I. TEMA

El presente experimento tiene como base el tema de mediciones de los parámetros electrónicos que nos puede brindar un osciloscopio y la forma de hallar los distintos valores que podemos observar en la pantalla de nuestro osciloscopio. Abarca también hallar las pequeñas diferencias o variaciones que presentan la corriente alterna y continua.

II. OBJETIVOS

Aprender y conocer el manejo de los diferentes controles que posee el Osciloscopio

Aprender a realizar la medida de los parámetros electrónicos que puede brindar un Osciloscopio.

III. MARCO TEÓRICO

1.-EL OSCILOSCOPIO

El Osciloscopio representa gráficamente las señales que le llegan, pudiendo así observarse en la pantalla muchas más características de la señal que las obtenidas con cualquier otro instrumento.

Con él, no sólo podemos averiguar el valor de una magnitud, sino que, entre otras muchas cosas, se puede saber la forma que tiene dicha magnitud, es decir, podemos obtener la gráfica que la representa.

Los osciloscopios digitales son, en realidad, un pequeño computador destinado a captar señales y a representarlas en la pantalla de la forma más adecuada. Esto se hace normalmente en forma de menús que pueden aparecer en pantalla con opciones que el usuario puede elegir con una serie de pulsadores. La forma de trabajo de un osciloscopio consiste en dibujar una gráfica debido al movimiento de un haz de electrones sobre una pantalla de fósforo que la parte interna del tubo de rayos catódicos. Para representar dicha señal sobre el tubo

se realiza una división en dos partes: señal vertical y señal horizontal. Dichas señales son tratadas por diferentes amplificadores y, después, son compuestas en el interior del osciloscopio.

Un osciloscopio es un aparato que basa su funcionamiento en la alta sensibilidad que tiene a la tensión, por lo que se pondría entender como un voltímetro de alta impedancia. Es capaz de analizar con mucha presión cualquier fenómeno que podamos transformar mediante un transductor en tensión eléctrica.

Con el osciloscopio se pueden hacer varias funciones, como: Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal. Determinar indirectamente la frecuencia de una señal. Determinar que parte de la señal es DC y cual AC. Localizar averías en un circuito. Medir la fase entre dos señales. Determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo.

2.-GENERADOR DE FUNCIONES:

Un Generador de Funciones es un aparato electrónico que produce ondas senoidales, cuadradas y triangulares, además de crear señales TTL. Sus aplicaciones incluyen pruebas y calibración de sistemas de audio, ultrasónicos y servo.

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

Controles, Conectores e Indicadores:

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

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

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

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

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

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

7. Botón de rango de Voltaje de salida (Volts Out range button). Presiona este botón 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 botón 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. Botón de inversión (Invert button). Si se presiona este botón, la señal del conector en la salida principal se invierte. Cuando el control de ciclo de máquina esta en uso, el botón de inversión determina que mitad de la forma de onda a la salida va a ser afectada. La siguiente tabla, muestra esta relación.

9. Control de ciclo de máquina (Duty control). Jala este control para activar esta opción.

10.Offset en DC (DC Offset). Jala este control para activar esta opción. Este control establece el nivel de DC y su polaridad de la señal del conector en la salida principal. Cuando el control esta presionado, la señal se centra a 0 volts en DC.

11.Botón de Barrido (SWEEP button). Presiona el botón para hacer un barrido interno. Este botón activa los controles de rango de barrido y de ancho del barrido. Si se vuelve a presionar este botón, el generador de funciones puede aceptar señales 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 repetición 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 señales de onda senoidal, cuadrada o tiangular.

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

IV. MATERIALES

Una fuente de C.C de voltaje ajustable ( SBN: 95226738 - 0114)

Caja de décadas de resistencia.

