CONOCIMIENTO Y MANEJO DEL OSCILOSCOPIO.

OBJETIVO:

Al realizar esta practica el alumno:

- Identificará las perillas y botones requeridos para un empleo básico del osciloscopio.

- Calibrará el osciloscopio en frecuencia y voltaje.

- Efectuara la medición de tensiones directas y alternas.

- Realizará la medición de la frecuencia y periodo de una señal.

INTRODUCCIÓN.

El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical Y representa el voltaje, mientras que el eje horizontal X representa el tiempo. Con un osciloscopio podemos determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal y de forma indirecta la frecuencia de una señal, así como la fase entre dos señales.

Los osciloscopios pueden ser analógicos o digitales. Los primeros trabajan directamente con la señal aplicada (que es continua y de ahí que el osciloscopio sea analógico) que una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor. Por el contrario, los osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor analógico-digital para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla.

Lógicamente, ambos tipos presentan ventajas e inconvenientes. Así, los analógicos son preferibles cuando es fundamental el poder visualizar variaciones rápidas de la señal de entrada en tiempo real. Por el contrario, los osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea analizar eventos no repetitivos.

El osciloscopio es un instrumento extremadamente rápido, traza gráficas en el plano X-Y, de una señal con respecto a otro o bien con respecto al tiempo, por medio de un tubo de rayos catódicos (TRC). Este TRC emite un haz de electrones, que en la pantalla se transforma en un punto luminoso, el cual actúa como un pincel que se desplaza por la zona de representación siguiendo las variaciones de la tensión de entrada. En la mayoría de las aplicaciones, la entrada del eje Y (vertical), es la que recibe la señal procedente de la tensión que esta siendo

examinada obteniéndose un punto luminoso en sentido vertical, de acuerdo con el valor instantáneo de la tensión. La tensión de entrada al eje X (horizontal), procede normalmente de un generador de rampa lineal de voltaje. Este generador esta generalmente en el interior del osciloscopio y la rampa que produce el generador, desplaza el punto luminoso uniformemente de izquierda a derecha por la pantalla. El punto luminoso, por tanto, dibuja una curva que muestra la variación de la tensión de entrada con respecto al tiempo.

Como se observa, tiene forma cónica con un cuello en forma de tubo en el que va acoplado el cañón de electrones. Los electrones son emitidos por un cátodo recubierto por óxidos de bario y estroncio que son capaces de emitir haces de electrones de alta densidad y que se calienta a través de un elemento calefactor que se encuentra incorporado en el cañón, fenómeno conocido como efecto termoiónico. A continuación se encuentra una primera rejilla de control que deja pasar sólo a una parte de los electrones que inciden en ella. Estos electrones pasan a continuación por el denominado ánodo enfocado que tiene forma cilíndrica con varios orificios y que se encarga de enfocar más el haz de electrones para, a continuación, entrar en el ánodo acelerador que tiene un potencial de varios miles de voltios con respecto al cátodo con lo que se consigue acelerar considerablemente el haz de electrones. Finalmente, el tubo de rayos catódicos contiene dos pares de placas deflectoras que se encargan de desviar el haz en dos direcciones mutuamente perpendiculares. Estas placas no son completamente paralelas sino que se ensanchan para lograr grandes ángulos de desviación evitando que el haz de electrones choque contra los bordes de las placas.

Finalmente, el haz de electrones acelerado va a parar a la pantalla del tubo, la cual está recubierta internamente de una sustancia fosforosa que destella apreciablemente cuando incide sobre ella un haz de electrones. Este brillo se

debe a una propiedad radiactiva que posen algunos sólidos y que se denomina luminiscencia.

Si la señal a examinar se repite durante un tiempo suficiente, su representación en la pantalla permanecerá fija. De este modo, el osciloscopio se convierte en un medio para hacer visibles las tensiones que varían en el tiempo. Por consiguiente el osciloscopio puede considerarse como un instrumento universal en todos los géneros de la investigación electrónica.

En la pantalla del osciloscopio se pueden representar ondas senoidales, cuadradas, impulsos o cualquier otro tipo de señales. La característica mas importante de las señales mencionadas es principalmente, que pertenecen al grupo de las señales alternas, es decir que en cada ciclo completo tiene una parte positiva y otra negativa pasando por cero, por tanto tendrán una determinada frecuencia , es decir, una cantidad de ciclos completos por segundo (Hz). Por tanto en la práctica se medirán períodos y con esto se obtendrán las frecuencias, a través, de su interrelación matemática.

Es muy importante que especifiquemos al realizar una medida qué tipo de voltaje estamos midiendo. Realizar la medida de voltajes con un osciloscopio es fácil, simplemente se trata de contar el número de divisiones verticales que ocupa la señal en la pantalla y multiplicar este por la escala de tensiones que hayamos seleccionado. Para realizar la medida en la pantalla, ajustamos la señal con el mando de posicionamiento horizontal, haciendo uso de las subdivisiones para obtener una medida más precisa. Es importante que la señal ocupe el máximo espacio posible de la pantalla para realizar medidas fiables lo cual se logrará variando adecuadamente la escala en el eje Y (eje de tensiones). Con ello, podemos obtener el voltaje de forma directa. La obtención de otras magnitudes se puede realizar a partir de este por simple cálculo (como por ejemplo la intensidad y la potencia) y es por ello que siempre el primer paso para la obtención de otras magnitudes pasa por la obtención del voltaje, de ahí la gran utilidad del osciloscopio.

