4.14: Osciloscopio PC
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- Computadora personal compatible con IBM con tarjeta de sonido, con Windows 3.1 o superior
- Software Winscope, descargado gratis de internet
- “Teclado” electrónico (musical)
- Enchufe tipo auricular “mono” (no estéreo) para teclado
- Enchufe tipo auricular “mono” (no estéreo) para entrada de micrófono de tarjeta de sonido de computadora
- Potenciómetro de 10 kΩ
El programa Winscope que he usado fue escrito por el Dr. Constantin Zeldovich, para uso personal y académico gratuito. Traza formas de onda en la pantalla de la computadora en respuesta a señales de voltaje AC interpretadas por la entrada del micrófono de la tarjeta de sonido. Un programa similar, llamado Ocope, está hecho para el sistema operativo Linux. Si no tiene acceso a ninguno de los programas, puede usar la utilidad “grabadora de sonido” que viene en stock con la mayoría de las versiones de Microsoft Windows para mostrar formas de onda crudas.
Referencias cruzadas
Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 2, capítulo 7: “Señales de CA de Frecuencia Mixta”
Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 2, capítulo 12: “Circuitos de Medición AC”
Objetivos de aprendizaje
- Uso de la computadora
- Función básica del osciloscopio
Diagrama esquemático
Ilustracion
INSTRUCCIÓN
El osciloscopio es un instrumento de prueba indispensable para el estudiante de electrónica y profesional. Ningún laboratorio de electrónica seria debería estar sin uno (¡o dos!). Desafortunadamente, los osciloscopios comerciales suelen ser caros, ¡y es casi imposible diseñar y construir el tuyo propio sin otro osciloscopio para resolverlo! Sin embargo, la tarjeta de sonido de una computadora personal es capaz de “digitalizar” señales de CA de bajo voltaje desde un rango de unos pocos cientos de Hertz a varios miles de Hertz con una resolución respetable, y se dispone de software libre para mostrar estas señales en forma de osciloscopio en la pantalla de la computadora. Dado que la mayoría de las personas o bien tienen una computadora personal o pueden obtener una por menor costo que un osciloscopio, esto se convierte en una alternativa viable para el experimentador con un presupuesto limitado.
Una palabra de precaución: ¡puede causar daños significativos de hardware a su computadora si se conectan señales de voltaje excesivo a la entrada del micrófono de la tarjeta de sonido! Los voltajes de CA producidos por un teclado musical son demasiado bajos para causar daños a su computadora a través de la tarjeta de sonido, pero otras fuentes de voltaje pueden ser peligrosas para la salud de su computadora. ¡Usa este “osciloscopio” bajo tu propio riesgo!
Utilizando la disposición de teclado y enchufe descrita en el experimento anterior, conecte la salida del teclado a los terminales exteriores de un potenciómetro de 10 kΩ. Suelde dos cables a los puntos de conexión en el enchufe de entrada del micrófono de la tarjeta de sonido, para que tenga un conjunto de “cables de prueba” para el “osciloscopio”. Conecte estos cables de prueba al potenciómetro: entre el terminal central (el limpiaparabrisas) y cualquiera de los terminales exteriores.
Inicie el programa Winscope y haga clic en el icono de “flecha” en la esquina superior izquierda (parece la flecha “play” vista en los botones de control del reproductor de cinta y reproductor de CD). Si presionas una tecla en el teclado musical, deberías ver algún tipo de forma de onda mostrada en la pantalla. Elija la “panflauta” o alguna otra voz similar a una flauta en el teclado musical para obtener la mejor forma de onda sinusoidal. Si la computadora muestra una forma de onda que se parece a una onda cuadrada, debe ajustar el potenciómetro para una señal de menor amplitud. Casi cualquier forma de onda será “recortada” para que parezca una onda cuadrada si excede el límite de amplitud de la tarjeta de sonido.
Prueba diferentes “voces” de instrumentos en el teclado musical y anota las diferentes formas de onda. Observe lo complejas que son algunas de las formas de onda, en comparación con la voz panflauta. Experimenta con los diferentes controles en la ventana de Winscope, señalando cómo cambian la apariencia de la forma de onda.
Como instrumento de prueba, este “osciloscopio” es bastante pobre. Casi no tiene capacidad para realizar mediciones de precisión de voltaje, aunque su precisión de frecuencia es sorprendentemente buena. Es muy limitado en el rango de voltaje y frecuencia que puede mostrar, relegándolo al análisis de tonos de audio de rango bajo y medio. He tenido muy poco éxito consiguiendo que el “osciloscopio” muestre buenas ondas cuadradas, presumiblemente por su respuesta de frecuencia limitada. Además, el condensador de acoplamiento que se encuentra en los circuitos de entrada del micrófono de la tarjeta de sonido le impide medir el voltaje de CC: es como si la característica de “acoplamiento de CA” de un osciloscopio normal estuviera atascada “en”.
A pesar de estas deficiencias, es útil como herramienta de demostración, y para exploraciones iniciales en el análisis de formas de onda para el estudiante principiante de electrónica. Para quienes estén interesados, existen varios dispositivos adaptadores de osciloscopio de calidad profesional fabricados para computadoras personales cuyo rendimiento va mucho más allá del de una tarjeta de sonido, y normalmente se venden a menor costo que un osciloscopio independiente completo (alrededor de 400 dólares, el año 2002). Radio Shack vende uno hecho por Velleman, catálogo # 910-3914. Tener una computadora que sirva como medio de visualización trae muchas ventajas, entre las cuales no menos importante es la capacidad de almacenar fácilmente imágenes de forma de onda como archivos digitales.