Informe de Laboratorio Nº5

EL OSCILOSCOPIO
Escuela de fsica-UNT-TRUJILLO-PERU Curso: Fsica Electrnica 1
RESUMEN
En esta experiencia se estudio el funcionamiento de un Osciloscopio en el tratamiento de seales elctricas. Este documento describe las principales caractersticas de un Osciloscopio Digital (ATEM ADS 1062 CAL) con el objetivo de que sea correctamente utilizado en laboratorio. Nuestra tarea consisti en medir seales de corriente continua y alterna (referencia Fig.1, Fig.2, Fig.3). Simultneamente haremos mediciones con el voltmetro para comparar con la lectura del osciloscopio.
OBJETIVOS
Aprender a utilizar correctamente un osciloscopio digital. Medir seales elctricas alternas y continuas usando un osciloscopio.
FUNDAMENTO TEORICO
El osciloscopio no es ms que un instrumento para la visualizacin de seales elctricas en el dominio del tiempo. En otras palabras, se pueden ver formas de onda en l. La mayora de los usos pueden no ser obvios, pero si posee uno, probablemente piense que es uno de los elementos ms usados. Los osciloscopios, clasificados segn su funcionamiento interno, pueden ser tanto analgicos como digitales, siendo el resultado mostrado idntico en cualquiera de los dos casos, en teora. Utilizacin En un osciloscopio existen, bsicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la seal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la seal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma tcnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la seal que quiera medir. Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano. El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo (segundos, milisegundos, microsegundos, etc., segn la resolucin del aparato). El segundo regula el eje Y (vertical) controlando la tensin de entrada (en Voltios, mili voltios, micro voltios, etc., dependiendo de la resolucin del aparato). Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla, permitiendo saber cunto representa cada cuadrado de sta para, en consecuencia, conocer el valor de la seal a medir, tanto en tensin como en frecuencia. (En realidad se mide el periodo de una onda de una seal, y luego se calcula la frecuencia)
Descripcin del Osciloscopio Utilizado en Laboratorio 13 14 12 11
10 9 8
1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
3 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.
Interruptor de encendido Host de interfaz USB Botn de opciones Botn de men Canal de entrada de seal Canal de entrada de disparo externo Conector para ajuste de la sonda
Control vertical Control de disparo Control de ejecucin Control horizontal Botn de funciones comunes Perilla universal Botn de imprimir
Descripcin de operacin de botones y perillas CH1, CH2: Botn de control de men de canal 1 y 2. MATH: Botn de control de funciones matemticas. REF: Botn de control de formas de onda de referencia. HORI MENU: Botn de control horizontal. TRIG MENU: Botn de control de disparador. SET TO 50%: Establece el nivel de disparo en el punto medio de la amplitud de la seal.
FORCE: Se usa el botn de FORCE para completar la adquisicin de formas de onda de corriente ya sea el osciloscopio detecte un disparo o no. Esto es til para la adquisicin individual y modo de disparo normal. SAVE/RECALL: Muestra el men Guardar/Recuperar para configuraciones y formas de onda. ACCQUIRE: Muestra el men de adquisicin. MEASURE: Muestra el men de mediciones automticas. CURSORS: Muestra el men cursor. El control de posicin vertical ajusta la posicin del cursor mientras se muestra el men de cursor y los cursores son activados. Los cursores permanecen en pantalla (a menos que Type este en OFF) despus de dejar el men cursor pero no son ajustables. DISPLAY: Muestra el men pantalla. UTILITY: Muestra el men utilidades. DEFAULT SETUP: Recupera la configuracin de fabrica. HELP: Introduce al sistema de ayuda en lnea. AUTO: Ajusta automticamente los controles del osciloscopio para generar una presentacin til de las seales de entrada. RUN/STOP: Adquiere formas de onda continuamente o detiene la adquisicin. Nota: Si la adquisicin de ondas se detiene (usando el RUN/STOP o el botn SINGLE), el control SEC/DIV expande o comprime la forma de onda. SINGLE: Adquiere una sola forma de onda y luego se detiene.
ONDA SINUSOIDAL
V. Eficaz:
V. Medio:
DIENTE DE SIERRA
V. Eficaz:
V. Medio:
INSTRUMENTOS Y MATERIALES
FIGURA 4: Equipo e Instrumental Utilizado en Laboratorio F1: Fuente de AC 6.3V (Transformador, para filamentos) Health IP-17 F2: Pila de 1.5 V DC R: Sistema de generador de tensiones superpuestas (rectificador y filtro) M1: Voltmetro AC/DC M2: Osciloscopio Digital ATTEN ADS 1062 CAL
METODO Y ESQUEMA EXPERIMENTAL

