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Como descobrir a frequência de uma forma de onda no osciloscópio

Como descobrir a frequência de uma forma de onda no osciloscópio

Um dos principais traumas de alguns técnicos com relação ao uso do osciloscópio é como descobrir a frequência de uma forma de onda.

Todo problema reside numa questão básica: – o osciloscópio é um instrumento que mostra as formas de onda no domínio do tempo e não da frequência.

Como é que é isso “domínio do tempo, domínio da frequência”?

Que historia é essa?

Se você não sabe então está na hora, ou melhor, já passou da hora de aprender e eu sugiro que continue lendo o artigo.

Acho que vou começar fazendo uma perguntar.

O que significa Hertz?

Se você respondeu que é o nome de um cientista e que costuma vir nas etiquetas dos equipamentos eletro eletrônicos, então está no caminho certo.

O hertz é nomeado em homenagem ao físico alemão Heinrich Rudolf Hertz, que fez grandes contribuições científicas na área do eletromagnetismo. O nome da unidade de frequência foi estabelecido na Comissão Eletrotécnica Internacional (International Electrotechnical Commission) em 1930 e foi adotado na Conferência Geral de Pesos e Medidas (Conférence générale des poids et mesures) em 1960 substituindo, assim, o nome ‘ciclos por segundo’ (c/s ou CPS), juntamente com seus múltiplos, quilo ciclos por segundo (kc/s), mega ciclos por segundo (Mc/s) e assim por diante. O termo ciclos por segundo foi amplamente substituído por “hertz” apenas na década de 1970.

Como você percebeu lendo o texto acima o hertz ou Hz nada mais é que ciclos por segundo (c/s) que a turma mais antiga conhece bem.

Eu particularmente preferia a “forma” primitiva (nada pessoal contra o Sr. Heinrich Rudolf HERTZ) – ciclos por segundo – e suas variações como quilo ciclos (kc/s) e mega ciclos (Mc/s), pois a partir dela fica bem mais fácil entender os conceitos de período e frequência.

Período e frequência? Dá pra explicar melhor?

Todas as pessoas que sabem um pouquinho de eletricidade também sabem que a onda senoidal, que é a base de todo sinal elétrico, se repete periodicamente, ou seja, ao término de um determinado tempo, que nós vamos chamar de período, a onda começa a se repetir. Vamos acompanhar na figura.     

 

Onda senoidal

Onda senoidal

Repare que o “formato” da onda entre A e B se repete entre B e C. Quando isto acontece diz-se que a onda é periódica e o período é o tempo que ela leva para ir de A até B ou de B até C e assim por diante que neste caso foi de quatro quadradinhos.

Digamos que a base de cada quadradinho valha 1 segundo então o período, neste caso, será de quatro segundos.

Em outras palavras pode-se dizer também que quando a onda foi de A até B ela completou um ciclo.

Então o período que nós vamos representar daqui por diante por T (maiúsculo) é o tempo que a onda gasta para completar um ciclo.

Por isso, dizemos que a onda da figura está representada no domínio do tempo.

E onde entra a frequência nesta história?

Muito simples. A frequência é o número de ciclo que são completados por segundo.

No exemplo da figura se a onda repetisse mesmo padrão de A até B em 10 vezes em 1 segundo a frequência passaria a ser 10 ciclos por segundo que atualmente se diz 10Hz.

Você seria capaz de dizer qual é o período da onda do exemplo acima?

Pense um pouquinho. Se em um segundo ela faz dez ciclos, então ela levará apenas um décimo de segundo para completar um ciclo, não é? Neste caso a base do quadradinho passou a valer 0,1 segundo.

Mas, como já foi dito lá atrás, o tempo que uma onda “gasta” para completar um ciclo chama-se período (T) logo o período da nossa onda será 0,1 segundos (1 dividido por 10).

Resumindo: uma onda de frequência f =10Hz (10 c/s) tem um período T = 1/10 = 0,1s.

Podemos concluir que o período é o inverso da frequência ou que a frequência é o inverso do período o que pode ser escrito simbolicamente assim:

Fórmula que relaciona período e freequência

Fórmula que relaciona período e freequência

Você seria capaz de dizer qual é o período de uma onda de 1kHz?

Vai pensando aí que no final do post eu dou resposta (colar não vale e muito menos ir direto até o final para vera resposta!).

