NGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FIM FSICA III SEGUNDO LABORATORIOzOSCILOSCOPIOCOMO INSTRUMENTO DE MEDIDA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

RESUMEN

En el presente experimento de laboratorio titulado Osciloscopio como instrumento de medida se busca conseguir, tras la experiencia, el siguiente objetivo: Lograr que los estudiantes se familiaricen con el osciloscopio, el cual ser usado como: instrumento de medida de voltaje constante, voltaje alterno, y como instrumento para medir amplitud, periodo y frecuencia de diferentes funciones de voltaje peridicas en el tiempo. Graficador XY.El procedimiento experimental se desarroll de la forma siguiente: 1 Identificacin de controles e interruptores del osciloscopio. 2 Medicin de voltajes DC. 3 Medicin de voltajes AC: amplitud, voltaje pico-pico, periodo y frecuencia. 4 Otras funciones de voltaje V(t). 5 Oscilador como graficador XY. Los materiales empleados fueron: Un osciloscopio de 25 MHz, Elenco modelo S-1325; una pila de 1,5 voltios; una fuente de voltaje constante con varias salidas; un transformador de voltaje alterno 220/ 6V, 60Hz; un generador de funcin Elenco GF-8026; cables de conexin; un multmetro digital.El procedimiento de medicin se cie a los principios y fundamentos del osciloscopio, los resultados obtenidos han sido incluidos en el presente texto, explicitados en las tablas 1, 2, 3, 4, 5 y 6. La principal conclusin del pretrito trabajo expositivo es que el osciloscopio es ms efectivo que el multmetro, si bien ambos miden el voltaje, solo el osciloscopio es capaz de realizar mediciones en funcin del tiempo (medicin real).

PALABRAS CLAVES:OSCILOSCOPIO / MULTMETRO / GENERADOR DE FUNCIONESNDICE

RESUMEN I

CUERPOCaptulo I: AntecedentesHistricos 1Captulo II: Marco terico 3Captulo III: Instrumentos de laboratorio 22Captulo IV: Procedimiento experimental 24Captulo V: Datos experimentales y resultados29Captulo VI: Discusin de resultados33Captulo VII: Conclusiones34Captulo VIII: Sugerencias35

BIBLIOGRAFA36

ICAPTULO IANTECEDENTES HISTRICOS1.1 DEFINICIN DE LOS RAYOS CATDICOS

Losrayos catdicosson corrientes de electrones observados en tubos de vaco, es decir los tubos de cristal que se equipan por lo menos con dos electrodos, unctodo(electrodo negativo) y unnodo(electrodo positivo) en una configuracin conocida comodiodo. Cuando se calienta el ctodo, emite una cierta radiacin que viaja hacia el nodo. Si las paredes internas de vidrio detrs del nodo estn cubiertas con un materialfluorescente, brillan intensamente. Una capa de metal colocada entre los electrodos proyecta una sombra en la capa fluorescente. Esto significa que la causa de la emisin de luz son los rayos emitidos por el ctodo al golpear la capa fluorescente.

1.2 DESCUBRIMIENTO DE LOS RAYOS CATDICOS

El descubrimiento de los rayos catdicos, que se produce durante los aos 1858 y 1859, fue obra delmatemticoyfsico alemnJulius Plcker(1801 - 1868), quin denominara con este nombre a los rayos que emanaban de una lmpara de vaco con la que se encontraba trabajando por aquel entonces.

1.3 PROPIEDADES Y EFECTOS DE LOS RAYOS CATDICOS

Las principales propiedades de los rayos catdicos son:

Los rayos catdicos salen delctodoperpendicularmente a su superficie y en ausencia de campos elctricos o magnticos se propagan rectilneamente.

Son desviados por uncampo elctrico, desplazndose hacia la parte positiva del campo.

Son desviados porcampos magnticos.

Producen efectos mecnicos; la prueba de ello es que tienen la capacidad de mover un molinete de hojas demicaque se interpone en sutrayectoria.

Transforman suenerga cinticaen trmica, elevando latemperaturade los objetos que se oponen a su paso.

Impresionan placas fotogrficas.

Excitan lafluorescenciade algunas sustancias, como pueden ser elvidrioo elsulfuro de cinc.

Ionizan el aire que atraviesan.

1.4 INVENCIN DEL TUBO DE RAYOS CATDICOS

Eltubo de rayos catdicoses una tecnologa que permite visualizar imgenes mediante un haz derayos catdicosconstante dirigido contra una pantalla de vidrio recubierta defsforoyplomo. El fsforo permite reproducir la imagen proveniente del haz de rayos catdicos, mientras que el plomo bloquea losrayos X para proteger al usuario de sus radiaciones. Fue desarrollado porWilliam Crookesen1875. Pero su invencin se adjudica al cientfico alemn Ferdinand Braun en el ao 1897.

1.5 ADVERTENCIA: POSIBLES RIESGOS DEL USO DE UN TUBO DE RAYOS CATDICOS

1.5.1 Campos electromagnticos

Aunque no hay pruebas de ello algunos creen que loscampos electromagnticosemitidos durante el funcionamiento del tubo catdico pueden tener efectos biolgicos. La intensidad de este campo se reduce a valores irrelevantes a un metro de distancia y en todo caso el efecto es ms intenso a los lados de la pantalla que frente a ella.

1.5.2 Riesgo de implosin

Cuando se ejerce demasiada presin sobre el tubo o se le golpea puede producirse unaimplosindebida al vaco interior. En los tubos de los modernos televisores y monitores la parte frontal es mucho ms gruesa, se aaden varias capas devidrioy lminas plsticas de modo que pueda resistir a los choques y no se produzcan implosiones. En otros tubos, como por ejemplo lososciloscopios, no existe el refuerzo de la pantalla, en cambio se usa una lmina plstica antepuesta como proteccin.

1.5.3 Toxicidad

En los tubos ms antiguos fueron empleadas sustancias txicas para incrementar el efecto de los rayos catdicos sobre el fsforo. En la actualidad han sido reemplazadas. La implosin o la rotura del vidrio causa la dispersin de estos materiales. En la eliminacin yrecicladode los tubos se debe tener en cuenta la presencia deplomo,que es muy contaminante.

1.5.4 Parpadeo

El continuo parpadeo es el que causa mareos y molestias visuales cuando vemos la pantalla durante demasiado tiempo. En algunas personas sensibles puede incluso desencadenar crisisepilpticas.

1.5.5 Alta tensin

Para dirigir el haz en los tubos de rayos catdicos se emplean tensiones elctricas muy altas (decenas de miles de voltios). Estas tensiones pueden permanecer en el aparato durante un tiempo despus de apagarlo y desconectarlo de la red elctrica. Se debe evitar por lo tanto abrir el monitor o televisor si no se dispone de una adecuada preparacin tcnica.

CAPTULO 2MARCO TERICO2.1 INVENCIN DEL OSCILOSCOPIO

Carl Ferdinand Braun(Fulda,Alemania,6 de juniode1850- Nueva York,20 de abrilde1918) fue unfsico,inventory profesor universitario alemn galardonado con elPremio Nobel de Fsicaen1909.

