O maior sonho de todo praticante da eletrônica é, sem dúvida, ter um bom osciloscópio em sua bancada. E, as escolas que ministram cursos de eletrônica e mesmo de física em todos os setores também imaginam o dia que podem disponibilizar para seus alunos bons osciloscópio. O custo até então não permitia que esses sonhos se tornassem realidade. Mas, agora tudo mudou com os novos osciloscópios da Keysight. Veja neste artigo como finalmente você pode ter um excelente osciloscópio a um custo acessível.
Houve tempo em que o osciloscópio era considerado o instrumento “de luxo” das bancadas de eletrônica. Possuir um significava ”status” almejado por todo profissional ou mesmo hobistas, se bem que em muitos casos, saber usar não era o que importava.
Mesmo as escolas que ministravam cursos técnicos de alto nível, nem sempre tinham condições em investir em bons osciloscópios e quando compravam um ou dois, eles tinham de ser compartilhados por muitos alunos.
No entanto, com o avanço da tecnologia, os osciloscópios foram se tornando cada vez mais acessíveis com a possibilidade de se criar versões básicas, mesmo assim com uma enorme quantidade de recursos, mas a um preço ao alcance da maioria.
Para mostrar que isso é possível, a Keysight está lançando uma nova série de osciloscópios com uma tecnologia de qualidade, testada e aprovada, mas com preços inacreditavelmente baixos.
Será destes osciloscópios que trataremos neste artigo mostrando que é chegada a hora de você ter um.
Os Osciloscópios InfiniVision 1000 da série X
Com dois canais e em versões de 50 MHz até 100 MHz, os novos osciloscópios também contam com uma linha educacional (EDU) de 50 MHz e modelos DSO de 70 e 100 MHz.
Esses osciloscópios operam com taxas de atualização de 50 000 formas de onda por segundo, o que garante uma precisão de visualização importante não apenas para as finalidades didáticas mas também profissionais.
Esta taxa permite, por exemplo, que você visualize deformações ou falhas em sinais que não poderiam ser detectadas por outros osciloscópios de mesma categoria e maior custo.
A tecnologia ASIC customizada pela Keysight possibilita ainda a combinação num único instrumento de um osciloscópio e um gerador de funções. Na verdade, este instrumento combina 6 instrumentos em um só, como veremos mais adiante.
Outro recursos que deve ser salientado é a memória segmentada que otimiza a memória de aquisição capturando e armazenando seletivamente apenas os segmentos importantes dos sinais, sem capturar tempo morto ou ocioso.
Este recurso e especialmente indicado para aplicações com pulsos como lasers pulsados, burst de radar e também no laboratório de física. Nos modelos 1000X podem ser capturados até 50 segmentos com um tempo de rearme menor do 19 us.
Facilidade de Uso
Além do baixo custo, outra características que merece destaque é a simplicidade da configuração das medições e do processo de aprendizado. Isso o torna ideal para ser o seu primeiro osciloscópio (Veja nota do autor) e ainda ser muito mais facilmente utilizado em escolas. Os modelos EDU são ideais para os que desejam ter nele o seu primeiro osciloscópio.
(*) Nosso livro “Osciloscópio – Primeiros Passos” é o complemento ideal para quem adquire este osciloscópio e deseja aprender a utilizá-lo sem a necessidade de um curso especializado. Além disso, temos diversos artigos na seção de instrumentação ideais para aprendizado.
Ajuda Integrada e Recursos de Treinamento
As funções mais usadas podem ser facilmente acessadas pelos botões giratórios que também podem para acessar o sistema de ajuda, o que ajuda a reduzir o tempo de aprendizado.
Na figura 1 temos um exemplo de interface de ajuda em chinês, havendo a possibilidade de se fazer a programação em diversos idiomas.
Todos os modelos possuem recursos de sinais integrados de treinamento. A finalidade desses sinais é fazer com que o usuário aprenda rapidamente como capturar e analisar sinais simples ou complexos, com a geração de sinais em tempo real.
Na figura 2 mostramos uma tela de aprendizado ou ajuda integrada com uma ampla variedade de sinais de treinamento.
Na Escola
Já salientamos que ter um osciloscópio, no passado era algo que somente as escolas mais avançadas e com mais recursos almejavam.
Hoje em dia, com a disponibilidade de osciloscópios acessíveis como este, o osciloscópio não precisa se limitar aos cursos técnicos.
