UNIVERSIDAD NACIONAL DEINGENIERAFACULTAD DE INGENIERIA QUMICA Y TEXTILDEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS BASICAS

FISICA 3INFORME DE LABORATORIO 2EL OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDADOCENTEIng. CisnerosINTEGRANTESMADUEO VALDEZ LEONARDOSILVESTRE MUCHA LUIGGINIETO JOAQUIN CRISTIAN WILMER2013

ndice

ndicepg. 03 Informe de Laboratorio Nro. 1:Curvas EquipotencialesObjetivopg. 04Materialespg. 05Procedimiento experimentalpg. 07Fundamento Tericopg. 08 Hoja de Datospg. 15 Grficos y ResultadosPreguntaspg. 18Observacionespg. 21Conclusiones pg. 21Recomendacionespg. 21 Bibliografapg. 22 Apndicepg. 22

Informe N 02:El Osciloscopio como Instrumento de MedidaObjetivos.- Hacer que el estudiante conozca los controles y empiece a manejar el osciloscopio para as poderlo usar posteriormente como:

Instrumento de medida de voltaje contante, voltaje alterno, y como instrumento para medir amplitud, perodo y frecuencia de diferentes funciones de voltaje peridicas en el tiempo.

Materiales Osciloscopiode25 MHz, Elenco modeloS-1325.- Un osciloscopio es un instrumento de medicin electrnico para la representacin grfica de seales elctricas que pueden variar enel tiempo. Esmuy usado en electrnica de seal, frecuentemente junto a un analizador de espectro .Presenta los valores de las seales elctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen as obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "Eje THRASHER o Cilindro de Wehnelt que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza. Los osciloscopios, clasificados segn su funcionamiento interno, pueden ser tanto analgicos como digitales, siendo el resultado mostrado idntico en cualquiera de los dos casos, en teora.

Pila de 1.5v.-

Fuente de voltaje constante con varias salidas y Multmetro Digital.-El multmetro digital es un instrumento electrnico de medicin que generalmente calcula voltaje, resistencia y corriente, aunque dependiendo del modelo de multmetro puede medir otras magnitudes como capacitancia y temperatura. Gracias al multmetro podemos comprobar el correcto funcionamiento de los componentes y circuitos electrnicos.

Transformador de voltaje alterno 220v/6v, 60 Hz.-El transformador es un dispositivo que convierte la energa elctrica alterna de un cierto nivel de tensin, en energa alterna de otro nivel de tensin, por medio de interaccin electromagntica. Est constituido por dos o ms bobinas de material conductor, aisladas entre s elctricamente y por lo general enrolladas alrededor de un mismo ncleo de material ferromagntico. La nica conexin entre las bobinas la constituye el flujo magntico comn que se establece en el ncleo.

Generador de Funcin Elenco GF-8026.-El generador de funciones es un equipo capaz de generar seales variables en el dominio del tiempo para ser aplicadas posteriormente sobre el circuito bajo prueba. Las formas de onda tpicas son las triangulares, cuadradas y sinodales. Tambin son muy utilizadas las seales TTL que pueden ser utilizadas como seal de prueba o referencia en circuitos digitales. Otras aplicaciones del generador de funciones pueden ser las de calibracin de equipos, rampas de alimentacin de osciloscopios, etc.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Despus de la identificacin de los controles e interruptores de nuestro Osciloscopio, procedimos con la medicin de los voltajes d.c. (Corriente Continua) con el Multmetro y con el Osciloscopio, obteniendo la tabla de datos.Ejm: Medicin del Voltaje de la Fuente a 3V con el Multmetro y la grfica del voltaje a escala 0,5(El eje X est ubicado 2 casillas debajo del centro).

FUNDAMENTO TERICO.-Sin duda alguna el osciloscopio constituye el instrumento que mejor caracteriza a un laboratorio de electrnica. Su utilidad se comprende fcilmente ya que permite la observacin y medida de seales, usualmente peridicas, que se estn produciendo o que se estn procesando en un circuito electrnico; es decir es un instrumento que permite saber lo que est ocurriendo con las seales de un circuito en tiempo real. En la actualidad se dispone de osciloscopios de tipo anlogo y digital, cada unocon sus ventajas y desventajas.Osciloscopio analgico:La tensin a medir se aplicaa las placas de desviacin vertical de un tubo de rayos catdicos (utilizando un amplificador con alta impedancia de entrada y ganancia ajustable)mientras que a las placas de desviacin horizontal se aplica una tensin en diente de sierra (denominada as porque, de forma repetida, crece suavemente y luego cae deforma brusca).Esta tensin es producida mediante un circuito oscilador apropiado y su frecuencia puede ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la frecuencia de la seal a medir. Esto es lo que se denomina base de tiempos.