Un osciloscopio (Memory Irime)

Dos generadores de señales

Un multímetro digital ( SBN: 60226443 - 0260)

Resistores fijos : (1K Ω, 2.2K Ω)

Cables con conectores cocodrilo/banano (10), coaxiales (4) y cordones AC (3)

V. PROCEDIMIENTO

1.- Manejo de los controles que posee el osciloscopio.

a.- Conectar el osciloscopio a la línea. Luego proceda a su encendido.

b.- Conectar la punta de prueba a uno de los canales y luego seleccionar ese canal en el osciloscopio.

c.- Ajustar los controles de posición horizontal (X) y de posicionamiento vertical (Y) de tal modo que aparezca un haz horizontal en el centro de la pantalla.

d.- Ajustar la intensidad y la focalización del haz horizontal en la pantalla.

e.- Ajustar los controles de selección de barrido (tiempo/div) y de amplitud (voltios/div) de tal manera que se pueda visualizar la señal de calibración del osciloscopio.

2.- Medición de parámetros eléctricos en un circuito por medio de un osciloscopio.

a.- Conectar un generador de audio a la línea. Proceder a su encendido.

b.- Seleccionar una señal sinuosidad, ajustando su amplitud a unos 10V pico a pico y con frecuencia de 500Hz.

c.- Armar el siguiente circuito.

Valor de la fuente de voltaje = 10v

Descripción TeóricoV 10 v

VBC 6.782 vR1 10 x 10² ± 10% ΩR2 22 x 10² ± 10% Ω

d.- Conectar el punto común de la prueba del osciloscopio al punto C del circuito.

e.- Conectar el canal Y seleccionado al punto B del circuito.

f.- Medir la amplitud, frecuencia y forma de onda en el osciloscopio.

3.- Obtención de las figuras de Lissajous.

a.- En el circuito anterior, proceder a conectar los bornes X e Y del osciloscopio como sigue:

En el punto común del osciloscopio en el punto B.

El canal Y del osciloscopio en el punto C.

Amplitud Y = 0.25 Hz

El canal X del osciloscopio en el punto A.

Amplitud X= 0.5 Hz

b.- Seleccionar la posición X-Y en el control de barrido para obtener una figura de Lissajous.

c.- Obtención de las figuras de Lissajous con dos generadores de audiofrecuencia.

Ajustar la señal de un generador a 10V pp y una frecuencia de 1KHz.

Ajustar la señal sinuosidad del otro generador a 10 V pp y una frecuencia de 2KHz.

Conectar el primer generador al canal X del osciloscopio.

Conectar el segundo generador al canal Y del osciloscopio.

Seleccionar la posición X-Y en el control de barrido para obtener una figura de Lissajous.

Variar las frecuencias de los generadores, tales que estén en las proporciones de: 2 a 3, 1 a 3 , 2 a 5 , 1 a 4; y ajustar los controles del osciloscopio para obtener las figuras de Lissajous respectivas.

VI. CUESTIONARIO FINAL

1.- Hacer un gráfico de la señal de calibración del osciloscopio,

Indicando su amplitud, periodo, frecuencia y forma de onda.

AMPLITUD (V) PERIODO (µs) FRECUENCIA (kHz) FORMA DE ONDA3 1000 1 Rectangular

Imagen en C.A. Imagen en C.C.

2.- Explicar las diferencias que existen entre las posiciones DC y AC del

Interruptor de selección para cada uno de los canales.

El selector AC-GND-DC, es muy importante. Permite visualizar la señal que se mide según la necesidad.

La mayoría de las señales (formas de onda) a medir (visualizar) tienen tanto un componente en corriente continua (CD), como un componente en corriente alterna (AC). En algunas ocasiones sólo se desea ver la componente AC en otras no.

Posición AC:

Esta posición permite ver sólo la componente de corriente alterna de la señal que se mide, eliminando la componente DC, si la tuviera.

Para lograrlo hay en serie con el terminal de entrada de cada canal del osciloscopio un condensador (capacitor) de gran valor, bloqueando la componente DC. (Acordarse que un capacitor no permite el paso de la corriente directa)

Esta posición permite ver, por ejemplo, el rizado de una fuente de tensión, eliminando la componente DC que ésta tiene a la salida.

El inconveniente que existe con este tipo de medición es que cuando se hace a bajas frecuencias, deforma la forma de onda de la señal medida, debido a la carga y descarga del capacitor de bloqueo (el condensador de gran valor mencionado anteriormente).

