Uso efficace dell’oscilloscopio digitale nell'ingegneria elettronica

Esistono sul mercato numerosi tipi di oscilloscopi digitali che si differenziano in base alle funzioni e all’impiego a cui sono destinati. Di seguito, oltre ad analizzare i diversi tipi di oscilloscopi digitali, vedremo gli accessori utilizzabili, nonché i kit e i moduli di cui si possono comporre.

Tipi di oscilloscopi digitali

• Oscilloscopi digitali standard: sono i modelli base, dotati di memoria (DSO) per memorizzare la forma d’onda e con diverse funzionalità.
• Oscilloscopi a dominio misto (MDO): in grado di rilevare e analizzare segnali di diversa natura, come analogici, digitali, comunicazioni seriali.
• Oscilloscopi a segnale misto (MSO): oltre che come oscilloscopio, funzionano anche come analizzatore logico.

• Oscilloscopi da banco: da usare in alternativa agli oscilloscopi digitali portatili, sono generalmente di maggiori dimensioni e con maggiori capacità, utilizzati in laboratori o in ambienti industriali.

• Oscilloscopi tascabili: di dimensioni contenute, sono spesso alimentati tramite USB.

• Oscilloscopi digitali per PC: chiamati anche oscilloscopi digitali USB per via della connessione al computer tramite porta USB, sono degli strumenti senza pulsanti e senza schermo, perché il controllo e la visualizzazione è demandata al computer. Hanno come vantaggio la grande trasportabilità, la comoda visualizzazione sullo schermo del PC decisamente più grande dei display, un costo più contenuto grazie alla assenza del display e dei comandi direttamente sullo strumento. A questi vantaggi si aggiungono la maggiore facilità del computer nella elaborazione e gestione dei dati.

• Oscilloscopi a memoria digitale: sia in versione da banco portatile, consentono di memorizzare e identificare forme di onda e transitori per lungo tempo.
• Oscilloscopi a campionamento digitale: sono indicati per per analisi di segnali ad alta frequenza (fino a 50 GHz).

Accessori per sonde oscilloscopi digitali

Esiste un’ampia gamma di accessori per sonde per oscilloscopi che includono sonde, adattatori, puntali, componenti elettronici e meccanici.

Kit per oscilloscopi digitali

Attraverso i kit per oscilloscopiopuoi acquisire un sistema completo di oscilloscopio, sonda e accessori o puoi espandere lo strumento già in tuo possesso per svolgere compiti specifici.

Moduli per oscilloscopi digitali

Un ulteriore potenziamento delle capacità avviene utilizzando specifici moduli per oscilloscopi, che espandono sia le capacità di analisi che di connessioni del tuo oscilloscopio.

Con gli oscilloscopi digitali è possibile eseguire diverse misurazioni, come ad esempio:

• misura di tensione in funzione del tempo
• misure di tempo e frequenza
• misurazioni di durata di impulso e di tempo di salita
• misura automatica della frequenza da picco a picco
• misure di sfasamento
• analisi dei segnali nel dominio delle frequenze

La misura e la visualizzazione dei risultati avviene in quattro sistemi principali:

• Sistema verticale: l’asse verticale dello schermo mostra il segnale d’ingresso dalla sonda in funzione del tempo (asse orizzontale). Con i controlli dello strumento si regola la scala verticale e quindi l’ampiezza dell’onda che appare sul display.
• Sistema orizzontale: l’asse orizzontale permette di visualizzare l’andamento ondulatorio del segnale, comprimendo od espandendo la scala temporale. Per poter visualizzare l’onda correttamente, sia in forma che in frequenza, è opportuno avere impostato una frequenza di campionamento corretta per il fenomeno in esame. Affinché la frequenza del segnale sia rilevabile, basta semplicemente che la frequenza di campionamento sia maggiore della frequenza del fenomeno indagato, ma per riprodurre correttamente la sua forma dell’onda, serve che la frequenza di campionamento sia almeno 2.5 volte superiore (in caso di onde di forma regolare, molto maggiore se ci troviamo in presenza di onde complesse).
• Sistema di trigger: permette all'oscilloscopio di entrare in funzione e acquisire i campionamenti solo quando il segnale soddisfa determinate condizioni, come ad esempio quando misura un dato valore di tensione. È in sostanza un sistema che “accende” lo strumento fino a quel momento in condizione di stand-by.
• Sistema di visualizzazione: un buon oscilloscopio digitale ha diverse funzioni di visualizzazione e misurazione, come zoom avanti/indietro, misure delle tensioni di picco, di frequenze, impulsi, tempi di salita/discesa, ecc.

Con un oscilloscopio puoi verificare l’andamento di diverse grandezze fisiche in campi più disparati, quali la fisica, la medicina, l’ingegneria, attraverso sensori e sonde specifiche che convertono la grandezza in oggetto in segnale elettrico, analizzabile dall’oscilloscopio. Una volta che hai collegato le sonde alla sorgente da indagare e allo strumento, sullo schermo apparirà un grafico che mostra la variazione di segnale nel tempo.

Se stai verificando una tensione e vedi un’onda, stai rilevando una corrente alternata di cui puoi calcolare dal grafico frequenza, periodo, ampiezza, rumori di fondo ecc., utilizzando opportunamente i comandi, le scale e le funzioni dello strumento.

Non tutti i fenomeni fisici si manifestano in maniera ondulatoria, ma in molti si riesce a filtrare ed evidenziare un ciclo d’onda che si ripete in maniera più o meno regolare. Lo studio della forma di questo ciclo e della sua variazione rivela molte informazioni.

La maggior parte delle onde possono essere classificate nelle seguenti tipologie:

• onde sinusoidali
• onde quadre
• onde a dente di sega
• forme del passo e del polso
• segnali sincroni e asincroni
• segnali periodici e non periodici

La manutenzione dello strumento specifico è indicata dal costruttore, valgono comunque le norme generali sulla regolare pulizia dell’oscilloscopio e soprattutto delle sue sonde, da eseguire regolarmente senza l’ausilio di solventi e liquidi aggressivi.

L’utilizzo di un software specifico permette di collegare e gestire più oscilloscopi e soprattutto di eseguirne una approfondita analisi dei dati senza l’ausilio di hardware specifici.

La scelta del software più opportuno dipende principalmente dal tipo di analisi che intendi effettuare e dalla marca e modello di oscilloscopio che hai a disposizione o che intendi acquisire. Seguono poi altri parametri come sistema operativo e requisiti di sistema, numero di licenze, lingue disponibili, eventuali cavi e accessori, ecc.

Alla sezione software per oscilloscopi puoi trovare un'ampia gamma di software che ti consentono di aumentare le capacità di analisi del tuo oscilloscopio.

I moderni oscilloscopi digitali permettono diverse funzionalità e possibilità di analisi, in particolare quando accoppiati ad un software dedicato.

Con la conoscenza delle caratteristiche delle varie tipologie, degli accessori, dei moduli e dei software disponibili, sei così in condizione di sfruttare al meglio gli strumenti a tua disposizione o capire se con uno degli upgrade disponibili puoi operare meglio o effettuare delle nuove analisi che ti richiedono.

Se ciò non bastasse, un’attenta analisi dei tuoi bisogni e delle prestazioni attese ti consentirà una scelta oculata di un nuovo strumento o di un kit specifico.

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