El osciloscopio, un instrumento esencial en el mundo de la electrónica, se ha convertido en una herramienta indispensable para ingenieros, técnicos y aficionados. Pero, ¿alguna vez te has preguntado realmente qué mide un osciloscopio y cómo lo hace? En este artículo, te adentraremos en el fascinante mundo de esta potente herramienta, revelando los secretos detrás de su funcionamiento y las múltiples aplicaciones que ofrece. Prepárate para descubrir cómo un simple vistazo a la pantalla de un osciloscopio puede revelar datos cruciales sobre las señales eléctricas que rodean nuestro día a día.
¿Alguna vez te has preguntado qué mide un osciloscopio? No busque más allá de esta guía completa que proporciona información detallada sobre los osciloscopios y su uso. Desde su funcionalidad fundamental hasta aplicaciones como la medición de señales eléctricas, esta guía seguramente lo ayudará a comprender cómo funcionan los osciloscopios y por qué debería ser una herramienta esencial para cualquier técnico o ingeniero. ¡Descubre los misterios de este versátil instrumento y prepárate para sumergirte en el mundo del osciloscopio!
Osciloscopios en General
Muestra los niveles de voltaje en un gráfico y se puede usar para solucionar problemas y estudiar el comportamiento de los circuitos. Los osciloscopios son útiles en una amplia variedad de campos, desde la electrónica hasta el diagnóstico médico.
Las funciones principales de un osciloscopio incluyen medir la amplitud (pico a pico o RMS) y la frecuencia de señales que varían periódicamente, visualizar formas de onda de señales no periódicas, mostrar múltiples canales de entrada simultáneamente, disparar en un canal de entrada mientras se monitorea otro y estudiar transitorios utilizando el modo de persistencia.
Los osciloscopios constan de cuatro componentes principales: un cañón de electrones que genera electrones, una pantalla de fósforo donde los electrones se proyectan y capturan como puntos brillantes, un deflector xy que mueve el haz de electrones a lo largo de dos ejes para crear patrones y un amplificador vertical que amplifica y mide señales. La mayoría de los modelos de osciloscopio también tienen componentes adicionales, como sondas y atenuadores, perillas de control de ganancia ajustable, controles de base de tiempo, configuraciones de nivel de disparo y otras características.
Además de las características básicas de los osciloscopios, en algunos modelos se pueden encontrar otras capacidades, como generadores de formas de onda arbitrarias, analizadores de espectro y analizadores lógicos. Estas características permiten a los usuarios realizar pruebas y análisis más complejos en sus circuitos o sistemas.
Ya sea un aficionado o un ingeniero experimentado, tener un buen conocimiento de los osciloscopios es importante para cualquier persona que trabaje con señales eléctricas. Con su amplia gama de aplicaciones y versatilidad en la resolución de problemas, los osciloscopios son herramientas esenciales para cualquier laboratorio o entorno de ingeniería. [1], [2]
¿Cómo funciona un osciloscopio?
Un osciloscopio funciona convirtiendo una señal eléctrica en una representación visual. Lo hace enviando la señal a dos placas llamadas deflectores, que desvían la corriente de electrones en un patrón xy. Luego, esta señal se proyecta en una pantalla de fósforo, donde se captura como puntos brillantes y se muestra en la pantalla del osciloscopio.
Al usar un osciloscopio, puede ajustar varios parámetros, como el control de ganancia, la configuración de la base de tiempo y el nivel de disparo para obtener diferentes tipos de formas de onda. Por ejemplo, aumentar la ganancia amplificará la señal mientras que disminuir la base de tiempo ralentizará el movimiento de la forma de onda a través de la pantalla. De manera similar, ajustar el nivel de activación ayuda a eliminar el ruido de las señales que, de otro modo, serían difíciles de observar. [1], [2]
Osciloscopio analógico frente a osciloscopio digital
En realidad, hay dos tipos de osciloscopios, analógicos y digitales.
Se pueden usar para medir voltaje, corriente, frecuencia, fase y muchas otras características de una señal. Constan de dos componentes principales: el propio osciloscopio y las sondas. El osciloscopio es donde las mediciones se muestran en forma gráfica en la pantalla mientras las sondas están conectadas al circuito que se está probando y permiten que las señales se transfieran desde el circuito al osciloscopio.
