Un osciloscopio es un instrumento de prueba electrónico que permite la visualización de señales de tensión que se mostrarán y se registran en este. Gracias a un circuito específico en los osciloscopios tradicionales se repiten señales de movimiento de izquierda a derecha de forma que se pueden crear formas de onda no repetidas.
Como el lector puede imaginar ,los osciloscopios se utilizan comúnmente para observar la forma exacta de onda de una señal eléctrica. Además de amplitud de la señal, osciloscopios pueden mostrar la distorsión de tiempo entre dos eventos (tales como el ancho de pulso, período o tiempo de subida) y el tiempo relativo de dos señales relacionados.
Hoy en día, los osciloscopios utilizan pantalla LCD a color, mostrando muchos mejores gráficos que los tradicionales añadiendo además funciones muy diversas que los hacen muy versátiles .
Desgraciadamente los osciloscopios modernos son instrumentos profesionales de precisión todavía de alto coste y eso a pesar de que han irrumpido en el mercado pequeños osciloscopios portátiles a un relativo bajo coste que los hace ideales para reparaciones y aficionados.
Ante esta problemática, el aficionado se ve obligado a utilizar soluciones económicas basadas en ordenadores con circuitos específicos o soluciones basadas en el convertidor A/D presente en la tarjeta de sonido de cualquier PC.
De hecho una propuesta muy interesante podría ser utilizar una tarjeta dongle de sonido usb y por ingeniería inversa modificarla para convertirla en osciloscopio como vimos en este blog.
Otra opción aún más sencilla es simplemente usar un red atenuadora directamente con la entrada de de audio de nuestra tarjeta de sonido.
A continuación podemos ver una sencilla red atenuadora formada por dos sencillos resistencias y una resistencia ajustable para cada cana para el análisis de dos canales analógicos.
Estos son los componentes para crear nuestro osciloscopio “casero” usando la entrada de audio de su ordenador Portátil u ordenador de sobremesa
Dos Resistencias 22K ohmios de 1/4 W
Dos Resistencias de 82K ohmios de 1/4W
Un Potenciómetro de 50K Lineal tipo tandem
Un metro cable estéreo apantallado
Un Jack estéreo de 3,5 mm
Tres terminales Tester
Como se puede observar la resistencia de 22K sirve como límite de seguridad de tensión en la tarjeta de sonido del ordenador portátil o sobremesa
El potenciómetro sirve como resistencia de tensión de entrada, de modo que si el voltaje está por encima de 5 voltios, debemos ajustar el potenciómetro necesariamente para evitar que la tarjeta de sonido sea dañado por una entrada excesiva de tensión.
Tal y como comentamos ambos potenciómetros de cada canal para simplificar el circuito se han unido en un ptenciometro Tandem , pero perfectamente pueden ir independientes
El valor de la resistencia de 22K r puede ser aumentada hasta 820K Ohm para el uso de osciloscopio con una entrada de por encima de 5 voltios.
El valor del potenciómetro también puede ser aumentado hasta 100K lineal, para el uso de osciloscopio con una entrada de por encima de 5 voltios.
Por último no debe usar cable apantallado para evitar la inducción alrededor del cable conectando este mediante el jack stereo a las entradas de LINE-IN / MIC de su ordenador
IMPORTANTE: Para la seguridad de su ordenador portátil, puede utilizar un dongle tarjeta de sonido USB barata .
No debe aplicar bajo ningún concepto señales de AC procedentes de transformadores ni mucho menos tensiones procedentes de suministro de red.
Aplicaciones PC
Nuestra red atenuadora es una primera fase para poder analizar pequeñas señales cambiantes en el tiempo introduciendo ambas por el jack de audio stereo , pero aun necesitamos una pieza de software para poder procesar dichas señales.