1.-Comprobacin del Osciloscopio:
a. Encendemos el osciloscopio. Pulsamos el botn DEFAULT SETUP y observamos en pantalla el resultado de la auto-comprobacin. La atenuacin de la sonda por defecto es 1X. b. Ajustamos el interruptor a 1X en la sonda y conectamos al canal 1 del osciloscopio. Conectamos la punta de la sonda y el cable de tierra a los conectores para ajuste de la sonda. Pulsamos el botn AUTO para mostrar la frecuencia de 1KHz y alrededor de 3V pico-pico de la onda cuadrada. c. Pulse la tecla CH1 dos veces para cancelar el canal 1, pulse CH2 para cambiar la pantalla al canal 2, repetir los pasos a. y b.
FIGURA 5: Aprendiendo a Manejar el Osciloscopio
2.-Medicion de una Seal de Corriente Alterna:

Instalamos el circuito de la Fig.1 y aplicamos mediante la fuente F1 una seal sinusoidal a la entrada del canal 1 del osciloscopio, operamos las perillas de control vertical y horizontal de manera que aparezcan en la pantalla uno o dos periodos de la seal elctrica. Luego activamos el botn MEASURE y finalmente con los botones de opciones seleccionamos medir el voltaje eficaz, pico pico y la frecuencia. Simultneamente tambin mida el voltaje eficaz de la seal sinusoidal con el voltmetro para compararla con la lectura del osciloscopio.
FIGURA 6: Ensamblado del Circuito de la Fig.1
3.-Medicion de una Seal de Corriente Continua:

Verificamos que la lnea de referencia del osciloscopio en la parte media de la pantalla, instalamos el circuito de la Fig.2 y mediante la pila F2 aplicamos un voltaje DC, observando el efecto de esta tensin sobre la lnea de referencia en la pantalla, medimos con el osciloscopio el valor de la tensin. Para comparar con el voltmetro medimos tambin la tensin DC.
FIGURA 7: Ensamblado del Circuito de la Fig.2
4.-Medicin de una Seal Superpuesta de Corriente Contina y Alterna:

Instalamos el circuito de la Fig. 3 empleando el circuito R como una caja negra que ya se encuentra armado. La seal de entrada tiene una componente continua expresada por el salto de la lnea de referencia y una componente alterna en diente de sierra. Para la medicin de la componente continua activamos el botn CH1 y con los botones de opciones seleccione acoplamiento CC. Luego activamos el botn MEASURE, y medimos el voltaje DC (Voltaje Medio). Para la medicin de la componente alterna activamos el botn CH1 y con los botones de opciones seleccionamos acoplamiento CA. Luego activamos el botn MEASURE, y procedemos a medir el voltaje eficaz, pico pico y la frecuencia. Medimos tambin con el voltmetro, haciendo luego las respectivas comparaciones en la seccin de anlisis de resultados.
FIGURA 8: Circuito R (CAJA NEGRA), de la Fig. 3
DATOS EXPERIMENTALES
En esta parte no se realizo medicin alguna solo, el experimentador se limite a conocer las funciones y caractersticas del osciloscopio.

Siguiendo el procedimiento anterior se encontraron los siguientes valores: Borne 1: TABLA N1 Osciloscopio Voltaje Pico Pico Frecuencia Voltmetro Voltaje Eficaz
Voltaje Eficaz
Borne 2: TABLA N2 Osciloscopio Voltaje Pico Pico Frecuencia Voltmetro Voltaje Eficaz
Voltaje Eficaz

En esta seccin se trabajo con una pila a la cual medimos su tensin para comparar con el osciloscopio. TABLA N3 Voltaje Eficaz Osciloscopio Voltaje Pico Pico Frecuencia Voltmetro Voltaje Eficaz (Pila)

Siguiendo el procedimiento establecido se encontraron los siguientes valores: Para la componente continua: TABLA N4 Osciloscopio Voltaje Pico Pico Frecuencia Voltmetro Voltaje Eficaz
Voltaje Eficaz
Para la componente alterna: TABLA N5 Voltaje Eficaz Osciloscopio Voltaje Pico Pico Frecuencia Voltmetro Voltaje Eficaz
ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS

En esta parte no se realizo medicin alguna solo, el experimentador se limite a conocer las funciones y caractersticas del osciloscopio.