Por que o osciloscópio trabalha no domínio do tempo e não da frequência? 

Vou responder esta pergunta com outra pergunta.

Como ficaria a representação de uma onda se em vez de tempo ou período (segundos, mili segundos, micro segundos, etc) nosso eixo horizontal estivesse calibrado em frequência (hertz, quilo hertz, mega hertz, etc)?

Mais uma pergunta.

Você já viu aqueles bargraphs que aparecem em alguns aparelhos de som com umas barrinhas verticais que ficam subindo e descendo enquanto a música fica tocando?  

 

Bargraph de frequências em um aparelho de som

Bargraph de frequências em um aparelho de som

Se você reparar bem, em alguns aparelhos, aparece um valor de frequência em baixo de cada coluna de leds.

Isto é uma representação no domínio da frequência que nos mostra, por exemplo, em que frequência houve um pico maior (parte vermelha) ou “normal” (verde) e serve para que equalizemos a música afim de que não haja saturação em determinadas frequências.

Entretanto, nós não conseguimos ver como está a onda que sob ponto da reparação costuma ser mais importante.

O equipamento que trabalha no domínio da frequência chama-se analisador de espectro e é muito útil em estúdios de som.

E agora como prometido a reposta do período da onda de 1kHz é 1ms (um mili segundo), ou seja, 1 dividido por 1000.

Duas maneiras de ajustar a base de tempo do osciloscópio

Para que você visualize uma onda na tela do osciloscópio é preciso ajustar a base de tempo no botão chamado “time/div” para um valor próximo ao período da onda que você quer examinar.

 

Botão TIME/DIV

Botão TIME/DIV

O valor da base de tempo escolhida que aparece o lado do botão TIME/DIV corresponderá à base do quadradinho na tela do osciloscópio.

Por exemplo, se você quer ver uma onda senoidal de 1kHz você deve colocar o TIME/DIV em 1ms e verá um ciclo completo na tela.

Ah! Então toda vez que queremos ver uma onda de determinada frequência precisamos fazer aquela continha mostrada lá atrás para encontrar o período que corresponderá ao melhor valor do TIME/DIV a ser escolhido?

Sim e não.

Se você fizer a continha já vai na boa, mas se não fizer é só ir rodando o botão TIME/DIV pra esquerda e pra direita que em algum momento a onda aparece. É o famoso método da tentativa e erro, também conhecido como chutometro!

Se quiser saber mais participe do curso de osciloscópio e acabe com seus traumas sem precisar procurar um psicólogo!

Esperamos você lá, mas lembre-se as vagas são limitadas e a reserva deve ser feita antecipadamente pois como disse, temos um número limite de vagas que não pode ser ultrapassado para que seja possível dar a maior atenção possível para todos os presentes.

Curso Osciloscópio

 

Técnico em eletrônica formado em 1968 pela Escola Técnica de Ciências Eletrônicas, professor de matemática formado pela UFF/CEDERJ com especialização em física. Atualmente aposentado atuando como técnico free lance em restauração de aparelhos antigos, escrevendo e-books e artigos técnicos e dando aula particular de matemática e física.

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4 Responses to “Como descobrir a frequência de uma forma de onda no osciloscópio”

  1. carlos roberto martins lourenço disse:

    mais uma grande aula más estamos no tempo da facilidade professor comprei um agilent digital que mostra frequencia periodo tensao vpp etcc… acredito que daqui para frente vai surgir equipamento cada vez mais completos que todas medidas automaticas…apesar disso continuo usando meu minipa 20Mhz analógico por sinal ótimo para tvs trc e audio….abraço professor

    • paulobrites disse:

      Pois é Carlos as coisas se modernizam, mas os conceitos básicos não saem de moda!

      Obrigado pela participação é comentários.

      Abraços e até sempre

      Paulo Brites

  2. Wladyslaw Jan Szkruc disse:

    Professor, Quando o Sr. escreveu:
    “No exemplo da figura se a onda repetisse mesmo padrão de A até B em 10 segundos em vez de 1 segundo a frequência passaria a ser 10 ciclos por segundo que atualmente se diz 10Hz.”
    Creio que quis dizer:”No exemplo da figura se a onda repetisse mesmo padrão de A até B 10 vezes em 1 segundo em vez de 1 vez em 1 segundo a frequência passaria a ser 10 ciclos por segundo que atualmente se diz 10Hz.

    Abraços.

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