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Laboratorio de Física III

OSCILOSCOPIO COMO INTSTRUMENTO DE MEDIDA

OBJETIVOS:Lograr que los estudiantes se familiaricen con el osciloscopio, el cual

será usado como: Instrumento de medida de voltajes constantes, alternos y como instrumento para medir amplitud, periodo y frecuencia de diferentes funciones de voltaje periódicas en el tiempo

EQUIPO: 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, 60 Hz Un generador de función Elenco GF-8026 Cables de conexión Un multímetro digital

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA 2


MARCO TEORICO: Principio fundamental del osciloscopio :

El osciloscopio se puede ver ya sea como un conjunto de subsistemas que interactúan para obtener ciertos resultados, o bien se puede visualizar como un instrumento de medición y que es de gran ayuda en el estudio de las señales. El osciloscopio puede comprenderse como un sistema compuesto por un conjunto de subsistemas, y estos subsistemas a su vez por otros subsistemas.

En la Ilustración 1 podemos ver los subsistemas del osciloscopio, los subsistemas del CRT y del circuito de base del tiempo. El tubo de rayos catódicos CRT (Catode Ray Tube) debe encontrarse al vacío para evitar que la trayectoria de los electrones que fluyen en su interior, del cañón electrónico a la pantalla, se vea modificada por colisiones con moléculas de aire. Su trayectoria debe ser determinada únicamente por los campos eléctricos controlados tanto en el eje horizontal como vertical, de manera que el trazo que aparece en la pantalla que se encuentra en el extremo final del tubo refleje únicamente tales influencias sobre el rayo de electrones o catódico.

Ilustración 1



El cañón electrónico o CRT está compuesto por:1. Un cátodo termoiónico capaz de liberar electrones al calentarse.2. Electrodos que tienen como función acelerar los electrones hacia

la pantalla fluorescente y concentrarlos en un solo punto (Focus e Intensity son las perillas de control correspondientes).

El sistema de deflexión tiene dos componentes: en el eje horizontal (tiempo) y en el ejeVertical (voltaje o señal de entrada a estudiar) La deflexión horizontal se logra por medio de un campo eléctrico entre dos placas paralelas. Este campo eléctrico es controlado por el generador de barrido por medio de lo que se conoce como Neñal diente de sierra", la cual consiste en pasar de manera continua de un campo eléctrico con intensidad cero a un campo eléctrico con intensidad máxima dentro de un determinado lapso de tiempo (Time / Div es la perilla que permite al usuario determinar el tiempo que debe tardar el campo eléctrico en pasar de la intensidad cero a la máxima intensidad) Cuando la intensidad del campo es cero, los electrones no sufren ninguna desviación o deflexión de su trayectoria en el eje horizontal, y cuando la intensidad es máxima, el flujo de electrones sufre su máxima deflexión.

ILUSTRACION 2



El generador de barrido genera los "dientes" a partir de los pulsos que el generador de pulsos le proporciona. E1 generador de pulsos le envía un pulso al generador de barrido cada vez que la señal de disparo o de sincronización tiene el valor de la pendiente y del nivel seleccionado por medio de los controles externos señalados como "Trigger", "Slope" o "Level". Como señal de disparo puede usarse la misma señal de entrada a estudiar, la señal de la línea de suministro (Line) o alguna señal externa distinta (Ext.) Esto lo determina el usuario con el control que ofrecen las alternativas (CH1, CH2, EXT, LINE)

La deflexión vertical se logra, igualmente, por medio de un campo eléctrico entre dos placas paralelas. Este campo eléctrico es controlado por la señal que queremos estudiar. La variación en el tiempo de la señal a estudiar es la misma con la que varía nuestro campo eléctrico en dirección vertical.

De este modo, el trazo que una señal de entrada al osciloscopio produce en la pantalla del mismo, está determinada por el golpe que los



electrones producen en la película de material fluorescente que constituye la pantalla. El lugar de la pantalla en el que van a golpear los electrones varía en el tiempo de acuerdo a la variación del campo eléctrico establecido entre los dos pares de placas paralelas

PROCEDIMIENTO

A. Identificación de controles e interruptores del osciloscopio

1. Se observó el osciloscopio y se identificó controles e interruptores en el osciloscopio real con los enumerados en la figura 5. En las instrucciones siguientes nos referiremos a los controles del osciloscopio solo por su número correspondiente en la figura 5.

