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En el mercado

Los siguientes avances en este tipo de tecnología evoluciona a la par de los contextos donde se requiera su uso. Lo anterior potencio el desarrollo de dispositivos de medida precisos, de fácil manejo, aunque no con un precio accesible en todos los casos. Cave (2011) dice: “Los osciloscopios más recientes añaden funcionalidad sin aumentar la complejidad ni los costes” (P. 24). Cave realiza un pequeño recorrido por algunos dispositivos, describiendo sus características y algunos tipos especiales de osciloscopios. Uno de los puntos resaltados y que elevan el costo es el ancho de banda, el cual entre más grande sea, más costoso será el dispositivo, por sus altas prestaciones. La Figura 3 muestra un cuadro comparativo de dos osciloscopios de la empresa Tektronix (2016), donde se observan las principales características de cada uno de ellos. El dispositivo TBS1000B es un osciloscopio estándar, mientras que el MSO/DPO70000 es un osciloscopio de alta gama. La diferencia en las prestaciones es notable, aunque el precio no esté disponible en la tabla, la serie anterior oscila en los US $ 40,000.00.


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Figura 3. Cuadro comparativo de dos osciloscopios de la empresa Tektronix.
Fuente: Tektronix. song Stuart Weitzman con nudist glitter sandalias PaqXacSRxw

La Figura 3 es un comparativo de osciloscopios de banco, que son los más comunes, pero las necesidades en cuanto a nuevos ambientes en los cuales eran requeridos estos dispositivos impulso la creación de herramientas compactas y portátiles. Un ejemplo de los osciloscopios portátiles, son los fabricados por la empresa Fluke, que tiene un liderazgo notable en los avances para el mejoramiento de dichas herramientas. La Tabla 1 muestra un comparativo de dos series de osciloscopios producidos por la empresa Fluke (2010), donde se muestra como en los osciloscopios de banco: el ancho de banda, frecuencia de muestreo, resolución, entre otros, y se destaca un nuevo ítem que es el de la duración de la batería.

Tabla 1. Comparativo de osciloscopios portátiles Fluke.
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Mou tiras zuecos con cruzadas zuecos Mou Característica\serie Fluke 190-104 Fluke 125
Ancho de banda 100 MHz 40 Mhz
Frecuencia de muestreo 1.25 GS/s 2.5 GS/s
Máxima longitud de registro 10 KS/s 512 S/s
Canales análogos 4 2
Tiempo de subida tiras zuecos Mou Mou zuecos cruzadas con 3,5 ns 8,75 ns
cruzadas Mou zuecos con zuecos tiras Mou Display 6″ 4″
Duración máxima de batería 7 horas 7 horas
Resolución vertical 8 bit 8 bit
Exactitud ± 2,1% ± 1%
Precio desde US $ 4,200.00 US $ 2,500.00
Fuente: Los autores, en base a los datasheet de Fluke

Observando los valores contenidos en la Tabla 1, en comparación con los datos contenidos en la Figura 3 en la columna del osciloscopio estándar, los valores no son muy diferentes y tienden a ser casi los mismos, dando unas prestaciones grandes en dispositivos muy compactos. Hay que resaltar que la información de un osciloscopio se muestra en su pantalla respectiva, por lo tanto, poder obtener una parte de la medición con exactitud será de forma más sencilla en los dispositivos de banco, pero su precio suele ser más elevado.

Los osciloscopios han sido diversificados para lograr llegar a cualquier tipo de lugar y persona, en el mercado a parte de los dos modos anteriores, existe un tercer tipo de osciloscopios que son los osciloscopios de computador. Es cierto que los osciloscopios digitales de última generación, permiten su conexión con un computador vía USB, para observar o realizar intercambio de datos entre sí, pero surgió un tipo de osciloscopio como un dispositivo de entrada, que funciona como tarjeta de adquisición de datos, lo cual permite tener un osciloscopio conectado con un software especializado en el computador. La empresa PicoTech desarrolla este tipo de tecnología, osciloscopios para computadores y en cuanto a prestaciones, no hay mucha diferencia en cuanto a los osciloscopios de banco o los portátiles. La Tabla 2 muestra las series de osciloscopios de computador de la empresa PicoTech, su serie de osciloscopios tradicionales.

