SIMPLÍCIO EXPLICA: OSCILOSCÓPIO

As reparadoras automotivas assim como eletrônicas sempre trabalharam com o bom e velho multímetro para testes eletrônicos em suas oficinas, já que há algum tempo atrás, os osciloscópios demandavam alto investimento. Mesmo o multímetro sendo de extrema utilidade para aqueles que trabalham com eletricidade ou eletrônica, o equipamento já não é completo suficiente para absorver todas as exigências atuais.

Porém os tempos mudaram e o investimento em um osciloscópio de qualidade diminuiu muito, e começou a representar ganho de tempo e, consequentemente, de dinheiro. Mas, mesmo sabendo da importância do osciloscópio em uma oficina, muitos ainda não sabem os fundamentos básicos deste aparelho, como usá-lo e que tipo comprar. Neste novo artigo da Simplo iremos abordar estas questões.

Figura 1. Osciloscópio digital.

Fonte: SIMPLO.

 

O que é um Osciloscópio

O osciloscópio foi criado para a observação de sinais elétricos, porém com o uso de transdutores ele também pode observar outros tipos de sinais como: sons, luz modulada, movimentos, etc.

Dessa forma, quando ligamos a entrada do osciloscópio a um circuito que desejamos analisar, como um microfone, pode-se observar a forma dos sinais elétricos e os sons que serão projetados em uma tela em forma de onda. Na figura 2 você vê o sinal ao ligar um microfone ao osciloscópio e produzir um som contínuo da voz humana, como por exemplo, “Ahhh”.

Figura 2. Sinal da voz humana.

Fonte: SIMPLO.

 

O osciloscópio não é uma invenção recente. A data de criação é de 1897, quando o físico alemão Ferdinand Braun propôs a utilização de raios catódicos, descobertos por William Crookes, para poder visualizar fenômenos elétricos. Porém, com o tempo e a evolução da tecnologia tivemos os osciloscópios analógicos e as versões mais completas e recentes com os osciloscópios digitais, cada vez mais acessíveis ao público e contando com novas tecnologias.

Os osciloscópios analógicos permitem visualizar sinais cujas frequências vão desde uma fração de hertz, como os batimentos cardíacos de uma pessoa, até sinais de algumas centenas de megahertz (MHz), que correspondem aos sinais gerados por radiotransmissores, sistemas de comunicação sem fio e afins.

Já os osciloscópios digitais conseguem ir além da captura em forma de sinais, conseguindo armazenar em nuvem os dados registrados, emular instrumentos (voltímetro) e envio de mensagens para um computador.

 

Como funciona um Osciloscópio

 

O osciloscópio é um instrumento que possui uma tela/display ou no caso de alguns digitais se utiliza da tela do computador, no qual podem ser vistos fenômenos transitórios em formas de onda. Com seu uso podemos verificar as formas de onda dos sinais emitidos pelos circuitos eletrônicos que serão testados, como mostrado na figura 3.

Figura 3. Onda do sinal vista no osciloscópio.

Fonte: SIMPLO.

O osciloscópio do tipo analógico usa um tubo de raios catódicos (TRC) que utiliza o mesmo princípio das televisões de tubo antigas, e é um equipamento de uso independente e alimentado pela rede elétrica. Mas há também os osciloscópios digitais, que transmitem os dados de forma virtual graças à conexão com um computador, como mostrado na figura 4.

Figura 4. Onda de sinal vista em um osciloscópio digital.

Fonte: SIMPLO.

Alguns modelos digitais dispensam até o uso de conexões físicas, sendo apenas necessária uma conexão wireless com o computador. Com a digitalização do osciloscópio podem ser agregados alguns recursos importantes aos sinais que são observados: eles podem ser armazenados ou gravados para uma avaliação posterior; podem ser agregadas informações adicionais como tensão de pico, frequência etc.; as ondas dos sinais podem ser importadas para a nuvem via internet para que outros usuários a usem como base para testes.

Um dos grandes problemas de quem adquire um equipamento de osciloscópio ou que o usam pela primeira vez é como começar, então para isso usaremos uma sequência básica de ações utilizando um osciloscópio comum, mostrado na figura 5.

Figura 5. Osciloscópio comum.

Fonte: SIMPLO.

