが、コントラストが高いのでけっこう見易いです。

▼自作のパルジェネと記念撮影
自作のパルジェネと、
 このペアがあれば便利そうです。(この写真のパルジェネの製作記事

 ということで、無事完成しました。

 電気的な性能などは別途記事にするつもりですが、現時点で特に気になった点は以下です。
1. プローブ調整用の0.1V信号にはオフセットが3.2Vくらいあってすごく使い難い。(勘違いかもしれないので後日再確認予定)
2. ロータリーエンコーダーのレスポンスが悪いようで、早く回すとゆっくり回した場合より進みが遅くなる。
3. たまにスパイク状のノイズが画面に出る。
4. エイリアシングが多い。

 長くなったので、続きは次の記事で。

デジタルテスターDT9205Aの修理と簡単な校正

 長らく(永らく)使っていたテスター(DT9205A)が故障してしまったので、新しいテスター(MAS838)を買いました。

 故障した方のテスター、つまり DT9205A は捨ててしまえばいいのですが、何とか修理出来ないものかと悪あがきしました。まあ、修理出来なくても、代替機はもう買ってあるのでプレッシャーは何もありません。

▼不燃ゴミになるかも知れないDT9205A
DT9205A

▼殻割りして内部を点検
DT9205Aの内部

 DT9205Aは亜種がいろいろあるようで、ネットを探すと似たような物の回路図を発見しました。
 http://www.elecfans.com/article/UploadPic/2007-12/20071232050588630.gif
 この回路図によると測定・表示のコアはICL7106が使われているようです。

▼ICL7106?の周辺
DT9205Aの基板主要部
 樹脂でポッティングされている中にチップが入っているのだと思います。QFPのパッドで引き出されていて、N1○というシルク印刷があるピンが Pin1 の位置のようです。QFPのパッドに色が付いているのは私が回路を追うためにマーキングしたもので、1, 11, 21, 31, 41ピンを黒く塗っています。

 そんなことをやりながら、はんだ付け不良やパターン断線が無いか点検したのですが、おかしな場所は発見できませんでした。ならば、反対側の点検に移ります。何しろ壊してもいいので気が楽です。

▼ロータリースイッチ面側
テスター基板の裏面
 レンジ切り替えスイッチを点検しましたが、特に異常は無さそうです。念のために接点をアルコールでクリーニングしておきました。

 なお、レンジスイッチのダイヤルを分解するとディテントロック用の小さな金属球が飛びすことがあるので、紛失しないように注意が必要です。基板だけそっと外してダイヤルには触らない方がいいです。マスキングテープで固定しておくと安全です。

 スイッチ面を点検していると、

▼イモはんだ発見
イモはんだ
 フィルムコンデンサの足のはんだ付けがイモはんだになっていました。ピンセットでリードに触るとぐらぐらと動くので、接触不良になっていそうです。このコンデンサはAD変換の積分コンデンサのようなので、接続不良になっていると影響は大きいはずです。

 他にもリード部品のはんだ付けが怪しい場所があったので、全部タッチアップしておきました。たぶん、鉛フリーはんだなのに共晶はんだの感覚で素早く作業してしまったのが、この不良の原因ではないかと思います。

 こうやっておいて、組み立てたら故障は直っていました。はい、修理成功です。

 この不良は、精度に直結する部分の配線に問題があったようです。そんなことなので、念のために簡単な校正、というか精度確認を行いました。

▼簡易基準電圧発生回路
基準電圧発生回路
 これは定電流ダイオードでTL431に電流を流して基準電圧を発生させる回路で、うちの基準電圧発生回路として使っている物です。

 この回路の発生電圧は校正された高精度の電圧計で測ってあり、平均をとると2.49447Vです。なお、これを作ったのは何年も昔なので値は少し怪しいのですが、

 ともかくこれをDT9205Aで測ると、結果は2.46Vと少し低めの値でした。そこで、感度調整用の半固定抵抗で値を合わせました。なお、感度調整の半固定抵抗はこの記事の3枚目の写真の右上の黄色の半固定抵抗 (102) です。

▼DT9205Aの校正後
DT9205Aで基準電圧を測定
 値はピッタリ合っていますが、合うように調整した結果なので当然です。なお、3桁しか表示されないのが悲しいですが、ともかく簡易校正は完了です。これで安心して使えます。

 こんなことやると、他の電圧計が心配になります。ちょうど良い機会なので同じように測定してみました。

▼MAS838で基準電圧を測定
MAS838で基準電圧を測定
 今回買ったばかりのテスターです。僅かに低めですが、誤差は仕様内だと思います。

▼アドバンテスト TR6846で測定
TR6846で基準電圧を測定
 これはうちにある一番精度の高いDMMですが、測定結果は2494.2mV でした。基準電圧は 2494,47mV のはずなので、0.27mV低く測定されています。そういう差はありますが、アナログの電圧を測って4ケタ目まで値が一致するというのはちょっと感動的です。流石はアドバンテストです。

 このレベルになると、どちらの値が正しいのか判りません。たぶんどちらの値も正しくないのでしょう。何しろ、今日は夏日で室温は29℃くらいあるので、なおさら状況はカオスです。

◆まとめ
 ダメ元でやった修理ですが、うまく不良個所を特定することが出来て良かったです。実は修理前のテスターに捩じる力を加えると測定値が変化していたので、どこかに接続不良か接触不良がありそう、と睨んでいました。

 ちなみに、この故障は鉛フリーはんだとかをやらなければ発生しなかったと思います。電子機器の鉛フリー化とは何とも罪作りな制度だと思います。とは言っても環境を守るためには必要な動きなんでしょう。それに鉛フリーのはんだを使うと、こんなことが起こるのは当たり前なので、ちゃんと作業者の教育やって、管理や検査をちゃんとしとけ、という話ではあります。

 ともかく、テスターはいっぱいある方が便利なので、故障した物が使えるようになって良かったです。これだから修理はやめられません。
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