Posición DC:

En esta posición la señal que se desea medir se presenta exactamente como es. (Una combinación de AC y DC).

Hay que tener cuidado y tomar en cuenta que la componente DC de la señal (que se elimina en la medición AC), puede tener un valor grande y cause que la señal en la pantalla no se pueda ver. Para resolver el problema se establece la escala de medición vertical de forma adecuada.

Dados los conceptos de posición AC y DC, establecemos que:

a) La posición DC se usa para trabajar con corriente continua y la posición AC para la corriente alterna.

b) A diferencia de la posición AC la posición DC solo se puede trabajar con bajas frecuencias ya que la posición AC deforma la forma de onda de la señal medida, debido a la carga y descarga del capacitor de bloqueo.

c) Para trabajar con la posición AC se elimina la componente DC mientras que en la DC se presenta exactamente como es (Una combinación de AC y DC).

3.- Dibujar las señales del paso 2, indicando las posiciones de los selectores de amplitud (volts/div) y de tiempo (mseg/div)

Señal senoidal. Amplitud ajustada a 10 v, pico a pico y con una frecuencia de 500 Hz

AMPLITUD (V) PERIODO (µs) FRECUENCIA (kHz) FORMA DE ONDA9 300 3.33 Senoidal

CANAL

AMPLITUD (V) PERIODO (µs) FRECUENCIA (kHz) FORMA DE ONDA

1 9 300 3.33 Senoidal2 8 300 3.33 Senoidal

FASE Ambas están en fase (0°)

4.- Dibujar las figuras de Lissajous obtenidas en el paso (3) del procedimiento.

Señal senoidal con el circuito

Señal senoidal conectando el canal Y al punto B del circuito

CANAL

AMPLITUD (V) PERIODO (µs) FRECUENCIA (kHz) FORMA DE ONDA

1 2.9 2000 0,5 Senoidal2 6 2000 0,5 Senoidal

FASE Ambas están en fase (0°)

De 1 a 2

Circuito conectado con los bornes X e Y del osciloscopio

De 1 a 3

De 2 a 3

De 2 a 5

De 1 a 4

5. Desarrolle sus conclusiones acerca del experimento.

El funcionamiento de unos osciloscopios es análogo al de un voltímetro, debido a que en él se pueden medir voltaje (voltaje pico y voltaje pico a pico).

Se puede verificar las formas de las figuras de Lissajous correspondientes a relaciones de frecuencias comunes.

Hemos verificado que la ley de Ohm sigue siendo aún válida en los circuitos con corriente alterna.

VII. CONCLUSIONES

El procedimiento de cálculo del valor de la indicación del osciloscopio, es similar al de todos los medios de medición. Por ejemplo: El funcionamiento de unos osciloscopios es análogo al de un voltímetro, debido a que en él se pueden medir voltaje (voltaje pico y voltaje pico a pico).

A pesar de sus múltiples usos, el osciloscopio sirve para dar dos mediciones fundamentales tensión y tiempo.

Se puede verificar las formas de las figuras de Lissajous correspondientes a relaciones de frecuencias comunes.

VII. RECOMENDACIONES

Es recomendable, que el experimento realizado sea supervisado por un guía para obtener los resultados deseados en el presente experimento.

También debe tomarse en cuenta la importancia de que los equipos deben estar en buen estado y debidamente calibrados.

Además, es de gran importancia mantener atención a los datos y recomendaciones del profesor o formular cuestionamientos para un buen procedimiento, ya que, ante la falta de experiencia: es mejor preguntarle al profesor, antes de cometer un grave error.

Las señales están propensas a ser interferidas por alguna razón, probablemente el hecho de que la unión de cables está hecha a mano y no mediante conectores apropiados.

De tal manera que antes de realizar una medición debemos verificar la correcta unión de las conexiones

VIII. BIBLIOGRAFÍA

http://html.rincondelvago.com/osciloscopio_3.html

http://www.electronicafacil.net/tutoriales/CARACTERISTICAS-OSCILOSCOPIO-GENERADOR-FUNCIONES.php