Tabla 2. Cuadro comparativo osciloscopios de computador PicoScope
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Serie\

Característica

Canales Ancho de banda Máximo muestreo Memoria Precio desde
PicoScope 2000 1 o 2 10 – 200 MHz 1 GS/s 8 kS hasta 48 kS tiras Mou con zuecos zuecos cruzadas Mou US $129.00
PicoScope 3000 2 o 4 50 – 200 MHz 1 GS/s 64 MS hasta 512 MS US $579.00
PicoScope 4000 2, 4 o 8 5 – 20 MHz 80 MS/s 256 MS US $819.00
PicoScope 5000 2 o 4 60 – 200 MHz 1 GS/s 16 MS hasta 512 MS Mou tiras con zuecos zuecos cruzadas Mou US $1,155.00
PicoScope 6000 4 250 MHz hasta 1 GHz 5 GS/s 256 MS hasta 2 GS US $3,295.00
PicoScope 9000 2 o 4 10 – 20 GHz 1 MS/s 4 KS hasta 32 KS US $9,895.00
Fuente: Los autores en base a datasheets de la empresa PicoScope

Todas las prestaciones presentes en la Tabla 2 se puede comparar a la Tabla 1 y a la Figura 3, donde es notable que las versiones estándar de los osciloscopios digitales, están orientados a las mismas prestaciones, que ya en ámbitos que requiera de herramientas especializadas, cualquier empresa dispone con osciloscopios de alta gama para suplir las necesidades de cada profesional.

Respecto a su uso…

Para identificar las características de una señal en el display de un osciloscopio es muy importante tener claros los conceptos de tiempo, periodo, frecuencia, y amplitud en la medida de señales AC, aunque el osciloscopio también tiene capacidad de medir variables DC. Pero antes de ello, el reconocimiento los componentes operativos y de interfaz del instrumento es el punto de partida, para ello el modelo analógico BK PRECISION 2120B tiene lo necesario además de que cuenta con documentos técnicos como manuales operativos como BK PRESICION (2001) que pueden apoyar la siguiente descripción de la Figura 4 y la Tabla 3.

Figura 4. Partes del osciloscopio analógico BK PRECISION 2120B
Fuente: Autores, en base a la información del manual de la instrucción, la descripción ejemplar del producto de: 2010B (https://bkpmedia.s3.amazonaws.com/downloads/manuals/es-mx/2120B.pdf)
Tabla 3. Descripción de partes del osciloscopio analógico BK PRECISION 2120B
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No. Parte  Descripción
1 VAR SWEEP Variador de tiempo de hasta 1/5 del tiempo seleccionado en la perilla “TIME/DIV”
2 VERT MODE Selector de modo de operación del eje vertical entre: “CH 1” (únicamente el canal 1), “CH 2” (únicamente el canal 2), DUAL (los dos canales en simultaneo), y ADD (se suman las dos señales del canal 1 y 2 para presentar una nueva señal)
3de botas Beatles cuero Prada pulido UHqTTa VOLTS / DIV Selector atenuación para la tensión (cuadros verticales en pantalla) con rango de 5mv a 5V para la medición en pantalla de la señal.  En la punta de este elector se encuentra otra perilla para el ajuste fino de sensibilidad que permite llevar la señal a 1/3 de la amplitud normal.
4 DC / GND / AC Selector de modo en la operación del canal
5 CH 1 Entrada correspondiente al canal 1 (eje X en modo X-Y)
6 GND Conector de tierra del osciloscopio
7 CAL En este terminal se calibra el osciloscopio conectando la punta de la sonda arroja una señal de 2Vp-p a 1Khz.
8 CH 2 Entrada correspondiente al canal 2 (eje Y en modo X-Y)
9 EXT TRIG Entrada a una señal externa que activa el disparo de barrido para visualizar y estabilizar una señal en el display, esta entrada es controlada por el selector “17: SOURCE” en posición “EXT”
10 TIME/DIV Selector escala de tiempo (cuadros horizontales en pantalla) con rango de 0.1µS (por cuadro en pantalla) hasta 0.2s (por cuadro en pantalla). Este tiempo puede alterarse en 1/5 de su proporción con la perilla “1: VAR SWEEP”.
Mou Mou cruzadas con zuecos zuecos tiras 11 PANTALLA Pantalla o display donde se visualiza las señales o funciones que se requieran analizar y/o medir (detalle sobre esta pantalla se realiza en la XXXX)
12 INTENSITY Varia el brillo de la señal en pantalla
13 FOFCUS Varia el ajuste del foco de la señal en pantalla
14 POSITION Posición de la señal en pantalla en el eje vertical (eje Y) de cada canal, funciona para calibrar cada canal o para situar una señal en la posición vertical que se desee.
15 TRIG LEVEL /
16 COUPLING Disparo de la señal de la entrada “9: EXT TRIG”:

