INSTITUTO TECNOLOGICO DE AGUASCALIENTES Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Ingeniería Eléctrica Mediciones Eléctricas Equipo 2 PRACTICA 18 “MEDICION DE FRECUENCIA POR OSCILOSCOPIO EN MODO X-Y” Alumnos Andrade Chávez Iván 12150500 Chávez Jaime Edgardo Alejandro 12150505 Moreno Luján Alejandro 12150514 Rodríguez Flores Set Gerardo 12150518 Profesor M.C. Morones Alba José Alejandro Lugar y fecha de realización Aguascalientes, Ags., a 12 de Diciembre de 2013
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INSTITUTO TECNOLOGICO DE AGUASCALIENTES
Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Ingeniería Eléctrica
Mediciones Eléctricas
Equipo 2
PRACTICA 18
“MEDICION DE FRECUENCIA POR OSCILOSCOPIO EN MODO X-Y”
Alumnos
Andrade Chávez Iván 12150500
Chávez Jaime Edgardo Alejandro 12150505
Moreno Luján Alejandro 12150514
Rodríguez Flores Set Gerardo 12150518
Profesor
M.C. Morones Alba José Alejandro
Lugar y fecha de realización
Aguascalientes, Ags., a 12 de Diciembre de 2013
Fecha de entrega
Aguascalientes, Ags., a 16 de Diciembre de 2013
Instituto Tecnológico de AguascalientesDepartamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
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Practica 18.Medicion de frecuencia por osciloscopio en modo X-Y.INTRODUCCION
El presente trabajo tiene como objetivo principal tratar el tema de las figuras de Lissajous. El osciloscopio es
uno de los instrumentos de medida más utilizados, y con mayor número de aplicaciones en el laboratorio de
electrónica, puesto que nos permite visualizar la forma de onda de las señales. Dentro de la práctica se
llevaron a cabo varios experimentos haciendo uso de un osciloscopio y un generador de señales para
determinar la frecuencia entre dos señales, su desfasamiento y las diferentes formas que toman las figuras de
Lissajous.
Objetivo: Comprender el principio de funcionamiento y forma de operación del osciloscopio en modo X-Y
para medir la frecuencia de un circulo por medio de las figuras de Lissajous
.
MARCO TEORICO
Osciloscopio.
El osciloscopio es un instrumento que permite visualizar y registrar toda clase de señales de diferencia de
potencial. Permite medir tensiones alternas o continuas, aun cuando su principal utilidad está en las primeras
y también en la medida de señales transitorias, muy poca repetitivas o de muy corta duración, difíciles de
medir con otros instrumentos. La Figura 1 muestra un esquema simplificado de un osciloscopio.
Fig. 1 Componentes de un Osciloscopio Analógico.
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Fig. 1 Componentes de un Osciloscopio Analógico.
El elemento básico para la representación de las señales a medir es el tubo de rayos catódicos, en cuya
pantalla se produce la representación. Esta pantalla está recubierta de fósforo permitiendo la persistencia de
la misma, siendo este un factor de gran importancia en la observación de las ondas.
El sistema de deflexión está basado en un juego de cuatro capas desviadoras que funcionan por un proceso
electrostático, es decir, por la aplicación sobre ellas de una tensión que ejerce sobre los electrones del haz una
acción de atracción o repulsión, según sea su polaridad. Estas placas se encuentran colocadas en forma
paralela dos a dos, un par en posición vertical y el otro en posición horizontal.
Las placas verticales son las encargadas de realizar la deflexión horizontal, mientras que las horizontales
mueven el haz verticalmente. El fenómeno de la deflexión requiere la que se aplique sobre las placas, grandes
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Practica 18.Medicion de frecuencia por osciloscopio en modo X-Y.tensiones. Las tensiones que se aplican para realizar la deflexión horizontal están generadas por la llamada
base de tiempos. Las tensiones aplicadas a las placas encargadas de realizar la deflexión vertical provienen de
la señal que se desea visualizar, introducida a través de un amplificador interno.
Fig. 2 Osciloscopio Analogico.
Fig. 2 Osciloscopio Analogico.
