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En esta tercera parte de nuestra serie, cubrimos la historia más reciente del osciloscopio hasta los tiempos modernos.

Encontrado en casi todos los talleres o laboratorios donde se usan los electrones, muchos pueden dar por sentado todo lo que ocurrió para que el osciloscopio exista. El viaje es interesante, y llevó a la culminación de muchos descubrimientos accidentales y observaciones extrañas.

Aquí está la tercera y última parte de una serie de la historia del osciloscopio, que describe la evolución del oscilógrafo utilizando la luz, la invención del tubo de rayos catódicos, a la forma que conocemos hoy.

Puedes ver las dos primeras partes de esta serie aquí:

Visualizando con luz: formas de onda fotográficas y de espejo

En la parte 2, aprendimos sobre la progresión hacia la automatización de parte del proceso de desarrollo de la forma de onda con el Hospitalier Ondograph, inventado por el físico francés Édouard Hospitalier. Si bien este invento logró acelerar parte del proceso, todavía había mucho trabajo involucrado, aún carecía de precisión y estaba limitado por la frecuencia de la señal. Esta también era una medida indirecta de la forma de onda que se estaba midiendo y no se producía en tiempo real.

Un paso más cerca de la medición precisa de la forma de onda en tiempo real vino con la invención del oscilograma de bobina móvil. Inventado por el ingeniero inglés William Duddell a principios de 1900, el dispositivo funcionaba haciendo girar un espejo que estaba suspendido en aceite y expuesto a los campos magnéticos de la corriente medida. El espejo giraría según la dirección y la intensidad de esta corriente, y un rayo de luz se reflejaría en una diapositiva fotográfica para registrar el rayo. Esto hizo posible grabar señales de frecuencias más altas.

Todavía existía una barrera para proporcionar mediciones en tiempo real, ya que las fotografías tenían que desarrollarse, pero simplificaban el proceso de manera significativa.

Invención del tubo de rayos catódicos y adopción comercial.

El desarrollo y posterior comercialización del tubo de rayos catódicos (TRC) llevaría a los primeros osciloscopios iniciales. El osciloscopio CRT comenzó como un instrumento experimental inventado por el físico alemán Karl Ferdinand Braun a fines del siglo XIX, y proporcionó información sobre el comportamiento de los electrones. Las placas deflectoras cargadas desviarían los haces de electrones sobre una superficie recubierta de fósforo, dando una visión visual inmediata.

El concepto se desarrollaría y usaría más a fondo en el equipo comercial en 1932 por A. C. Cossor, una compañía británica que eventualmente se convertiría en Raytheon. El osciloscopio CRT se usó ampliamente durante la Segunda Guerra Mundial, y se realizaron variaciones utilizando diferentes materiales fosforescentes. Este material tuvo un impacto en la intensidad de la señal visualizada y en el tiempo que tardó en desvanecerse. Algunos materiales serían más adecuados para formas de onda de disparo único o de baja frecuencia, que se desvanecerían más lentamente y serían visibles durante más tiempo, por ejemplo.

Estos osciloscopios CRT inicialmente no eran muy precisos para la medición, pero eran excelentes para proporcionar información sobre los comportamientos del sistema eléctrico.

El osciloscopio de visualización CRT del cosechador 1035 MKIII de A.C., lanzado en 1950. Imagen cortesía de Richard Sears.

Disparador de frecuencia y disparador de tiempo

En la década de 1930, otra compañía ganó un impulso significativo en el desarrollo de osciloscopios. DuMont comenzó a vender el osciloscopio DuMont 164 en 1939, e inventó el primer osciloscopio de barrido y disparo de frecuencia, el Modelo 224-A.

Poco después de la guerra, en 1946, se fundó Tektronix, Inc. Uno de los cuatro fundadores, Howard Vollum, inventó el primer osciloscopio disparado basado en el tiempo conocido como Tektronix Type 511. Vollum fue motivado para desarrollar un dispositivo que pudiera proporcionar mediciones cuantitativas. El 511 calibrado y basado en CRT pesaría 65 libras, consumiría 180 W y se vendería por $ 795 USD en 1947 (equivalente a poco menos de $ 10,000 en 2019). Tenía un rango de frecuencia de 10 Hz-10 MHz.

Tektronix continuaría innovando en el dominio del osciloscopio, pasando de una compañía de 12 empleados en 1947 a 359 empleados en 1952.

Tektronix tipo 511 osciloscopio. Imagen cortesía de W140.

Estado sólido a digital

Entre el resto de la década de 1940 y la de 1970, varias otras compañías también se beneficiarían del mercado, como Hewlett-Packard y LeCroy. Hewlett-Packard presentaría el HP 1200A en 1969, el primer osciloscopio completamente de estado sólido con un ancho de banda de 500 KHz.

Si bien la invención del osciloscopio digital se puede acreditar a Tektronix, gracias al ingeniero Hiro Moriyasu, LeCroy los venció al lanzar el WD 2000 en 1971, un osciloscopio digital en tiempo real. El WD 2000 tenía una memoria de 20 muestras y una tasa de muestreo de 1 ns.

HP sería la primera compañía en vender un osciloscopio totalmente digital, basado en microprocesador: el HP 1980A / B.

HP 1980A. Imagen cortesía de HP Memory Project.

Tecnología de osciloscopio hoy

Puede ser difícil mantenerse al día con las innovaciones que continúan ocurriendo en el dominio del osciloscopio en la actualidad. Lo que es seguro es que en las décadas entre los años 1930 y 1980, los osciloscopios se hicieron más precisos, rápidos, portátiles y asequibles.

Las innovaciones actuales varían considerablemente, desde un mayor ancho de banda, canales, menor tamaño y potencia, o incluso combinando múltiples herramientas en un solo dispositivo (como en el caso de la serie MDO300 Tektronix, que es un osciloscopio 6 en 1 / multímetro / espectro digital analizador / analizador lógico / analizador de protocolo / generador de señales arbitrarias). Incluso hay dispositivos como el medidor Pokit que se combina con el teléfono inteligente de un usuario para proporcionar la función de osciloscopio.

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Medir la electricidad y comprender el fenómeno ha sido un largo viaje. La electricidad era una fuerza mal entendida, y las mediciones iniciales de la misma eran crudas. Los avances en varios campos tenían que ocurrir antes de que el osciloscopio fuera posible: conocimiento físico general de la electricidad, el vínculo entre la electricidad y el magnetismo, herramientas para automatizar la recolección de mediciones y, finalmente, el CRT.

¡Gracias por seguir con nosotros en esta serie! Háganos saber en los comentarios a continuación si está interesado en aprender más sobre otros ingenieros o equipos históricos.