En1874, Braun observ que ciertos cristalessemiconductoresactuaban como rectificadores, convirtiendo lacorriente alternaencontinua, permitiendo el paso de la corriente en una sola direccin.Debido a este descubrimiento, se invent el receptor de radio detransistoresa mediados delsiglo XX.

En1897desarroll el primerosciloscopioal adaptar un tubo derayos catdicos, de manera que el chorro deelectronesdel tubo se dirigiera hacia una pantalla fluorescente por medio de campos magnticos generados por la corriente alterna.

En1909recibi elPremio Nobel de Fsicapor sus contribuciones al desarrollo de la telegrafa sin hilosy especialmente por las mejoras tcnicas introducidas en el sistema de transmisin (circuitos resonantes magnticamente acoplados).

2.2 Osciloscopio

Instrumento electrnico utilizado para capturar y analizar seales elctricas variables en el tiempo.

En el ctodo se genera un haz de electrones que, al incidir sobre la pantalla de fsforo, produce el trazo visible, y que resulta de componer dos movimientos transversales. El movimiento del haz electrnico es causado por la accin de campos elctricos aplicados a dos conjuntos de placas de deflexin.

Con un osciloscopio se pueden realizar las siguientes mediciones:

Perodo y magnitud (tensin) de una seal. Componente de continua (seal de acoplo) de una seal alterna. Desfases entre dos seales de la misma frecuencia. Tiempos de subida y bajada de transitorios (flancos de una seal). Anchuras de pulsos.

2.3 HOJA DE CARACTERSTICAS DEL OSCILOSCOPIO

a) Nmero de canales.- Establece las entradas externas aplicables y que pueden ser capturadas por el instrumento al mismo tiempo.

b) Ancho de banda y tiempo de subida.- Cuantifican la capacidad de procesamiento de frecuencias y la velocidad de respuesta de la unidad de deflexin vertical del instrumento.

c) Sensibilidad de los canales verticales.- Capacidad del instrumento para resolver pequeos cambios en la amplitud de la seal de entrada. Un osciloscopio sensible debe ser capaz de representar pocos milivoltios en una divisin; es decir, expandir y resolver notablemente seales de bajo nivel (pequea amplitud).

d) Velocidad mxima del barrido horizontal.- Refleja la capacidad de un osciloscopio de capturar sucesos rpidos. Si en una divisin horizontal vemos pocas unidades temporales de un evento, realizamos una expansin del mismo. La expansin de transitorios rpidos est relacionada con la pendiente de la seal de barrido (en forma de diente de sierra) generada en la unidad de desviacin horizontal.

2.4 DIAGRAMA DE BLOQUES, SUBSISTEMAS Y FUNCIONAMIENTO CUALITATIVO

Consta de los siguientes bloques funcionales:

1. Tubo de rayos catdicos. 2. Subsistema de deflexin vertical. 3. Subsistema de deflexin horizontal. 4. Fuentes de alimentacin de alta y media tensin. 5. Circuitos de calibracin (generadores internos de seal para calibrar las sondas). 6. Sondas (pueden considerarse elementos exteriores).

Con el fin de exponer el funcionamiento cualitativo, se muestra en la figura 1 la disposicin aproximada de las unidades de deflexin horizontal y vertical (bloques funcionales ms importantes del osciloscopio) y de sus circuitos, hasta las placas de desviacin; y en la figura 2, la alteracin que experimenta el haz electrnico generado en el ctodo, por accin de las tensiones de deflexin. En esta ltima se incluye la asignacin de ejes adoptada en el estudio de este instrumento.

FIGURA 1. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL OSCILOSCOPIO

FIGURA 2. FUNCIONAMIENTO CUALITATIVO DEL OSCILOSCOPIO

2.5 TUBO DE RAYOS CATDICOS. COMPONENTES Y PRINCIPIOS OPERATIVOS

Su misin consiste en generar un haz electrnico colimado y actuar sobre l de acuerdo con las tensiones de desviacin aplicadas a las placas de deflexin. Es un tubo de vidrio sellado donde se ha practicado el alto vaco evacuando del aire de su interior.

Consta de un sistema de generacin de electrones (can electrnico), unas lentes electrostticas para el enfoque, las placas de deflexin horizontal y vertical del haz electrnico, un sistema de aceleracin posterior (no en todos los modelos) y una pantalla reticulada.

2.5.1 Generacin termoinica del haz electrnico y enfoque electrosttico

La generacin del haz se produce en el can; que consta de un ctodo que emite electrones al calentarlo mediante un filamento (ctodo termoinico), varios electrodos de aceleracin y controles de enfoque e intensidad. La figura 2 mostr la disposicin de estos elementos. La figura 3 ilustra el proceso de generacin y colimacin del haz electrnico.

FIGURA 3. GENERACIN TERMOINICA DEL HAZEl haz electrnico puede rotarse con el fin de alinearlo con el eje horizontal (calibracin del haz). Esto se consigue gracias a la accin de una bobina interna, que produce un campo magntico corrector que, a su vez, compensa la accin perturbadora de campos parsitos cercanos.

FIGURA 4. ROTACIN DEL HAZ ELECTRNICO

El sistema de enfoque electrosttico est formado en esencia por lentes electrostticas, que actan como nodos directores del haz, permitiendo la convergencia del haz emergente del primer nodo. El control FOCO del panel frontal del instrumento (que acta sobre un potencimetro) permite ajustar la mayor o menor convergencia (colimacin) del haz.

Los nodos de enfoque aceleran el haz electrnico en la direccin perpendicular a la pantalla. En efecto, conforme el electrn atraviesa el nodo de enfoque cruza perpendicularmente las superficies equipotenciales originadas por la aplicacin del potencial de enfoque. En consecuencia, al abandonar una superficie la velocidad normal a ella aumenta, mantenindose la velocidad tangencial. La figura 5 muestra la accin del enfoque electrosttico.

FIGURA 5. ENFOQUE ELECTROSTTICO

2.5.2 Placas de desviacin del haz electrnico

El haz de electrones abandona el can y llega a las placas de deflexin. Existen dos conjuntos de placas deflectoras colocadas perpendicularmente dos a dos. El haz atraviesa primero las placas de deflexin vertical, que provocan la desviacin del haz en esta direccin. Si no hay tensin aplicada a las placas, el haz incide en el centro de la pantalla. La deflexin producida es proporcional a la diferencia de tensin aplicada.

Las placas verticales se sitan antes que las horizontales, ya que a priori la tensin que van a soportar es desconocida y conviene que sta sea pequea. Sin embargo, las tensiones aplicadas a las placas horizontales son conocidas, que alcanza siempre el mismo mximo.

El haz electrnico se desva segn una trayectoria parablica entre las dos placas verticales, por accin del campo elctrico originado entre ambas. La desviacin producida es directamente proporcional a la tensin de deflexin, Vdef, e inversamente proporcional a la tensin de aceleracin entre los nodos y el ctodo, Vac; adems, la deflexin producida en la pantalla viene dada en funcin de dimensiones propias del tubo de rayos catdicos segn la expresin:

Con el fin de estudiar el movimiento del electrn entre las placas verticales, supongamos que la tensin de desviacin vertical es continua y que la polaridad de la placa superior supera a la de la placa inferior. Una vez abandonadas las placas verticales, la trayectoria es rectilnea hasta el punto de incidencia en la pantalla. La situacin queda reflejada en la figura 6.