Dependendo do grau de sofisticação encontrado em cada equipamento, a quantidade de recursos existentes pode variar. Mas para termos como base o seu funcionamento, usaremos alguns dos principais controles do osciloscópio comum encontrados na figura 6.

Figura 6. Controles do osciloscópio.

Fonte: SIMPLO.

Dependendo do equipamento e marca os controles podem ser feitos por chaves seletoras rotativas, potenciômetros e chaves teclas. Antes de tudo precisamos entender alguns ajustes que veremos a seguir.

Foco

O feixe de elétrons deve incidir na tela do osciloscópio em um ponto com as menores dimensões possíveis, como mostrado na figura 7. Para que esse ajuste seja possível é desligada a varredura horizontal sem nenhuma leitura de sinal, e o ajuste é feito por um potenciômetro encontrado no painel.

Figura 7. Ajuste de foco.

Fonte: SIMPLO.

 

Brilho

Para selecionar o brilho temos um controle muito parecido com os controles da televisão, onde é regulada a luminosidade do display.

Posicionamento vertical e horizontal

Figura 8. Controles.

Fonte: SIMPLO.

Os controles de posicionamento permitem centralizar a imagem que será exibida no display. Dessa forma, conforme a figura 9, quando controlamos a posição da linha vertical, a linha horizontal traçada desce ou sobe na tela. Da mesma forma podemos movimentar o traço gerado pelo osciloscópio na tela para cima e para baixo, usando o controle vertical.

Figura 9. Ajuste

Fonte: SIMPLO.

Atuando sobre os ajustes, na vertical e na horizontal, podemos colocar o traço ou o ponto inicial da imagem no centro da tela. Isso é importante, pois quando utilizamos osciloscópios de dois canais ou mais as ondas observadas não ficam sobrepostas, conforme figuras 10 e 11.

Figura 10. Ondas superpostas.

Fonte: SIMPLO.

Figura 11. Ondas separadas.

Fonte: SIMPLO.

 

Osciloscópios digitais

Os osciloscópios digitais funcionam de uma maneira um pouco diferente. Mesmo com tecnologias mais avançadas sua base é a mesma: a conversão de grandeza analógica, que é o sinal a ser observado, em uma informação digital processada e apresentada no display ou computador.

As divisões na tela servem como uma régua, servindo para indicar frequências, períodos, intensidades, fase e outras características de um sinal, permitindo que seja medido com precisão o funcionamento de um componente, mostrado na figura 12.

Figura 12. Osciloscópio digital.

Fonte: SIMPLO.

 

Osciloscópio na Oficina

 

Os osciloscópios são fundamentais dentro de uma oficina servindo tanto para a visualização de formas de onda presentes em um circuito como também para detecção de fenômenos transitórios, ou seja, é possível ver o trabalho de um sensor ou atuador, sua amplitude, frequência e fase.

Sugerimos para os profissionais da linha automotiva, osciloscópios digitais que trabalham com frequência de 20 MHz a 100 MHz ou osciloscópios digitais específicos para linha automotiva que contam com banco de dados em tempo real na nuvem.

Usando o Osciloscópio na Prática

Primeiramente listaremos os componentes do osciloscópio, conforme figura 13.

Figura 13. Osciloscópio Digital.

Fonte: SIMPLO.

  1. Liga/Desliga.
  2. Varredura ou frequência horizontal.

No osciloscópio da imagem acima temos um ajuste de varredura contínuo, diferentemente do osciloscópio comum onde a varredura é feita com uma chave seletora (5).

  1. Seleção horizontal.

Botão que permite selecionar o modo de varredura eventualmente optando pela função X e Y.

  1. Controle de operação

Ajuste de modo automático os controles vertical e horizontal.

  1. 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.

  1. Seleção e Ajustes de Funções

Quando selecionamos qualquer função através de um botão ou na própria tela do menu, este botão é habilitado.

  1. Disparo (Trigger)

Controla o modo de disparo. Pode ser feita a seleção e o nível de sinal.

  1. Ativação dos canais.

Sejam de dois ou quatro canais, esse modo nos permite observar os sinais separadamente. Esse controle é feito pressionando as chaves que acenderão quando acionadas.

  1. 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.

Figura 14. Indicação das escalas verticais.

Fonte: SIMPLO.

  1. Gerador de Sinais

Compensa as pontas de provas passivas gerando um sinal de referência de 1 Vpp e 1kHz para ajuste dos controles.