Veamos algunos de los programas para pc más famosos que podemos usar en nuestro ordenador para emular un osciloscopio usando la entrada de audio conectada a la red atenuadora ya comentada:
ZELSCOPE
Una de las muchas aplicaciones que intentan emular un osciloscopio en nuestro pc es ZELSCOPE, descarga gratuita en www.zelscope.com .Esta aplicación es de prueba de 14 días, pero puede ser comprada a un precio no mayor de (US $ 9.95).Con esta aplicación se puede ver pruebas de señal de tensión, entre otras señales de cargador de teléfono móvil, cargador portátil, batería, etc mostrando la señal de tensión de cerca a la perfección y sin ruido.
Zelscope cuenta asimismo con un analizador de espectro, y puede exportar los datos en formato WAV, texto o capturas de pantalla.Zelscope es ideal para comprobar equipos de audio y realizar experimentos de electrónica.
A la vez, es una excelente herramienta educativa.Zelscope soporta los siguientes formatos WAV, BMP, EMF, TXT.
Una peculiaridad es que representa en dos trazas las señales de la tarjeta de sonido (música, voz, otros sonidos o señales de otros dispositivos).
Existen también bastantes programas gratuitos más antiguos que constituyen todo un clásico dentro de este tipo de aplicaciones
BIP Oscilloscope 3.0
Es todo un clásico . Es un pequeño programa gratuitomuy ligero que puede funcionar con cualquier ordenador sin importar demasiado los años que tenga
Ejecútelo. Su micrófono estará conectado a la entrada Mic. Pulse sobre el triángulo verde. Hable delante del micrófono y verás su señal.
Mediante VOLT/DIV puedes cambiar la amplitud de la señal visible. Esto significa Voltios por división, es decir, si lo ponemos a 0,2, cada cuadradito tendrá una altura de 0,2 V.
Mediante TIME/DIV graduamos la base de tiempo, la frecuencia visible.
Si lo graduamos a 2 ms y una señal periódica se desarrolla en 6 cuadritos horizontales, significa que la señal tiene un Período de 12 ms. Haciendo el inverso 1 / 0.012 = 83,3 Hz obtenemos que la señal tiene 83,3 Hz de frecuencia.
Oscilloscope 2.51
Otro osciloscopio para PC. Oscilloscope 2.51 :Muy bueno. Tiene para dos canales. 20 KHz.
NOTAS:
1. Este osciloscopio se podría utilizar para una tensión máxima de entrada de 5 voltios.
2. Este osciloscopio tiene un rango de frecuencia de: 20 Hz a 20 kHz (que cumpla con la capacidad de la tarjeta de sonido).
Querido lector si conoce algún otro programa que emule un osciloscopio para ordenador a través de la entrada de tarjeta de sonido y no este en esta lista no dude en compartirla con toda la comunidad , !GRACIAS!
No hay ningún aficionado a la electrónica que tarde o temprano termine adquiriendo un osciloscopio para su uso personal bien comprándo uno del tipo «profesional» , lo cual suele ser una alta inversión, o bien montándoselo uno mismo. Es evidente que dado el bajo coste de montárselo por uno mismo, esta puede ser una buena opción para la mayoría de los amantes de la electrónica bien usando diseños de otros aficionados como hemos comentado en este blog o bien adquiriendo todos los componentes en forma de kit (disponibles incluso en Amazon ).