FIGURA 6. MODIFICACIN DE LA TRAYECTORIA POR LA TENSIN DE DEFLEXIN

2.5.3 Pantalla y rejilla

La pantalla est cubierta en su lado interno de un material fotoemisor. La persistencia del material es el tiempo que tarda disminuir el brillo original en un 90 %. La figura 7 muestra el reticulado o rejilla, que constituye la escala grfica de medida del osciloscopio. Consta de divisiones principales y de subdivisiones (5 por cada divisin principal de las lneas centrales de la rejilla).

Generalmente existen 8 divisiones verticales y 10 horizontales, con un ancho aproximado de 1 cm. Adems, incorpora marcas para medir la duracin de los flancos de seales (tiempos de subida y de bajada).

FIGURA 7. DISEO DEL RETICULADO DE LA PANTALLA

2.6 SUBSISTEMA DE DEFLEXIN VERTICAL

Los circuitos de deflexin vertical amplifican las seales dbiles, incapaces de producir por s mismas desviaciones apreciables. Por otro lado, atenan las seales de amplitud elevada, que produciran desviaciones imposibles de visualizar en la pantalla.

2.6.1 Velocidad y ancho de banda. Mediciones de tiempos de subida

2.6.1.1 Relacin entre el tiempo de subida y el ancho de banda

El osciloscopio se aproxima con gran fidelidad a un sistema de primer orden, verificando la siguiente relacin:

donde es el ancho de banda del instrumento y el tiempo de subida del canal vertical.

Esta relacin indica que cuanto mayor es el ancho de banda del osciloscopio, ms capacidad posee el instrumento de capturar transitorios rpidos y flancos de subida veloces.

2.6.1.2 Tiempo de subida real. Fuentes de error

Al medir el tiempo de subida de una seal, y especialmente en la medida de pulsos o transitorios rpidos, deben considerarse, adems del propio tiempo del instrumento, los siguientes tiempos parsitos:

El tiempo de subida propio del osciloscopio, El tiempo de subida de la sonda empleada, y El tiempo de medida del circuito RC constituido por la resistencia de la fuente y el circuito equivalente de la sonda y el osciloscopio.

Una buena aproximacin consiste en emplear la suma cuadrtica para el tiempo de subida de la seal medida:

En la prctica, el tiempo de subida se mide utilizando las marcas porcentuales del 10 y del 90 % de la pantalla del osciloscopio. (Ver imagen 8)

FIGURA 8. MEDIDA DE UN TIEMPO DE SUBIDA

2.6.2 Elementos y circuitos del sistema de deflexin vertical

La unidad de deflexin vertical consta de los siguientes circuitos:

1. Selector del acoplamiento de la seal de entrada. 2. Atenuador compensado. 3. Preamplificador. 4. Amplificador principal (diferencial) de deflexin.5. Lnea retardadora.

El siguiente diagrama (ver figura 9) representa la cascada de circuitos:

FIGURA 9. ELEMENTOS DE LA UNIDAD DE DEFLEXIN VERTICAL

2.6.2.1 Seleccin del tipo de acoplamiento

Permite ver una seal con o sin su nivel de acoplo de CC (posiciones DC y AC respectivamente), o visualizar una lnea horizontal en la pantalla con el fin de calibrar el instrumento o de restablecer el origen de coordenadas original (posicin GND).A continuacin se expone el esquema elctrico (ver figura 10)

FIGURA 10. SELECTOR DEL TIPO DE ACOPLAMIENTO2.6.2.2 Atenuador compensado

Su misin consiste en disminuir la amplitud de la seal de entrada antes de que sta pase al preamplificador. La atenuacin, conmutador del panel frontal V/div, debe ser la misma para cualquier frecuencia de entrada dentro del ancho de banda del osciloscopio. Una red de asociaciones resistencia/capacidad en paralelo determina todas las posibles atenuaciones.

2.6.2.3 Preamplificador y amplificador principal

La tensin de salida del amplificador de deflexin y la tensin de entrada estn relacionadas mediante la siguiente expresin:

donde K es la ganancia de las etapas de amplificacin (preamplificador y amplificador principal) y A es la atenuacin seleccionada.

Con efectos prcticos, los amplificadores se disean en trminos de sensibilidad. Es decir, se especifica la amplitud de la seal de entrada equivalente a una divisin principal. En general, las distintas posiciones de sensibilidad abarcan desde 2 mV/div hasta 10 V/div.

2.6.2.4 Lnea retardadora

La seal que es objeto de medida entra en los circuitos de deflexin vertical y horizontal. En este ltimo la seal es procesada por los circuitos de base de tiempos que generan un retardo en el comienzo del barrido respecto de la seal aplicada a las placas de deflexin vertical. Como quiera que la seal no aparece en la pantalla hasta que no comienza el barrido, el retardo generado impedira la visualizacin de la primera zona de la seal. Por ello, se intercala una lnea de retardo entre el amplificador de deflexin vertical y las placas verticales.

2.6.2.5 Doble trazado de seales

Se emplean osciloscopios de doble trazo, los cuales requieren un solo can y un solo conjunto de placas deflectoras verticales. Estos logran la doble traza realizando conmutaciones electrnicas entre los preamplificadores de cada canal y un amplificador de deflexin vertical comn. La conmutacin puede realizarse en el modo ALTERNATE (alternado), representando alternativamente la salida de un canal en cada barrido, aplicado a velocidades de barrido altas; o en el modo CHOPPER (muestreado), en el que se toma una porcin de cada canal a lo largo de un barrido, aplicado a velocidades de barrido bajas.

2.7 SUBSISTEMA DE DEFLEXIN HORIZONTAL

Este subsistema se muestra en la figura 11 y consiste del amplificador de deflexin horizontal y los circuitos de base de tiempo.

FIGURA 11. SUBSISTEMA DE DEFLEXIN HORIZONTAL

Se emplea el amplificador horizontal de dos maneras. La primera es en la amplificacin directa de seales externas de entrada, que alimentan a continuacin a las placas de deflexin horizontal del tubo de rayos catdicos. Como lo que muestra el osciloscopio consiste en la variacin de alguna seal (mostrada en la direccin Y) contra la de otra (que se muestra a lo largo del eje X), se dice que el osciloscopio est trabajando en el modo X-Y de despliegue. (Ver imagen 12)

FIGURA 12. MODO X-Y DE OPERACIN

El segundo uso del amplificador horizontal es para amplificar las ondas de barrido generadas por los circuitos de base de tiempo. Este tipo de operacin se llama modo de Y contra t, porque se observa la variacin de la seal de entrada (que aparece en la direccin Y o vertical) contra el tiempo (que se muestra a lo largo de la direccin horizontal).