En el tubo de rayos catdicos el rayo deelectrones generado por el ctodo y acelerado por el nodo llega a la pantalla, recubierta interiormente de una capa fluorescente que se ilumina por el impactode los electrones. Si se aplica una diferencia de potencial a cualquiera de lasdos parejasdeplacas dedesviacin, tienelugar unadesviacin del hazdeelectrones debido al campo elctrico creado por latensin aplicada. De este modo, la tensin en diente de sierra, que se aplica a las placas de desviacin horizontal, hace que el haz se mueva de izquierda a derecha y durante este tiempo, en ausencia de seal en las placas de desviacin vertical, dibuje una lnea recta horizontal en la pantalla y luego vuelva al punto de partida para iniciar un nuevo barrido. Este retorno no es percibido por el ojo humano debido a la velocidad a que se realiza y a que, de forma adicional, durante el mismo se produce un apagado (borrado) parcial o una desviacin del rayo. Si en estas condiciones seaplica alas placasde desviacin verticallaseal amedir(a travs del amplificador de ganancia ajustable) el haz, adems de moverse de izquierda a derecha, se mover hacia arriba o hacia abajo,dependiendo de la polaridad de la seal,y con mayor o menor amplitud dependiendo de latensin aplicada. Al estarlos ejesde coordenadasdivididos mediante marcas, es posibleestablecer una relacin entre estas divisiones y el perodo del diente de sierra en lo que se refiere al eje X y al voltaje en lo referido al Y. Con ello a cada divisin horizontal corresponder un tiempo concreto, del mismo modo que a cada divisin vertical corresponder una tensin concreta.COMPONENTES DE UN OSCILOSCOPIOPara comprender el funcionamiento de un osciloscopio en su totalidad, se debe tener en consideracin que sus complejas funciones de mediciones se llevan a cabo por el funcionamiento de distintos subsistemas. Las partes esenciales (o subsistemas) que se pueden distinguir son:- Tubos de rayos catdicos (TRC).- Amplificador X-Y sistema de deflexin horizontal-vertical.- Fuente de poder.- Puntas de pruebas.- Circuitos de calibracin. La seal a medir se detecta por medio de las puntas de pruebas o sondas del osciloscopio (generalmente cable coaxial) e ingresa al osciloscopio (terminales de entrada del equipo). Con frecuencia la seal en este punto tiene una amplitud demasiado pequea para activar el TRC. Se usa la amplificacin antes de llegar a las placas de deflexin vertical. Con todo ello y dentro del TRC, se crea un haz de electrones mediante un can de electrones que es dirigido a una pantalla fluorescente creando un punto de luz enel lugar del impacto con la pantalla. Dicho haz se dirige en forma vertical en proporcin a la magnitud del voltaje aplicado a las placas de deflexin vertical del tubo. Esta seal amplificada de entrada tambin est monitoreada por el sistema de deflexin horizontal, el cual tiene la misin de barrer horizontalmente el hazde electrones a travs de la pantalla a una velocidad uniforme. La deflexin simultnea del haz de electrones en la direccin vertical (por el sistema de deflexin vertical y las placas de deflexin vertical) y en la direccin horizontal (por los circuitos de base de tiempo y las placas de deflexin horizontal) hace que el punto de luz producido por el haz de electrones trace una lnea en elTRC. Si la entrada es peridica y los circuitos base de tiempo sincronizan correctamente el barrido horizontal con la deflexin vertical, el punto de luz recorrer el mismo camino una vez y otra vez. Si la frecuencia de la seal peridica es bastante alta (mucho mayor de 50 Hz), el trazo aparecer como una imagen permanente y estable en la pantalla.

Tipos de ondasSe pueden clasificar las ondas en los cuatro tipos siguientes: Ondas sinodales Ondas cuadradas y rectangulares Ondas triangulares y en diente de sierra. Pulsos y flancos escalones.Ondas sinodalesSon las ondas fundamentales y eso por varias razones: Poseen unas propiedades matemticas muy interesantes (por ejemplo con combinaciones de seales sinodales de diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier forma de onda), la seal que se obtiene de las tomas de corriente de cualquier casa tienen esta forma, las seales de test producidas por los circuitos osciladores de un generador de seal son tambin sinodales, la mayora de las fuentes de potencia en AC (corriente alterna) producen seales sinodales. La seal sinodal amortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y se producen en fenmenos de oscilacin, pero que no se mantienen en el tiempo.Ondas cuadradas y rectangulares Las ondas cuadradas son bsicamente ondas que pasan de un estado a otro de tensin, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. Son utilizadas usualmente para probar amplificadores (esto es debido a que este tipo de seales contienen en si mismas todas las frecuencias).La televisin, la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de seales, fundamentalmente como relojes y temporizadores. Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los intervalos en los que la tensin permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente importantes para analizar circuitos digitales.

Ondas triangulares y en diente de sierraSe producen en circuitos diseados para controlar voltajes linealmente, como pueden ser, por ejemplo, el barrido horizontal de un osciloscopio analgico o el barrido tanto horizontal como vertical de una televisin. Las transiciones entre el nivel mnimo y mximo de la seal cambian a un ritmo constante. Estas transiciones se denominan rampas. La onda en diente de sierra es un caso especial de seal triangular con una rampa descendente de mucha ms pendiente que la rampaascendente.