Si bien es cierto que montarse un osciloscopio puede ser una labor altamente gratificante desde el punto de vista didáctico , es posible que el usuario pueda sentirse decepcionado tanto por la complejidad de su montaje como por la manejabilidad y precisión ,del resultado de cara usarlo como un instrumento de uso cotidiano
Estudiemos en este post ambas opciones sobre todo por si esta pensando en adquirir un osciloscopio y no sabe decantarse por una u otra opción
Montaje de un osciloscopio en forma de kit
Por unos 38€ en efecto es posible adquirir un kit en Amazon que de completarlo siguiendo las sencillas instrucciones conseguiremos un osciloscopio de buen calidad cuya velocidad máxima en tiempo equivalente de muestreo (señal repetitiva) es de 20MSa / s ,con una velocidad máxima de muestreo en tiempo real – 2MSa / s ,resolución – 8 bits (longitud del registro – 256 bytes y un ancho de banda analógico de 1 MHz
Este osciloscopio dispone de los modos de activación Auto / Normal / Sencillo prácticos para la captura instantánea de onda. Puede seleccionar fuente de geometría interna / externa,y activación de picos de ascenso y caída .También la activación de salida esta disponible, haciendo que sean posibles secuencias de ondas para hacer capturas multicanal. Asimismo puede observar las ondas antes de la activación (demora negativa).
Este kit tiene la parte «difícil de instalar»,es decir los componentes SMD ya montados dejando al constructor la labor de instalar el resto de componentes en su mayoría a través de orificios soldándolos después. Nada es muy difícil de montar pues, aunque se recomienda un buen soldador de punta fina,ésto esta muy justificado sobre todo para soldar las conexiones de los interruptores que están muy próximos entre sí.
Este kit esta pensado para montarlo sobre tres placas :un panel frontal mecanizado con los nombres de los mandos para ofrecer un aspecto semiprofesional ,el propio PCB donde van los componentes y finalmente un PCB posterior de protección del conjunto. Si bien en el caso del tercer PCB suministrado hace un trabajo razonable de protección de la placa de componentes si se colocan en un banco de trabajo desordenado , quizás se hecha en falta que no haya protección en los 4 laterales, razón por la cual algunas aficionados optan por montar el conjunto en el interior de una caja de plástico transparente incluyendo tanto las puntas de prueba como la batería :
El LCD retroiluminado es «monocromo» adecuado para la resolución real del alcance sí mismo. La función de contador de frecuencia funciona bien, tanto a la frecuencia de 1 Hz como a frecuencias superiores ofreciendo una buena precisión.
En este vídeo podemos ver el montaje del osciloscopio con todo lujo de detalles:
En cuanto al resto de características :
Sensibilidad vertical – 100 mV / Div – 5V / Div
Posición vertical ajustable con indicador
Impedancia de entrada – 1M ohm
Voltaje de entrada Max – 50Vpk (sonda 1x) [500Vpk de 10x sonda]
Acoplamiento DC / AC / GND
Horizontal – 0.5us / Div – 10m (minutos) / Div
Auto / Normal / modos trigonométricas individuales
Rising / Falling disparo por flanco
Trig externa disponible
Salida de activador está disponible, lo que hace posible en cascada ámbitos hacer captura multi-canal.
Nivel de disparo ajustable con indicador
Hold / función ejecutar
Guardar / recuperar hasta 6 capturas
Función FFT disponible – tamaño de 256 puntos y 512 puntos seleccionables, frecuencia de muestreo de 1Ksps a 2Msps seleccionable
Pantalla de Transferencia a PC como archivo de mapa de bits a través de la conexión en serie
Incorporado 500Hz señal de prueba / 5Vpp
Medidor de Frecuencia (Para señal de entrada nivel TTL)
Cambio automático entre el modo de osciloscopio y el modo de medidor de frecuencia
Fuente de alimentación de 9V DC
Dimensión: 110mm X 65mm X 25mm (sin el caso)
Aquí puede ver las tres placas que componen el kit así como la gran pantalla lcd retroiluminada
Este kit se puede montar para un constructor experimentado moderadamente en una sola noche pues lo complejo ya ha viene incorporado, aunque se recomienda que se lean las instrucciones en línea dos veces antes de empezar su construcción.
Algunos usuarios quizás citan la «cierta lentitud » de la función de disparo en algunas formas de onda, si bien la mayoría de los usuarios comentan que se quedan impresionados por la calidad de este producto desde luego impensable por este precio hasta hace muy poco.
