REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL P.P. PARA LA EDUCACIN UNIVERSITARIAUNIVERSIDAD DE LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERA

OSCILOSCOPIO

Integrantes:Baptista T., Mara D.C.I. 21.183.520 Daz C., Josu A.C.I. 23.055.16Grupo N 5 - Seccin: 10

Mrida, Junio 2015INTRODUCCIN

El osciloscopio ha sido el instrumento que mayor impacto ha producido en la historia de las mediciones elctricas y electrnicas, hoy por hoy debido a la importancia de las corrientes elctricas en la tecnologa moderna se ha hecho un instrumento esencial en diferentes procesos y aplicaciones. Por tanto esta herramienta es considerada como uno de los ms verstiles instrumentos de medida de magnitudes tales como corrientes, voltajes y frecuencias de una amplia gama de seales.

Este instrumento es capaz de registrar los cambios de tensin producidos en circuitos elctricos y/o electrnicos generando en su interior un haz de electrones que se aceleran y se hace visible al momento que impactan sobre la pantalla del mismo, produciendo un punto luminoso. Al momento que el haz de electrones se desva por cualquiera de los ejes ortogonales conocidos como X e Y, se forma una grfica (en dos dimensiones). El eje Y se desva en respuesta a una excitacin de entrada como la tensin, condicin importante en los circuitos electrnicos; mientras que el eje X se desva en un valor constante, con respecto al tiempo; el osciloscopio exhibe eventos que ocurren en periodos de milisegundos o microsegundos.

Partiendo de la representacin en pantalla se hace el estudio que se necesita. En caso de que ser seales continuas se observar una lnea horizontal debido a que son constantes respecto al tiempo, y se puede calcular, a partir del factor de desviacin (VOLTS/DIV) y la desviacin de la seal (DIV), el valor del voltaje aplicado. Por otro lado, en seales alternas, se observara en pantalla una seal sinusoidal, y se puede calcular el perodo haciendo uso de un factor de desviacin (TIME/DIV) y nmero de divisiones horizontales que corresponden a un ciclo de la onda, a partir del perodo se puede hallar la frecuencia.

Finalmente, a partir del mtodo de Lissajous que en principio consta de la superposicin de dos seales sinusoidales, perpendiculares entre s, se podr calcular el valor de una frecuencia desconocida partiendo de la relacin entre las frecuencias y los puntos de tangencia tanto horizontales y como verticales.

Objetivos Conocer los conceptos bsicos de diseo de un osciloscopio. Aprender a manejar con destreza el osciloscopio mediante su utilizacin en algunas aplicaciones prcticas.

Equipo Osciloscopio Generador de seales Fuentes de poder DC Y AC Multmetro

MARCO TERICOOnda sinusoidalUna onda sinusoidal es aquella que usualmente se ve en los dispositivos electrnicos, por ejemplo un osciloscopio, esta seal o funcin es empleada para modelar el comportamiento de varios fenmenos fsicos entre ellos la electricidad.

De hecho, esta onda es la grfica de la funcin matemtica seno, que posee los siguientes atributos caractersticos: En un tringulo rectngulo, el seno de un ngulo agudo a, que se designa por sen a, es igual a la longitud del cateto opuesto al ngulo dividida por la longitud de la hipotenusa.

El seno de un ngulo cualquiera se asigna mediante la circunferencia goniometrca. Es la ordenada del punto en que el segundo lado del ngulo la corta: La funcin y = sen x describe la variacin del seno de ngulos medidos en radianes. Es continua y peridica de periodo 2 (Recurdese que en radianes, representa 180). Se denomina funcin sinusoidal.

Onda cuadradaSe conoce por onda cuadrada a la onda de corriente alterna (CA) que alterna su valor entre dos valores extremos sin pasar por los valores intermedios (al contrario de lo que sucede con la onda senoidal y la onda triangular, etc.)

