USO DE INSTRUMENTOS DE LABORATORIO

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1 1 Facultad: Ingeniería. Escuela: Electrónica. Asignatura: Electrónica I. Lugar de ejecución: Fundamentos Generales (Edificio 3, 2da planta). USO DE INSTRUMENTOS DE LABORATORIO Objetivo General Obtener información útil de los instrumentos de medición que se utilizarán en el laboratorio del curso de Electrónica I Objetivos específicos Utilizar de manera correcta y segura los diferentes bloques del módulo PU2200, tanto para el usuario como para otras personas y para el equipo mismo. Utilizar de manera correcta y segura los instrumentos de medición que se utilizarán en el laboratorio del curso de electrónica I, tanto para el usuario como para otras personas y para el equipo mismo. Interpretar correctamente los datos que muestran los instrumentos de medición que se utilizarán en el laboratorio del curso de Electrónica I Materiales y equipo 1 Unidad PU-2000 con PU Osciloscopio de doble trazo. 1 par de cables de conexión para osciloscopio. 1 par de cables de conexión para tester. 1 par de cables de conexión para PU Breadboard. 1 Resistor de 120Ω 1 Resistor de 560Ω 2 Resistor de 5.1kΩ 2 Resistor de 1MΩ 1 Pinza. 1 Cortadora de alambre. Alambre para implementar prototipos.

2 2 Electrónica I. Guía 1 Introducción Teórica En la práctica de la ingeniería es frecuente que el profesional se vea en la necesidad de utilizar diferentes equipos de prueba, de medición o manuales técnicos. El correcto uso de estos recursos garantiza en primer lugar la seguridad eléctrica de quien usa el equipo, de las personas a su alrededor y del equipo mismo que se está manipulando, en segundo lugar le permite hacer pruebas útiles y tomar mediciones correctas; que lo lleven a tomar decisiones efectivas en su praxis. En esta actividad de laboratorio se manipularán varios equipos como fuentes de alimentación, generadores de señales, multímetros digitales y osciloscopio; este último es uno de los equipos más útiles y versátiles que puede encontrar en un típico laboratorio del área electrónica. Es posible que algunos de los instrumentos que se utilizarán ya sean conocidos de cursos anteriores, eso es una ventaja, pero si tiene dudas es mejor hacer las preguntas que considere convenientes antes de llevarse una sorpresa. Para terminar recuerde que una de las reglas más importantes de este campo es Piense antes de actuar. Unas de las preguntas que frecuentemente debe hacerse son Esta es la forma correcta de conectar este equipo? y es lógica la lectura que estoy obteniendo en este instrumento? Mantenga en mente estas ideas en las actividades de laboratorio. Procedimiento PARTE I: USO DEL MULTIMETRO Y LA BREABOARD 1. Mida el valor de los resistores que se le han proporcionado y anótelos en la Tabla 1, también anote los colores que tiene impreso cada resistor. Hay dos valores de resistencia que se repiten (1MΩ y 5.1kΩ), por esto es que solamente hay cuatro

3 3 espacios asignados en la tabla. RESISTORES COLOR SIGNIFICADO VALOR EXPERIMENTAL R1 R2 R3 R4 Tabla Utilizando el Multímetro ajuste la fuente PS-1 a 10.0V. 3. Usando una Breadboard y los resistores de 5.1 kω, implemente el circuito que se observa en la Figura 1. Figura Mida las caídas de voltaje en los dos resistores y corriente total que circula por el circuito así como las. Anote sus mediciones en la primera fila de la Tabla Cambie los resistores del circuito por los de 1 MΩ y repita las mediciones. Anote sus resultados en la segunda fila de la Tabla 2.

4 4 Electrónica I. Guía 1 RESISTOR VR1 VR2 I TOTAL R = 5.1 k R = 1.0 M Tabla 2. PARTE II: USO DEL MULTIMETRO Y EL GENERADOR DE SEÑALES DE AUDIO 6. Ubique el Frecuencímetro (COUNTER) en el PU Verifique que los controles DISPLAY INDICATION se encuentra en la posición INTERNAL AUDIO GEN y RANGE en Ubique el Generador de Señales de Audio (AUDIO FUNCION GENERATOR) en el PU Ajuste el selector WAVEFORMS para generar una onda seno. 10. Verifique que el control DC OFFSET esté desactivado (OFF) y el control AMPLITUD esté al mínimo. 11. Ajustar el equipo para entregar una onda de 60 Hz. Para lograrlo seleccione, con la perilla RANGE, el rango de frecuencias de Hz y luego con la perilla VERNIER ajuste hasta llegar a 60 Hz guiándose por la lectura del frecuencímetro. NOTA: dado que el equipo presenta la medición en khz, debería observar una lectura de 0.060Khz. 12. Ajuste el multímetro para medir voltajes de AC. 13. Conecte el multímetro a la salida del Generador de señales en los bornes con denominados HI y COMMON y ajuste la amplitud de salida hasta obtener una lectura de 5 V en el multímetro. Qué tipo de voltaje acaba de medir? 14. Conecte el circuito de la figura 2, usando el resistor de 1 MΩ.

5 5 Figura Mida la diferencia de potencial en los extremos del resistor, y anote la medición en la respectiva casilla de la tabla Repita el paso anterior para los otros valores de resistores que se le indican en la Tabla 3. Voltaje a la salida (Hi) Resistores R 1MΩ 560Ω 120Ω 5 V Tabla Reconecte el resistor de 1 MΩ. 18. Incremente la frecuencia a 120 Hz y anote el voltaje medido por el multímetro en la Tabla Repita el paso anterior para las otras frecuencias indicadas en la Tabla 4. VOLTAJE FRECUENCIAS 60 Hz 120 Hz 360 Hz 720 Hz 1 khz 10 khz 5 V Tabla 4. PARTE III: USO DEL OSCILOSCOPIO DE DOBLE TRAZO 20. Corrobore que el generador de señales aún proporciona una onda de 5V y 60Hz, si no es así realice los ajustes necesarios 21. Ubique el osciloscopio y ajústelo para su correcta operación. NOTA: Si tiene alguna dificultad para realizar esta acción, consulte con su docente de laboratorio.

6 6 Electrónica I. Guía Respecto al INPUT CH I (del osciloscopio) coloque el acople en DC y la referencia de voltaje (GND) en el centro de la pantalla (No cambie de posición la referencia de voltaje en lo que resta de la práctica). 23. Usando INPUT CH I observe la onda proporcionada por el generador de señales. 24. Usando la imagen en el osciloscopio determine, con la mayor precisión posible el Valor pico, Valor pico a pico y período. V PICO = V P-P = período = 25. Use el selector WAVEFORMS para generar una triangular. 26. Reajuste la onda triangular para tener la misma amplitud que la onda seno que utilizó en el paso Mida el voltaje con el multímetro y anote su lectura en la Tabla 5. FORMA DE ONDA SENOIDAL TRIANGULAR CUADRADA Tabla 5. VOLTAJE 5 V 28. Repita el paso anterior pero usando una onda cuadrada. 29. Ajuste el generador para proporcionar una onda de 1.0Vp y 1kHz. Asegúrese que el control de DC OFFSET está desactivado. 30. Ajuste el osciloscopio para mostrar claramente la señal. 31. Determine el valor máximo, el mínimo, valor pico, pico a pico y el período. Anote sus resultados en la primera fila de la Tabla 6. (etiquetada 1ª medición ). Medición V MAX V MIN V PICO V P-P Período 1ª 2ª Tabla En la Figura 3 (a) dibuje la onda observada.