Sin duda es un proyecto fácil ( lo complejo ya viene hecho ) funcionado muy bien, siendo ideal para el rastreo de audio y datos de señales y perfecto para integrarlo en otros equipos donde se necesite instalar un osciloscopio ( aunque como ve se puede ver también puede ser muy útil para instrumentación)
Este osciloscopio de bolsillo es útil para mantenimiento de equipos y circuitos de Audio , juguetes electrónicos (ideal para los circuitos electrónicos montados en los modelos de coche de control remoto),reparación «in situ» de equipos electrónicos domésticos (aire acondicionado o inversor de frecuencia industrial, AC / DC de conmutación de alimentación o inversor, equipos contra incendios ascensor y edificio, circuito de control industrial),mantenimiento de hardware o software de depuración RS232, RS485, I2C, CAN y otros circuitos de interfaz de comunicaciones, pantallas LED ,circuitos controladores de escaneado, circuitos de accionamiento de motores sin escobillas,etc: es decir en cualquier circuito donde sea necesario observar los cambios de señal lentos necesarios para las aplicaciones. (tales como:. relé y contactos del interruptor de jitter, carga de la batería y las curvas de descarga, carga de alimentación características de respuesta transitoria de las mediciones del sensor de temperatura)
Lo primero que notará es que este osciloscopio es altamente inmune al ruido ( es decir NO es sensible al ruido ) pues de hecho algunos usuarios comentan que han intentado capturar varios bytes de datos en 9600 baudios con osciloscopios profesionales necesitando hasta 15 minutos antes de darse por vencido, cuando con este pequeño scope se tenía la forma de onda en menos de tres minutos..
Este dispositivo captura 1024 muestras que se pueden establecer al principio o al final del trigger permitiendo la visualización exclusiva de señal lenta de giro, la pantalla puede ser una señal completamente continua, a diferencia del modo SCAN que causará que la visualización de la señal sea discontinua
El instrumento permite una visualización de la señal totalmente continua, a diferencia del modo SCAN que hará la visualización de la señal discontinua.
Asimismo cuenta con cursores de tiempo que pueden calcular en forma automática y visualizar la diferencia de tiempo (mostrando la diferencia horaria) y también cursores de voltaje que pueden calcular en forma automática y visualizar la diferencia de voltaje(se mostrará la diferencia de voltaje).
Es importante destacar que se puede detener el momento de la visualización de forma de onda,permitiendo congelar en cualquier forma de onda de tiempo (Función HOLD)
La toma de la izquierda es una salida de onda cuadrada programable del oscilador de salida ,la cual viene predefinida a 1000Hz/3.3V ,la cual puede ser útil para testeo del propio instrumento conectando esta directamente a la entrada del propio osciloscopio.
El instrumento también es capaz de capturar pantallas todo el tiempo con buenos resultados. La pantalla de 1024 muestras se pueden guardar en la memoria,la cual se mantiene incluso si se apaga, y por supuesto se puede reproducir en el propio aparato.
Es importante asimismo destacar la posibilidad de descargar la forma de onda a nuestro ordenador usando el cable usb , mediante un archivo CSV, el cual permite importarse a una hoja de cálculo para su representación gráfica.
El conector es MiniUSB (no Microusb) y también sirve para la alimentación por USB por lo que puede usarse cualquier cargador de móvil para esa función gracias al cargador inteligente incorporado ,porque como se puede deducir el aparato es alimentado por la batería interna o bien por USB .
Para un uso mas avanzado en el siguiente vídeo donde la señal de prueba es la salida de un convertidor step-down DC-DC con carga moderada.
Si el rango de frecuencia es aceptable para usted, no dude en comprar este osciloscopio !no se arrepentirá al menos para su uso portátil !
Por cierto, la versión con batería de ayuda ,permitirá hacer mediciones en movilidad aisladas la cual le permitirá usarla durante más de 2 horas alimentados únicamente con la batería interna
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