Se bem que os recursos dos osciloscópios InfiniVision da série 1000 da Keysight possuam recursos profissionais e educacionais avançados que o tornam ideal para os cursos técnicos e de engenharia, podemos ir além.
Com a reforma do ensino médio e a adoção cada vez maior de disciplinas eletivas e recursos avançados para o ensino de física, a presença de um osciloscópio no laboratório dessas escolas é algo que se torna cada vez mais importante.
O projeto STEM (Science Technology Engineering and Mathematics) dos Estados Unidos e outros países, que deve refletir-se no nosso ensino médio que deverá ter matérias profissionalizantes precisarão contar com laboratórios apropriados e a presença de um osciloscópio (ou mais) não deve ser descartada.
Experimentos de física e estudos de tecnologia básica devem incluir a presença de um osciloscópio e, mais que isso, professores de física precisam ser treinados para saber utilizados.
A Keysight conta com diversos documentos e apresentações para o ensino e outras ferramentas educacionais em WWW.keysight.com.br/find/scopes-edu.
Nos mesmos em nosso site disponibilizamos em nossa seção de instrumentação uma grande variedade de artigos e experimentos com o osciloscópio (uma boa quantidade baseada nos osciloscópios da Keysight).
E, para os cursos avançados, será muito mais fácil para os educadores programar aulas com a visualização de fenômenos que antes não eram possíveis com osciloscópios comuns de menores recursos.
Na figura 3 temos a página educacional (em português) – centro de ensino de osciloscópio - que pode ser acessada pelo link acima.
O Aspecto Profissional
E é claro, se o leitor pretende ter um osciloscópio para sua bancada de trabalhos profissionais é importante saber como os modelos InfiniVision 1000 da série X podem lhe ajudar e ter uma relação custo/benefício compensadora.
Esta relação custo benefício deve ser levada em conta quando se percebe que os osciloscópio em questão têm as mesmas capacidades de osciloscópios concorrentes que custam até o triplo.
Mas, analisemos quais são estes recursos que tornam os modelos 1000 da série X a melhor escolha para o profissional que deseja investir menos e ter mais de um osciloscópio.
Medições automáticas
Com as medições automáticas é possível ter acesso a 24 medições típicas possibilitando a análise de sinais determinando seus parâmetros rapidamente. Podem ser exibidas até quatro medições individuais simultaneamente em tempo real na tela, com atualização contínua, conforme mostra a figura 4.
Na figura 5 mostramos 24 medições sendo feitas simultaneamente.
Outro recursos muito importante na análise dos sinais é o cursor. Com o uso dos cursores é possível fazer medições detalhadas de uma forma de onda, quer seja de parâmetros como tempo, tensão ou frequência, conforme sugere a figura 6.
Recursos Matemáticos
Para o ensino técnico, engenharia e para os projetos avançados a disponibilidade de recursos matemáticos que possam ser utilizados tanto na análise dos sinais como também na realização de operações com os sinais é de grande importância.
Assim, os osciloscópios InfiniVision 1000 da série X possuem funções matemáticas que podem realizar operações aritméticas com os sinais (adição, subtração ou multiplicação) em canais com entradas analógicas ou ainda aplicar uma função de transformação no resultado de uma operação aritmética.
Na figura 7 temos um exemplo de visualização da forma de onda resultante da soma de duas outras formas de onda, usando a função matemática.
Outro recurso matemático importante é a Transformada Rápida de Fourier (FFT). Este recurso é usado para computar a FFT usando canais com entrada analógica ou uma operação aritmética g(t).
A FFT tem por função transformar o registro de tempo digitalizado da fonte especificada passando para o domínio da frequência, conforme mostra a figura 8.
Acionando a FFT o espectro do sinal é traçado na tela com escala em dBV em função da frequência. Para isso, o eixo horizontal passa a medir frequência em lugar de tempo e o eixo vertical de Volts para dB.
Este recurso é especialmente importante para se detectar problemas de diafonia, distorções em formas de onda não analógicas causados pela não linearidade de circuitos amplificadores e também serve para ajustar filtros analógicos.
Barramentos Analógicos
Um recurso importante na análise de circuitos e que é encontrado nos modelos 1000 da série X é a possibilidade de combinar sinais de modo a se criar um barramento lógico.
Esse recurso é importante no teste de circuitos onde se requer a combinação de sinais relacionados entre si. A informação combinada pode vir dos canais analógicos ou de disparo externo, podendo ser exibida na forma binária ou hexadecimal.