En la mayor parte de los osciloscopios convencionales no son tan grandes los requerimientos de funcionamiento (ganancia / ancho de banda) del amplificador horizontal como los de los amplificadores verticales. Mientras que el amplificador vertical debe ser capaz de manejar seales de amplitud pequea y tiempos de subida rpidos, el amplificador horizontal se necesita principalmente slo para amplificar seales de barrido, con sus amplitudes relativamente grandes y tiempos de subida relativamente lentos.

2.8 CIRCUITOS DE BASE DE TIEMPO

La aplicacin ms comn de un osciloscopio es mostrar variaciones de seal contra el tiempo (modo Y-t). Para generar este tipo de despliegue se debe aplicar a las placas de deflexin horizontal un voltaje que haga que la posicin horizontal del haz sea proporcional al tiempo. Adems, se debe aplicar este mismo voltaje repetidas veces a las placas horizontales para que el haz pueda volver a trazar la misma trayectoria con la suficiente rapidez para que el punto mvil de luz se vea como una lnea slida. Por ltimo, se debe sincronizar dicho voltaje con la seal peridica que se est mostrando de tal manera que realmente se vuelva a trazar la misma trayectoria y aparezca una imagen estable en la pantalla del osciloscopio.

Los circuitos de base de tiempo del osciloscopio efectan la tarea de producir esta seal de voltaje repetitiva y sincronizada. La seal generada por los circuitos de base de tiempo se llama onda de barrido. Tiene la forma de un diente de sierra y se muestra un ciclo en la Figura 13 (en donde VH, es el voltaje aplicado a las placas horizontales del tubo de rayos catdicos).

FIGURA 13. CICLO DE ONDA DE BARRIDO

Si el punto del haz de electrones se localiza en la orilla izquierda de la pantalla cuando t = 0, el voltaje en aumento de la onda de barrido har que el haz (y por lo tanto el punto) recorra horizontalmente la pantalla. Al final de T1 segundos, el punto se habr movido horizontalmente a lo ancho de toda la pantalla. Durante el tiempo de T1 a T2, VH disminuir hasta cero y el punto regresar rpidamente al extremo izquierdo de la pantalla. De t = 0 hasta t = T1, VH aumenta linealmente con el tiempo y as la posicin del punto durante este intervalo ser proporcional al tiempo transcurrido desde el principio de la onda de barrido. El control Tiempo / div en el tablero del instrumento determina cunto tiempo toma la onda de barrido para mover el punto a travs de una divisin de la pantalla. Si no se aplica una seal externa a las placas verticales, la onda de barrido har que el punto trace una lnea horizontal en la pantalla del osciloscopio. Si hay voltaje de entrada vertical, la onda de barrido originar el despliegue de una grfica de Y contra t en la pantalla. La Figura 14 muestra cmo se despliega la variacin de una seal de entrada con ayuda de la onda de seal de barrido.

FIGURA 14. GENERACIN DE UNA GRFICA EN PANTALLA

Durante el intervalo pequeo t = T1 a t = T2, el punto se regresa del extremo derecho de la pantalla hasta su posicin inicial. Para evitar que el haz deje una lnea en la trayectoria de regreso, se emplean circuitos adicionales para apagar el haz; se llama blanqueo o supresin del haz de retorno a esta accin.

La figura 15 muestra un diagrama de bloques de los circuitos de base de tiempo para comprender cmo se genera la onda de barrido. Una seal llamada la seal de disparo alimenta primero al generador de pulsos de la base de tiempo. Cada vez que esta seal de disparo cruza una condicin preseleccionada de pendiente y nivel de voltaje, el generador de pulsos emite un pulso. El pulso emitido dispara al generador de barrido que comienza a producir un ciclo de la onda de barrido.

FIGURA 15. GENERADOR DE UNA ONDA DE BARRIDO

La figura 16 muestra cmo se relacionan con el tiempo la seal de disparo, los pulsos emitidos y la onda de barrido. No todos los pulsos del generador de pulsos hacen que el generador de barrido origine una onda de barrido por cada pulso. Si el generador de barrido recibe un pulso a la mitad de un ciclo de barrido, lo ignora. Esto permite que el osciloscopio muestre ms de un perodo de la seal de entrada sin tener que volverse a disparar una nueva onda de barrido. El generador de barrido detiene su salida al final de cada ciclo y espera la llegada del siguiente pulso antes de producir una nueva onda de barrido.

FIGURA 16. SEAL DE DISPARO, PULSOS EMITIDOS Y ONDA DE BARRIDO

El punto en la seal de disparo en el que el generador emite un pulso se controla mediante los interruptores de pendiente de disparo (trigger slope) y de nivel de disparo (trigger level). El interruptor de pendiente de disparo permite escoger si la pendiente del pulso es positiva o negativa. Asimismo, el interruptor de nivel de disparo determina el valor (con signo y magnitud) del voltaje al cual genera un pulso. (Ver figura 17).

La condicin final necesaria para el despliegue estable de una seal variable en el tiempo es que la onda de barrido se debe iniciar en el mismo punto de la onda de la seal de entrada con respecto al punto en el que comenz la onda previa de barrido.

Como la seal de disparo es el estmulo que origina que se inicie la onda de barrido, la seal de disparo y el despliegue en la pantalla del osciloscopio deben sincronizarse para lograr una imagen estable. Es fcil lograr esta sincronizacin si la seal de entrada tambin acta como su propia seal de disparo. En esos casos la seal de entrada y la de disparo estn siempre sincronizadas (siendo una misma seal). Como resultado, la misma seal de entrada inicia la onda de barrido y el primer punto de la imagen en la pantalla ser igual al punto en el que la pendiente y el nivel de la seal de entrada dispara la onda de barrido.

FIGURA 17. FORMACIN DE IMAGEN ESTABLE

2.9 PUNTAS DE PRUEBA DEL OSCILOSCOPIO

Las puntas de prueba del osciloscopio detectan las seales en su fuente y las transfieren hasta las entradas del osciloscopio. Idealmente, las puntas deberan efectuar esta funcin sin cargar o perturbar de modo alguno los circuitos bajo prueba.

No deben recoger y alimentar al osciloscopio con seales indeseables de ruido.

La cabeza de la punta contiene los circuitos sensores de la seal. Estos circuitos pueden ser pasivos (contienen solo resistencias y capacitores), o activos (contienen elementos activos como transistores de efecto de campo [FETs]). Casi siempre se emplea un cable coaxial para transmitir la seal desde la cabeza de la punta hasta las terminales de entrada del osciloscopio.

La respuesta de frecuencia de una punta de prueba se debe igualar a la respuesta del osciloscopio en el que se fije.. Tambin, se debe observar la capacidad mxima de voltaje tanto de la punta como del osciloscopio para evitar daos que sucederan en caso contrario. Cuando la frecuencia aumenta a ms de 100 kHz, se debe reducir la capacidad mxima de voltaje de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.

Las Puntas de Prueba pasivas de voltaje son las que se emplean con mayor frecuencia para acoplar las seales de inters al osciloscopio. Las no atenuadoras (1 x) son las ms sencillas de las puntas pasivas, pero estn limitadas a aplicaciones de medicin con bajas frecuencias. Las puntas pasivas atenuadoras con compensacin aumentan las posibilidades de medicin del osciloscopio incrementando la impedancia de entrada, pero esas puntas atenan (reducen) la seal de entrada de modo que la deflexin del haz en el tubo de rayos catdicos es menor para un ajuste dado de sensibilidad del amplificador del osciloscopio.