Los osciloscopios analógicos muestran una forma de onda (o trazo) en su pantalla que se crea al convertir una señal eléctrica analógica en puntos de datos digitales (también conocidos como muestras). Luego, las muestras se trazan en un gráfico usando puntos o líneas. Este gráfico luego proporciona una representación visual de la señal que se está midiendo.
Los osciloscopios analógicos se utilizan en muchas industrias, incluidas la automotriz, aeroespacial, manufacturera y electrónica. Se pueden usar para solucionar problemas de placas de circuitos, analizar características de señales, depurar errores en sistemas eléctricos y más. Muchos osciloscopios analógicos también ofrecen características como umbrales de voltaje ajustables, cursores codificados por colores para realizar mediciones de forma rápida y precisa, modo de persistencia que permite que los patrones permanezcan en la pantalla incluso después de que la señal se haya eliminado del circuito, y más.
Un osciloscopio digital (también conocido como osciloscopio de almacenamiento digital) es un instrumento de prueba electrónico utilizado para medir señales electrónicas. Funciona de manera similar a un osciloscopio analógico, pero utiliza tecnología digital en lugar de circuitos y componentes analógicos. Los osciloscopios digitales cuentan con sofisticadas capacidades de disparo, mediciones automáticas, registro de datos, conectividad informática, funciones matemáticas avanzadas y mucho más. Son instrumentos extremadamente versátiles para solucionar problemas y analizar el comportamiento de circuitos complejos en laboratorios de investigación o entornos de prueba de producción.
Los osciloscopios digitales ofrecen varias ventajas sobre los osciloscopios analógicos tradicionales. Por ejemplo, pueden almacenar formas de onda para su posterior visualización y análisis sin necesidad de componentes adicionales como registradores de gráficos o papel fotográfico. Además, brindan una mayor precisión debido a la capacidad de muestrear datos a una resolución mucho mayor que los osciloscopios analógicos, lo que permite un análisis más detallado de las formas de onda. Finalmente, los osciloscopios digitales son mucho más fáciles de usar que los osciloscopios analógicos y ofrecen una amplia variedad de características que incluyen configuración automática, mediciones automáticas, grandes pantallas a color y configuraciones configurables por el usuario.
Los osciloscopios digitales también son ideales para capturar eventos transitorios como fallas o picos que pueden ser demasiado rápidos para medirlos con otros instrumentos. Además, pueden proporcionar anchos de banda en tiempo real superiores a 800 MHz, lo que les permite capturar señales de alta frecuencia con precisión. A medida que la tecnología siga progresando, estos instrumentos seguirán siendo aún más potentes y versátiles. Los osciloscopios digitales son una herramienta esencial para cualquier persona involucrada en el diseño y las pruebas electrónicas. [1], [2]
Osciloscopio vs Multímetro
Muy a menudo, cuando se considera la mejor herramienta para probar y solucionar problemas de un circuito electrónico, una de las primeras preguntas que surge es si usar un osciloscopio o un multímetro. Un multímetro es un dispositivo que se utiliza para medir parámetros eléctricos como el voltaje, la corriente y la resistencia. Se puede utilizar para aplicaciones de medición de CC y CA. Ambas herramientas ofrecen ventajas y desventajas únicas, por lo que realmente depende de la aplicación.
Exactitud
La principal diferencia entre un osciloscopio y un multímetro es su precisión. Los osciloscopios pueden medir formas de onda a mayor escala y precisión en comparación con los multímetros. La tasa de muestreo de un osciloscopio digital es mucho más alta que la de un multímetro, por lo que puede capturar señales con mayor frecuencia y amplitud. Sin embargo, la precisión de la medición suele ser inferior a la de un multímetro. Los multímetros, por otro lado, miden parámetros eléctricos individuales con mayor precisión, pero se limitan a medir solo un parámetro a la vez.
Mostrar
Otra diferencia clave entre un osciloscopio y un multímetro es la visualización de la información. Un osciloscopio muestra la señal en forma gráfica, mientras que un multímetro muestra valores numéricos. Esto hace que sea más fácil ver patrones o tendencias en señales que, de otro modo, no se reconocerían al ver solo valores numéricos. Además, los osciloscopios pueden disparar en eventos específicos, lo que les permite capturar datos en el momento justo para solucionar problemas o depurar.