Hoja de datos y grficos

Posteriormente procedimos con la medicin de voltaje a.c. (Corriente Alterna) del transformador usando el Osciloscopio y el Multmetro; y usamos el Generador de Seales para producir funciones de onda que dependen del tiempo en forma cuadrada, diente de sierra y sinodal.Ejm: Ondas producidas por el generador de seales del tipo sinodal, diente de sierra y cuadrada

Lo siguiente de la experiencia fue utilizar elOsciloscopio como graficador XY, siguindolos pasos enseados por el profesor con respecto a los controles, ubicamos en un canal el Transformador y en el otro el Generador de Seales con el cual hicimos variar lafrecuencia y obtuvimos los siguientes grficos

CALCULOS Y RESULTADOS

1. Haga una tabla de trescolumnas indicndole voltaje medido con el osciloscopio, el voltaje medido con el multmetro y el voltaje nominal de cada salidade la fuentevoltaje osciloscopiovoltaje medido(multimetro)voltaje nominal

6.01 V6.03V6.03V

2. Es realmente constante el voltaje de cada salida dado por esta fuente?En los materiales se supone enprimera instanciaque la fuente es de voltaje constante. Pero en nuestra tabla para un voltaje nominaly tambin el voltajemedido por el multmetro hace parecer que es constante pero con el osciloscopio se nota que el voltaje vara en pequea magnitud. Y esto significara que su voltaje es alterno. Adems para la fuente nos genera una grfica de laforma sinodal, y para que sea constante ya la grfica debera ser una recta (constante en el tiempo) como es el caso para la pila

3. Cul es el periodo del voltaje alterno dado por el transformador de 6 v? Diga el nmero de divisiones cuando el control 28 est en posicin 1ms/divisin, 2ms/divisin, 5ms/ divisin Cul es lafrecuencia medida?

El voltaje alterno del transformador lo determina el multmetro 6.3 V.Nmero de divisiones cuando el control 28 esten la posicin: 1ms/divisin: 16 divisiones. T(periodo)= (time/divisiones) X (divisiones) T (1ms)=16 divisiones x 1x103seg/divisiones = 16x103 seg. 2ms/ divisin: 8 divisiones. T(2ms)= 8 divisiones x 2x103 aeg/divisiones = 16x103 seg. 5ms/divisin : 3.2 divisiones. T(8ms)= 3.2 divisiones x 2x103seg/divisiones= 16x103 seg. La frecuencia medida para las 3x posiciones del interruptor 28:F(frecuencia)= 62.5 Hz.

4. Dibuje la pantalla cuadriculada del osciloscopio e indique lo observado en el osciloscopio usado como graficado XY en los pasos 17 y 18 de la gua.

Se visualiza en la pantalla del osciloscopio dos grficas, una de ellas en forma senoidal y la otra como recta paralelo al eje x.

Cuando el interruptor 30 esta hacia afuera, se presenta dos graficas de manera senoidal.

5. si el osciloscopio esta en modo XY y coloca un voltaje constante de 1,5 voltios (una pila) en el canal 1 y de 3 voltios( fuente de voltaje constante de diferentes salidas ) en el canal 2. Dibuje la pantalla cuadriculada del osciloscopio indicando la seal observada.

Se visualiza un punto en el plano XY.

6. repita 5 pero con el control 16 hacia afuera

Con el control 16 en posicin afuera, se observa un desplazamiento del punto (mostrada en la grfica anterior).

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Los potenciales obtenidos en cada uno de los casos varan en cierto rango debido a la incertidumbre y a la seleccin de la escala que usamos en el osciloscopio, y esta tambin vara con respecto al Multmetro porsu distinta precisin instrumental. Notamos que el multmetro tiene mayor precisin que el osciloscopio debido a que el multmetro muestra una cifra que oscila mnimamente y el osciloscopio varia ms segn la escala seleccionada. Las figuras en XY que se generan al conectar el generador de funcin con el transformador varan de acuerdo a la frecuencia asignada con el generador de defuncin, debido a que ladel transformador es constante. Al observar la grficadel transformador en el osciloscopionotamos quehay un movimiento rectilneo respecto al eje X y un movimiento armnico respecto al eje Y de ah que podemos afirmar que es una grfica V vs t y de ah que podemos medir amplitud, periodos, frecuencias, etc.

RECOMENDACIONES

Se recomienda verificar previamente el uso del osciloscopio adems de los dems materiales puesto que el uso y la antigedad afecta a los resultados

BIBLIOGRAFIA

http://www.unicrom.com/Tut_osciloscopio1.asp

http://www.apuntesdeelectronica.com/instrumentacion/osciloscopio-2.htm

http://www2.ing.puc.cl/~iee2172/files/instrumentacion/osciloscopio_guia.pdf

http://www.udb.edu.sv/Academia/Laboratorios/ccbasicas/EMA/guia7EMA.pdf

http://www.slideshare.net/guest07963/osciloscopio-presentation