Los osciloscopios son bsicamente voltmetros y por lo mismo pueden cargar los circuitos en los que efectan las mediciones. La impedancia de entrada de los amplificadores de osciloscopio da una medida de cunto cargar el instrumento al circuito de prueba. Tpicamente, la impedancia de entrada del osciloscopio es equivalente a la que presenta el circuito mostrado en la figura 18. Para un amplificador tpico de osciloscopio, R es aproximadamente 1 MOhms y C est entre 30 y 50 pF.

FIGURA 18-A. IMPEDANCIA DE ENTRADA-IMPEDANCIA DE ENTRADA AUMENTADA

FIGURA 18-B. CAPACITORES IMPEDANCIA DE ENTRADA MS SONDA

2.10 CONTROLES DEL OSCILOSCOPIO

Aunque la siguiente lista describe los controles de osciloscopio que se emplean con mayor frecuencia, pueden ser ligeramente distintos sus nombres en determinado modelo de aparato. Cuando se puede emplear ms de un nombre, se lista tambin los nombres alternativos.

Potencia de alimentacin (o lnea). Enciende y apaga al osciloscopio (despus que se ha conectado).

Intensidad. Controla la brillantez del trazo del osciloscopio. La perilla da una conexin a la rejilla de control del can de electrones en el tubo de rayos catdicos. Cuando se gira en el sentido de las manecillas del reloj, se disminuye el voltaje de repulsin de la rejilla y pueden emerger ms electrones del agujero en la rejilla del ctodo para formar el haz. Un mayor nmero de electrones en el haz origina un punto ms luminoso en la pantalla. Precaucin: se debe tener cuidado para evitar que el haz de electrones queme la pantalla. Un punto estacionario se debe mantener en una intensidad muy baja. Si se mantiene alta la intensidad, el punto debe estar en movimiento. Si aparece un halo alrededor del punto, la intensidad es demasiado alta. Antes de encender el osciloscopio, baje la intensidad.

Enfoque. El control de enfoque se conecta al nodo del can de electrones que comprime el haz de electrones emergente para formar un punto fino. Cuando se ajusta este control, el trazo en la pantalla del osciloscopio se hace ms agudo y definido.

Localizador del haz. Regresa el despliegue a la zona de visin del tubo de rayos catdicos sin importar los dems ajustes de control. Para ello reduce los voltajes de deflexin vertical y horizontal. Observando el cuadrante en el que aparece el haz cuando se activa el localizador, se sabr en qu direcciones se deben girar los controles de posicin horizontal y vertical para volver a colocar el trazo en la pantalla una vez que vuelva a operarse normalmente el osciloscopio.

Posicin. Las perillas de posicin se emplean para desplazar el trazo o el centro de la imagen mostrada por toda la pantalla. Las perillas de posicin dan este control ajustando los voltajes de continua aplicados a las placas deflectoras del tubo de rayos catdicos.

- Posicin vertical. Controla el centrado vertical del trazo. Se emplea este control con el control acoplamiento de entrada puesto en continua para localizar o ajustar el trazo a la tierra del chasis.- Posicin horizontal. Controla el centrado horizontal de la imagen.

Sensibilidad vertical V/div o V/cm. Determina el valor necesario de voltaje que se debe aplicar a las entradas verticales para desviar el haz una divisin (o un cm). Este control conecta un atenuador de pasos al amplificador del osciloscopio y permite controlar la sensibilidad vertical en pasos discretos. El rango tpico es de 10 mV/cm hasta 10 V/cm.

V/div variable. Generalmente un disco rojo de movimiento continuo marcado VAR. Permite una variacin continua (y no en escalones) de la sensibilidad vertical. Se debe ajustar esta perilla a la posicin calibrada (generalmente girando por completo en sentido horario pasando el tope donde se oye un chasquido) para igualar la sensibilidad vertical del osciloscopio al valor marcado en el interruptor Sensibilidad Vertical. Cuando se mide la amplitud de las ondas senoidales, se lleva el control hasta el mayor tiempo posible tal que los picos aparezcan como una lnea. Esto facilita mucho la lectura de la amplitud.

Tiempo de barrido o tiempo/div. Controla el tiempo que el punto toma para moverse horizontalmente a travs de una divisin en la pantalla cuando se emplea el modo de barrido disparado. Un valor muy pequeo de Tiempo/div indica un tiempo de barrido muy corto. Los tiempos tpicos de barrido varan desde 1 s/cm hasta 5 s/cm.

Tiempo variable. Generalmente, un disco rojo de movimiento continuo marcado. Este control de vernier permite escoger una velocidad continua pero no calibrada de tiempo/div.

Fuente de disparo (Trigger). Selecciona la fuerte de la seal de disparo. Empleando este control, se escoge el tipo de seal que se emplea para sincronizar la onda de barrido horizontal con la seal de entrada vertical. Las selecciones posibles comprenden por lo general:

- Interna. La salida del amplificador vertical se emplea para disparar el barrido. Esta opcin hace que la seal de entrada controle el disparo. Este tipo es adecuado para la mayor parte de las aplicaciones tipo de disparo.

- Lnea. Esta posicin selecciona al voltaje de lnea de 50 Hz como seal de disparo. El disparo de lnea es til cuando hay una relacin entre la frecuencia de la seal vertical de entrada y la frecuencia de la lnea.

- Ex. Cuando se emplea esta posicin, se debe aplicar una seal externa para disparar la onda de barrido. Esta seal se debe conectar a la entrada Disparo (Trigger).

2.11 GENERADOR DE FUNCIONES

2.11.1 Introduccin

Un Generador de Funciones es un aparato electrnico que produce ondas senoidales, cuadradas y triangulares, adems de crear seales TTL. Sus aplicaciones incluyen pruebas y calibracin de sistemas de audio, ultrasnicos y servo.

Este generador de funciones, especficamente trabaja en un rango de frecuencias de entre 0.2 Hz a 2 MHz. Tambin cuenta con una funcin de barrido la cual puede ser controlada tanto internamente como externamente con un nivel de DC. El ciclo de mquina, nivel de offset en DC, rango de barrido y la amplitud y ancho del barrido pueden ser controlados por el usuario.

2.11.2 Controles, Conectores e Indicadores (Parte Frontal)

FIGURA 19. GENERADOR DE FUNCIONES

1. Botn de Encendido (Power button). Presione este botn para encender el generador de funciones. Si se presiona este botn de nuevo, el generador se apaga.

2. Luz de Encendido (Power on light). Si la luz est encendida significa que el generador esta encendido.

3. Botones de Funcin (Function buttons). Los botones de onda senoidal, cuadrada o triangular determinan el tipo de seal provisto por el conector en la salida principal.

4. Botones de Rango (Range buttons) (Hz). Esta variable de control determina la frecuencia de la seal del conector en la salida principal.

5. Control de Frecuencia (Frecuency Control). Esta variable de control determina la frecuencia de la seal del conector en la salida principal tomando en cuenta tambin el rango establecido en los botones de rango.

