Osciloscópio

Definição

O osciloscópio é um dos instrumentos de teste mais úteis usados para design de circuitos eletrônicos, fabricante de eletrônicos, testes, serviços e reparos.

Os osciloscópios ou escopos são uma ferramenta importante no arsenal do engenheiro ou testador de eletrônica.

Um osciloscópio é um item de equipamento de teste eletrônico que permite que as formas de onda sejam vistas e, dessa maneira, facilita muito a visualização de quaisquer problemas que ocorram em um circuito eletrônico.

Um osciloscópio é um dispositivo que fornece um gráfico visual da amplitude versus o tempo de um sinal medido, como tensão ou corrente.

O que é um osciloscópio?

Um osciloscópio é uma ferramenta eletrônica usada para representar graficamente ondas sonoras e frequências ambientais. Esse tipo de ferramenta é útil em vários aplicativos diferentes.

Algumas das mais comuns incluem música, particularmente frequências de rádio e remasterização de música digital, mas também pode ser útil em certos cenários de circuitos e engenharia e em ações como medir a atividade sísmica e certos outros sons da natureza.

A maioria dos dispositivos é calibrada para não apenas representar as ondas sonoras que acontecem em um instante, mas também para monitorá-las ao longo do tempo, observando mudanças e mudanças significativas. Eles geralmente são fáceis de controlar e manipular, e os usuários podem calibrá-los para atingir vários objetivos diferentes.

Além disso, existem muitos modelos diferentes para escolher, geralmente com uma variedade de especificações. Alguns são básicos e fáceis de usar, enquanto outros são muito mais complicados e geralmente requerem software e outros equipamentos de suporte.

As pessoas que desejam comprar uma dessas ferramentas costumam pesquisar as opções disponíveis e considerar cuidadosamente suas necessidades antes de fazer um investimento.

Os osciloscópios geralmente têm um monitor independente ou podem ser conectados a um computador para visualização

Características físicas

Um osciloscópio típico é uma caixa retangular com uma tela pequena, vários conectores de entrada e botões de controle e botões no painel frontal. Uma grade chamada gratícula na face da tela ajuda na medição.

Cada quadrado da gratícula é conhecido como uma divisão. O sinal a ser medido é alimentado a um dos conectores de entrada, que geralmente é um conector coaxial que usa um cabo elétrico ou outro cabo.

Se a fonte de sinal tiver seu próprio conector coaxial, um simples cabo coaxial pode ser tudo o que é necessário; caso contrário, um cabo especializado chamado “sonda de osciloscópio” pode ser necessário, embora nesses casos a sonda geralmente venha com o dispositivo.

Funcionalidade básica

No seu modo mais simples e básico, o dispositivo desenha uma linha horizontal chamada traço no meio da tela, da esquerda para a direita, relacionada aos sons ouvidos e absorvidos. Um dos controles, o controle da base de tempo, define a velocidade na qual a linha é desenhada. Geralmente é calibrado em segundos por divisão. Se a tensão de entrada sair do zero, o traço será desviado para cima ou para baixo.

Outro controle, o controle vertical, define a escala da deflexão vertical e é calibrado em volts por divisão. O traço resultante é um gráfico de tensão contra o tempo, com o passado mais recente à esquerda e o passado menos recente à direita.

Quando o sinal de entrada é conhecido como “periódico”, geralmente é possível obter um rastreio simples, definindo a base de tempo para corresponder à frequência do sinal de entrada.

Por exemplo, se o sinal de entrada é uma onda senoidal de 50 Hz, seu período é de 20 ms; portanto, a base de tempo deve ser ajustada para que o tempo entre varreduras horizontais sucessivas seja de 20 ms.

Esse modo é chamado de varredura contínua. A falha nisso é que a base de tempo principal da ferramenta geralmente não é perfeitamente precisa, e a frequência do sinal de entrada geralmente não é perfeitamente estável; Como resultado, o rastreamento pode deslizar pela tela, o que pode dificultar as medições.

Noções básicas sobre acionamento

Esses dispositivos geralmente têm uma função chamada “gatilho” que ajuda a fornecer um rastreamento mais estável.

Em essência, o gatilho faz com que o escopo seja pausado após atingir o lado direito da tela, onde aguarda um evento especificado antes de retornar ao lado esquerdo da tela e desenhar o próximo rastreio.

O efeito é uma ressincronização da base de tempo com o sinal de entrada, o que evita o desvio horizontal. Os circuitos de disparo permitem a exibição de sinais não periódicos, como pulsos únicos, bem como sinais periódicos, como ondas senoidais e ondas quadradas.

Os tipos de gatilho incluem:

Gatilho externo, um pulso de uma fonte externa conectada a uma entrada dedicada no escopo;
Gatilho de borda, um detector de borda que gera um pulso quando o sinal de entrada cruza um limite de tensão especificado em uma direção especificada;
Acionador de vídeo, um circuito que extrai pulsos sincronizados de formatos de vídeo como PAL e NTSC e aciona a base de tempo em cada linha, linha especificada, campo ou quadro; e
Gatilho atrasado, que aguarda um tempo especificado após um trigger de borda antes de iniciar a varredura.

Sinais externos e canais de entrada

A maioria dos dispositivos também permite que os usuários ignorem a base de tempo e alimentem um sinal externo no amplificador horizontal.

Isso se chama modo X-Y e é útil para visualizar a relação de fase entre dois sinais, como pode ser feito na engenharia de rádio e televisão. Quando os dois sinais são sinusoides de frequência e fase variáveis, o traço resultante é chamado de curva de Lissajous.