Outro recurso importante encontrado nesses osciloscópios é o teste de máscara baseado em hardware, Através dele pode-se validar a qualidade de um sinal, detectando erros com até 50 000 testes por segundo.
Com ele podem ser realizados testes do tipo passa/falha segundo padrões de produção ou para detectar anomalias incomuns. Na figura 9 temos o modo como este teste é feito.
Outras funcionalidades
Os modelos 1000 da série X da Keysight não são apenas osciloscópios. Eles possuem mais 5 funcionalidades que o tornam, na realidade 6 instrumentos em 1.
Com isso, quem adquirir este instrumento tem um retorno de seu investimento que deve ser analisado criteriosamente, pela economia que proporciona. Os 5 instrumentos adicionais que podem ser encontrados nos modelos 1000 da série X são:
1.Analisador de Resposta de Frequência
Este é um recurso especialmente importante quando se analisa a estabilidade de redes de realimentação e de fontes de alimentação chaveadas.
O recurso do Diagrama de Bode (fase x frequência) que é amplamente estudado nos cursos de engenharia para esta finalidade está disponível de forma direta para a medição de ganho e fase x frequência como sugere a figura 10.
Em especial, este recurso é importante para ajudar aluno a entender o desempenho de ganho e de fase de circuitos LRC passivos ou de amplificadores operacionais.
Para estas medições são usados normalmente usados analisadores vetoriais de redes (VNAs) e analisadores de resposta em frequência, mas os instrumentos modelo 1000 da série X oferecem um recurso próprio fácil de usar para esta finalidade. Trata-se do WaveGen disponível nos modelos EDUX1002G e DSOX1102G. Na figura 12 mostramos seu uso.
2. Gerador de Funções Integrado de 20 MHz com Capacidade de modulação WaveGen
Encontramos incorporado aos modelos 1000 da série X um poderoso gerador de funções de 20 MHz com a capacidade de modular sinais.
O gerador tem saídas com formas de onda senoidais, quadradas, rampa, pulsos, CC e ruídos. Você não precisa comprar um gerador de funções quando já pode ter um integrado ao seu osciloscópio.
Disponível somente nos modelos EDUX1002G e DSOX1102G.
3. Disparo e decodificação de protocolos seriais baseados em hardware
Protocolos suportados
1 I2C, µART/RS232 para modelos EDU (EDUX1EMBD)
2 I2C, SPI, µART/RS232 para modelos DSO (DSOX1EMBD)
3 CAN, LIN (automotivos) para modelos DSO (DSOX1AUTO
Com o software opcional, os modelos 1000 da série X se tornam um analisador de protocolos poderoso que pode disparar e decodificar com base em hardware possibilitando a análise de comunicação serial.
4 e 5 – Voltímetro Digital e Frequencímetro
Cada modelo de osciloscópio 1000 da série X tem um voltímetro (DVM) de 3 dígitos e um frequencímetro de 5 dígitos integrados. O voltímetro opera através das pontas de prova conectadas aos canais do osciloscópio, mas sua medição é desacoplada do sistema de disparo do osciloscópio para que tanto as medições do DVM quanto as do osciloscópio possam ser feitas com a mesma conexão. Você pode medir CA RMS, CC, CC RMS e frequência rapidamente, sem configurar a captura do osciloscópio.
Os resultados do voltímetro sempre são exibidos, mantendo essas rápidas medições de caracterização ao alcance dos dedos. Ative o DVM sem custo adicional registrando seu osciloscópio em www.keysight.com/find/1000X-Series-DVM.
Principais Destaques
Tamanho compacto: 314 mm (12,4”) x 165 mm (6,5”) x 130 mm (5,1”)
Taxa de atualização de 50.000 formas de onda/s ajuda a visualizar falhas e erros incomuns e aleatórios dos sinais.
Sinais de treinamento integrados em todos os modelos para que você aprenda rapidamente como solucionar problemas comuns dos sinais.
O gerador de funções integrado gera os sinais de que você precisa para desenvolver rapidamente seus projetos. Os sinais são facilmente sincronizados para testes de estímulo/resposta, inclusive análise de resposta em frequência (ganho e fase no diagrama de Bode).
Operação rápida e fácil com os controles comuns de osciloscópios na ponta dos seus dedos. Todos os botões oferecem acesso instantâneo ao sistema de ajuda no idioma de sua escolha; basta manter pressionado o botão para qual você quer explicação.
Aperte o botão de medição para acessar 24 medições integradas e automáticas.