6. Control de Amplitud (Amplitude Control). Esta variable de control, dependiendo de la posicin del botn de voltaje de salida (VOLTS OUT), determina el nivel de la seal del conector en la salida principal.

7. Botn de rango de Voltaje de salida (Volts Out range button). Presiona este botn para controlar el rango de amplitud de 0 a 2 Vp-p en circuito abierto o de 0 a 1 Vp-p con una carga de 50W . Vuelve a presionar el botn para controlar el rango de amplitud de 0 a 20 Vp-p en circuito abierto o de 0 a 10 Vp-p con una carga de 50W .

8. Botn de inversin (Invert button). Si se presiona este botn, la seal del conector en la salida principal se invierte. Cuando el control de ciclo de mquina esta en uso, el botn de inversin determina que mitad de la forma de onda a la salida va a ser afectada. La siguiente tabla, muestra esta relacin.

9. Control de ciclo de mquina (Duty control). Jala este control para activar esta opcin.10. Offset en DC (DC Offset). Jala este control para activar esta opcin. Este control establece el nivel de DC y su polaridad de la seal del conector en la salida principal. Cuando el control est presionado, la seal se centra a 0 volts en DC.

11. Botn de Barrido (SWEEP button). Presiona el botn para hacer un barrido interno. Este botn activa los controles de rango de barrido y de ancho del barrido. Si se vuelve a presionar este botn, el generador de funciones puede aceptar seales desde el conector de barrido externo (EXTERNAL SWEEP) localizado en la parte trasera del generador de funciones.

12. Rango de Barrido (Sweep Rate). Este control ajusta el rango del generador del barrido interno y el rango de repeticin de la compuerta de paso.

13. Ancho del Barrido (Sweep Width). Este control ajusta la amplitud del barrido.

14. Conector de la salida principal (MAIN output connector). Se utiliza un conector BNC para obtener seales de onda senoidal, cuadrada o tiangular.

15. Conector de la salida TTL (SYNC (TTL) output connector). Se utiliza un conector BNC para obtener seales de tipo TTL.

2.11.3 Tipos de ondas y aplicaciones

FIGURA 20. TIPOS DE ONDAS

2.11.3.1 Onda cuadrada

Para ajustar el generador de funciones para que opere con una onda cuadrada, los controles pueden estar ajustados de la misma manera con la que se obtuvo la seal senoidal, excepto la opcin de onda cuadrada en el botn de funcin debe estar presionada. No se podr tener un valor rms muy exacto para una onda cuadrada con el multmetro o cualquier otro medidor digital o analgico, porque estn calibrados para obtener valores rms de seales senoidales.

La seal de onda cuadrada puede ser utilizada para simular seales pulsantes. La onda cuadrada es frecuentemente usada para pruebas y calibracin de circuitos de tiempo.

2.11.3.2 Onda diente de sierra

Para ajustar el generador de funciones para que opere con una onda triangular, los controles pueden estar ajustados de la misma manera con la que se obtuvo la seal senoidal, excepto la opcin de onda cuadrada en el botn de funcin debe estar presionada. No se podr tener un valor rms muy exacto para una onda cuadrada con el multmetro o cualquier otro medidor digital o analgico, porque estn calibrados para obtener valores rms de seales senoidales. Uno de los usos ms comunes de la onda triangular es para hacer un control de barrido externo para un osciloscopio. Es tambin usada para calibrar los circuitos simtricos de algunos equipos.

2.11.3.3 TTL

Una seal TTL (Transistor-Transistor-Logic) puede obtenerse a la salida del conector SYNC. El rango del pulso es controlado por los botones de rango y el disco de frecuencia. La simetra de esta forma de onda puede ser controlada con el control de ciclo de trabajo. La seal TTL est tambin disponible en el modo de barrido.

2.11.4 Salida del barrido

Todas las salidas que se pueden obtener del generador de funciones pueden utilizarse en modo de barrido. Estas salidas son utilizadas en conjunto con otros instrumentos de prueba para producir una seal de frecuencia modulada. El uso de una seal de barrido es un mtodo comn en circuitos de sintonizacin y para controlar el ancho de banda de circuitos de audio y de radio frecuencia.

2.11.5 Voltaje controlado por la entrada para barrido externo

Esta caracterstica permite que el generador de barrido sea controlado por una fuente de voltaje externa. Cuando est en operacin este modo, el botn de barrido no debe estar presionado por lo que los controles de rango de barrido y ancho de banda de barrido tampoco estn en operacin. El voltaje en DC aplicado a la entrada determina las caractersticas del barrido de la seal a la salida del conector principal.

2.12 MULTMETRO O TESTER DIGITAL

Referencias:

1. Display de cristal lquido. 2. Escala o rango para medir resistencia. 3. Llave selectora de medicin. 4. Escala o rango para medir tensin en continua. 5. Escala o rango para medir tensin en alterna 6. Borne o jack de conexin para la punta roja, cuando se quiere medir tensin, resistencia y frecuencia (si tuviera), tanto en corriente alterna como en continua. 7. Borne de conexin o jack negativo para la punta negra. 8. Borne de conexin o jack para poner la punta roja si se va a medir mA (miliamperios), tanto en alterna como en continua. 9. Borne de conexin o jack para la punta roja cuando se elija el rango de 20A mximo, tanto en alterna como en continua. 10. Escala o rango para medir corriente en alterna (puede venir indicado AC en lugar de la lnea ondeada). 11. Escala o rango para medir corriente en continua (puede venir DC en lugar de una lnea continua y otra punteada). 12. Zcalo de conexin para medir capacitores o condensadores. 13. Botn de encendido y apagado.

FIGURA 21. MULTMETRO O TESTER DIGITAL

2.12.1 Tensin en DC

FIGURA 22. MEDICIN DE TENSIN EN DC

Sabemos que como voltmetro se conecta en paralelo con el componente a medir, de tal manera que indique la diferencia de potencial entre las puntas.

Donde indica 200m el mximo es 200 milivolts (0,2 V), el resto se comprende tal cual estn expresados por sus cifras. Por lo tanto para medir tensiones de batera del automvil debemos elegir la de 20V. Si se est buscando cadas de tensin en terminales o conductores, podemos elegir una escala con un mximo ms pequeo, luego de arrancar con un rango ms elevado y as tener una lectura aproximada. Siempre hay que empezar por un rango alto, para ir bajando y as obtener mayor precisin. Cuando el valor a medir supere el mximo elegido, tambin indicar 1en el lado izquierdo del display.

2.12.2 Corriente en DC

Para medir esta magnitud, hay que tener mucha precaucin porque como ampermetro el tester se conecta en serie. Por lo tanto toda la corriente a medir se conducir por su interior, con el riesgo de quemarlo. En el manual de uso el fabricante aconseja no solo el mximo de corriente que puede soportar sino adems el tiempo en segundos (por ejemplo 15seg.).

La escala a utilizar es:

Donde la escala indica el rango: 2m es 2mA (0,002 A); 20m es 20mA (0,02 A); 200m es 200mA (0,2 A) y por lo tanto 20 es 20 A.