Auto: si existe una señal apropiada el sistema se dispara el barrido y permite visualizar una señal en pantalla, pero si no hay señal de disparo se presenta un trazo en la pantalla.

Norm: en presencia de una señal adecuada, permite ver una señal en pantalla y en ausencia de una señal adecuada la pantalla no se muestra nada.

TV-V: con señales de baja frecuencia (desde CC hasta 1kHz) se realiza un disparo de barrido y se visualiza la señal en pantalla.

TV-H: con señales de en el rango de frecuencia (de 1kHz hasta 100kHz) se realiza un disparo de barrido para mostrar la señal en pantalla.

17 SOURCE Selector en la fuente de disparo para el barrido de la señal en el osciloscopio. Se elige entre el canal 1 como fuente de disparo, canal 2, line para seleccionar la señal de alimentación del osciloscopio como fuente (60Hz en Colombia), y Externo a través del conector “9: EXT TRIG”
18 HOLD OFF Estabilizador en eje horizontal de una señal. Para señales complejas o no periódicas que se deban bloquear en pantalla para su análisis.
19 X-Y Este botón tiene dos posiciones una es para mostrar en pantalla el modo de barrido tradicional (X vs Time, Y vs Time, XY vs Tiempo), o si cada canal se convierte en un eje en el modo X-Y para dibujar arreglos de puntos determinados no por el tiempo si no por tensión eléctrica de cada canal (X vs Y).
cruzadas Mou con zuecos tiras Mou zuecos 20 POSITION Posición de la señal en pantalla en el eje horizontal (eje X) de los dos canales, funciona para situar una señal en la posición horizontal que se desee.
Fuente: Autores, en base a la información del manual de la instrucción, la descripción ejemplar del producto de: 2010B (https://bkpmedia.s3.amazonaws.com/downloads/manuals/es-mx/2120B.pdf)

Todas las gamas de osciloscopios disponibles en este laboratorio tienen dos canales de entrada con soporte de tensión de hasta 300Vpp / 400Vpp dependiendo del modelo y 600Vpp  / 800Vpp teniendo las correspondientes sondas con atenuación x10.  Ya reconocidos los periféricos de interfaz con el instrumento la comprobación de funcionamiento del mismo es el paso previo a la medida de señales, para ello el usuario conecta la sonda a alguno de los canales y en el otro extremo utiliza el conector “CAL”. Ahora bien, para identificar en una señal su periodo, frecuencia, y amplitud, el reconocimiento de la pantalla que cuenta con una matriz de 8×10 cuadrados que a su vez cada uno esta subdividido en 5 partes (puede ser visto en los ejes principales de origen) para facilitar la medida de las funciones que se presenten, como se ilustra en la Figura 5, estas divisiones están directamente relacionadas con los selectores de división de tiempo (“10: TIME/DIV” eje horizontal o X) y el selector de divisor de tensión eléctrica (“3: VOLT/DIV” eje vertical de cada canal o Y), asi pues dependiendo de la posicion de estos dos selectores se puede medir la señal en pantalla, por ejemplo si el selector de division por tension electrica se encuentra en 2v/div y el selector por division de tiempo se encuentra en 20µS/div esto quiere decir que cada division o cuadro de la pantalla por el eje Y o vertical es equivalente a 20µS, por consiguiente cada subdivision de este cuadro es igual a 4µS, y cada division o cuadro de la pantalla en el eje X u horizontal equivale a 2v por consiguiente cada subdivision en ese eje es igual a 400mV.