Para realizar medidas de tiempo se utiliza la escala horizontal del osciloscopio. Esto incluye la medida de periodos, anchura de impulsos y tiempo de subida y bajada de impulsos. A partir del periodo se determina la frecuencia de una forma indirecta por medio de la inversa del periodo. Se logrará una medida más precisa si logramos que el tiempo objeto de medida ocupe la mayor parte posible de la pantalla, lográndolo mediante la selección de la base de tiempo adecuada. Mediante el mando de desplazamiento horizontal podremos centrar la señal para poder hacer uso de las subdivisiones logrando así una medida más precisa.

DESARROLLO EXPERIMENTAL.

1 – CONOCIMIENTO DEL OSCILOSCOPIO.

1.1 - Al ver el osciloscopio observamos que nos toco un PeakTech Osciloscopio 2035 30MHz.

1.2 -Identificamos el contenido del osciloscopio, los botones, perrillas de control, interruptores, salidas de prueba, y las entradas y tipos de conector.

1.3 - El equipo consta de 2 Canales.1.4 - Las perrillas de VOLTS / DIV, tienen varias posiciones que van variando pero

su rango va de 5mV – 20 V/cm.1.5 - La perilla de TIME / DIV, igual tiene varias posiciones que van a ir variando

pero su rango va de 200ns- 200 ms/cm (Con giro hasta 20 ns/cm).1.6 - En la gratícula las divisiones de eje van de 5 en 5 dividiendo cada cuadro y

las medidas que tendrán serán las que el usuario del osciloscopio quiera darles con las perrillas o la que más convenga para el experimento.

1.7 - El osciloscopio tiene tres entradas que corresponden a los dos canales y a la entrada de prueba para calibrar el osciloscopio. Al igual tiene una entrada para tierra.

1.8 - Al revezar la punta de prueba observamos que tiene una entrada, que deberá ir a tierra, y en él extremo esta la otra que deberá ir a la entrada de prueba para poder calibrar el osciloscopio.

2- CALIBRACIÓN.

- Este proceso fue bastante rápido ya que prácticamente las perrillas superiores fueron a la mitad de su eje de rotación solo las perrillas volt/div y time/div fueron al inicio ya que estas se fueron manipulando durante toda la practica para que el experimento saliera.

3- VEIFICACION DE LAS CARACTERISTICAS DE LA SALIDA DE PRUEBA.

- Esta prueba fue para saber si nuestro osciloscopio, funcionaba correctamente, así poder obtener resultados confiables, y resulto que si ya que los resultados nos dieron o al menos aproximados a los anunciados en el cuadernillo de practicas, pero para poder obtener un resultado mejor tuvimos que mover el eje de las x y el eje de las y así, para que en nuestros experimentos posteriores no tuvieran ningún problema.

4- MEDICIONES DE TENSIONES DIRECTAS O CONTINUAS.

En este experimento al momento de despezarse vimos la tensión del paquete de bacterias pero la línea se desplazo un total de 2.8 VOLTS por lo que podemos concluir que la pila dada para la practica, tenia una tensión y voltaje débiles al estar usada.

5- MEDICION DE AMPLITUD Y FRECUENCIA DE UNA SEÑA.

Esta actividad o parte de la practica fue la mas difícil para mi equipo ya que nos costó, hacer que la medición de la señal quedara lo mas visiblemente para poder medir el periodo de la señal que proporcionaba el generador, pero al mover la perrillas pudimos observar las oscilaciones, lo suficientemente visibles para poder medirlas, así poder hacer el llenado de nuestra tabla que se muestra a continuación.

Frecuencia en el generador (Hz).

A x 10^0 B x 10^1 C x 10^2 D x 10^3 E x 10^4

Periodo en el osciloscopio (s).

4.2 x (5x10^-3). 2.1 x (2x10^-3). 2.2x (2x10^-3). 1.5 x (.2x10^-3). 4 x (10^10-6).

Frecuencia en el osciloscopio.

47.619 239.09 227.2727 3333.333 25000

RECORDEMOS QUE Fos=1/Pos.

Al comparar ambas frecuencias a simple vista se puede observar que la frecuencia del osciloscopio aumento proporcionalmente, en conclusión en cuanto mas aumente la frecuencia del generador mayor será la frecuencia del osciloscopio.

CONCLUCIÓN:

A manera de conclusión podemos decir que la practica nos enseño mas que nada a usar el osciloscopio, así como podemos obtener una mejor calibración y así poder tener resultados mas exactos, al igual que en ocasiones tuvimos que alterar ciertas perrillas para poder sacar una medición mas exacta o mas visible, dependiendo de la situación, que se presentara, observamos las oscilaciones, en la pantalla del osciloscopio provocadas por la frecuencia del generador y vimos que al aumentar la frecuencia del generador aumentaba la frecuencia del osciloscopio, y los periodos se iban extendiendo.

Bibliografía

- Electricidad y magnetismo, Serway Raymond A S.a. (2006)   ISBN 9789706865380   612 págs.

-Electricidad y magnetismo, Albino Yusta Almarza, Francis W. Sears, editorial Aguilar, 1978, 450 pp.

-Fundamentos de la teoría de la electricidad, I:E:Tamm, editorial moscu, 1979, 670 pp.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

PRACTICA No4: CONOCIMIENTO Y MANEJO DEL OSCILOSCOPIO.

ALUMNOS:CONDE VÁZQUEZ RAYMUNDOFARIÑA OCHOA DAVIDTORRES VÍQUEZ DANIEL ANTONIOGUZMÁN PÉREZ ERICK OMARMONTES DE OCA VILLEGAS ERIK