Portabilidad
Otra gran diferencia entre los osciloscopios y los multímetros es su portabilidad. Los osciloscopios son generalmente instrumentos grandes y voluminosos que requieren un banco o mesa dedicados para su configuración. Por lo general, vienen con cables y accesorios adicionales que se suman al tamaño total del instrumento. Los multímetros, por otro lado, son relativamente pequeños y livianos, lo que los hace mucho más portátiles que un osciloscopio. Esto los hace ideales para el trabajo de campo o la resolución de problemas en espacios reducidos donde un osciloscopio puede no ser práctico.
Facilidad de uso
La última gran diferencia entre osciloscopios y multímetros es la facilidad de uso. Los osciloscopios son generalmente más difíciles de operar que los multímetros porque requieren que el usuario interprete las formas de onda para medir los parámetros eléctricos. También ofrecen una amplia variedad de funciones, como mediciones automáticas, registro de datos, conectividad informática, funciones matemáticas avanzadas y mucho más. Los multímetros, por otro lado, son mucho más simples de entender y operar: sus pantallas generalmente muestran solo un parámetro a la vez, lo que facilita que los usuarios interpreten las lecturas de manera rápida y precisa. [3]
¿Qué mide un osciloscopio?
A estas alturas ya debería tener una buena idea de lo que puede medir un osciloscopio. Pero como ha hecho clic en este artículo, está claro que desea saber qué mide un osciloscopio, lo discutiremos en esta sección.
Frecuencia
La frecuencia es uno de los elementos más importantes cuando se trata de utilizar un osciloscopio. La frecuencia es una medida de cuántas veces sucede algo durante un período de tiempo, generalmente medido en Hertz (Hz). En un osciloscopio, la frecuencia generalmente se mide contando la cantidad de ciclos que ocurren dentro de un período de tiempo determinado.
La señal que se mide con un osciloscopio a menudo variará en frecuencia según el tipo de señal que sea. Por ejemplo, las señales de alimentación de CA suelen tener frecuencias muy bajas, alrededor de 50 o 60 Hz, mientras que las ondas de radio pueden tener frecuencias mucho más altas en el rango de los gigahercios. Al medir estas diferentes señales, es importante utilizar la configuración correcta para su osciloscopio para que pueda medir con precisión la frecuencia.
La frecuencia que puede medir su osciloscopio dependerá de su ancho de banda, que es la frecuencia máxima que puede medir con precisión. La mayoría de los osciloscopios tienen una clasificación de ancho de banda entre 50 MHz y 2 GHz. Esto significa que cualquier señal con una frecuencia superior al ancho de banda del osciloscopio no podrá medirse con precisión.
Voltaje
Un osciloscopio mide el voltaje de una forma de onda. El voltaje es una medida de la energía potencial de una carga eléctrica por unidad, medida en voltios. Cuando conecta su osciloscopio a un circuito o dispositivo, mide el voltaje a través de sus terminales y muestra esa información como una señal electrónica en la pantalla. El eje X en la pantalla del osciloscopio representa el tiempo, mientras que el eje Y representa el voltaje. La forma de onda mostrada le da una buena idea del comportamiento de su circuito o dispositivo.
Al ver una señal con un osciloscopio, es posible encontrar el voltaje de pico a pico multiplicando la configuración de V/div por el número de divisiones visibles en la pantalla. También es posible medir la frecuencia con un osciloscopio, así como la amplitud (la altura de cada onda). Además, cuando se trabaja con señales de CA o corriente alterna, es importante considerar valores tanto positivos como negativos para los cálculos.
Amperios y vatios
Un osciloscopio puede medir la amperaje y vataje de una corriente eléctrica. También puede medir el voltaje, pero este no es su propósito principal. Los amperios miden la velocidad a la que fluye la electricidad a través de un conductor, mientras que los vatios miden la potencia consumida por un dispositivo o circuito. Un osciloscopio tiene entradas tanto para amperios como para vatios, lo que le permite mostrar un gráfico que muestra cuánta electricidad se está utilizando en tiempo real.