Figura 5. Pantalla de osciloscopio
Fuente: Barros & Molto. Practica 4: El osciloscopio. Medida de corrientes variables (http://personales.upv.es/jogomez/labvir/practicas/pr4ei.html)

Dos características en una señal que son recíprocas una de la otra es la frecuencia y el periodo, pero estas dos características solo se le atribuyen a funciones o señales que se repiten en el tiempo o son periódicas, el periodo (T) es el tiempo que se tarda la señal en completar un ciclo (ósea a volver a repetirse), como el periodo tiene otra característica reciproca entonces también la señal tendrá una frecuencia “la frecuencia (F) es medida en Hercios (Hz) y es igual al número de veces que la señal se repite en un segundo. 1Hz equivale a un ciclo por segundo”. La frecuencia y el periodo se relacionan siendo inversamente proporcionales una de la otra.

Teniendo en cuenta lo anterior, en la Figura 6 se ilustra una función sinusoidal que ha sido visualizada en la pantalla del osciloscopio con los selectores por división en la siguiente configuración:

  • VOLT/DIV = 2V/div
  • TIME/DIV = 20µS/div

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Figura 6. Función en pantalla de osciloscopio
Fuente: Autores en base al diseño de pantalla de: Barros & Molto. Practica 4: El osciloscopio. Medida de corrientes variables (http://personales.upv.es/jogomez/labvir/practicas/pr4ei.html)

Entonces como ejercicio la anterior señal ocupa 4 divisiones horizontales de inicio a fin del periodo y 6 divisiones verticales como amplitud, si se opera esto y se multiplica por el valor del selector en cada eje arroja como resultado:

El cálculo de la tensión eléctrica en voltios pico a pico se desarrolla en el índice ‘a’ multiplicando las 6 divisiones que ocupa en vertical por la posición del selector “VOLT/DIV” para la captura de la señal (2V/div). y se obtiene 12v pico a pico. Para el cálculo del periodo en el índice ‘b’ se realiza de igual forma, 4 divisiones que ocupa el periodo de la señal por la posición del selector “TIME/DIV” en el momento de captura (20 µS/div) y el resultado son 80µS que tarda la señal en dar un ciclo, por ultimo el calculo de la frecuencia de esta señal en Hercios en el indice ‘c’ se invierte el valor del periodo y se obtiene 12.5 KHz.

El osciloscopio digital con el que cuenta el laboratorio de electrónica UPN no tiene implícito tantos componentes teóricos y conceptuales como el analógico, aun así, su fácil empleo y rapidez al entregar los resultados de una función son destacables, debido a que reduce el tiempo en una práctica de laboratorio o a nivel profesional en la industria el modo de cálculo automático y medición de la función instantánea, otra característica con la que cuenta el modelo UTD2052CL es el almacenamiento de las señales y guardado en archivos por medio de un pendrive o memoria USB, también por ese puerto el osciloscopio tiene capacidad de interfaz y manejo por medio de una computadora que tenga instalado el software y drivers del fabricante. Este osciloscopio tiene un espacio en el contenido del material audiovisual anqué no tanto como el osciloscopio analógico.

Para finalizar, acá está nuestro video de reconocimiento del osciloscopio analógico y digital:

También esta el video de funcionamiento del generador y el osciloscopio en conjunto:

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Si quieren ver acerca del multímetro, osciloscopio, generador de ondas y fuentes de alimentación, acá está nuestro video que integra información de cada uno:

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Para volver a algún dispositivo en particular les dejaremos los links:

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Manejo y reconocimiento de equipos de laboratorio, los generadores de funciones

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Referencias

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