Breve História do Osciloscópio

Osciloscópio é um instrumento de medição eletrônico amplamente utilizado. Ele pode converter sinais elétricos invisíveis em imagens visíveis, facilitando o estudo dos processos de mudança de vários fenômenos elétricos.

Algumas pessoas pensam que um multímetro é suficiente para lidar com tudo, então por que perder tempo e esforço aprendendo sobre osciloscópios? Em suma, os tempos mudaram. A complexidade e a frequência de operação dos sistemas de equipamentos eletrônicos modernos estão além do que uma TV ou rádio em preto e branco poderia comparar no passado. Aprender a usar um osciloscópio pode definitivamente reduzir significativamente a carga de trabalho de manutenção e melhorar a eficiência do trabalho.

Além disso, a aplicação dos osciloscópios não se limita ao campo da eletrônica. Quando sensores apropriados são instalados, os osciloscópios podem medir vários fenômenos. Como sensores de som, pressão mecânica, pressão, luz ou calor. A equipe médica também pode usar osciloscópios para medir ondas cerebrais. Portanto, um osciloscópio é um instrumento de medição eletrônico muito versátil e não é de forma alguma um exagero.

Hoje, vamos ter uma visão geral da história do desenvolvimento do osciloscópio.

I. Desenhe a forma de onda à mão

A história do osciloscópio remonta à década de 1820. Após acoplar um galvanômetro a um sistema de plotagem mecânica, as formas de onda foram registradas manualmente. Este dispositivo consistia em um comutador especial de contato único instalado no eixo giratório do rotor. Os pontos de contato podiam se mover ao redor do rotor de acordo com a escala precisa do indicador de graus, e a saída aparecia no galvanômetro, que era então plotado manualmente pelos técnicos. Como esse processo foi formado ao longo de milhares de ciclos de onda, ele só poderia produzir aproximações muito grosseiras das formas de onda.

II. Desenho automático de formas de onda por máquinas

O primeiro osciloscópio automático usava um galvanômetro e uma caneta para capturar diagramas de formas de onda em um rolo de papel em movimento contínuo. Devido à frequência relativamente alta das formas de onda em comparação com o tempo de reação dos componentes mecânicos, as formas de onda não foram plotadas diretamente como imagens, mas foram criadas ao longo de um período de tempo pela combinação de muitos pequenos segmentos de diferentes formas de onda. Ele carregaria automaticamente o capacitor a partir da centésima forma de onda e o registraria, e cada carregamento subsequente do capacitor começaria em um ponto um pouco mais adiante ao longo da onda. Essas medições de formas de onda ainda eram a média de centenas de ciclos de ondas, mas eram mais precisas do que os diagramas de formas de onda anteriormente desenhados à mão.

III. Osciloscópio Simulado

O osciloscópio analógico é baseado principalmente no tubo de raios catódicos (CRT). O feixe de elétrons emitido por ele passa pelos sistemas de polarização horizontal e vertical e atinge a substância fluorescente na tela para exibir a forma de onda.

Tubo de raios catódicos para osciloscópios:

1. Eletrodo de tensão de deflexão

2. Arma de elétrons

3. Feixe de elétrons

4. Bobina de foco

5. A tela é revestida com uma camada de fósforo.

Na década de 1940, o desenvolvimento do radar e da televisão exigiu ferramentas de observação de formas de onda com excelente desempenho. A Tektronix desenvolveu com sucesso um osciloscópio síncrono com largura de banda de 10 MHz, que foi a base dos osciloscópios modernos.

Um escopo com função de varredura síncrona

Para aumentar a largura de banda de um osciloscópio analógico, é necessário melhorar de forma abrangente o desempenho do tubo do osciloscópio, da amplificação vertical e da varredura horizontal. Para melhorar a largura de banda de um osciloscópio digital, apenas o desempenho do conversor A/D no front-end precisa ser melhorado. Não há requisitos especiais para o tubo do osciloscópio e para o circuito de varredura. Além disso, os osciloscópios digitais podem utilizar totalmente os recursos de memória, armazenamento e processamento, bem como várias funções de disparo e pré-disparo. Na década de 1980, os osciloscópios digitais dominaram o mercado e muitos fabricantes pararam de produzir osciloscópios analógicos. Os osciloscópios analógicos gradualmente desapareceram do cenário histórico.

4. Osciloscópio digital

Osciloscópios digitais são osciloscópios de alto desempenho fabricados por meio de uma série de tecnologias, como aquisição de dados, conversão A/D e programação de software. Os osciloscópios digitais geralmente suportam menus de vários níveis, fornecendo aos usuários várias opções e múltiplas funções de análise. Alguns osciloscópios também oferecem recursos de armazenamento, permitindo salvar e processar formas de onda.

Para osciloscópios com larguras de banda de várias centenas de megahertz, os osciloscópios de marcas nacionais já conseguiram competir com marcas estrangeiras em termos de desempenho e têm vantagens óbvias de custo-desempenho.

Os osciloscópios digitais possuem a maioria das funções básicas dos osciloscópios analógicos. Por exemplo, a função de exibição de formas de onda, o modo de trabalho xY, os métodos básicos de disparo, etc. Eles também incluem recursos como atraso de disparo, modo de acoplamento do sinal de entrada, ajuste de deflexão e calibração da saída da fonte de sinal.

Os osciloscópios digitais adicionaram várias funções mais úteis em comparação com os osciloscópios analógicos. Os mais comuns incluem seleção automática de faixa, medição automática de vários parâmetros, armazenamento de formas de onda e status de configurações, barramento de interface, exibição de ajuste de curva média (método de interpolação), filtragem passa-alta e passa-baixa de largura de banda, modo de operação de disparo e seleção de condição de disparo e medição de cursor, etc.

V. Osciloscópio de toque

Na era atual, a humanidade está passando por uma revolução digital. Tecnologias emergentes como 5G, Internet das Coisas, big data, computação em nuvem e inteligência artificial estão em constante evolução e desenvolvimento. O osciloscópio também está passando por uma revolução. O modo de operação por toque dos smartphones, em comparação com os pressionamentos de teclas tradicionais, provou ser mais eficiente. Os fabricantes de osciloscópios também estão considerando aplicar a tecnologia de toque aos osciloscópios para substituir os métodos tradicionais de operação com teclas e botões.

A natureza desatualizada do equipamento técnico original e a lenta melhoria das tecnologias existentes têm causado muitas dores de cabeça aos engenheiros. O osciloscópio de toque trouxe aos engenheiros uma experiência de uso completamente nova, melhorando significativamente sua eficiência de trabalho original. Este novo método interativo permite que os engenheiros identifiquem rapidamente problemas em todo o projeto do produto e possam utilizar os resultados dos testes para análise para descobrir e resolver problemas, sem precisar mais se preocupar em como operar o osciloscópio.