Medições customizadas com os cursores. Meça qualquer valor ou diferença usando quatro cursores poderosos.
Pressione “Analisar” para acessar:
1 Análise de resposta em frequência (diagrama de Bode)
2 Teste de máscara
3 DVM
4 Outros
Ferramentas para formas de onda incluem acesso às funções matemáticas, como FFT (magnitude e fase), adição, subtração, multiplicação e divisão. Formas de onda de referência permitem rápida comparação com formas de onda armazenadas
WaveGen integrado gera ondas senoidais, quadradas, em rampa, pulsos, CC e ruídos com modulação em amplitude e frequência.
Disparo externo pode ser usado como um terceiro canal e exibido na tela para criar uma exibição no estilo barramento.
Inclui pontas de prova comutáveis 1:1/10:1, com suporte para aplicações até 100 MHz.
Ferramentas Adicionais de Produtividade
Formas de onda de referência
É possível armazenar até duas formas de onda de referência na memória não volátil do osciloscópio. Com isso podem ser feitas comparações com formas de onda reais e feitas análises e medições posteriormente com os dados armazenados. Também é possível armazenar dados das formas de onda em um dispositivo de memória USB removível que podem ser reutilizados em um dos dois locais de memória de referência disponíveis para medição e análise. Pode-se salvar e/ou transferir formas de onda como pares de dados XY no formato de valores separados por vírgula (.csv) para análise no PC. Pode-se salvar imagens da tela em um PC para documentação em diversos formatos: bitmaps de 8 bits (.bmp), bitmaps de 24 bits (.bmp) e PNG de 24 bits (.png).
Interface e ajuda em vários idiomas
Osciloscópio pode operar no idioma de sua preferência. A interface gráfica do usuário (GUI), o sistema de ajuda integrada, a película de revestimento do painel frontal e o manual do usuário estão disponíveis em inglês, chinês simplificado, chinês tradicional, japonês, coreano, francês, alemão, italiano, português, russo e espanhol. A GUI e a película do painel frontal também estão disponíveis em polonês, tailandês e tcheco, e o sistema de ajuda também está disponível em polonês e tailandês. Para acessar o sistema de ajuda integrada durante a operação, basta manter pressionado qualquer botão.
Pontas de prova
O máximo proveito do osciloscópio 1000 da série X pode ser obtido usando as pontas de prova e os acessórios corretos para sua aplicação. A Keysight oferece uma família completa de pontas de prova e acessórios inovadores para os osciloscópios InfiniiVision da 1000 da série X. Para obter informações completas e atualizadas, visite www.keysight.com.br/find/scope_probes.
Armazenamento em USB
Documentação rápida e fácil com captura de imagens da tela e dados binários para criar relatórios no PC. Configurações do osciloscópio, formas de onda de referência e arquivos de máscara podem ser salvos na memória interna do osciloscópio ou em um dispositivo de memória USB e reutilizados posteriormente. Você também pode restaurar configurações padrões de fábrica. As imagens da tela do osciloscópio podem ser salvas na memória USB nos formatos BMP ou PNG. Dados das formas de onda adquiridas podem ser salvos na memória USB nos formatos de valores separados por vírgulas (.csv), ASCII XY ou binário (.bin).
Compatibilidade de conectividade
Portas USB host e device embutidas facilitam a conectividade ao PC. BenchVue BV0000A permitindo a visualização e os modelos 1000 da série X e várias medições simultaneamente. Poupa-se tempo com a capacidade de exportar dados das medições para o Excel, Word e MATLAB com apenas três cliques. Pode-se monitorar e controlar o modelo 1000 da série X de qualquer lugar com um dispositivo móvel. Saiba mais em www.keysight.com.br/find/BenchVue.
Apagamento de dados
O recurso de segurança de apagamento de dados é padrão em todos os modelos 1000 da série X. Ao pressionar um botão, a memória interna não volátil apaga todas as configurações, formas de onda de referência e preferências do usuário, garantindo nível máximo de segurança, em conformidade com os requisitos do Capítulo 8 do Manual de Operação do Programa de Segurança Industrial Nacional (NISPOM).
Software de análise de osciloscópio offline
O software de análise de osciloscópio Infiniium Offline N8900A da Keysight para PC oferece recursos adicionais de visualização, análise e documentação, mesmo longe do osciloscópio. Você pode capturar formas de onda no osciloscópio, salvá-las em um arquivo e reproduzi-las no software Infiniium Offline no seu PC.
Características principais:
Veja mais no site da Keysight em: