CURSO DE ELETRÔNICA - Os controles da base de tempo do osciloscópio

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Os controles da base de tempo do osciloscópio

O traço na tela de um osciloscópio é formado pelo movimento rápido de um ponto, controlado por circuitos denominados de base de tempo.

O movimento horizontal do ponto é denominado de varredura. Por esta razão, os controles da base de tempo do osciloscópio também são conhecidos por controles de varredura.

Através dos controles da base de tempo, pode-se fazer com que o ponto se desloque mais rápido ou mais lentamente na tela do osciloscópio.

Os osciloscópios em geral têm três controles de base de tempo:

·        Chave seletora da base de tempo (H.SWEEP).

·        Ajuste fino da base de tempo (H.VERNIER).

·        Ampliador horizontal.

Estes controles são comuns a todos os traços do osciloscópio (duplo traço, quatro traços ou mais).

Em osciloscópios de duplo traço os controles da base de tempo são comuns aos dois traços.

A Fig.1 destaca o grupo da base de tempo em um modelo de osciloscópio.

Fig.1 Destaque do grupo de base de tempo em um osciloscópio típico.

CHAVE SELETORA DA BASE DE TEMPO

A chave seletora da base de tempo é calibrada em valores de tempo por divisão (ms/div; ms/div).

Esta chave determina quanto tempo o ponto leva para percorrer uma divisão da tela no sentido horizontal. Por exemplo, se a chave seletora da base de tempo está posicionada em lms/div, o ponto leva 1 milisegundo para percorrer uma divisão horizontal da tela, como ilustrado na Fig.2.

Fig.2 Base de tempo.

 A posição da chave seletora da base de tempo determina o tempo necessário para que o ponto percorra uma divisão da tela no sentido horizontal.

Através desta chave seletora pode-se expandir ou comprimir horizontalmente a figura na tela, conforme ilustrado na Fig.3.

Fig.3 Expansão e compressão de uma forma de onda.

AJUSTE FINO DA BASE DE TEMPO

É um botão que atua em conjunto com a chave seletora da base de tempo. Este controle permite que o tempo de deslocamento horizontal do ponto na tela seja ajustado para valores intermediários entre uma posição e a outra da base de tempo. Por exemplo, se a chave seletora da base de tempo tem as posições 1ms/div e 0,5ms/div, o ajuste fino permite que se ajuste o tempo entre estes dois valores (0,6ms/div; 0,85ms/div; etc.). Na tela, o efeito do ajuste fino é de ajustar a largura da figura em qualquer proporção que se deseje.

Um aspecto importante deve ser ressaltado: o ajuste fino não tem escala, de forma que não é possível saber exatamente que tempo o ponto leva para deslocar-se numa divisão horizontal.

 Quando se utiliza o ajuste fino da base de tempo, não é possível determinar que tempo o ponto leva para percorrer uma divisão da tela no sentido horizontal.

Este controle de ajuste fino tem uma posição denominada CALIBRADO. Quando o controle de ajuste fino está na posição calibrado, o tempo de deslocamento horizontal do ponto em uma divisão horizontal da tela é determinado somente pela posição da chave seletora de base de tempo, como mostrado na Fig.4.

Fig.4

 Sempre que for necessário conhecer o tempo de deslocamento horizontal do ponto em uma divisão o ajuste fino da base de tempo tem que ser posicionado em calibrado.

AMPLIADOR

O ampliador (magnifier), também denominado de expansor, também atua na largura da figura na tela. Em geral, os expansores permitem que a figura seja ampliada 5 ou 10 vezes no sentido horizontal. Nem todos os osciloscópios têm este controle.

Medição de freqüência com osciloscópio

O osciloscópio pode ser utilizado para determinação da freqüência de um sinal elétrico. Isto é possível devido ao fato de que o período de uma CA pode ser determinado através de um osciloscópio.

RELAÇÃO ENTRE PERÍODO E FREQÜÊNCIA

Freqüência (f) é o número de ciclos completos de um fenômeno repetitivo que ocorre na unidade de tempo.

 Freqüência é o número de ciclos completos em 1s.

Período (T) é o tempo necessário para que ocorra um ciclo completo de um fenômeno repetitivo.

 Período é o tempo de ocorrência de 1 ciclo.

A freqüência e o período de um fenômeno estão intimamente relacionados. O relacionamento entre as duas grandezas é expresso pela equação:

                                                                                                          (1)

A equação mostra que quando a freqüência aumenta o período diminui e vice-versa. Uma vez conhecido o período de um sinal a equação permite que se determine sua freqüência.

Através da observação de sinais elétricos na tela do osciloscópio pode-se determinar o seu período e, portanto, calcular a sua freqüência.

DETERMINAÇÃO DO PERÍODO DE UM SINAL

O eixo horizontal do osciloscópio é denominado de eixo dos tempos porque através das suas divisões pode-se determinar o período de formas de onda alternadas.

              

Fig.5 Eixos dos tempos.

Para que o período de uma CA possa ser determinado com precisão, o controle de ajuste fino da base de tempo tem que ser mantido na posição CALIBRADO. Quanto menor o número de ciclos projetados na tela, mais precisa pode ser a leitura de período com o osciloscópio. Se o ajuste fino da base de tempo não é calibrado a determinação do período estará incorreta.

O sinal alternado cuja freqüência se deseja determinar é aplicado a um dos canais do osciloscópio, projetado na tela e sincronizado.

O ajuste da base de tempo através da chave seletora possibilita a compreensão ou expansão da forma de onda na tela de forma que se obtenha uma figura adequada a observação e leitura do período.

Quanto maior o número de ciclos projetados na tela, mais precisa poderá ser a determinação do período.

 Na determinação de um período com um osciloscópio, deve-se ajustar a base de tempo na posição calibrado.

O ideal é conseguir projetar apenas um ciclo da CA na tela, com auxílio apenas da chave seletora da base de tempo, uma vez que o ajuste fino tem que estar calibrado.

Como isto nem sempre é possível, procura-se obter o menor número de ciclos possível.

Com a CA projetada na tela deve-se estabelecer um ponto na figura que será considerado como início do ciclo e posicioná-lo exatamente sobre uma das divisões do eixo horizontal.

A Fig.6 mostra uma CA projetada na tela do osciloscópio, ilustrando o ponto escolhido como início do ciclo.

Fig.6 Indicação do início de um ciclo.

Com o início do ciclo posicionado, verifica-se o número de divisões do eixo horizontal ocupado pelo ciclo completo.

Fig.7 Indicação do fim de um ciclo.

  A figura pode ser movimentada vertical ou horizontalmente na tela (controles de posição) sem prejuízo para a leitura

Conhecendo-se o tempo de cada divisão horizontal e o número de divisões horizontais ocupados por um ciclo da CA, pode-se determinar o período desta CA.

 O período de um sinal CA pode ser determinado multiplicando-se o número de divisões horizontais de um ciclo lido na tela de um osciloscópio pelo tempo de uma divisão fornecido pela posição da chave seletora da base de tempo.

Exemplo 1:

Determinar o período e a frequência da CA senoidal da figura abaixo.

Solução :

Como o período (T) é o número de divisões multiplicado pelo tempo de 1 divisão, tem-se que :

T = 5,0 ´ 1ms = 5 ms.

Com o período determinado, pode-se calcular a freqüência (f) do sinal através da Eq.(1) :

Em resumo, a determinação de freqüência é feita segundo os procedimentos a seguir:

·        Posicionar o ajuste fino de base de tempo em CALIBRADO.

·        Projetar a CA na tela e sincronizar.

·        Obter o menor número possível de ciclos na tela.

·        Determinar o período.

·        Calcular a freqüência (f=1/T).