7 7 (a) Onda senoidal sin OFFSET. VOLTS/DIV = (b) Onda senoidal con OFFSET. VOLTS/DIV = Figura Ajuste la amplitud de la señal al mínimo. 34. Active el control DC OFFSET y ajústelo hasta obtener 2.0 V de DC. 35. Cambie el acople del CH I a AC. 36. Usando el control AMPLITUD ajuste la señal hasta obtener 1.0 Vp (mantenga la frecuencia en 1 khz). 37. Cambie el acople del CH I a DC. 38. Complete la información de la 2 fila de la Tabla Dibuje la onda observada en la figura 3 (b). 40. Coloque el acople del canal 1 (punto 22) en AC y observe la señal. 41. Apague el equipo y deje ordenado su puesto de trabajo. Análisis de Resultados 1. Complete la información (numérica no textual) de la Tabla Tomando como base las mediciones en la Tabla 1 calcule el porcentaje de error que tiene cada resistor respecto de su valor nominal. Son aceptables todos sus resultados? En base a qué criterio responde?

8 8 Electrónica I. Guía 1 3. Respecto al circuito de la figura 1, determine mediante cálculos los mismos parámetros de la Tabla 2 y luego compare con los resultados experimentales. Son razonables sus resultados? Si hay diferencias cómo las explica? 4. Respecto a los datos en la Tabla 3 son diferentes al parámetro inicia (R )? Si es así a qué atribuye las diferencias? 5. Respecto a los datos en la Tabla 4 son diferentes al parámetro inicia (60 Hz)? Si es así a qué atribuye las diferencias? 6. Respecto a los datos en la Tabla 5 son diferentes al parámetro inicia (5 V)? Si es así a qué atribuye las diferencias? 7. Respecto a la última onda aplicada (pasos del 33 en adelante) Qué diferencias observó entre las imágenes con el acople en DC (paso 39) y en AC (40)? Explique el por qué de estas diferencias. Investigación Complementaria 1. Investigue cómo se relaciona de forma general el valor eficaz y el valor pico de una forma de onda cualquiera. Para hacer esto tome como referencia la información que se presenta en la 1ª referencia bibliográfica de esta guía de laboratorio, concretamente el tema Valores eficaces de corriente y tensión NOTA: no olvide que la información que se le pide es general y por tanto no debe aplicarse a ninguna forma de onda específica, ni por motivos de ejemplo. 2. Aplique la información anterior para determinar la relación matemática concreta para los siguientes tres casos: a) Onda senoidal de amplitud Vp, b) Onda senoidal (de amplitud Vp ) a la que se le aplica el valor absoluto. c) Onda definida por secciones, para el intervalo 0 < t < T/2 es una onda senoidal (de amplitud Vp) y 0 para el resto del período. 3. Explique cómo se relacionan los valores obtenidos anteriormente, pero para esto no utilice elementos matemáticos sino más bien físicos. Bibliografía Hayt, W. Kemmely, J. Análisis de circuitos en ingeniería, séptima edición, MCGRAW HILL Boylestad, R - Nashelsky, L, Electrónica: Teoría de Circuitos y dispositivos electrónicos, sexta edición. PRENTICE HALL 1999.

9 9 Hoja de cotejo: 1 Guía 1: Uso de Instrumentos de Laboratorio. Alumno: Puesto No: Docente: GL: Fecha: EVALUACION % Nota CONOCIMIENTO 35 Conocimiento deficiente de los siguientes fundamentos teóricos: -Código de colores de las resistencias. -Ajustes del multímetro para medir corriente, voltaje y resistencia. -Ajustes del osciloscopio para medir en AC y DC. APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO ACTITUD TOTAL Cumple con uno o ninguno de los siguientes criterios: -Interpreta correctamente las medidas obtenidas con el multímetro. -Interpreta correctamente las señales obtenidas en el osciloscopio. -Maneja de forma segura los instrumentos Conocimiento y explicación incompleta de los fundamentos teóricos. Cumple sólo con dos de los criterios Es un observador pasivo. -Participa ocasionalmen te pero sin coordinarse con su compañero Es ordenado pero no hace uso adecuado de los recursos. -Hace uso adecuado de los recursos de manera segura, pero es desordenado. Conocimiento completo y explicación clara de los fundamentos teóricos. Cumple con los tres criterios. -Participa de forma propositiva e integral en toda la práctica. -Hace un manejo responsable y adecuado de los recursos de acuerdo a pautas de seguridad e higiene.