Encontremos el error entre el voltajes eficaz medido por el voltmetro y el determinado por el osciloscopio. Cules son las causas posibles?
Voltaje Eficaz (Osciloscopio)
TABLA N5 Voltaje Eficaz (Voltmetro)
Error Relativo Porcentual 9.4%
Posiblemente no se tuvo el cuidado debido al manejar el osciloscopio. Algunos valores del osciloscopio oscilaban y se tuvo que tomar el ms cercano al del voltmetro.

Encontremos el error entre el voltajes eficaz medido por el voltmetro y el determinado por el osciloscopio. Cules son las causas posibles? Voltaje Eficaz (Osciloscopio) TABLA N5 Voltaje Eficaz (Voltmetro-Pila) Error Relativo Porcentual 2.7%
Pues para esta medicin la pila deba tener un voltaje de y esta tenia as que creo que el error es justificable, ya que el valor que arrojo el osciloscopio es muy cercano.

Encontremos el error entre el voltajes eficaz medido por el voltmetro y el determinado por el osciloscopio. Cules son las causas posibles? Para la componente continua: Voltaje Eficaz (Osciloscopio) TABLA N5 Voltaje Eficaz (Voltmetro) Error Relativo Porcentual 16.0%
Como vern el error es alto esto se debi a que al momento de medir los voltajes en el osciloscopio, estos oscilaban mucho y se decidi escoger los valores ms cercanos al de los arrojados por el voltmetro.
Para la componente alterna: Voltaje Eficaz (Osciloscopio) TABLA N5 Voltaje Eficaz (Voltmetro) Error Relativo Porcentual 0.3%
Al igual que en la componente continua los valores del voltaje eficaz oscilaban mucho as que se tomo el ms cercano al del voltmetro. Cabe resaltar que tuvimos dificultades para cambiar de componente continua a alterna y/viceversa en el osciloscopio.
CONCLUSIONES
En el desarrollo del anlisis experimental se estudio las ms importantes funciones de un osciloscopio as como entrenarnos en su manejo. Se analizaron seales de corriente alterna y continua voltaje eficaz, voltaje pico pico, frecuencias cuyos valores fueron comprobados con ayuda de un voltmetro, encontrndose que estos difieren en un valor porcentual mnimo. Es importante que el osciloscopio utilizado permita la visualizacin de seales de por lo menos 4,5 ciclos por segundo, lo que permite la verificacin de etapas de video, barrido vertical y horizontal y hasta de fuentes de alimentacin.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Joseph E. Edminister M.S.E., Circuitos Elctricos, Segunda Edicin, Mc Graw-Hill, Mxico, 2009

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EL OSCILOSCOPIO

Escuela de fsica-UNT-TRUJILLO-PERU Curso: Fsica Electrnica 1

Descripcin del Osciloscopio Utilizado en Laboratorio 13 14 12 11

3 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

METODO Y ESQUEMA EXPERIMENTAL

FIGURA 5: Aprendiendo a Manejar el Osciloscopio

2.-Medicion de una Seal de Corriente Alterna:

FIGURA 6: Ensamblado del Circuito de la Fig.1

3.-Medicion de una Seal de Corriente Continua:

FIGURA 7: Ensamblado del Circuito de la Fig.2

4.-Medicin de una Seal Superpuesta de Corriente Contina y Alterna:

FIGURA 8: Circuito R (CAJA NEGRA), de la Fig. 3

2.-Medicion de una Seal de Corriente Alterna:

3.-Medicion de una Seal de Corriente Continua:

4.-Medicin de una Seal Superpuesta de Corriente Contina y Alterna:

ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS

2.-Medicion de una Seal de Corriente Alterna:

Voltaje Eficaz (Osciloscopio)

TABLA N5 Voltaje Eficaz (Voltmetro)

Error Relativo Porcentual 9.4%

3.-Medicion de una Seal de Corriente Continua:

4.-Medicin de una Seal Superpuesta de Corriente Contina y Alterna:

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