O osciloscópio é um instrumento de medição que permite visualizar os sinais eletroeletrônicos em forma de gráficos. Em relação ao multímetro, isso representa uma grande vantagem, pois possibiliza a análise detalhada da forma de onda do sinal e vem revolucionando as oficinas.
O multímetro, que é o instrumento mais utilizado para medições de grandezas elétricas como a tensão, a corrente e resistência, por exemplo, em termos de equipamento, é o mínimo necessário para o técnico iniciar uma análise em um circuito elétrico. Entretanto, este equipamento mostra apenas números e, em alguns casos, uma barra gráfica, que ajuda na visualização da medição.
O osciloscópio apresenta em sua tela um gráfico que mostra o comportamento de um sinal elétrico ao longo do tempo. A visualização deste gráfico nos permite determinar com maior precisão se o circuito eletrônico está funcionando corretamente.
Desta forma, temos uma informação mais completa que a medição obtida pelo multímetro.
Na eletricidade básica, muitos sinais são estáveis. Vejamos por exemplo quando medimos uma tensão de bateria, uma alimentação de um sensor Hall ou a resistência de um sensor de rotação indutivo, as medições não apresentam variações. Em geral, os valores se apresentam de forma fixa, sem variações bruscas, como 12,7 volts, 5,0 volts ou 2,4 K ohm. A simples medição com multímetro é suficiente, pois os valores medidos são constantes.
A figura abaixo apresenta dois sinais de alimentação. Observe que a tensão e a corrente não variam ao longo do tempo.
Nos sistemas eletroeletrônicos, por outro lado, os sinais apresentam variações peculiares para cada componente, seja ele um sensor ou atuador. Ainda que o circuito funcione de forma correta, a tensão pode variar de positiva para nula ou até negativa em frações de segundo. Estas variações no sinal nos possibilitam distinguir com maior precisão o bom funcionamento dos componentes. Todavia, para visualizarmos estes sinais, não bastará utilizarmos o multímetro, vamos precisar de um osciloscópio.
Na figura acima temos sinais típicos do sensor de rotação e fase de um Ford Ecosport Flex. Veja que os sinais variam bastante. Isso impede a medição com o multímetro, pois não existe um valor único a ser medido.
A utilização do osciloscópio se torna eficaz para a análise de sensores e atuadores. Sincronismo do motor também é possível, cruzando-se os dados dos sensores de rotação e fase. Até mesmo a análise de tensões constantes, que eram feitas com um multímetro, são totalmente confiáveis com o osciloscópio, pois se há um surto de tensão no circuito, na ordem de milésimos de segundo, conseguimos capturar com osciloscópio.
Conheceremos agora os principais componentes e recursos do osciloscópio, assim como sua aplicação no setor automotivo.
Basicamente, o osciloscópio possui uma tela gráfica, alguns botões de ajuste e conector para a ponta de prova. Um osciloscópio de 2 ou mais canais é capaz de analisar dois ou mais sinais simultaneamente, um sinal para cada canal. No nosso exemplo, figura abaixo, temos um osciloscópio simples de dois canais para efeito ilustrativo. Para osciloscópios de mais canais, as funcionalidades são as mesmas. Outros mais avançados, figura abaixo, possuem recursos extras de tratamento de sinal, funções matemáticas e outros.
Ao observarmos atentamente a tela do osciloscópio, iremos identificar dois eixos coordenados graduados a fim de nos dar as referências do sinal analisado. O eixo horizontal representa o TEMPO em Segundos(s) e seus submúltiplos, enquanto o eixo vertical indica a tensão, em VOLTS(v) com seus múltiplos e submúltiplos. Quando em funcionamento, visualizamos uma linha sendo traçada constantemente na tela. Esta linha corresponde aos vários níveis de tensão que o sinal assume ao longo do tempo. Os botões de controle do osciloscópio são utilizados para ajustar o sinal, o enquadramento da tela.
Enquadrar o sinal na tela é deixá-lo de tal forma que a imagem não fique muito pequena ou muito grande, uma visualização em que características importantes do sinal fiquem visíveis para um diagnóstico. Os botões de ajuste do vertical e horizontal podem ser vistos conforme figura abaixo, marcados pelas linhas pontilhadas.
Quando a ponta de prova é inserida no circuito que se deseja analisar, o osciloscópio faz milhares de leituras de tensão consecutivas e as mostra na tela na forma de gráfico. Desta forma, as imagens mostradas pelo osciloscópio são formadas por milhares de valores individuais de tensão.
Tipos de Osciloscópio
Existem essencialmente dois tipos de osciloscópios: os analógicos e os digitais. Os osciloscópios analógicos foram os primeiros a serem desenvolvidos e ainda são amplamente utilizados até hoje. Os equipamentos digitais são mais modernos e possuem mais recursos que os analógicos. Estes digitais dividem-se em osciloscópio de bancada e osciloscópio de interface PC. Para nosso estudo iremos explorar, especificamente, os osciloscópios digitais devido a sua ampla aplicação no setor automotivo. Vejamos, a seguir, alguns detalhes sobre este tipo de osciloscópio.
Hoje em dia existe uma grande variedade de osciloscópios digitais no mercado. Estes equipamentos possuem um princípio de funcionamento diferente dos osciloscópios analógicos.
Nos osciloscópios digitais, a tensão elétrica captada pela ponta de prova é direcionada a um circuito chamado conversor Analógico/Digital (ou, simplesmente, conversor A/D). Neste circuito, a tensão é convertida em informação digital. informação passa por um processador que a envia ao display de cristal líquido (LCD).
Uma das inúmeras vantagens destes equipamentos em relação aos analógicos é exatamente a conversão da tensão em informação digital, pois viabiliza o armazenamento dos dados ou sua transferência para um computador. Na área automotiva, costuma-se usar equipamentos digitais, uns portáteis e outros que funcionam ligados a um computador.
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