Esto significa que en realidad puede usar un osciloscopio como herramienta de consumo de energía. Conectándolo a un dispositivo eléctrico y monitoreando el amperaje y el vataje, puede determinar cuánta energía está consumiendo. Esto es especialmente útil para solucionar problemas de mal funcionamiento de la electrónica u optimizar la eficiencia energética en aplicaciones industriales.
Sonido
Un osciloscopio también puede medir el sonido.
Para medir el sonido con un osciloscopio, primero debe convertirlo en una señal eléctrica. Esta conversión se puede realizar mediante un micrófono u otro transductor que convierte la energía acústica en señales eléctricas. Una vez convertida, la señal eléctrica se puede mostrar en los ejes de tiempo y voltaje del osciloscopio.
El resultado se verá como un patrón hecho de picos y valles repetidos (familiarmente conocidos como ondas sinusoidales). En la pantalla del osciloscopio, estos patrones representan diferentes frecuencias de sonido; Los sonidos de mayor frecuencia tienen longitudes de onda más cortas, mientras que los sonidos de menor frecuencia tienen longitudes de onda más largas. La amplitud de cada pico y valle es el volumen del sonido, y esto se puede ajustar con el control de sensibilidad vertical del osciloscopio.
Capacidad
Otro de los parámetros que puede medir un osciloscopio es capacidad, que es la capacidad de un componente electrónico para almacenar energía en un campo eléctrico. La capacitancia se puede medir con un osciloscopio midiendo el tiempo que tarda una señal en cargarse a través de un capacitor.
Inductancia
Inductancia es una propiedad de la electricidad y el magnetismo, en la cual la corriente que fluye a través de un circuito eléctrico generará un campo magnético. Este campo magnético puede inducir un voltaje en los mismos elementos del circuito o en los cercanos. La inductancia está determinada por el voltaje o la frecuencia.
Cuando se trata de osciloscopios, las mediciones de inductancia son importantes para determinar cuánta energía se almacena en los componentes electromagnéticos de un circuito. Los osciloscopios le permiten medir la cantidad de inductancia presente al mostrar el voltaje inducido dentro del elemento con respecto al tiempo en su pantalla. [1], [2]
Preguntas más frecuentes
¿Puede un osciloscopio medir la respuesta de frecuencia?
Sí, los osciloscopios pueden medir la respuesta de frecuencia con la ayuda de un dispositivo llamado analizador FFT (Fast Fourier Transform). El analizador FFT utiliza técnicas de procesamiento de señales digitales para convertir una señal en el dominio del tiempo en su correspondiente representación en el dominio de la frecuencia. Esto permite a los usuarios obtener información sobre el contenido de frecuencia de sus señales y observar frecuencias fuera del ancho de banda de los osciloscopios tradicionales. Al medir las respuestas del sistema, como la resonancia o la afinación de los altavoces, esta capacidad puede ser invaluable.
¿Cuál es el propósito principal de un osciloscopio?
El propósito principal de un osciloscopio es medir y analizar las señales eléctricas generadas por varios dispositivos electrónicos. Los osciloscopios se pueden usar para medir voltaje, corriente, frecuencia o incluso amplitud. Proporciona una representación visual de estos valores en forma de formas de onda que luego se pueden estudiar y analizar. Al estudiar las formas de onda, los ingenieros y científicos pueden obtener información sobre cómo los diferentes componentes interactúan entre sí o se ven afectados por cambios en factores externos.
¿El osciloscopio mide corriente o voltaje?
El osciloscopio mide el voltaje. Está diseñado para medir la diferencia de potencial entre dos puntos en un circuito, generalmente un punto conectado a tierra y un punto conectado a la señal de interés. El osciloscopio también puede detectar corriente si se convierte en voltaje a través de una resistencia adecuada o un convertidor de corriente-voltaje.
¿Un osciloscopio mide CA y CC?
Sí, un osciloscopio puede medir señales de CA y CC. El tipo más básico de osciloscopio es un dispositivo de un solo canal que mide el voltaje a lo largo del tiempo. Este tipo de osciloscopio se puede utilizar para medir voltajes tanto de CA como de CC.
Las versiones más avanzadas incluyen múltiples canales que permiten la medición simultánea de múltiples formas de onda, así como funciones especializadas como rango automático y disparo automático. Estos tipos de osciloscopios más avanzados también son capaces de medir señales de CA y CC, aunque generalmente están diseñados para enfocarse en uno u otro según el uso previsto.
