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Aula 02: Os Instrumentos Básicos de CA - O Osciloscopio
1 O Osciloscopio
É o instrumento usado para medir e visualizar formas de onda de tensão, permitindo ver até duas formas de onda ao mesmo tempo (dois canais de entrada). Uma das entradas recebe o nome de A e a outra de B.
Para inserir um Osciloscópio na área de trabalho clique no ícone Virtual Instruments. Que aparecerá a lista dos instrumentos (INSTRUMENTS), selecione OSCILLOSCOPE. Clique em um ponto da área de trabalho, será inserido um osciloscópio.
Figura 1 - Lista de instrumentos - em destaque o osciloscópio
Atenção!!! Para abrir os instrumentos virtuais é necessário iniciar a simulação.
Figura 2 - ( a ) Ícone do Osciloscópio ( b ) Osciloscópio aberto
Para visualizar de forma correta as formas de onda é necessário posicionar de forma correta os seus controles. A seguir a descrição dos ajustes, do osciloscópio.
1.1. Os canais de entrada
O osciloscópio possui dois canais de entrada (A e B) desta forma possibilitando mostrar até duas formas de onda simultaneamente, cada canal tem uma chave de entrada com três posições que permitem selecionar como o sinal é conectado ao amplificador vertical.
A figura 3 mostra de forma simplificada essas chaves.
Figura 3 - ( a ) Chaves de entrada do osciloscópio ( b ) esquema elétrico das chaves de entrada
AC: Quando esta opção for selecionada (dar clique no botão correspondente) o sinal será acoplado através de um capacitor o que remove qualquer nível DC (Tensão Contínua ou offset) que o sinal tiver. Esta opção adequada para ver somente a componente alternada de um sinal, como, por exemplo, o ripple de uma tensão retificada.
0 (zero) ou GND: Em alguns osciloscópios essa chave vem com o nome de 0(zero). Nessa opção a entrada é aterrada. É usada quando desejamos estabelecer a referencia zero.
1.2 Ganho vertical
Cada canal possui separadamente (Y- Gain1 para o canal A e Y- Gain 2 para o canal B) um controle de ganho vertical para medir a amplitude das tensões injetadas em cada entrada. O maior valor é de 20 V/Div e o menor de 2 mV/Div. Na Figura 4 os dois canais estão ajustados em 100 mV/Div.
Figura 4 - Controle de ganho vertical para os dois canais
1.3 Base de tempo
Os ajustes na bases de tempo (Timebase ou Time/s) permitem controlar a escala do osciloscópio na horizontal (tempo) quando X -Y não está selecionado. O menor valor é 500 ns/Div e o maior 200 ms/Div. No exemplo da Figura 5 a indicação é de 10 ms/Div.
Figura 5 - Base de tempo
1.4 Controles de Posicionamento do Feixe
O feixe pode ser deslocado tanto no eixo X como no eixo Y.
X Pos: Provoca deslocamento no eixo horizontal da forma de onda.
Y Pos1 e Y Pos2: Provoca deslocamento no eixo vertical da forma de onda.
X–Y: Quando desejamos ver uma figura de Lissajour fazemos esta seleção e entramos com os dois sinais um em cada canal.
1.5 Ajustando adequadamente Volts/Div e Time/Div
Para obter uma boa visualização da forma de onda é importante fazer ajustes adequados. Por exemplo, seja um sinal senoidal de freqüência 1 kHz e amplitude 6 VPP ( pico a pico) inicialmente com ajustes do ganho vertical em Y–Gain 1 =2 V/Div e da base de tempo em 200us/Div, Figura 6. Aparecem dois cilcos na tela e o sinal ocupa aproximadamente metade da tela.
Figura 6 - Canal 1: Timebase=200us/Div=0,2ms/Div Y–Gain 1 =2 V/Div
Para medir a amplitude do sinal devem ser contadas quantas divisões o sinal ocupa na vertical, no caso da Figura 6, 3 divisões, portanto o valor da medida é:
Medida= Nº de divisõesxVolts/Divisões= 3 divisõesx2V/div. = 6 VPP
Para medir o período do sinal devem ser contadas quantas divisões o sinal ocupa na horizontal, no caso da Figura 6, 5 divisões, portanto o valor da medida será:
Medida= Nº de divisõesxTimebase = 5 divisõesx0,2 ms/div=1 ms
Observe o que acontece com a visualização quando os ajustes não são adequados, no caso da Figura 7a, o ganho vertical muda para 500 mV/Div. A base de tempo é a mesma. Devido ao ajuste inadequado do ganho vertical, não é possível ver de forma adequada a forma de onda, o sinal sai da tela, portanto não é possivel medir a sua amplitude.
Figura 7 - Volts/Div nos dois casos inadequados, leitura do valor de Vpp impossivel
Por outro lado de ganho vertical for muito alto para a medida, por exemplo 20V/Div, o sinal fica muito pequeno na tela e não é possivel a medida, Figura 7b
Na Figura 8 o ajuste inadequado é na base de tempo. Observe que a base de tempo é ajustada de forma errada, não permitindo medir o período. Veja o ajuste a seguir, a base de tempo é muito grande, Figura 8a e na Figura 8b muito pequeno. Nos dois casos fica dificil ler o periodo.
Figura 8 - Time base com ajustes inadequados
Para o sinal pode ser medido, tensão e tempo, convem que o sinal ocupe toda a tela, contudo sem sair da tela como na Figura 8a. Na tela deve aparecer ao menos um periodo, normalmente de 2 a 3 periodos.