Se usa principalmente para la generacin de pulsos elctricos que son usados como seales (1 y 0) que permiten ser manipuladas fcilmente, un circuito electrnico que genera ondas cuadradas se conoce como generador de pulsos, este tipo de circuitos es la base de la electrnica digital

Osciloscopio.Es un Aparato registrador que reproduce o dibuja seales que varan en funcin del tiempo, sobre una pantalla fosforescente de tubo de rayos catdicos. til en el estudio del comportamiento de la magnitud, frecuencia y perodo de seales de naturaleza fluctuante.

Magnitud que mide:Voltaje, Corriente y frecuencia.

Escalas: Abscisas t: variaciones temporalesOrdenadas x: variaciones de amplitud.

Procedimientos de registro:1.- Si la seal es inyectada al registrador y el mecanismo de desplazamiento horizontal es desconectado: la pluma del registrador se mover hacia arriba y hacia debajo de manera oscilatoria.

2.- Al desconectar el mecanismo vertical (no hay seal), la pluma se desplazar hacia la derecha con velocidad constante.

3.- Si son conectados ambos mecanismos en presencia de una seal, la pluma dibujar la forma de dicha seal.

.Descripcin del osciloscopio: Consiste en un tubo de vidrio sellado al vaco; en uno de sus extremos hay un dispositivo emisor de un haz de electrones, en el otro hay una pantalla revestida de material fosforescente que emite una radiacin luminosa en el punto en que incide el haz. Entre el emisor de electrones y la pantalla hay dos pares de placas paralelas: un par horizontal y el otro vertical. Al aplicar una diferencia de potencial entre el par de placas horizontales el haz de electrones ser desviado hacia arriba y hacia abajo por la placa de mayor potencial, anlogamente sucede con las placas verticales.

.- Desviacin experimental por el haz:

.- Mediciones:1.- Seales continuas: alimentando las placas horizontales se detendr un trazo luminoso continuo que se va a desplazar sobre la pantalla un cierto nmero de desviaciones que se han de multiplicar por el factor de desviacin, para as hallar el valor de la tensin. Donde Vef es el voltaje eficaz.

2.- Seales alternas: la amplitud se cuantifica leyendo el nmero de divisiones verticales y multiplicando por el factor horizontal. La frecuencia se mide por el valor registrado del perodo que se calcula multiplicando a la base de tiempo por el nmero de divisiones horizontales que abarca la seal. Si la seal no es simtrica con respecto al origen se mide el valor pico pico y se divide entre 2 (vlido para seales peridica).

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Medida de Frecuencias por el Mtodo de las Figuras de Lissajous.El mtodo consiste en la superposicin de dos seales sinusoidales perpendiculares entre s.

Desfase nulo ________________ lnea rectaDesfase ________________ crculo

A partir de una frecuencia conocida es posible encontrar el valor de una segunda, siguiendo la ecuacin descrita por Lissajous.

Errores en la medicin:Seales continuas:- Error debido al efecto de carga.- Error debido a la apreciacin de la escala de la pantalla ( mm)- Error debido a la calibracin ( 5% Amplitud)

Seales alternas:-Error debido al efecto de la carga.-Error debido a las limitaciones de frecuencia.

Mtodo Experimental.

Medida de Seales Continas.Medida de Amplitudes.Se instal el siguiente circuito:

Se coloc el selector DC GND AC en la posicin DC. Se introdujo una seal DC con su polaridad correcta. Se midieron 5 valores de amplitud de la seal con el voltmetro. Se compararon los valores con los obtenidos en el osciloscopio.

Medidas de seales alternas.Seales sinusoidales.Medida de amplitudes, periodo y frecuenciaSe instal el siguiente circuito:

Se coloco el selector DC GND AC en la posicin AC. Se hizo variar la amplitud junto con la frecuencia en el generador de seales. Se obtuvieron 5 registros distintos.

Seales cuadradasMedida de amplitudes, periodo y frecuencias.Se instal el siguiente circuito:

Se coloco el selector DC GND AC en la posicin AC. Se hizo variar la amplitud junto con la frecuencia en el generador de seales. Se obtuvieron 5 registros distintos.

