Review: Owon HDS2102S Handheld 2-Kanal 100-MHz-Oszilloskop, Multimeter & Signalgenerator

Das Owon HDS2102S ist ein Handgerät, das ein Zwei-Kanal-Oszilloskop, ein Multimeter und einen Signalgenerator in sich vereint. Das ’S’ steht für die Signalgenerator-Option. Modelle ohne ’S’ im Namen haben keinen Signalgenerator. Ein Knopf für die Betriebsart schaltet zwischen Oszilloskop, Multimeter und Signalgenerator um. Es steht also gleichzeitig immer nur eine Betriebsart zur Verfügung! Es gibt jedoch eine Ausnahme: Wenn der Signalgenerator einmal gestartet wurde, bleibt er aktiv, wenn die Betriebsart gewechselt wird. Dadurch kann das erzeugte Signal im Multimeter- oder Oszilloskop-Modus verfolgt werden.

Oszilloskop

Das oszilloskop hat zwei Eingangskanäle mit jeweils 100MHz Bandbreite bei einer Abtastrate von bis zu 500 MS/s. Die Zeitachse kann von 2ns/div bis 1000s/div und die vertikale Achse von 10mV/div – 10V/div eingestellt werden. Die maximale Eingangsspannung beträgt 400 VPP. Als Trigger-Optionen stehen Auto, Normal und Single zur Verfügung, das Oszilloskop kann allerdings nur auf steigende oder fallende Flanken triggern. Es gibt keinen externen Trigger-Eingang.
Mit den Cursors können manuelle Messungen (Zeit und Spannung) ausgeführt werden. Automatische Messungen sind: Periode, Frequenz, Mittelwert, Spitze-Spitze, Minimum, Maximum und Amplitude. Auch kann ein Frequenz-Zähler angezeigt werden.
 

Multimeter

Im Multimeter-Modus wird das HDS2102S zu einem 5-Digit-Multimeter mit folgenden Eigenschaften:

• Spannung DC von 200 mV (10 µV Auflösung!) bis maximal 1000 V (100mV Auflösung)
• Spannung AC als True RMS (40 Hz – 1 kHz) von 200 mV bis maximal 750 V
• Strom DC und AC bis maximal 10 A.

Zur Rechtfertigung des “Multi” in Multimeter verfügt das HDS2012S weiterhin über folgende Messmöglichkeiten:

• Widerstand von 10 mΩ bis 100 MΩ
• Kapazität von 1 pF bis 2 mF
• Diodentest
• Durchgangsprüfung (Continuity)

Arbiträrgenerator (AWG)

Der AWG („arbitrary waveform generator“) mit einer Abtastrate von 125 MS/s kann die folgenden Signale erzeugen:

• Sinus bis 25 MHz
• Rechteck- und Puls-Signale bis 5 MHz
• Rampen-Signale bis 1 MHz

Weiterhin werden als arbiträre Ausgangssignale unterstützt:

• Treppensignale
• Zwei Bessel-Funktionen
• Eine sinc-Funktion
• amplitudenmodulierte Sinus-Signale

Auspacken des Owon HDS2102S

Nach dem Öffnen der Box finden wir ein schwarzes Etui mit folgendem Inhalt: das HDS2102S, zwei BNC-Krokodilkabel, ein Satz Multimeter-Anschlusskabel und ein Batterieladegerät mit USB-Kabel.

Neben diesem Etui enthält der Karton auch einen passiven Oszilloskop-Tastkopf (OW3100, 100 MHz) und einige Unterlagen, darunter ein gedrucktes Handbuch in englischer Sprache.

Das Owon HDS2102S fühlt sich erstaunlich schwer an, obwohl es nur etwas mehr als 500g (inklusive Akkus) wiegt. Bei den Akkus handelt es sich um austauschbare Li-Ionen Akkus vom Typ 18650 mit 2600mAh Kapazität.

Das Instrument ähnelt eher einem großen Multimeter mit vielen Knöpfen als einem Oszilloskop. In meinem Fall passt es perfekt in die Hand. Das 3.5″ 65k Farbdisplay nimmt ungefähr ein Drittel der Frontseite ein. Es hat eine Auflösung von 320 x 240 Pixel.

Welche seitlichen Anschlüsse hat das Gerät?

Wenn wir das Gerät nach oben drehen, sehen wir am drei BNC-Kupplungen. Zwei davon sind Oszilloskop-Eingänge, der dritte ist der Signalgenerator-Ausgang.

Hinter einer Schutzklappe auf rechten Seite befinden sich der USB-C-Anschluss und das 1-kHz-Signal zum Tastkopfabgleich.

Der USB-C-Anschluss ermöglicht das Aufladen der Akkus des Oszilloskops. Außerdem können Sie das Gerät zusammen mit einem Computer verwenden.
 

Die Benutzung des Owon HDS2102S

Die Benutzer-Oberfläche ist relativ intuitiv: die Ein-/Ausschalt-Taste ist deutlich zu erkennen (unten links). Das Gerät braucht nach dem Einschalten etwas mehr als fünf Sekunden bis zur Einsatzbereitschaft. Es startet dann im zuletzt aktiven Betriebsmodus.

Die Beschriftung der meisten Tasten bezieht sich auf Oszilloskop-Funktionen. Da der Oszilloskop-Modus sicherlich der am meisten verwendete Modus ist, kann hier also sehr einfach navigiert werden.

Das Umschalten zwischen Betriebsarten ist ab und zu langsam – als ob das Gerät etwas neu laden muss. Was das sein könnte, ist jedoch unklar.

Das Owon HDS2102S im Oszilloskop-Modus

Wenn Sie im Oszilloskop-Modus eine Taste drücken, wird eine Menüleiste am unteren Rand des Bildschirms angezeigt. Mit den vier blauen F-Tasten werden die Optionen in diesem Menü ausgewählt. Einige Menüs haben mehr als eine "Seite". Das Menü verschwindet automatisch nach zehn Sekunden ohne Tastenbetätigung (die Zeit ist einstellbar) oder durch erneutes Drücken der Taste oder durch Drücken der Pfeiltaste zurück. Nur die Taste CH1/2 hat in diesem Modus eine Doppelfunktion, da sie zwischen den beiden Kanälen umschaltet.

Beachten Sie, dass zur Nutzung einiger Funktionen anscheinend beide Kanäle eingeschaltet sein müssen.

Riesiger Zeitbasisbereich

Die Zeitbasis reicht bis zu 1000 s/div (d. h. 16 Minuten und 40 Sekunden), was sehr lang ist. Die meisten Oszilloskope kommen nicht über ungefähr 50 s hinaus. Daher eignet sich das HDS2102S auch hervorragend für die Erfassung von sich langsam entwickelnden Signalen, für die sonst ein Datenlogger erforderlich wäre. Wenn Sie die Maximaleinstellung von 1000 s/div verwenden, stellen Sie sicher, dass die Abschaltzeit auf unbegrenzt eingestellt ist, damit Ihre Daten nicht verloren gehen, wenn sich das Gerät vorzeitig abschaltet.

Einstellungen und Signale speichern

Mit der Schaltfläche „Speichern“ können Sie nicht nur Screenshots (CSV oder BMP), sondern auch bis zu vier Presets ("Objects") speichern. So können Sie eine Einstellung leicht wieder aufrufen, wenn Sie zwischen Messungen wechseln.

Auf viele andere Funktionen werde ich nicht näher eingehen, da sie den meisten Oszilloskop-Benutzern vertraut sein werden.
 

Multimeter-Modus

Das Multimeter ist ein Standard-Multimeter, also gibt es auch hier keine Überraschungen. Es ist standardmäßig auf automatische Messbereichswahl bei 2 VDC eingestellt. Drücken Sie die Taste „Measure“, um zur manuellen Bereichswahl zu wechseln. Der HDS2102S behält seine Multimeter-Einstellungen beim Einschalten nicht bei und setzt immer die Standardwerte ein.

Das dient wahrscheinlich dem Schutz beim Einschalten nach einer automatischen Abschaltung (nach 30 Minuten Inaktivität, die Zeit ist programmierbar), wenn das Gerät noch an ein spannungsführendes Signal angeschlossen ist (mir wurde beigebracht, ein Multimeter im Wechselstrommodus zu lassen, höchste Spannung).

Praktisch ist, dass das Multimeter seine eigenen Eingänge hat, so dass Sie das Oszilloskop angeschlossen lassen können, wenn Sie möchten. Beachten Sie hierbei die intern verbundenen Massen von Multimeter, Oszilloskop und Signalgenerator!

Delta & Hold

Durch Drücken der Delta-Taste ('Δ') im Gleich-Spannungs oder Strommodus wird der aktuelle Wert gespeichert. Danach wird nur noch die Differenz zwischen dem aktuellen und dem gespeicherten Wert angezeigt. Durch Drücken von Play/Pause wird der letzte Wert gespeichert.

Das Owon HDS2102S als Signalgenerator

Im Funktionsgenerator-Modus haben nur die blauen Tasten (Funktion und Cursor) eine Funktion. Ein Diagramm zeigt, wie die Parameter die Wellenform beeinflussen. Drücken Sie Play/Pause, um die Ausgabe zu aktivieren oder zu deaktivieren. Wenn diese Taste grün ist, ist die Ausgabe aktiviert.
 

Auch wenn der Signalgenerator des HDS2102S als arbiträr bezeichnet wird, ist es nicht möglich, eigene Wellenformen zu erstellen oder zu laden.

Programmierbare Ausgangsimpedanz

Standardmäßig zeigt das Display im AWG-Modus immer „High Z“ in der Statusleiste oben an. Dies bezieht sich auf die Ausgangsimpedanz. Sie können diese auch auf 50 Ω einstellen, indem Sie die Systemtaste und dann F4 und dann F3 (Laden) drücken. Eine Folge ist jedoch, das der Ausgangshub auf 2,5 VPP begrenzt wird. Es ist eigenartigerweise möglich, hierüber hinaus zu gehen. Wenn Sie dies tun, sehen sie, dass auch die angezeigte Impedanz zunimmt. Anscheinend kann die Ausgangsimpedanz zwischen 10 Ω und 10 kΩ eingestellt werden, indem beim Einstellen der Lastoption die Cursortasten gedrückt werden.

Summer

Nur im AWG-Modus verfügt das Systemmenü über die Option „Summer ein/aus“. Durch die Deaktivierung des Summers wird dieser nicht im Multimeter-Modus deaktiviert. Das Oszilloskop piept nie.

Signal Tracer

Sobald der Generator läuft, können Sie in den Oszilloskop- oder Multimeter-Modus wechseln, was sehr praktisch ist. Wenn Sie das tun, steuert die Play/Pause-Taste nicht mehr die Ausgabe des Generators, sondern die gerade aktive Funktion. Man vergisst daher leicht, dass man den Generator gestartet hat! Nach einem Aus- und Wiedereinschalten muss der Generator manuell wieder eingeschaltet werden (z. B. nach einer automatische Abschaltung).

PC-Software für das Owon HDS2102S

Von der Owon-Website können Sie die Software „DS-Wave“ (oder auch HOS) herunterladen (nur für Windows). Im Handbuch bezieht man sich hier auf die „Oszilloskop-Software“. Ich fand sie ziemlich kompliziert und nicht intuitiv zu bedienen. Obwohl sie über FFT und einige mathematische Funktionen verfügt, scheint die Software noch eine Anzahl von Problemen zu haben. Insgesamt erscheint die Software ein bisschen unpraktisch.
 

Fernbedienung

Der einzige Vorteil an der Fernbedienung ist die schnelle Einrichtung des Oszilloskops sowie des Signalgenerators. Tatsächlich geht es schneller als mit den Tasten des Geräts. Ein großer Vorteil ist die Steuerung des Signalgenerators - ohne den Oszilloskop-Modus zu verlassen.

Zugriff auf gespeicherte Daten

Der USB-Anschluss des HDS2102S muss sich im HID-Modus befinden, damit DS-Wave funktioniert (Default, siehe auch auf der zweiten Seite des System-Menüs). Wenn Sie in den MSC-Modus wechseln, wird das Gerät zu einem externen Laufwerk, und Sie können auf Screenshots zugreifen (als Bild oder als CSV-Datei, je nachdem, was Sie ausgewählt haben) und Presets laden.

Die Autonomie des Owon HDS2102S

Da es sich beim Owon HDS2102S um ein tragbares Gerät handelt, ist die Autonomie natürlich von großer Bedeutung. Mit den werksseitigen Standardeinstellungen im Oszilloskop-Modus und im Leerlauf hielten die Akkus etwa fünf Stunden. Das Wiederaufladen dauerte etwa drei Stunden. Allerdings bieten die Standardeinstellungen nicht unbedingt die beste Autonomie. So ist beispielsweise die Helligkeit des Displays einstellbar und standardmäßig auf 70 % eingestellt – eine höhere Laufzeit wird mit niedrigerer Helligkeit erreicht. Die Hintergrundbeleuchtung ist standardmäßig immer eingeschaltet, kann aber nach einer programmierbaren Zeit automatisch abgeschaltet werden. Die Abschaltzeit des Geräts ist ebenfalls einstellbar (und kann unbegrenzt sein).

Lange Akkulaufzeit

Bei meinen Tests arbeitete der HDS2102S noch etwa zwei Stunden weiter, nachdem die erste Warnung für einen niedrigen Akkustand erschienen war. Wenn man eine Taste drückt, verschwindet die Meldung, aber sie kommt immer wieder, was auf Dauer etwas nervig ist.

In Situationen, wo eine wirklich eine lange Akkulaufzeit benötigt wird, können Reserve-Akkus eine Option sein. Auch die Verwendung einer USB-Powerbank kann eine weitere Option sein.
 

Anwendungsbereiche des Owon HDS2102S

Als tragbares Oszilloskop ist das Owon HDS2102S ein großartiger Begleiter für alle, die im Service oder außerhalb des Labors ein Oszilloskop benötigen. Es ist leicht zu transportieren und kann überall dort eingesetzt werden, wo auch ein Multimeter eingesetzt werden kann. Wartung, Fehlersuche und Reparatur sind Anwendungen, die einem sofort einfallen. Seine zusätzlichen Multimeter- und Signalgeneratorfunktionen können in solchen Situationen sehr nützlich sein.

Auch auf dem Labortisch ist das HDS2102S durchaus ein nützliches Instrument. Weil es etwas schwieriger zu handhaben ist und weniger Funktionen hat als ein normales Oszilloskop, würde ich Letzteres vorziehen. Im Leistungsvergleich mit einem 100-MHz-Tischoszilloskop (Siglent SDS1102X) ergaben sich keine wesentlichen Unterschiede.

Isolierter Betrieb

Da das Gerät batteriebetrieben ist, hat es keine Verbindung zur Masse oder der Netzversorgung. Das gilt natürlich nicht, wenn sie den USB-Anschluss an einen PC oder Laptop anschließen! Wenn Sie das berücksichtigen, können Sie die Masseklemme an beliebiger Stelle in einem Schaltkreis anbringen und problemlos Differenzmessungen durchführen. Auch das Arbeiten in Schaltungen, die direkt an das Stromnetz angeschlossen sind, ist möglich. Beachten Sie jedoch immer, dass die maximale Eingangsspannung 400 VPP beträgt. Das mag nach viel klingen, in Systemen am Stromnetz wird diese Spannung jedoch schnell erreicht. Um die 400 VPP zu messen, muss der Tastkopf in der 1:10-Einstellung betrieben werden.

Interne Masse

Auch der Signalgenerator muss nicht mit der Masse oder Erdung des Prüflings verbunden sein. Natürlich sind das Oszilloskop, das Multimeter und der Signalgenerator intern im HDS2102S an dieselbe Masse angeschlossen. Seien Sie also vorsichtig, das sie keine unbewussten Kurzschlüsse über die Masse-Verbindungen aufbauen!

Abschließend muss doch noch einmal auf die 1000 s/div-Zeitbasis hingewiesen werden. Diese macht das Owon HDS2102S zu einer interessanten Investition für jeden Elektronikingenieur.