2. Encendimos el osciloscopio usando el interruptor 4. Se encendió una luz roja en el botón 5; usando los interruptores 6 y 8 logramos que el punto o la línea tengan una intensidad y un ancho adecuado a nuestra vista.



3. Observamos que la señal en el osciloscopio puede ser línea o dependiendo de la posición del interruptor 30. Línea en la posición “afuera” y punto en la posición “adentro”. Discutimos con nuestro profesor que es lo que se conecta internamente en el osciloscopio a las placas H para cambiar de uno a otro modo.

4. Sin conectar ningún potencial externo ni en 12 ni en 17, colocamos 15 y 20 ambos en posición GND. Con el control 21 en posición CHA (canal 1) usamos los controles 11 y 27 para colocar el punto luminoso en el centro de la pantalla de osciloscopio.

5. Con el control 21 en CHB (canal 2) usamos los controles 16 y 27 para colocar el punto luminoso en el centro de la pantalla



B. Medidas de voltaje dc6. Se colocó los interruptores 15 y 20 en la posición DC. Conectamos

una fuente de voltaje constante (una pila por ejemplo) a la conexión 12. Manteniendo el control 21 en posición CHA y el control 24 en CHB se observó la desviación vertical del punto luminoso

7. Repetimos lo hecho en el paso 5 con el voltaje constante conectado a la conexión 17, el control 21 en la posición CHB y el 24 en CHA. Se usó ahora las escalas dadas por el interruptor 18.

8. Se investigó las funciones de los controles 14 y 19 jalando cada uno de ellos hacia afuera y rotándolos en sentido anti horario.



9. Regresamos los controles 14 y 19 a sus posiciones tales que 13 y 18 den lecturas en voltios por división

10.Se usó la fuente de voltaje constante con varias salidas y medimos el voltaje de cada salida con el osciloscopio. Comparamos con los resultados obtenidos usando el multímetro digital.

RESULTADOS:

1. Voltaje 2 voltios

Osciloscopio Escala 1

Multímetro




Osciloscopio Escala 1

Multímetro




Osciloscopio Escala 0.5

Multímetro



C. Medidas de voltaje ac: amplitud, voltaje, pico-pico, periodo y frecuencia.

11. Se colocó el interruptor 30 en la posición “afuera”.

12.Conectamos el transformador de 6V a la conexión 12 y el interruptor 21 en CHA. Encontramos la mejor escala de voltios por división (control 13) y la del tiempo por división (control 28) para ver completamente un periodo del voltaje senoidal. Usamos el control 25 para estabilizar el grafico en la pantalla del osciloscopio.

13.El número de cuadraditos “verticales” multiplicado por el valor indicado en el interruptor 13 nos da la medida en voltios tanto de la amplitud como del voltaje pico-pico.



14.El número de cuadraditos horizontales multiplicado por el valor indicado por el interruptor 28 nos da el periodo del voltaje alterno del transformador. Esto es cierto solo si el control 29 está en posición totalmente rotado en sentido horario.

15.La frecuencia en Hertz (Hz) es la inversa del periodo (f=1/T)

Voltaje 2 voltios

Osciloscopio escala 2



Voltaje 3 voltios


Voltaje 4 voltios

Osciloscopio escala 0.5



Voltaje 6 voltios


13. Comparamos los valores de amplitud y voltaje pico-pico con el voltaje eficaz medido por el multímetro.



Voltaje 2 voltios

Voltaje 3 voltios

Voltaje 4 voltios



Voltaje 6 voltios

D. Osciloscopio como graficador XY



16. Para que el graficador XY nos arroje una recta identidad usamos voltajes iguales (6 voltios) para cada onda, con esto logramos obtener el ángulo de 45° con la horizontal



17. Para que el graficador XY nos muestre una recta con inclinación 30°,

para ellos usamos la relación tan30 °=1

√3≈610 , con lo cual utilizamos 6 y

10 voltios en las ondas y así obtuvimos el ángulo de 30° con la horizontal



Contenido

Título 1......................................................................................................2

Título 2......................................................................................................2

Título 3......................................................................................................2


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