El osciloscopio digital es un dispositivo de prueba importante para medir con precisión señales de voltaje y reemplaza en gran medida al modelo analógico.
Qué miden los osciloscopios digitales
Para las pruebas con osciloscopios, los modelos digitales ofrecen varias características de vanguardia que los hacen más fáciles de usar que sus predecesores analógicos, aunque presentan algunas desventajas. Los ingenieros miden las ondas de voltaje con la ayuda de un osciloscopio para probar, corroborar y corregir diseños de circuitos, aunque también pueden usarse para probar otros componentes electrónicos. Las formas de onda se muestran como un gráfico (X, Y) (generalmente con el tiempo en el eje X y el voltaje en el eje Y) que representa la señal medida.
Este gráfico ilustra los atributos de la señal, incluyendo:
- Medidas de voltaje y tiempo de la señal
- Cantidad de CC (corriente continua) y CA (corriente alterna) en la señal
- Ruido en la señal y si este ruido fluctúa con el tiempo
- Frecuencia periódica de la señal
- Distorsión de la señal que puede indicar un mal funcionamiento del componente
Básicamente, la prueba del osciloscopio ayuda al usuario a comprender cómo cambia una señal a lo largo del tiempo, donde el tiempo se representa en el eje X horizontal mientras que el voltaje se representa en el eje Y vertical.
Ventajas de las pruebas de rodamientos con osciloscopio digital sobre analógico
Antes de la llegada del osciloscopio digital, las pruebas se realizaban con modelos analógicos que utilizaban pantallas de tubo de rayos catódicos (CRT) similares a las de los televisores antiguos. Los osciloscopios digitales modernos cuentan con pantallas planas que son más económicas, delgadas, ligeras y energéticamente más eficientes. Debido a estas ventajas, los CRT ya no se incluyen en ningún osciloscopio actual. Las pruebas con osciloscopios digitales proporcionan una descripción casi idéntica del voltaje a lo largo del tiempo en comparación con los modelos analógicos.
Una ventaja particularmente importante de las pruebas con osciloscopio digital se aplica a los motores que funcionan con variadores de frecuencia (VFD). La tensión en el eje puede causar daños eléctricos en los rodamientos de los motores controlados por VFD, lo que provoca paradas imprevistas debido a fallos en los rodamientos. A menudo, una prueba precisa de la tensión en el eje del motor con osciloscopio puede ayudar a prevenir esto. Es recomendable establecer las pruebas con osciloscopio en las primeras fases de funcionamiento de un motor equipado con VFD, por ejemplo, después de su instalación o reparación reciente.
Precisión y exactitud de las mediciones
Los resultados de las pruebas son más precisos al comparar un osciloscopio digital con uno analógico. Antes de enviar los datos de la forma de onda, los osciloscopios digitales eliminan cualquier distorsión u otro ruido no deseado en la señal medida. Con mayor resolución, los osciloscopios digitales pueden medir con precisión tanto el tiempo como el voltaje. Esto permite comprender mejor el riesgo de fallo de los rodamientos de un motor.
Procesamiento y análisis de señales
Al comparar un modelo analógico con un osciloscopio digital, una medición más precisa es solo una de las ventajas. Los osciloscopios digitales ofrecen capacidades de procesamiento y análisis más avanzadas. Por lo tanto, las pruebas se realizan mediante el uso de diversas ecuaciones y funciones matemáticas.
Las operaciones matemáticas involucradas en las pruebas de osciloscopios incluyen:
- Algoritmos como la transformada rápida de Fourier (FFT) para realizar análisis del dominio de la frecuencia
- Selecciones de disparo mejoradas que capturan eventos seleccionados
- Funciones que realizan operaciones matemáticas con formas de onda
Con estas capacidades integradas en un osciloscopio digital, las pruebas pueden incorporar mediciones como frecuencia, voltaje pico a pico, ancho de pulso y tiempo de subida. Este análisis ayuda a predecir con mayor precisión si un rodamiento de motor corre riesgo de sufrir daños eléctricos y con qué gravedad.
Registro y almacenamiento de datos de formas de onda
En cualquier tipo de prueba de osciloscopio, la capacidad de registrar, almacenar y reproducir datos de formas de onda resulta más útil. Los osciloscopios digitales cuentan con mayor memoria interna para el almacenamiento de datos, mientras que los modelos en la nube ofrecen almacenamiento externo prácticamente ilimitado. Esto permite un análisis más detallado de las formas de onda, a la vez que permite a los usuarios consultar una lectura específica del osciloscopio. Por lo tanto, al probar la tensión en los cojinetes del motor, se pueden utilizar estas formas de onda guardadas para su análisis.
Pantalla e interfaz de usuario para osciloscopios digitales
La facilidad de uso es otro factor clave, con menús en la interfaz de usuario y, a menudo, una pantalla táctil en los osciloscopios digitales. Las opciones de visualización incluyen la posibilidad de ampliar, desplazar o mover fácilmente las formas de onda para enfocarse en características específicas de los datos recopilados. Estas funciones permiten a los usuarios ajustar el instrumento sin esfuerzo, y la simplicidad del proceso permite medir la tensión del eje de un motor o cualquier otra señal con mayor eficacia.
Limitaciones de las pruebas con osciloscopio digital
Si bien el osciloscopio digital ofrece numerosas ventajas, probar la tensión del eje con este instrumento también presenta algunas desventajas.
Estas limitaciones incluyen:
- El aliasing se produce a frecuencias más altas, cuando un osciloscopio no describe con precisión un registro de forma de onda debido a un muestreo de la señal insuficientemente rápido, lo que resulta en una identificación errónea de la frecuencia de la señal. Para evitarlo, la frecuencia de muestreo debe ser el doble de la de la parte de mayor frecuencia analizada.
- Las limitaciones de ancho de banda pueden afectar negativamente la precisión de las mediciones a frecuencias más altas; el ancho de banda efectivo también puede disminuir si se utilizan técnicas de procesamiento de señales demasiado complejas o canales adicionales.
- Puede producirse distorsión cuando se excede el rango de voltaje de entrada en un osciloscopio digital; probar algunas de las señales más potentes con modelos digitales resulta ineficaz, aunque estos osciloscopios tienden a tener una mejor resolución vertical.
- Rango dinámico más estrecho al comparar un modelo digital con un osciloscopio analógico, ya que las pruebas revelan la amplitud de las lecturas de la señal que describen el rango del sistema.
¿Qué es un simulador de osciloscopio?
También conocidos como osciloscopios virtuales, son aplicaciones de software que simulan el funcionamiento de un osciloscopio. Los simuladores ayudan a los usuarios a comprender mejor cómo leer la escala de un osciloscopio. Además, enseñan a probar y analizar señales, medir voltaje, crear prototipos de circuitos eléctricos, detectar fallos y realizar otras operaciones imitando las funciones de un osciloscopio real.
Algunos simuladores de osciloscopio incluso permiten utilizar el audio de un micrófono en directo como señal de entrada.
Prueba de tensión en el eje con el osciloscopio AEGIS®
El osciloscopio digital AEGIS® Shaft Voltage Tester™ permite al personal de mantenimiento determinar rápidamente cuándo se produce una descarga en el eje del motor que podría dañar los rodamientos. Con una sonda con puntas especiales de microfibra conductora, cada osciloscopio también incluye un puerto USB para guardar las lecturas y un estuche que facilita su transporte.