Medida de frecuencia por el mtodo de Lissajous.Se instal el siguiente circuito:

En uno de los generadores se estableci una frecuencia (f1). Se procedi a buscar una figura de Lissajous, variando la frecuencia (f2) en el otro generador. Se contaron los puntos de tangencia horizontales (NH) y verticales (Nv). Por medio de la frmula se procedi a calcular el valor de la frecuencia f1 y compararlo con el que se haba establecido en primera instancia. De esta manera se corroboro la ecuacin de Lissajous.

Medidas y Resultados

Medida de seales continas. Medida de amplitudesSe mont el siguiente circuito:

10 VDe donde se recolectaron los siguientes datos:Tabla 1; Medidas de seales continuas.Seal Dc(v)Voltaje (v)MultimetroNumero de divisiones (cm)VoltajeOsciloscopio

12,50,55,20,20,52,60,1

250,55,20,215,20,2

37,50,53,80,227,60,4

4100,55,20,2210,40,4

512,50,52,60,25130,1

Donde el voltaje del Osciloscopio se obtuvo de la siguiente manera:Voltaje osciloscopio 1;Voltaje osciloscopio 2;Voltaje osciloscopio 3;Voltaje osciloscopio 4;Voltaje osciloscopio 5;

Medida de Seales alternas. Seales sinusoidales.Medida de amplitudes.Se mont el siguiente circuito

Tabla 2: Medida de amplitudes para seales sinusoidales.AmplitudFrecuencia(Hz)Voltaje (v)MultimetroDpp(cm)Vpp(volts)Vef(volts)

11253,77.20,24,25217,42

21601,53,40,24,629,23,25

32149,74,80,26,8213,64,81

42932,860,23,45176,01

53326,93,40,24,629,23,25

Donde; Dpp = Distancia pico a pico Vpp = Amplitud de la onda. Vef = Voltaje eficaz.Y se calcularon de la siguiente manera:Amplitud 1;

Amplitud 2;

Amplitud 3;

Amplitud 4;

Amplitud 5;

Voltaje eficaz 1;

Voltaje eficaz 2;

Voltaje eficaz 3;

Voltaje eficaz 4;

Voltaje eficaz 5;

Medida de periodo y frecuencia.Se monto el siguiente circuito.

Tabla 3, Medidadelperiodo y frecuencia para seales sinusoidales.AmplitudFrecuencia(Hz)D(cm)Periodo(seg)Frecuencia(seg-1)

11253,780,20,1x10-38x10-41250,00

21601,56,20,20,1x10-36,2x10-41612.90

32149,74,60,20,1x10-34,6x10-42173,91

42932,86,80,250x10-63,4x10-42941,18

53326,960,250x10-63,0x10-43333,33

Donde; D =Distancia de un ciclo completoLos valores del periodo y la frecuencia se obtuvieron de la siguiente manera:Periodo 1;

Periodo 2;

Periodo 3;

Periodo 4;

Periodo 5;

Frecuencia 1;

Frecuencia 2;

Frecuencia 3;

Frecuencia 4;

Frecuencia 5;

Seales cuadradas.Medida de amplitudes.Montar el siguiente circuito:

Tabla 4: Medida de amplitudes para seales Cuadradas.AmplitudFrecuencia(Hz)Voltaje (v)MultimetroDpp(cm)Vpp(volts)Vef(volts)

11194,620,26,80,53,41,7

21635,43,40,26,216,23,1

32075,34,60,24284

42803,45,20,24,829,64,8

53301,47,40,26,8213,66,8

Donde; Dpp = Distancia pico a pico Vpp = Amplitud de la onda. Vef = Voltaje eficaz.Y se calcularon de la siguiente manera:Amplitud 1;

Amplitud 2;

Amplitud 3;

Amplitud 4;

Amplitud 5;

Voltaje eficaz 1;

Voltaje eficaz 2;

Voltaje eficaz 3;

Voltaje eficaz 4;

Voltaje eficaz 5;

Medida de periodo y frecuencia.Montar el siguiente circuito:Tabla 5, Medida periodo y frecuencia para seales sinusoidales.AmplitudFrecuencia(Hz)D(cm)Periodo(seg)Frecuencia(seg-1)

11194,68,40,20,1x10-38,4x10-41190,48

21635,46,20,20,1x10-36,2x10-41612.90

32075,34,80,20,1x10-34,8x10-42083,33

42803,43,60,20,1x10-33,6x10-42777,78

53301,430,20,1x10-33,0x10-43333,33

Donde; D =Distancia de un ciclo completoLos valores del periodo y la frecuencia se obtuvieron de la siguiente manera:Periodo 1;

Periodo 2;

Periodo 3;

Periodo 4;

Periodo 5;

Frecuencia 1;

Frecuencia 2;

Frecuencia 3;

Frecuencia 4;

Frecuencia 5;

Medida de frecuencias por el mtodo de figuras de Lissajous.

