UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

Curso: Física III (MB-226 C)

Informe del laboratorio #2:

OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA

Profesor:I

Alumnos:Castro Velasquez Marco Antonio

LIMA - PERÚ2013

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2.

A primera vista, un osciloscopio puede parecer un instrumento muy complejo, y para su uso sea necesaria una capacitación previa. Pero en realidad este es relativamente fácil de

utilizar, aunque para su buen entendimiento y manejo es necesario realizar un laboratorio exclusivamente para aprenderlo, ya que es necesario su uso en otras experiencias.

Lo que se presentará en este informe, además de lo antes mencionado, nos permitirá conocer las utilidades básicas de un osciloscopio, comenzando básicamente con el

reconocimiento de sus botones y las funciones que estas cumplen a la hora de realizar una experiencia, y las clases de medidas de voltaje y gráficas.

3.

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1.- Carátula.

2.- Prologo.

3.- Índice.

4.- Objetivos.

5.- Representación Sistemática del Proceso de Toma de

Datos.

6.- Fundamento Teórico

8.- Conclusiones y Recomendaciones.

9.- Bibliografía.

4.

Conocer el osciloscopio, el cual nos permite medir de manera sencilla todo tipo de voltajes, además de poder medir la amplitud, periodo y frecuencia de todo tipo de funciones de voltaje en el tiempo.

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Conocer las gráficas en los ejes X e Y del osciloscopio, de modo que podamos interpretarlas adecuadamente.

Aprendidos los conceptos básicos, utilizar este instrumento de manera completa, para funciones como por ejemplo localizar averías en un circuito, determinar que parte de la señal es ruido, etc.

5.

1. Equipo: Un oscilador de 25 MHz (Elenco modelo S-1325), una pila de 1.5 voltios, una fuente de voltaje contante con varias salidas, un transformador de voltaje alterno con varias salidas, un transformador de voltaje alterno 220/6V 60Hz, un generador de función Elenco GF-8026, cables de conexión, un multimetro digital.

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2. Procedimiento:

A. Identificación de controles e interruptores del osciloscopio:

B. Medidas de voltaje DC:

C. Medidas de voltaje AC: Amplitud, voltaje pico-pico, periodo y frecuencia:

D. Otras funciones de voltaje V:

E. Osciloscopio como graficador XY:

6.

La tensión a medir se aplica a las placas de desviación vertical oscilante de un tubo de rayos catódicos (utilizando un amplificador con alta impedancia de entrada y ganancia ajustable) mientras que a las placas de desviación horizontal se aplica una tensión en diente de sierra (denominada así porque, de forma repetida, crece suavemente y luego cae de forma brusca). Esta tensión es producida mediante un circuito oscilador apropiado y su frecuencia puede ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la frecuencia de la señal a medir. Esto es lo que se denomina base de tiempos.

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En la figura se puede ver una representación esquemática de un osciloscopio con indicación de las etapas mínimas fundamentales. El funcionamiento es el siguiente:En el tubo de rayos catódicos el rayo de electrones generado por el cátodo y acelerado por el ánodo llega a la pantalla, recubierta interiormente de una capa fluorescente que se ilumina por el impacto de los electrones.Si se aplica una diferencia de potencial a cualquiera de las dos parejas de placas de desviación, tiene lugar una desviación del haz de electrones debido al campo eléctrico creado por la tensión aplicada. De este modo, la tensión en diente de sierra, que se aplica a las placas de desviación horizontal, hace que el haz se mueva de izquierda a derecha y durante este tiempo, en ausencia de señal en las placas de desviación vertical, dibuje una línea recta horizontal en la pantalla y luego vuelva al punto de partida para iniciar un nuevo barrido. Este retorno no es percibido por el ojo humano debido a la velocidad a que se realiza y a que, de forma adicional, durante el mismo se produce un apagado (borrado) parcial o una desviación del rayo.Si en estas condiciones se aplica a las placas de desviación vertical la señal a medir (a través del amplificador de ganancia ajustable) el haz, además de moverse de izquierda a derecha, se moverá hacia arriba o hacia abajo, dependiendo de la polaridad de la señal, y con mayor o menor amplitud dependiendo de la tensión aplicada.Al estar los ejes de coordenadas divididos mediante marcas, es posible establecer una relación entre estas divisiones y el período del diente de sierra en lo que se refiere al eje X y al voltaje en lo referido al Y. Con ello a cada división horizontal corresponderá un tiempo concreto, del mismo modo que a cada división vertical corresponderá una tensión concreta. De esta forma en caso de señales periódicas se puede determinar tanto su período como su amplitud.El margen de escalas típico, que varía de microvoltios a unos pocos voltios y de microsegundos a varios segundos, hace que este instrumento sea muy versátil para el estudio de una gran variedad de señales.

Limitaciones del osciloscopio analógicoEl osciloscopio analógico tiene una serie de limitaciones propias de su funcionamiento:

Las señales deben ser periódicas. Para ver una traza estable, la señal debe ser periódica ya que es la periodicidad de dicha señal la que refresca la traza en la pantalla. Para solucionar este problema se utilizan señales de sincronismo con la señal de entrada para disparar el barrido horizontal (trigger level) o se utilizan osciloscopios con base de tiempo disparada.

Las señales muy rápidas reducen el brillo. Cuando se observa parte del período de la señal, el brillo se reduce debido a la baja persistencia fosfórica de la pantalla. Esto se soluciona colocando un potencial post-acelerador en el tubo de rayos catódicos.

Las señales lentas no forman una traza. Las señales de frecuencias bajas producen un barrido muy lento que no permite a la retina integrar la traza. Esto se solventa con tubos de alta persistencia. También existían cámaras Polaroid especialmente adaptadas para fotografiar las pantallas de osciloscopios. Manteniendo la exposición durante un periodo se obtiene una foto de la traza. Otra forma de solucionar el problema es dando distintas pendientes al diente de sierra del barrido horizontal. Esto permite que tarde más tiempo en barrer toda la pantalla, y por ende pueden visualizarse señales de baja frecuencia pero se verá un punto desplazándose a través de la pantalla debido a que la persistencia fosfórica no es elevada.

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Sólo se pueden ver transitorios si éstos son repetitivos; pero puede utilizarse un osciloscopio con base de tiempo disparada. Este tipo de osciloscopio tiene un modo de funcionamiento denominado "disparo único". Cuando viene un transitorio el osciloscopio mostrará este y sólo este, dejando de barrer una vez que la señal ya fue impresa en la pantalla.

7.

1. Haga una tabla de tres columnas indicando el voltaje medido con el osciloscopio, el voltaje medido con el multímetro y el voltaje nominal de cada salida de la fuente.

2.

Fuente a medir

Voltaje Nominal Medida del Osciloscopio

Medida del Multímetro

Pila 1,5 V 1,5 V 1,49VFuente de

voltaje constante con varias salidas

2 V3V4 V6 V

7,5 V9 V

12 V

1.9 V2.8 V4 V

5,9 V6,3 V8,9 V11,8 V

1,6 V2,96 V3,96 V5,62 V6,97V7,49 V11,1 V

3. ¿Es realmente constante el voltaje de cada salida dado por esta fuente?

En realidad no, pero se le puede considerar constante ya que las variaciones de este con el tiempo son ligeras y no representan por lo general un cambio significativo. En el caso de las pilas, el cambio de voltaje (específicamente decrece), si es notorio luego de un determinado periodo.

4. ¿Cuál es el periodo de voltaje alterno dado por el transformador de 6 Voltios? Diga el número de divisiones cuando el control 28 está en posición 1 ms/división, 2 ms/división, 5 ms/división. ¿Cuál es la frecuencia del voltaje alterno dado por el transformador? ¿Cuál es la amplitud del voltaje? ¿Cuál es el voltaje pico-pico?

Según lo visto en el osciloscopio, el periodo del voltaje del transformador de 6 V es de 16 ms. Ahora, cuando el control 28 tenía determinadas posiciones, las divisiones de la pantalla eran aproximadamente:

En posición de 1 ms/división, no se podía apreciar un periodo completo, pero debieron ser unas 16 divisiones.

En posición de 2 ms/división, habían 8 divisiones.

En posición de 5 ms/división, habían 3,2 divisiones.

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Ya que el periodo es numéricamente la inversa de la frecuencia, esta última toma el valor de 62,5 Hz. Además, la amplitud del voltaje era de 8.5 V, y el voltaje pico-pico era de 17 V.

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

6. Si el osciloscopio está en el 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 señal observada.

7. Repita 5 pero con el control 16 en la posición “afuera”

8.

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CONCLUSIONES:

1. El osciloscopio es un instrumento de medida muy útil, el cual nos permite, como lo hemos visto en este laboratorio, tener una gráfica de cualquier tipo de volteja constante en función del tiempo y calcular algunas variables, dependiendo del tipo de voltaje.

2. Además, se puede comparar diferentes voltajes gracias a la pantalla que proyecta dichas funciones.

3. Se aprendió el funcionamiento del osciloscopio así como la forma de usarlo adecuadamente.

RECOMENDACIONES:

1. Es de obvia importancia leer la guía de laboratorio antes de proceder con el laboratorio, para de este modo no complicarse en cada paso, ya que de otro modo este laboratorio puede ser uno de los más largos e incluso agotador.

2. Otro aspecto importante y fundamental es el hacho de seguir correctamente cada paso indicado en la guía de laboratorio, ya que una pequeña instrucción no tomada en cuenta lleva a que al final de la experiencia no se obtengan los resultados esperados.

9.

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MANUAL DE LABORATORIO DE FISICA GENERAL(Universidad Nacional de Ingeniería - Fac. de Ciencias)

Física Universitaria Vol. II (Sears, Zemansky, Young, Freedman)

Electricidad y magnetismo.(Serway, Beichner)