  1. Softkeys

Nos osciloscópios digitais as chaves de acesso controlam tanto hardware quanto software. As softkeys tem a possibilidade de mesclar duas funções.

  1. Botões de Navegação

Usados para movimentar a imagem no sentido horizontal quando as aquisições são paradas.

  1. Entradas

São formadas por 2 ou 4 conectores tipo BNC onde são conectadas as pontas de prova.

  1. Voltar (Back)

Faz o osciloscópio voltar a apresentar a tela de menu anterior.

  1. Help (Ajuda)

Apresenta diversas opções para ajuda o operador a tirar suas dúvidas.

  1. Retardo

Gera um retardo no sinal de modo que ele mude sua posição em relação à referência de tempo na tela.

  1.  Posicionamento vertical

Deslocar as formas de onda quando estiver analisando dois ou mais sinais.

  1. 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 numa entrada USB.

É bom salientar que antes de usar qualquer osciloscópio, deve ser feita uma leitura minuciosa em seu manual de instruções. Cada marca e cada equipamento têm suas peculiaridades, e as instruções dadas pela fabricante devem ser seguidas.

Voltando a prática, acione a chave “Power ou ON/OFF” para que o osciloscópio seja ligado. Aguarde até o mesmo estar pronto para uso. Aparecerá então um traço horizontal que corresponde à varredura sem sinal, conforme figura 15.

Figura 15. Tela inicial do osciloscópio.

Fonte: SIMPLO.

Se por acaso o osciloscópio for de dois canais ou mais, quando ativadas as duas entradas, teremos dois traços coincidentes que correspondem a cada canal, conforme figura 16.

Figura 16. Tela inicial do osciloscópio de dois canais.

Fonte: SIMPLO.

Para ter um melhor posicionamento de imagem dos canais ativados, atue sobre os controles verticais mostrados na figura 17.

Figura 17. Controles verticais.

Fonte: SIMPLO.

Antes de começar os testes, as pontas de prova devem ser instaladas nas conexões de entrada do osciloscópio. Observe atentamente a conexão de aterramento no circuito que será analisado. Para isso, a imagem 18 mostrará como isso era feito em um osciloscópio comum.

Figura 18. Conexão do osciloscópio ao circuito.

Fonte: SIMPLO.

O ideal é que as pontas de prova não apresentem alterações no sinal visualizado no display, porém como elas apresentam certa capacitância, acabam causando deformações no sinal, que podem confundir e até ocasionar um diagnóstico falso, conforme figura 19.

Figura 19. Deformação de sinal.

Fonte: SIMPLO.

As pontas de prova contam com um ajuste de compensação em seu corpo que as leva ao comportamento ideal. O ajuste deve ser feito com ferramenta não ferrosa no local indicado pela figura 20. Os osciloscópios possuem saídas que fornecem um sinal retangular padronizado de 1 kHz para ajuste ou então em alguns modelos o fazem automaticamente.

Figura 20. Ajuste de compensação.

Fonte: SIMPLO.

Após todos os ajustes feitos, vamos ao teste na prática. Para isso usaremos a base de dados encontrada no novo manual de testes de osciloscópio que será lançado em breve pela empresa Simplo. O veículo escolhido é da montadora Chevrolet, veículo Astra 2.0 SFI 16 de 1999 a 2005, injeção Motronic M1.5.5p.

Neste teste analisaremos as ondas de sinal dos sensores de rotação e fase simultaneamente. Com o veículo em funcionamento, coloque a ponta de prova positiva no fio de sinal cinza e preto (Pino 1 do sensor), e a ponteira negativa no fio negativo (Pino 3 do sensor), como mostrado na figura 21.

Figura 21. Teste sensores.

Fonte: Simplo.

Agora iremos observar o sinal de trabalho ideal do sensor em forma de onda, conforme a figura 22.

OBS.: A letra “A” é referente ao primeiro dente da roda fônica. A letra “B” é referente ao intervalo entre o quarto e o quinto dente (4° e 5°) da roda fônica.

Figura 22. Sinal dos sensores.

Fonte: Simplo.

Os sinais em forma de onda vistos na figura 22 representam o formato ideal de onda, ou seja, o funcionamento correto dos sensores.

Para maiores informações sobre o novo manual de Osciloscópios entre em contato com nossos vendedores.

Fonte:

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