Alguns osciloscópios têm cursores, que são linhas que podem ser movidas pela tela para medir o intervalo de tempo entre dois pontos ou a diferença entre duas tensões.

A maioria dos dispositivos também possui dois ou mais canais de entrada, o que permite exibir mais de um sinal de entrada na tela em um determinado momento.

Geralmente eles têm um conjunto separado de controles verticais para cada canal, mas apenas um sistema de acionamento e base de tempo.

Variedades Especiais

Um dispositivo de base dupla do tempo possui dois sistemas de disparo, para que dois sinais possam ser visualizados em eixos de tempo diferentes. Isso também é conhecido como modo de “ampliação”.

O usuário primeiro captura o sinal desejado usando uma configuração de gatilho adequada. Em seguida, ele ou ela ativa o recurso de ampliação, zoom ou base dupla de tempo e pode mover uma janela para ver detalhes do sinal complexo.

Às vezes, o evento que o usuário deseja ver pode ocorrer apenas ocasionalmente.

Para capturar esses eventos, alguns osciloscópios são “escopos de armazenamento” que preservam a varredura mais recente na tela.

Alguns modelos digitais podem varrer em velocidades tão lentas quanto uma vez por hora, emulando um gravador de gráficos em tira. Ou seja, o sinal rola pela tela da direita para a esquerda.

O que é um osciloscópio para PC?

Um osciloscópio é um equipamento usado em muitas indústrias para manutenção de equipamentos, trabalho de laboratório e diagnóstico que mostra as tensões de sinal como um gráfico bidimensional.

Os osciloscópios também mostram o tempo de medição da distorção entre os eventos e a frequência.

Os osciloscópios tradicionais são equipamentos independentes que às vezes podem ser portáteis.

O desenvolvimento de um osciloscópio para PC, que é conectado a um computador pessoal e usa o hardware do computador para alimentar o dispositivo, obter dados e fornecer análise de dados, abriu uma nova gama de opções para os usuários do osciloscópio.

Um osciloscópio para PC consiste em uma placa de aquisição de sinal com uma interface elétrica, controle de isolamento e ganho automático, conversores analógico-digitais, memória e um processador de sinal digital.

O hardware atua como um agente ou digitalizador de log de dados. Ele trabalha em conjunto com a tela do computador, a interface de controle, o armazenamento, a rede e a fonte de alimentação de um computador pessoal para fazer seu trabalho.

Os fabricantes estão encontrando uma ampla variedade de opções de personalização para osciloscópios para PC que não eram realistas com unidades independentes.

Alguns osciloscópios de PC são usados em uma configuração de uso geral. Os técnicos usam o dispositivo para manter equipamentos elétricos e diagnosticar defeitos de computadores ou outros dispositivos.

Os osciloscópios são usados em trabalhos de laboratório, industriais e médicos. Os testes de eletrocardiograma mostram os batimentos cardíacos em forma de onda através do uso de um osciloscópio.

Mecânicos e engenheiros usam o osciloscópio de PC ou uma unidade autônoma para analisar problemas automotivos.

À medida que o preço dos computadores pessoais diminui e a velocidade do processador aumenta, o osciloscópio para PC se torna muito atraente em muitos mercados.

Por exemplo, no mercado educacional, os computadores pessoais são equipamentos comuns. O preço do equipamento eletrônico pode sobrecarregar rapidamente um orçamento educacional, mas o osciloscópio para PC oferece a mesma capacidade por menos dinheiro do que uma unidade independente e, na maioria dos casos, funcionará com computadores pessoais existentes.

Os defensores do osciloscópio PC apresentam várias vantagens. A unidade custa menos, assumindo que o usuário possua um computador pessoal. Os dados são facilmente exportados para o software para PC, como processadores de texto, planilhas e software de análise. Os osciloscópios de PC utilizam os recursos existentes de rede e armazenamento do computador, cortando a personalização cara quando incluída em uma unidade autônoma.

O uso remoto, automação, tamanho, portabilidade e uma exibição detalhada e de alta resolução tornam o dispositivo atraente.

Também existem desvantagens no uso de um osciloscópio para PC. A fonte de alimentação e o ruído do PC requerem blindagem adequada para que o dispositivo obtenha uma boa resolução do sinal, e as taxas de transferência de dados nem sempre são estáveis, o que pode afetar a funcionalidade do dispositivo. O software do osciloscópio deve estar instalado no computador do usuário, o que leva tempo.

É necessário mais tempo aguardando a inicialização do computador. Apesar dessas desvantagens, o osciloscópio para PC cresceu em popularidade.

Resumo

Osciloscópio, dispositivo que plota as relações entre duas ou mais variáveis, com o eixo horizontal normalmente sendo uma função do tempo e o eixo vertical geralmente uma função da tensão gerada por um sinal de entrada.

Como quase qualquer fenômeno físico pode ser convertido em uma tensão elétrica correspondente através do uso de um transdutor, o osciloscópio é uma ferramenta versátil em todas as formas de investigação física.

O físico alemão Ferdinand Braun desenvolveu o primeiro osciloscópio de raios catódicos em 1897.

A velocidade de resposta é a principal vantagem do osciloscópio em relação a outros dispositivos de plotagem.

Os osciloscópios de uso geral têm frequências de plotagem de até 100 megahertz (MHz), ou 100 milhões de ciclos por segundo. É possível obter tempos de resposta tão rápidos quanto 2.000 MHz com osciloscópios de alta velocidade para fins especiais.

O osciloscópio é um dos instrumentos de teste mais amplamente utilizados; Suas aplicações comerciais, de engenharia e científicas incluem pesquisa acústica, engenharia de produção de televisão e design de eletrônicos.

Fonte: Editores Portal São Francisco