CAPTULO IIIINSTRUMENTOS DE LABORATORIO

1.- Un Osciloscopio de 25 MHz, Elenco modelo S-1325

2.- Dos pilas de 1.5 voltios cada una.

3.- Una fuente de voltaje constante con varias salidas

4.- Un transformador de voltaje

5.- Un generador de funcin Elenco GF-8026

6.- Un multmetro digital

CAPTULO IVPROCEDIMIENTO EXPERIMENTALIDENTIFICACIN DE CONTROLES E INTERRUPTORES DEL OSCILOSCOPIO

1. Observe el osciloscopio e identificar los controles e interruptores en el osciloscopio real con los enumerados en la figura 5. En las instrucciones siguientes nos referiremos a los controles del osciloscopio slo por su nmero correspondiente en la figura 5.

2. Encienda el osciloscopio usando el interruptor 4. Se encender una luz roja en el botn 5; usando los interruptores 6 y 8 logre que el punto o la lnea tengan una intensidad y un ancho adecuado a su vista.

3. Observe que la seal en el osciloscopio puede ser lnea o punto dependiendo de la posicin del interruptor 30. Lnea en la posicin afuera y punto en la posicin adentro.

4. Sin conectar ningn potencial externo en 12 ni en 17, coloque 15 y 20 ambos en posicin GND. Con el control 21 en la posicin CHA (canal 1) use los controles 11 y 27 para colocar el punto luminoso en el centro de la pantalla del osciloscopio. Con el control 21 en CHB (canal 2) use los controles 16 y 27 para colocar el punto luminoso en el centro de la pantalla o en un punto que usted elija como cero para sus medidas de voltaje.

MEDIDAS DE VOLTAJES DC

5. Coloque los interruptores 15 y 20 en la posicin DC. Conecte una fuente de voltaje constante (una pila por ejemplo) a la conexin 12. Manteniendo el control 21 en posicin CHA y el control 24 en CHA observe la desviacin vertical del punto luminoso. Use las diferentes escalas dadas por el interruptor 13 y decida cul es la ms conveniente.

6. Repita lo hecho en el paso 5 con el voltaje constante conectado a la conexin 17, el control 21 en la posicin CHB y el 24 en CHB. Use ahora las escalas dadas por el interruptor 18.

NOTA: para que las escalas de los interruptores 13 y 18 sean dadas directamente en voltios por divisin es necesario que los controles 14 y 19 se encuentren en sus posiciones rotados totalmente en sentido horario y empujados hacia adentro.

7. Investigue las funciones de los controles 14 y 19 jalando cada uno de ellos hacia afuera y rotndolos en sentido antihorario.

La funcin de estos controles es formar una nueva escala a partir de las escalas predefinidas, teniendo infinidad de opciones de acuerdo a la direccin en la que rotamos la perilla.8. Regrese los controles 14 y 19 a sus posiciones tales que 13 y 18 den lecturas en voltios por divisin.

9. Use la fuente de voltaje constante con varias salidas y mida el voltaje de cada salida con el osciloscopio. Compare con los resultados usando el multmetro digital

Los resultados de esta medicin se encuentran en el siguiente captulo, especficamente en las tablas 1, 2 y 3.

MEDIDAS DE VOLTAJE AC: AMPLITUD, VOLTAJE PICO-PICO, PERODO Y FRECUENCIA

10. Coloque el interruptor 30 en la posicin afuera.

11. Conecte el transformador de 6 voltios a la conexin 12, el interruptor 21 en CHA, y control 30 hacia afuera. Encuentre la mejor escala de voltios por divisin (control 13) y la de la de tiempo por divisin (control 28) para ver completamente un periodo del voltaje senoidal. Use los controles 22 y 25 para estabilizar el grfico en la pantalla del osciloscopio.

El nmero de cuadraditos verticales multiplicado por el valor indicado en el interruptor 13 nos da la medida en voltios tanto de la amplitud como del voltaje pico-pico.

Un dato importante es que para hacer la medicin de los voltajes, nosotros optamos por girar completamente la perilla de TIME/DIV (28) de esta forma la seal se expanda tanto que se formaban dos lneas que intersectaban al eje Y permitindonos medir los voltajes de una manera sencilla. Sin embargo nosotros recurramos a este artificio pues desconocamos la existencia del control Hold-off (25), fue el profesor quien nos ense a usar este comando y gracias a esto pudimos conseguir una grfica sinusoidal esttica con la cual tambin pudimos medir fcilmente los voltajes y dems parmetros de la onda.

El nmero de cuadraditos horizontales multiplicado por el valor indicado por el interruptor 28 nos da el perodo del voltaje alterno del transformador. Esto es cierto slo si el control 29 est en posicin totalmente rotado en sentido horario.

La frecuencia en hertz (Hz) es la inversa del perodo (f = 1/T).

12. Repita las medidas hechas en 11 usando CHB.

13. Compare los valores de amplitud y voltaje pico-pico con el voltaje eficaz medido por el multmetro. La relacin es Vef = Vx(2)-0,5, siendo V la amplitud.

14. Conecte el generador de onda a la conexin 17 y genere una onda de 7 voltios de amplitud y 100 Hz. Compare el valor digital de frecuencia dado por el generador de funcin con el perodo medido con el osciloscopio.

Los resultados de esta medicin se encuentran en el siguiente captulo, en las tablas 4 y 5.

OTRAS FUNCIONES DE VOLTAJE V(T)

15. Produzca con el generador de funcin de onda voltajes que dependen del tiempo en forma de onda cuadrada y en forma de diente de sierra. En cada caso relacione la frecuencia dada por el generador con el perodo medido con el osciloscopio.

Los resultados de esta medicin se encuentran en el siguiente captulo, en la tabla 6.

OSCILOSCOPIO COMO GRAFICADOR XY

Para que el osciloscopio funcione como graficador XY es necesario que el interruptor 30 est en la posicin adentro, el interruptor 30 en posicin afuera observe como se ve el voltaje senoidal en cada canal. Con ayuda de los controles 11 y 16 trate de ubicar las seales del canal 1 y canal 2 en diferentes alturas de la pantalla del osciloscopio. Colocando el interruptor 21 en la posicin DUAL observar ambos voltajes al mismo tiempo.

16. Ponga el interruptor 30 en posicin adentro, el 21 en CHB y el 24 en CHA, observe el grfico XY.

17. Observe el efecto de jalar hacia afuera el interruptor 16.

18. Conecte el transformador al canal 1 y el generador de funcin al canal 2. Genere una funcin de onda de 60 HZ y observe el grfico XY.

19. Repita 19 usando frecuencias de 120, 180 y 240 Hz.

No se pudo trabajar con una frecuencia de 240 Hz, debido a que el generador no poda trabajar a esta frecuencia.