Además de medir señales de CA y CC, los osciloscopios también se pueden usar para medir otros parámetros, como corriente, frecuencia, capacitancia, resistencia y muchos otros. Sin embargo, en su mayor parte, los osciloscopios se utilizan para medir el voltaje debido a su capacidad para proporcionar una visión clara de las formas de onda en un período de tiempo relativamente corto.
¿Qué mide el sonido un osciloscopio?
Para medir el sonido, el osciloscopio debe estar configurado correctamente. En términos generales, es necesario configurar una entrada para la señal y una salida para la visualización de datos. La entrada puede ser un micrófono u otro dispositivo de audio conectado a través de un amplificador, mientras que la salida suele ser una pantalla CRT (tubo de rayos catódicos) o una de las muchas pantallas digitales modernas. Una vez que se establecen estas conexiones, el osciloscopio representará gráficamente las ondas sonoras en términos de su frecuencia y amplitud a lo largo del tiempo. Esto permite a los usuarios analizar sus señales de sonido para identificar problemas como zumbidos o distorsiones, así como asegurarse de que están produciendo sonidos con las características deseadas, como suavidad y claridad.
Al explorar formas de onda de sonido con un osciloscopio, los usuarios pueden obtener una mayor comprensión de sus señales de audio y diagnosticar cualquier problema potencial. Además, pueden ser creativos y experimentar con el ajuste de niveles y frecuencias para crear manipulaciones sónicas interesantes. En definitiva, el osciloscopio es una herramienta versátil para medir el sonido que permite la experimentación tanto práctica como artística.
Video útil: ¿Qué es un OSCILOSCOPIO?
Conclusión
Un osciloscopio es una herramienta versátil y poderosa que puede usarse para medir una variedad de señales eléctricas. Es una excelente manera de solucionar problemas, diagnosticar y monitorear circuitos, ya que puede mostrar el comportamiento de una señal eléctrica a lo largo del tiempo. Los osciloscopios son particularmente útiles para medir niveles de voltaje, frecuencia y amplitud. Además de esto, también se pueden utilizar para detectar fallos o pulsos en circuitos digitales, evaluar el rendimiento de los circuitos de RF y analizar las formas de onda generadas por circuitos analógicos complejos.
En este artículo, hemos discutido los conceptos básicos de lo que mide un osciloscopio y cómo funciona. También hemos analizado algunas de las ventajas que ofrecen los osciloscopios sobre otros instrumentos de prueba. Finalmente, exploramos los diferentes tipos de osciloscopios disponibles y destacamos las mejores características a tener en cuenta al elegir un modelo.
Al seleccionar un osciloscopio para sus necesidades, debe considerar factores como los requisitos de frecuencia de muestreo y ancho de banda, la cantidad de canales de entrada requeridos y otras características, como la compatibilidad con la longitud de registro y la capacidad de disparo. Al comprender lo que mide un osciloscopio, podrá tomar una decisión informada sobre qué osciloscopio es el más adecuado para su aplicación.
Gracias a su versatilidad y precisión, el osciloscopio es una herramienta imprescindible en cualquier laboratorio de electrónica. Con el conocimiento y las habilidades adecuadas, puede aprovechar el poder de este instrumento para medir una variedad de señales con precisión. Esperamos que esta guía le haya brindado suficiente información sobre lo que mide un osciloscopio para que pueda elegir el modelo correcto para sus necesidades.
Si tiene más preguntas o desea obtener más ayuda para seleccionar el osciloscopio adecuado para su aplicación, no dude en ponerse en contacto con nosotros. Nuestro experimentado equipo de expertos estará más que feliz de brindarle todos los consejos y la orientación necesarios para ayudarlo a encontrar el osciloscopio perfecto para su aplicación.
¡Gracias por leer! ¡Le deseamos suerte en todos sus futuros esfuerzos de prueba y medición!
Referencias
- https://learn.sparkfun.com/tutorials/how-to-use-an-oscilloscope/all
- https://www.circuitsgallery.com/que-mide-un-osciloscopio/
- https://www.circuitsgallery.com/oscilloscope-vs-multímetro
