UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

FISICA 2

CB-312W

LABORATORIO N2 2014 II

OSCILOSCOPIO

PROFESOR: JOAQUIN SALCEDO

INTEGRANTES:

GARCIA TREBEJO, JERSON JOSE20122161C REGALADO ORELLANA, FRANZ EDGAR20120312D RAFAEL ROSALES, EDGARD JEANCARLOS20120072C BAYER CONDOR, JEAN MARCOS20132029K

EXPERIMENTO N29:Osciloscopio como instrumento de medida

OBJETIVOS:

Comprender el principio de funcionamiento de un osciloscopio analgico. Aprender a manejar los controles bsicos de un osciloscopio. Observar distintas tensiones alternas y medir su amplitud, frecuencia y fase.

FUNDAMENTO TERICO:

Este instrumento nos muestra en una pantalla fluorescente la variacin de una determinada seal (tensin) en funcin del tiempo.Todo fenmeno dependiente del tiempo, como una corriente elctrica, una oscilacin mecnica, los fenmenos cardacos y cerebrales, que puedan traducirse en una variacin de tensin en funcin del tiempo, pueden ser observables en el osciloscopio. El osciloscopio permite la observacin cuantitativa del fenmeno, para ello el instrumento viene calibrado en tensin (eje vertical) y en tiempo (eje horizontal).La parte esencial del osciloscopio es el tubo de rayos catdicos (TRC), al cual describiremos brevemente.

TUBOS DE RAYOS CATDICOS

El TRC consta bsicamente de un can electrnico, un sistema de placas deflectoras horizontal (X) y vertical (Y) y una pantalla fluorescente, todo colocado en el interior de un tubo en el que se ha hecho un vaco elevado. El can de electrones tiene por objeto producir un haz de electrones cuya intensidad puede variarse con continuidad dentro de un determinado intervalo y enfocarlo definidamente sobre la pantalla. Los electrones se obtienen por calentamiento de un ctodo emisor. Al salir de este los electrones pasan a travs de una abertura practicada en una rejilla , que puesta a un potencial negativo variable, permite controlar el nmero de electrones que la atraviesan, luego, stos son acelerados por un potencial positivo aplicado en un nodo . El potencimetro que realiza la variacin del potencial negativo se denomina control de brillo (como en los TV). El haz de electrones que sale es divergente, por lo que es necesario concentrarlo sobre la pantalla fluorescente, lo que se logra por medio de electrodos cilndricos que forman un sistema de lentes electrostticas. La idea es obtener campos elctricos que realicen la operacin de hacer volver sobre el eje a los electrones desviados, lo que se logra con una conformacin adecuada de los electrodos y una adecuada diferencia de potencial entre ellos, obtenida por medio de un potencimetro que se denomina control de foco. Para medir una seal con el osciloscopio, por ejemplo una tensin peridica tipo v=v(t) , esta debe aplicarse a las placas deflectoras verticales (Y), al hacer esto, el haz de electrones emitido por el can experimentar desplazamientos verticales proporcionales a la tensin v(t) , lo que se ver reflejado en la pantalla, como un punto luminoso que sube y baja a lo largo de un mismo segmento rectilneo vertical de perodo T, igual al de la seal aplicada.

Figura 2: Esquema del tubo de rayos catdicosA los efectos de obtener en la pantalla del osciloscopio la grfica de v(t) versus t (tiempo), ser necesario desplazar horizontalmente el haz uniformemente de izquierda a derecha, al mismo tiempo que experimenta el desplazamiento vertical debido a la tensin V. Este desplazamiento horizontal o barrido se logra aplicando a las placas deflectoras horizontales (X) una tensin Vb de barrido peridica (Ver Fig. 1b), que crece linealmente con el tiempo y sincronizada con la frecuencia de v(t) tal que, cuando Vb tome su valor mnimo el haz se encuentre en el extremo izquierdo de la pantalla y luego a medida que Vb aumenta el haz se mueve hacia la derecha de la pantalla hasta que cuando Vb toma el valor mximo el haz alcanza el extremo derecho de la pantalla (para el caso en el que el perodo de la tensin V(t) sea el mismo que el perodo de la tensin de barrido Vb). Como el proceso debe repetirse, es necesario que el haz vuelva al principio de la pantalla y comience nuevamente el ciclo de barrido.

AJUSTE INICIAL DE LOS CONTROLES

Luego de familiarizarse con el panel frontal del osciloscopio conctelo a la toma de red y encindalo girando el interruptor de encendido, o pulsando el interruptor segn corresponda (Power). Una vez hecho esto debera aparecer en la pantalla del osciloscopio un punto luminoso verde desplazndose de izquierda a derecha. El punto se mueve slo horizontalmente ya que no hay ninguna seal externa aplicada, por lo que el haz emitido por el can de electrones solo es afectada por la deflexin horizontal producto de la tensin de barrido. Gire las perillas Intensity y Focus y observe el efecto sobre el punto. Gire el botn Position (vertical) y vea su efecto.Para poder medir una dada seal externa es necesario usar una sonda de prueba, ms comnmente llamada punta (Ver Fig. 4), dicha punta "lleva" la seal externa desde el circuito al osciloscopio. La mayora de los osciloscopios actuales disponen de dos canales etiquetados normalmente como I y II ( A y B). El disponer de dos canales nos permite comparar seales de forma muy cmoda. Por ahora utilizaremos slo el canal A.

Identifique dicho canal en el osciloscopio y conecte suavemente la punta.

CALIBRACIN DEL OSCILOSCOPIOLo primero que hay que hacer antes de empezar a trabajar con el osciloscopio es calibrarlo*, para hacer esto, el mismo osciloscopio nos entrega una seal de referencia. Dicha seal es una onda cuadrada de 2 Volts pico a pico (2Vpp) y de una frecuencia de 1Khz. (1 Kilo hertz = 1000 hz.).Antes de seguir veamos cmo realizar medidas visualmente en la pantalla del osciloscopio. Algunos osciloscopios digitales poseen un software interno que permite realizar las medidas de forma automtica. Sin embargo, si aprendemos a realizar medidas de forma manual, estaremos tambin capacitados para chequear las medidas automticas que realiza un osciloscopio digital. LA PANTALLA

En la Figura de la derecha se representa la pantalla de un osciloscopio. Note que existen unas marcas en la pantalla que la dividen tanto en vertical como en horizontal, forman lo que se denomina retcula rejilla. La separacin entre dos lneas consecutivas de la rejilla constituye lo que se denomina una divisin. Normalmente la rejilla posee 10 divisiones horizontales por 8 verticales del mismo tamao (cercano al cm), lo que forma una pantalla ms ancha que alta. En las lneas centrales, tanto en horizontal como en vertical, cada divisin cuadro posee unas marcas que la dividen en 5 partes iguales (utilizadas como veremos ms adelante para obtener medidas ms precisas)Algunos osciloscopios poseen marcas horizontales de 0%, 10%, 90% y 100% para facilitar la medida de tiempos de subida y bajada en los flancos (se mide entre el 10% y el 90% de la amplitud de pico a pico).

MEDIDA DE VOLTAJES

Generalmente cuando hablamos de voltaje queremos realmente expresar la diferencia de potencial elctrico, expresado en voltios, entre dos puntos de un circuito. Pero normalmente uno de los puntos est conectado a masa (0 voltios) y entonces simplificamos hablando del voltaje en el punto A (cuando en realidad es la diferencia de potencial entre el punto A y GND (Tierra)). Los voltajes pueden tambin medirse de pico a pico (entre el valor mximo y mnimo de la seal). Es muy importante que especifiquemos al realizar una medida quetipo de voltaje estamos midiendo.El osciloscopio es un dispositivo para medir el voltaje de forma directa. Otros medidas se pueden realizar a partir de esta por simple clculo (por ejemplo, la de la intensidad la potencia). Los clculos para seales CA pueden ser complicados, pero siempre el primer paso para medir otras magnitudes es empezar por el voltaje.En la figura anterior se ha sealado el valor de pico Vp, el valor de pico a pico Vpp, normalmente el doble de Vp y el valor eficaz Vef VRMS (root-mean-square) utilizada para calcular la potencia de la seal CA.

Realizar la medida de voltajes con un osciloscopio es fcil, simplemente se trata de contar el nmero de divisiones verticales que ocupa la seal en la pantalla. Ajustando la seal con el mando de posicionamiento horizontal podemos utilizar las subdivisiones de la rejilla para realizar una medida ms precisa.(Recordar que una subdivisin equivale generalmente a 1/5 de lo que represente una divisin completa). Es importante que la seal ocupe el mximo espacio de la pantalla para realizar medidas fiables, para ello actuaremos sobre el conmutador del amplificador vertical.

SISTEMA VERTICAL: AMPLIFICADOR VERTICAL (AV)Se trata de un conmutador con un gran nmero de posiciones, cada una de las cuales, representa el factor de escala empleado por el sistema vertical. Por ejemplo si el mando est en la posicin 2 voltios/div significa que cada una de las divisiones verticales de la pantalla (aproximadamente de un 1 cm.) representa 2 voltios. Las divisiones ms pequeas representaran una quinta parte de este valor, o sea, 0.4 voltios. Esta perilla vendra a ser el anlogo al selector de escala del tester.

MEDIDA DE TIEMPO Y FRECUENCIA

Para realizar medidas de tiempo se utiliza la escala horizontal del osciloscopio. Esto incluye la medida de perodos, anchura de impulsos y tiempo de subida y bajada de impulsos. La frecuencia es una medida indirecta y se realiza calculando la inversa del periodo. Al igual que ocurra con los voltajes, la medida de tiempos ser ms precisa si el tiempo a medir ocupa la mayor parte de la pantalla, para ello actuaremos sobre el conmutador de la base de tiempos. Si centramos la seal utilizando el mando de posicionamiento vertical podemos utilizar las subdivisiones para realizar una medida ms precisa.

SISTEMA HORIZONTAL: BASE DE TIEMPO (BT)

Se trata de un conmutador con un gran nmero de posiciones, cada una de las cuales, representa el factor de escala empleado por el sistema horizontal. Por ejemplo si el mando esta en la posicin 2 mS/div significa que cada una de las divisiones horizontales de la pantalla representan 2 mS (milisegundos). Las divisiones ms pequeas representaran una quinta parte de este valor, o sea, 0.4 milisegundos. Esta perilla es la que controla el perodo de la tensin de barrido.EQUIPOS Y MATERIALES:

Un osciloscopio de 25 MHz, Elenco modelo S-1325 Dos pilas de 1,5 voltios cada una 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

PROCEDIMIENTO EXPERIENTAL:

A. Identificacin de controles e interruptores del osciloscopio

Observamos e identificamos los controles e interruptores. Encendemos el osciloscopio usando el interruptor 4. Utilizando los interruptores 6 y 8 estabilice la intensidad del punto en la pantalla. Y utilizando los controles 11 y 27 cuando el control 21 est en CHA, los controles 16 y 27 cuando el control 21 est en CHB para colocar el punto luminoso en el centro de la pantalla o donde se nos plazca.

B. Medidas de voltajes corriente directa (dc)

Conecte la pila a la conexin 12, manteniendo el control 21 en CHA y el control 24 en CHB. Observemos la desviacin vertical del punto luminoso.Se repite lo mismo con la fuente de voltaje conectado en la conexin 17 y el control 21 en CHB y el 24 en CHA.Midamos con la ayuda del multmetro digital el voltaje de salida de la fuente de voltaje constante y de la pila y compare los resultados con los del osciloscopio.

C. Medidas de voltajes corriente alterna (ac)

Coloque el interruptor 30 afuera. Conecte el transformador a la conexin 12 y el interruptor 21 en CHA. Use el control 25 para estabilizar el grafico en la pantalla del osciloscopio Y con ello mida el voltaje alterno del transformador utilizando la grfica, hallando la amplitud tanto como el voltaje pico-pico. Repetir las medidas hechas con el interruptor 21 en CHA.Comparamos la amplitud y voltaje pico-pico con el voltaje eficaz medido por el multmetro. La relacin es Vef=V, siendo V la amplitud. Conecte el generador de funciones y genere una onda de 7 voltios de amplitud y 100Hz. Compare el resultado dado del osciloscopio con el valor digital de frecuencia dado por el generador.

D. Otras funciones de voltaje V(t)

Con ayuda del generador de funciones, ondas que dependan del tiempo en forma cuadrada y en forma de diente de sierra.

E. Otras funciones de voltaje V(t)

Conectamos la salida del transformador de 6 voltios simultneamente en CHA y CHB, observemos el voltaje senoidal en cada canal. Con ayuda de los controles 11 y 16 ubicamos las seales de los canales 1 y 2 en diferentes alturas de la pantalla. Colocando el interruptor 21 en posicin DUAL observamos ambos voltajes al mismo tiempo.

Ahora el interruptor 30 en posicin adentro, el 21 en CHB y el 24 en CHA. Observemos el grafico XY. Observemos el efecto de jalar hacia afuera el interruptor 16. Conecte el transformador al canal 1 y bel generador al canal 2. Genere una funcin de onda de 60 hertz y observe el grafico. Lo mismo se hace usando frecuencias de 120, 180, 240 Hz.

CLCULOS Y RESULTADOS:

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

Podemos darnos cuenta que el uso del osciloscopio en la medicin de voltaje constante o alterno y comparar el resultado con el que nos dara al medirlo con el multmetro si bien se aproximan. No son iguales debido a imperfecciones que pueden haber por ejemplo: en los cables de conexin que afectaran el voltaje, deficiencias en los equipos por mal mantenimiento, etc.

Si bien las grficas mostradas por las ondas V x t (ondas cuadradas, sierra, senoidal) y las de V x V (ondas de frecuencia 60Hz, 60 y 120 Hz, 60 y 180 Hz y, 60 y 240 Hz) no se parecen a las vistas en la teora debido a imperfecciones, dichas imperfecciones si se aproximan a cero el osciloscopio sera muy til en su uso como graficador XY.

Podemos concluir que el uso del osciloscopio como medidor de voltaje, frecuencia, periodo y como graficador XY ser muy til a lo largo de nuestros tanto como el multmetro siempre y cuando tengan un buen mantenimiento dichos aparatos

Primero se sugiere tener un buen mantenimiento de los aparatos usados para tener mejores resultados. Tratar de usar la menor escala posible al momento de medir el voltaje o perodo de cualquier grfica para as obtener un menor error de medicin.

BIBLIOGRAFA:

http://www.tel.uva.es/personales/lib/osciloscopio.html http://linux0.unsl.edu.ar/~rlopez/circuitos/lab1.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Osciloscopio http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Uso-del-osciloscopio.php http://html.rincondelvago.com/uso-del-osciloscopio_1.html http://168.243.3.2/Academia/Laboratorios/ccbasicas/EMA/guia7EMA.pdf

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