CAPTULO V

DATOS EXPERIMENTALES Y RESULTADOS

MEDIDA DE VOLTAJES DC

PARA UNA PILA

TOMA 1

Tabla 1. Comparacin de voltajes medidos para una pila en la primera toma

RECTAPUNTO

OSCILOSCOPIO1,60 V1,5 V

VOLTMETRO1,60 V

TOMA 2

Tabla 2. Comparacin de voltajes medidos para una pila en la segunda toma

RECTAPUNTO

OSCILOSCOPIO1,60 V1,5 V

VOLTMETRO1,60 V

El manual solo peda medir en la configuracin punto, sin embargo, decidimos medir tambin en la configuracin recta, manipulando el interruptor 30, pues de esta forma podamos medir de manera ms eficiente la interseccin con el eje que mide el voltaje. Sin embargo, la recta no era paralela al eje del tiempo, dado que el ajuste predefinido no estaba bien calibrado.

1. Haga una tabla indicando el voltaje medido con el osciloscopio, el voltaje medido con el multmetro y el votaje nominal de cada salida de fuente

PARA UNA FUENTE DE VOLTAJE

Tabla 3. Comparacin de voltajes medidos para una fuente de voltaje

FUENTE (V)OSCILOSCOPIO (V)MULTMETRO DIGITAL (V)

222,08

343,43

4,554,68

666,10

7,577,02

898,83

121313,26

2. Es realmente constante el voltaje dado por esta fuente?

Para contestar esta pregunta es necesario analizar el funcionamiento de una fuente de voltaje continuo. Esta consta bsicamente de:

Un transformador: disminuye el voltaje suministrado por la red pblica (220V) a un voltaje apropiado para su transformacin a corriente continua.

Un rectificador asociado a un filtro: se encarga de convertir el voltaje alterno que sale del transformador en un voltaje de CC pulsante, es decir de una sola polaridad pero que sigue las variaciones de voltaje CA de entrada. Para ello se emplean cuatro diodos, dos de los cuales producen la polaridad positiva (+) del voltaje CC de salida y los otros dos polaridad negativa (-).

Un regulador de voltaje: se encarga de mantener constante el voltaje de salida aplicado a la carga, a pesar de las variaciones del voltaje de entrada.

Pese a todo este proceso, el voltaje obtenido no es realmente constante, pero para una aproximacin de primer orden se puede considerar que si lo es.

MEDIDAS DE VOLTAJE AC: AMPLITUD, VOLTAJE PICO-PICO, PERIODO Y FRECUENCIA

A continuacin se muestran los datos obtenidos al conectar la salida del transformador de 6 voltios a las entradas A y B.

PARA EL CANAL A (CHA)

Tabla 4. Parmetros obtenidos en la medicin de una corriente alterna para el primer canal

VmxVpico-picoVeficazLongitud medida (para el tiempo)EscalaPerodoFrecuencia

8V16V5,657V1,6 cm10 ms16x10-3 s6,25 Hz

PARA EL CANAL B (CHB)

Tabla 5. Parmetros obtenidos en la medicin de una corriente alterna para el segundo canal

VmxVpico-picoVeficazLongitud medida (para el tiempo)EscalaPerodoFrecuencia

8V16V5,657V1,6 cm10 ms16x10-3 s6,25 Hz

Observamos que los valores medidos por ambos canales son los mismos. Asimismo, al medir con el multmetro digital obtenemos los valores mostrados a continuacin.

PARA EL MULTMETRO DIGITAL

Voltaje eficaz = 6,02VVoltaje mximo = 8,485V

3. Cul es el periodo del voltaje alterno dado por el transformador de 6 voltios?

Segn los datos obtenidos en el experimento y tabulados en las tablas 4 y 5, el voltaje alterno dado por el transformador de 6 voltios tiene un periodo de 16 ms.

OTRAS FUNCIONES DE VOLTAJE V(t)

Tabla 6. Parmetros obtenidos en la medicin de los distintos tipos de ondas producidas por el generador

Tipo de ondaFrecuencia(Generador)VmxLongitud medidaEscalaPerodoFrecuencia(osciloscopio)

Sinusoidal100 Hz7V25 ms10-2 s100 Hz

Diente de sierra100 Hz7V25 ms10-2 s100 Hz

Cuadrada100 Hz7V25 ms10-2 s100 Hz

4. Dibuje la pantalla cuadriculada del osciloscopio e indique lo observado en los pasos 17 y 18 del procedimiento.

Luego de observar las curvas de Lissajous en el osciloscopio, podemos comprobar que stas varan de acuerdo a la relacin entre sus frecuencias (para mayor informacin ver el Anexo 1). Sin embargo, al ser el desfase entre las curvas variables, se ve que estas no se mantienen estticas, dando la sensacin de que rotaran en el espacio.

A continuacin vemos la representacin de stas curvas de acuerdo a la relacin entre sus frecuencias.

Grfica obtenida para una frecuencia de salida del transformador es 60 Hz y una frecuencia del generador idntica

Grfica obtenida para una frecuencia de salida del transformador es 60 Hz y una frecuencia del generador de 120 Hz

Grfica obtenida para una frecuencia de salida del transformador es 60 Hz y una frecuencia del generador de 180 Hz

5. Si el osciloscopio est 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 con diferentes salidas) en el canal 2. Dibuje la pantalla cuadriculada del osciloscopio indicando la seal observada.

Este paso no se pudo realizar en el laboratorio debido a la falta de tiempo.

6. Repita 5 pero con el control 16 en la posicin afuera.

Este paso no se pudo realizar en el laboratorio debido a la falta de tiempo.

CAPTULO VIDISCUSIN DE RESULTADOS

CAPTULO VIICONCLUSIONES

La desviacin de un haz electrnico, depende de la tensin aplicada a los electrodos.

La altura de las seales observadas en la pantalla del osciloscopio, resulta de la manipulacin de los controles del bloque vertical.

El ancho de las seales observadas en la pantalla del osciloscopio, se controlan manipulando los controles del bloque horizontal.

La estabilidad de la imagen en la pantalla se logra manipulando los controles del bloque de sincronismo.

A pesar de sus mltiples usos, el osciloscopio sirve para dar dos mediciones fundamentales: tensin y tiempo.

El osciloscopio nos dio a conocer la naturaleza sinusoidal de la corriente alterna.

El osciloscopio mostraba los valores de la tensin en el tiempo, en cambio el multmetro nos daba el valor promedio, la cual est en relacin de a 1

CAPTULO VIISUGERENCIAS

Para resultados ptimos y con mayor precisin, la calibracin previa de los instrumentos de medicin es necesaria, en particular el osciloscopio, debemos calibrarlo tal manera que la lnea gua de potencial tierra coincida con el eje de las abscisas, de no ser as estaramos cometiendo errores de medida apreciables.

Los dispositivos digitales brindan mayor informacin a detalle de las seales que nos proporciona la imagen, y la ventaja es que nos muestra el valor de la magnitud a medir, y el error que encontramos se debe a las condiciones a las que las sometemos su entorno, a diferencia de un analgico que puede inducir a un error ya sea, por la medicin visual realizada por el observador, y la mala percepcin de las seales, el ngulo de mira no siempre es perpendicular, as la medicin resulta tan precisa como los dispositivos digitales.

BIBLIOGRAFA

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[4] W.D. Cooper and A.D. Helfrick, Instrumentacin electrnica moderna y tcnicas de medicin, Prentice-Hall. Hispanoamericana, 1991.

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