Osciloscópio digital – Características e aplicações
O osciloscópio digital é uma ferramenta de grande importância para diversos profissionais! Pensando nisso, o Mundo da Elétrica separou tudo o que você precisa saber sobre ele no artigo de hoje. Então, vamos lá pessoal!
Para que serve um osciloscópio?
O osciloscópio é um instrumento de medição que permite visualizar graficamente sinais elétricos variáveis no tempo, também chamados de ondas. Essa visualização de frequência varia do 0 Hz até GHz.
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Além disso, quando associado a transdutores adequados, ele permite a análise de sinais não elétricos, tais como temperatura, pressão e luminosidade. Um transdutor elétrico é um dispositivo que transforma a variação de uma grandeza não elétrica na variação de uma grandeza elétrica, como a resistência, a indutância e a tensão.
Na maioria das aplicações, o osciloscópio mostra como que um ou mais sinais elétricos variam no tempo. Neste caso, o eixo vertical (YY) representa a amplitude do sinal, por exemplo, a tensão elétrica. E o eixo horizontal (XX) representa o tempo, como é possível ver na imagem abaixo.
Visualização de sinais no osciloscópio.
Os gráficos exibidos nos osciloscópios permitem a análise de diversas características de um sinal, como:
- Determinar a componente contínua (CC) e alternada (CA) de um sinal
- Comparar dois sinais num dado circuito, nomeadamente a entrada e a saída, permitindo tirar as mais variadas conclusões, tais como, se um dado componente está avariado
- Determinar valores de tensão: máximo (pico positivo), mínimo (pico negativo), pico-a-pico, eficaz, diferenciais de amplitude, componentes contínua e alternada
- Determinar valores relacionados ao tempo: período, frequência, diferenciais de tempo em um sinal ou entre sinais, atrasos, desfasamento entre sinais, tempos de subida
- Detectar a existência de interferências continuadas e perturbações transitórias, além de as vezes eliminá-los
- Comparar entrada e saída de sistemas, nomeadamente para analisar ganhos, desfasamentos, filtragens, retificações, permitindo projetar e depurar os mesmos sistemas
Todos os osciloscópios possuem canais de entrada, que geralmente podem ser dois ou quatro canais, sendo os locais por onde os sinais são lidos. Para fazermos as conexões entre o circuito analisado e o osciloscópio, precisamos das pontas de provas, que são encaixadas nos canais do osciloscópio.
Osciloscópios analógicos e digitais
Assim como a maioria dos equipamentos eletrônicos, os osciloscópios podem ser tanto analógicos quanto digitais!
Os osciloscópios analógicos funcionam com tubos de raios catódicos (TRC), aplicando diretamente a tensão medida em duas placas horizontais que criam um campo elétrico. Isso provoca um desvio vertical de um feixe de elétrons que se desloca para a tela, permitindo observar o valor da amplitude do sinal no eixo vertical.
Já os osciloscópios digitais retiram amostras do sinal original, amostras essas que são convertidas para um formato digital, ou binário, através da utilização de um conversor analógico/digital. Essa informação digital é armazenada em uma memória, reconstruída e representada no display do osciloscópio.
Os osciloscópios analógicos eram muito utilizados quando necessário visualizar em tempo real, sinais com variações muito rápidas e em altas frequências.
Entretanto, como o desenvolvimento da eletrônica, os osciloscópios digitais se tornaram mais utilizados, já que eles permitem o armazenamento e posterior visualização das formas de onda. Além disso, é possível processar a informação digital do sinal e enviar esses dados para um computador para serem processados e/ou armazenados.
Na imagem abaixo, é possível visualizar alguns modelos de osciloscópios.
Osciloscópios digital e analógico.
Como usar um osciloscópio
Para usar o osciloscópio é necessário conectar os canais de entrada, que são os locais por onde os sinais de tensão são lidos, ao local de medição!
Para fazer essa conexão é necessário usar cabos chamados de pontas de prova, através deles é feita a conexão entre o circuito analisado e o osciloscópio.
Normalmente, os osciloscópios possuem dois ou quatro canais, já que para fazer medições é preciso de dois pontos, um para o sinal e outro para a referência!
É necessário fazer os ajustes para realizar a medição. Porém, cada medida é ajustada de forma diferente para que o resultado seja o mais correto possível!
Os osciloscópios possuem muitas funções e variam muito de modelo para modelo, as principais funções são:
Seleção horizontal
Botão que permite selecionar o modo de varredura, eventualmente optando pela função X e Y.
Controle de operação
Ajusta de modo automático os controles vertical e horizontal.
Ajuste default
Serve para visualizar um sinal em sua condição média, assim o operador faz os ajustes necessários para vê-lo da maneira que achar melhor.
Seleção e ajustes de funções
Quando selecionamos qualquer função através de um botão ou na própria tela do menu, esse botão é habilitado.
Disparo (Trigger)
Controla o modo de disparo, possibilitando realizar a seleção e o nível de sinal.
Ativação dos canais
Sejam de dois ou quatro canais, esse modo nos permite observar os sinais de osciloscópio separadamente.
Ganho vertical
O controle de ganho é associado a cada canal. Ele aumenta a amplitude do sinal observado, com a indicação na tela de quanto corresponde cada divisão no sentido vertical, de modo a facilitar as medições.
Gerador de sinais
Gera sinais para possibilitar comparações ou realizar simulações com os sinais medidos.
Softkeys
Nos osciloscópios digitais as chaves de acesso controlam tanto hardware quanto software. As softkeys tem a possibilidade de mesclar duas funções.
Botões de navegação
Usados para movimentar a imagem no sentido horizontal quando as aquisições são paradas.
Entradas
São formadas por 2 ou 4 conectores tipo BNC onde são conectadas as pontas de prova.
Voltar (Back)
Faz o osciloscópio voltar a apresentar a tela de menu anterior.
Help (Ajuda)
Apresenta diversas opções para ajudar o operador a tirar suas dúvidas.
Retardo
Gera um retardo no sinal de modo que ele mude sua posição em relação à referência de tempo na tela.
Posicionamento vertical
Desloca as formas de onda quando estiver analisando dois ou mais sinais.
Save/Recall (Salvar)
Alguns osciloscópios possuem conexões de cabos que permitem transferir imagens observadas para um computador ou gravar em um Pen Drive através de uma entrada USB.
Aplicações de um osciloscópio
O osciloscópio é utilizado em diversas aplicações, como na manutenção de televisores, na análise do funcionamento das unidades eletrônicas de controle dos automóveis, na análise de vibrações de um motor, em projetos de circuitos de condicionamento de sinal para sistemas de instrumentação ou sistemas biomédico.
Além disso, ele também pode ser usado em:
- Aplicações automotivas: facilitando a visualização de falhas muito pequenas ou intermitentes, como no diagnóstico de aceleradores eletrônicos, onde ocorrem pequenas trincas nas pistas dos potenciômetros.
- Aplicações elétricas: para medir amplitudes de tensão, frequências, períodos e a defasagem de sinais alternados, como o sinal de uma rede de energia elétrica, podendo avaliar o seu nível de tensão e a frequência em que opera.
- Aplicações mecânicas: indicando a presença de problemas com o sensor ou a roda fônica do motor de um automóvel, caso não seja mostrado um sinal correto no visor ou até mesmo a ausência de sinal fônico.
Para aprender ainda mais sobre osciloscópios, recomendamos que você assista este incrível vídeo abaixo do canal Mundo da Elétrica!
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Sobre o autor
Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.
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