La mayoría de los osciloscopios actuales ofrecen la posibilidad de representar simultáneamente dos señales
diferentes en la pantalla, las cuales se aplican sobre entradas diferentes en la pantalla. Para ello, el
instrumento de medición dispone de dos canales amplificadores internos independientes que entregan las
señales a un tubo de rayos catódico de doble haz o a un sistema que las conmuta sobre un haz único y permite
representar las dos formas de onda al mismo tiempo.
Generador de Señales.
El generador de señales es uno de los instrumentos más útiles. Su función es producir señales eléctricas a las
cuales se les puede modificar algunos parámetros como amplitud, frecuencia, ciclo útil etc. Lo que permite
hacer pruebas de equipos, análisis de circuitos y en general, una gran cantidad de experimentos y pruebas
tanto a nivel académico, como de mantenimiento de aparatos electrónicos.
Funcionamiento y usos generales.
Un generador de funciones es un instrumento versátil que genera diferentes formas de onda cuyas frecuencias
son ajustables en un amplio rango. Las salidas más frecuentes son ondas senoidales, triangulares, cuadradas y
diente de sierra. Las frecuencias de estas ondas pueden ser ajustadas desde una fracción de hertz hasta varios
cientos de kilo hertz.
Las diferentes salidas del generador se pueden obtener al mismo tiempo. Por ejemplo, proporcionando una
sola cuadrada para medir la linealidad de un sistema de audio, la salida en diente de sierra simultánea se
puede usar para alimentar el amplificador de deflexión horizontal de un osciloscopio, con lo que se obtiene la
a exhibición visual de los resultados de las mediciones. La capacidad de un generador de funciones de fijar la
fase de una fuente externa de señas es otra de las características importantes y útiles.
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Practica 18.Medicion de frecuencia por osciloscopio en modo X-Y.Fig. 3 Diferentes señales del Generador de Señales.
Fig. 3 Diferentes señales del Generador de Señales.
Controles, Conectores e Indicadores (Parte Frontal).
Fig. 4 Componentes de un Generador de Señales.
Fig. 4 Componentes de un Generador de Señales.
1. Botón de Encendido (Power button). Presione
2. este botón para encender el generador de funciones. Si se presiona este botón de nuevo, el
generador se apaga.
3. Luz de Encendido (Power on light). Si la luz está encendida significa que el generador esta
encendido.
4. 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.
5. Botones de Rango (Range buttons) (Hz). Esta variable de control determina la frecuencia de la señal
del conector en la salida principal.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
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Practica 18.Medicion de frecuencia por osciloscopio en modo X-Y.9. 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.
10. Control de ciclo de máquina (Duty control). Jala este control para activar esta opción.
11. 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 está
presionado, la señal se centra a 0 volts en DC.
12. 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.
13. 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.
14. Ancho del Barrido (Sweep Width). Este control ajusta la amplitud del barrido.
15. Conector de la salida principal (MAIN output connector). Se utiliza un conector BNC para obtener
señales de onda senoidal, cuadrada o triangular.
16. Conector de la salida TTL (SYNC (TTL) output connector). Se utiliza un conector BNC para
obtener señales de tipo TTL. [1][2]
Mediciones de Frecuencia
La medición de la frecuencia de ondas periódicas, se realiza con la misma técnica que se utiliza para medir el
tiempo.
La frecuencia de una onda es el número de ciclos por segundo. Por lo tanto, f=1/T siendo T el tiempo de un
ciclo, o sea el periodo.
Entonces, para calcular f, se mide el tiempo de un período y se aplica la ecuación anterior.
Figuras de Lissajous.
Estas figuras son el resultado de la composición de dos movimientos armónicos simples según dos
direcciones perpendiculares. Como se dijo antes, el osciloscopio tiene esa posibilidad operando en el modo
XY. Las figuras las podemos visualizar en el osciloscopio introduciendo una señal armónica por un canal y
otra señal de este tipo por el otro.
Medición de frecuencia y Fase con el modo X-Y
Para realizar esta medición se emplean 2 señales, una para producir un barrido horizontal y otra para producir
una deflexión vertical. La condición para este método es que las dos señales sean senoidales puras y que la
relación de frecuencia entre las mismas sea un número entero a fin de poder observar una figura estática.
La relación de frecuencias Fx y Fy se puede determinar dibujando las tangentes horizontales y verticales a las
curvas y contando los puntos de tangencia, tanto horizontal como vertical.
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Practica 18.Medicion de frecuencia por osciloscopio en modo X-Y.Fig.5 Figuras de Lissajous.
Fig.5 Figuras de Lissajous
También se pueden utilizar estas figuras para determinar la relación de fase entre dos ondas senoidales de la
misma frecuencia. Lo mismo que en el caso de las mediciones de frecuencia, una de las señales se aplica a la
entrada vertical y la otra a la entrada horizontal del osciloscopio.[3]
Fig. 6 Medición del ángulo de defasamiento.
Fig. 6 Medición del ángulo de defasamiento.
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Practica 18.Medicion de frecuencia por osciloscopio en modo X-Y.MATERIAL Y EQUIPO
1 osciloscopio marca Lab-Volt modelo AA 793 F.
1 generador de señales marca BK precisión modelo 3017ª.
1 variador de tensión marca Calrad modelo 45-740.
1 fuente de 110 V.C.A. 60 Hz.
Sonda de osciloscopio.
Sondas del generador de señales.
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Practica 18.Medicion de frecuencia por osciloscopio en modo X-Y.DESARROLLO EXPERIMENTAL
1.- Se tomo como fuente la mesa de trabajo en la sección monofásica.
2.- Se conecto un receptáculo monofásico a la mesa de trabajo conectando una parte a línea y la otra a neutro.
3.-A él osciloscopio se le coloco una clavija monofásica con la clavija conectada esta se conecto al
receptáculo monofásico de corriente alterna.
4.-A el generador de señales se le coloco una clavija monofásica con la clavija conectada esta se conecto al
receptáculo monofásico de corriente alterna.
5.- Se conecto el variador de tención a nuestra fuente a una diferencia de potencial de 120v saliendo de línea
a la entrada (input) del mismo, después se conecto el neutro a la otra parte del variador de tensión.
6.- se coloco una sonda especial al generador de señales que era tipo caimán.
7.- se conectaron dos sondas en nuestro osciloscopio, una por cada canal, el canal uno se conecto con el
variador de tensión en la parte de salida (output). En el canal 2 se conecto el generador de señales conectando
sonda con sonda de cada elemento.
8.- se conecto un multímetro en la salida de nuestro variador de tensión.
Fig .6 Circuito de conexión.
Fig .6 Circuito de conexión.
RESULTADOS Y DISCUSION
A continuación se muestran las fotografías captadas de las diferentes figuras de Lissajous, y su defasamiento,
además de las diferencias con respecto a el cambio de frecuencia entre las señales.
1.-Señal Patrón 60Hz 2.-Señal Prueba 60Hz
A) Desfasamiento 0°
Figura Lissajous Onda Senoidal
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Practica 18.Medicion de frecuencia por osciloscopio en modo X-Y.B) Desfasamiento 90°
Figura de Lissajous Onda Senoidal
C) Desfasamiento 22.88°
Figura de Lissajous Onda Senoidal
D) Desfasamiento 180°
Figura de Lissajous Onda Senoidal
E) Desfasamiento 128.68°
Figura de Lissajous Onda Senoidal
2.-Señal Patrón 60Hz 2.-Señal Prueba 30Hz
Figura de Lissajous Onda Senoidal
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Practica 18.Medicion de frecuencia por osciloscopio en modo X-Y.3.-Señal Patrón 60Hz 2.-Señal Prueba 120Hz
Figura de Lissajous Onda Senoidal
4.-Señal Patrón 60Hz 2.-Señal Prueba 180Hz
Figura de Lissajous Onda Senoidal
1.-Señal Patrón 60Hz 2.-Señal Prueba 60Hz
En este caso no fue necesario realizar algún calculo, puesto que cuando las frecuencias de dos señales son
iguales las figuras de Lissajous nos muestran el comportamiento de esa igualdad, ya sea con una línea
diagonal o un circulo, teniendo en cuenta que si existe un desfasamiento el cual se cálculo de la siguiente
manera:
Defasamiento en la primera parábola del inciso c):
θ=sen . 1 AB
=sen−1 718
θ=22.88°
Defasamiento de la segunda parábola del inciso d):
θ=sen . 1 AB
=sen−11016
θ=38.68 ° + 90° = 128.68°
La frecuencia se puede obtener por medio de la relación del numero de bucles ya sea en forma vertical u
horizontal.
2.-Señal Patrón 60Hz 2.-Señal Prueba 30Hz
Frecuencia = Frecuencia PatronN debucles
Frecuencia = 60Hz
2=30Hz
3.-Señal Patrón 60Hz 2.-Señal Prueba 120Hz
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Practica 18.Medicion de frecuencia por osciloscopio en modo X-Y.Frecuencia = Señal patron∗N de bucles
Frecuencia = 60∗2=120Hz
4.-Señal Patrón 60Hz 2.-Señal Prueba 180Hz
Frecuencia = Señal patron∗N de buclesFrecuencia = 60∗3=180Hz
Con esto se concluye que se puede llegar a conocer la frecuencia de una señal de prueba respecto a
una patrón, utilizando las figuras de Lissajous como referencia.
CONCLUSIONES
Andrade Chávez Ivan
El osciloscopio es un instrumento muy útil y necesario en cualquier curso de la carrera de Ing. Eléctrica en el
cual se tenga que recurrir a su utilización, en esta práctica me di cuenta de la interpretación de las figuras de
Lissajous, las cuales dependen de la frecuencia de una señal patrón y una de prueba, además de la amplitud
de las dos señales. En este caso al utilizar un osciloscopio analógico se puede definir y calcular la frecuencia
y el desfase entre dos señales. Es muy importante conocer con anterioridad el modo de operación de los
botones y perillas del osciloscopio, para no tener problemas al estar utilizando el instrumento.
Chávez Jaime Edgardo Alejandro
El osciloscopio analógico es un instrumento de medición muy útil el cual nos sirve para la representación
gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. En esta práctica me fue muy interesante observar
las figuras que se forman dependiendo de la diferencia que se presenta en la frecuencia ya sea mayor menor o
igual se forman diferentes figuras. el generador de señales me pareció muy interesante ya que con este se
pueden modificar varias cosas como la frecuencia, el voltaje la amplitud.
Moreno Luján Alejandro
La practica realizada, me dejo como aprendizaje, el conocimiento del manejo correcto de el generador de
señales y de él osciloscopio analógico, que a diferencia del digital, permite observar con una mejor calidad
las figuras de Lissajous, ya que en el digital se muestran incompletas o con una muy baja calidad, con
respecto a la figura. Además se verifico el defasamiento de cada una de ellas comprobando las diferentes
características dependiendo de lo que se desee tomar, ya sea el ángulo de defasamiento o también observar el
cambio de frecuencia con respecto a la señal patrón.
Rodríguez Flores Set Gerardo
El osciloscopio analógico es un instrumento de mucha utilidad para poder determinar el comportamiento de
diferentes circuitos dentro del área de la Ingeniería Eléctrica, en esta práctica nos ayudo a interpretar las
figuras de Lissajous, donde dependiendo de la figura de Lissajous se determina la frecuencia de un circuito,
ya sea por el numero de bucles de forma horizontal o vertical, si se forma un circulo, una línea recta o una
parábola. Además se comprobó con el osciloscopio digital este mismo comportamiento pero de una manera
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Practica 18.Medicion de frecuencia por osciloscopio en modo X-Y.un poco más sencilla, debido a que muchos de los botones y controles que contiene el osciloscopio analógico
se encuentran juntos.
OBSERVACIONES
Algunas sondas se encuentra dañadas, es conveniente que se utilice una que se encuentre en buen estado.
Antes de utilizar el osciloscopio es necesario conocer el funcionamiento y la aplicación de cada botón y
perilla del osciloscopio para tener una correcta manipulación de las señales a examinar.
Se puede utilizar el osciloscopio de dos maneras en modo X-Y y en su modo normal, se puede interpretar el
defasamiento y la frecuencia en estos dos modos.
REFERENCIAS
1. Foros de Electrónica. Comunidad Internacional de Electrónicos. Generador de Funciones.
2. CEKIT Curso Práctico de Electrónica Moderna.
3. Osciloscopio – Medición de tiempo, frecuencia y fase.