En este inciso se procedi a montar el siguiente circuito:

Del cual se obtuvieron para distintos tipos de frecuencias (variados en el generador de audio f2) los datos reflejados en la siguiente tabla:

Tabla 6; Medidas de frecuencias por el mtodo de figuras de Lissajaous.Fconocida (Hz)Fdesconocida (Hz)FdesconocidaCalculada (Hz)NvNhFigura

107,30161,2160,95231

205,13411410,26122

104,32520,38521,6153

1400,311191120,24544

3389,92420,62421,36755

Donde; Fconocida (Hz)= Frecuencia en el generador de audio uno (1), la cual se varia para obtener cada una de las figuras. Fdesconocida= Frecuencia en el generador de audio dos (2), la cual se fijo y se calcul posteriormente mediante la frmula de Lissajous. Fdesconocida, Calculada= Frecuencia en el generador dos calculada mediante la frmula de Lissajaous- Nv = Nmero de puntos tangentes Verticales Nh = Nmero de puntos tangentes Horizontales. Figura= Figura uno (1), figura dos (2), figura tres (3), figura cuatro (4) y figura cinco (5), son respectivamente las siguientes.

Figura 1.

Figura 2

Figura 3

Figura 4

Figura 5

Clculos para Fdesconocida, Calculada:De la figura 1.

De la figura 2.

De la figura 3.

De la figura 4.

De la figura 5.

ANLISIS Y CONCLUSIONES

En primer lugar, partiendo de los valores obtenidos al momento de usar seales continuas, se nota que a pesar de los errores a los cuales est sujeto el uso del osciloscopio, como lo es el error debido al efecto de carga al usar esta herramienta como un voltmetro o errores de apreciacin o calibracin, los valores encontrados mediante el uso del osciloscopio son bastante aproximados a los encontrados mediante el uso del voltmetro.

Por otro lado, en el caso de seales alternas el osciloscopio mide el voltaje mximo mientras que el voltmetro mide el voltaje eficiente, por lo que mediante la relacin existente, se calcul el voltaje eficiente a partir del voltaje mximo apreciado en el osciloscopio para poder compararlos, y se puede percibir que no existe mayor diferencia entre los valores anteriormente mencionados. Ahora bien, aunque son bastante parecidos existe cierto rango de diferencia y basta con decir que existen errores en la medicin de seales de corriente alterna como lo son errores debido al efecto carga o las limitaciones de frecuencia del osciloscopio.

Con respecto a la actividad de las figuras de Lissajous, se nota claramente que este mtodo es bastante acertado al momento de averiguar frecuencias desconocidas a partir de la relacin entre las frecuencias y los puntos de tangencia de la figura de Lissajous mostrada en la pantalla del osciloscopio.

Para concluir, se pudo corroborar el hecho de que el osciloscopio es un instrumento con mltiples aplicaciones, lo que lo hace bastante til. El osciloscopio puede medir diferencias de potencial que existe entre dos terminales de un circuito debido a una seal de corriente continua lo que lo convierte en un voltmetro. Ahora para el caso de una seal de corriente alterna el osciloscopio se comporta mejor que un voltmetro, dado que muestra en su pantalla el comportamiento de la seal por lo que se pueden extraer ms datos los cuales resultan ventajosos al momento de realizar un estudio, como lo son el perodo y la frecuencia.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

M. Chourio, F. Rueda, V. Sagredo. Practicas Del Laboratorio de Fsica General, Venezuela Julio 2003.Sear, Semansky. Fsica General, Volumen 1. Ao 1998.