EXPERIMENTO NO. 3. Sección: TELE 1004 Fecha: Nombres: PROF. VÍCTOR AVILÉS FRANCO USO DEL OSCILOSCOPIO OBJETIVOS:

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1 Nombres: 1) 2) 3) 4) EXPERIMENTO NO. 3 PROF. VÍCTOR AVILÉS FRANCO USO DEL OSCILOSCOPIO OBJETIVOS: a) Conocer la operación del osciloscopio. b) Ampliar el conocimiento de las funciones sinusoidales, incluyendo conceptos de amplitud, frecuencia y periodo. EQUIPO: a) Generador de señales (function generator) GW INSTEK GFG-8215A. b) Osciloscopio GOS-635G c) Multímetro digital (digital multimeter) RSR M9803R. d) Heathkit ETW-1000 Circuit Design Trainer v t Fig. 1 Pág. 1 de 9

2 TEORÍA Una onda sinusoidal tiene la siguiente ecuación: v = A sin ( ), donde A representa la amplitud de la onda y la variable independiente representa el ángulo en grados o radianes. Por ejemplo, en la ecuación v = 20 sin ( ), la amplitud es 20 V y constituye el valor máximo que puede alcanzar la variable dependiente v. También, en este ejemplo, el voltaje efectivo es de V (Aprendimos en el experimento No. 1 que el valor efectivo se obtiene dividiendo la amplitud entre la raíz cuadrada de dos). Regresando a la ecuación v = A sin ( ), si sustituimos = wt, entonces la ecuación se convierte en v = A sin (wt), donde w es la frecuencia angular 1 en radianes/seg ó grados/seg y t es el tiempo en segundos. Dos posibilidades: a) Frecuencia angular w expresada en "rad/seg : Si en la ecuación v = A sin (wt) se sustituye w = 2 f, entonces el ángulo sale en radianes y la ecuación se convierte en v = A sin (2 ft), donde f representa la frecuencia ordinaria 2 en unidades de hertz (Hz) ó ciclos/seg. Por ejemplo, en la ecuación v = 5 sin (200 t) la amplitud es 5 V, el voltaje efectivo es V, y la frecuencia se calcula de la siguiente manera: 2 ft = 200 t 2f = 200 f = 100 Hz b) Frecuencia angular w expresada en "grados/seg : Si en la ecuación v = A sin (wt) se sustituye w = 360f, entonces el ángulo sale en grados y la ecuación se puede expresar como v = sin (360ft). Por ejemplo, en la ecuación v = sin (720t) la amplitud es 1, el voltaje efectivo es V, y la frecuencia se calcula de la siguiente manera: 360ft = 720t 360f = 720 f = 2 Hz De estas dos posibilidades, las ecuaciones que se utilizan en electrónica son las descritas en a. Las unidades de frecuencia que normalmente utilizamos en electrónica son: radianes para los ángulos, radianes/seg para frecuencia angular, y hertz (o ciclos/seg aunque ha estado en desuso por años) para la frecuencia. La abreviatura de hertz es Hz y la de ciclos/seg es cps. Tanto la frecuencia f como la frecuencia w se usan para expresar la velocidad de rotación de un objeto. La relación w=2 f se utiliza para cambiar las unidades de la velocidad de rotación de ciclos/seg a radianes/seg y viceversa. Es importante hacer notar que la frecuencia f y el periodo T son recíprocos entre sí. Por lo tanto T = 1/ f. También f = 1/ T. Si la frecuencia está en unidades de Hz o ciclos/seg, entonces el periodo sale en segundos. Por ejemplo: Si f = 2 Hz, entonces T = 0.5 seg. OSCILOSCOPIO El osciloscopio es un instrumento diseñado para facilitar la inspección y medición señales eléctricas. Nos puede presentar gráficamente una señal de voltaje o de corriente y tiene la capacidad de ampliar la imagen de la señal para permitirnos ver y estudiar detalles en forma similar a como se haría utilizando un lente de aumento o una lupa. El osciloscopio no puede controlar ni alterar una señal eléctrica. La señal eléctrica es ajustada y controlada utilizando los controles del instrumento que la genera, ya sea el generador de señales o una fuente de voltaje DC. Refiérase al documento descriptivo del panel de operaciones del osciloscopio GOS-635G. 1 La frecuencia w es conocida indistintamente como frecuencia angular o velocidad angular. 2 La frecuencia f es conocida como frecuencia ordinaria o simplemente como frecuencia. Pág. 2 de 9

3 PROCEDIMIENTO 1. Uso del osciloscopio para medir voltajes DC. Coloque el botón de sensitividad vertical del osciloscopio en 1V/div y conecte al osciloscopio una fuente de voltaje 5 V DC y despliéguela en la pantalla. Coloque el botón de sensitividad vertical en 2V/ div y conteste: a) Cambió el voltaje DC? b) Cuánto es el voltaje de DC? Coloque el botón de sensitividad vertical en 5V / div y conteste: a) Cambió el voltaje DC? b) Cuánto es el voltaje de DC? 2. Despliegue las siguientes ondas en su osciloscopio. Complete las tablas. Datos de la fig. No. 2: Volt / div =.2 V /div Time / div = 50 S / div Fig. No. 2 Dada la Fig. No. 2, si usted cambia en su osciloscopio la sensitividad vertical a 0.5 V / div y la sensitividad horizontal a 10 S / div entonces, qué sucede con el periodo y la amplitud, cambian o se quedan igual? Pág. 3 de 9

4 Datos de la fig. No. 3: Volt / div = 50 mv /div Time / div = 5 ms / div Fig. No. 3 Datos de la fig. No. 4: Volt / div = 10 mv /div Time / div = 20 ms / div Fig. No. 4 Pág. 4 de 9

5 Datos de la fig. No. 5: Volt / div = 1 V /div Time / div = 2 ms / div Fig. No. 5 Datos de la fig. No. 6: Volt / div = 2 V /div Time / div = 10 S / div Fig. No. 6 Pág. 5 de 9

6 EJERCICIOS 1. Complete las siguientes tablas y dibújelas en papel de gráficas. Onda a Onda b Onda c Onda d v = sin i = 4 sin v = 3 sin ( t) i = 1.2 sin (2 t) v (Volts) (rad.) i (Amps) t (seg.) v (Volts) t (seg.) i (Amps) / / / / / / / / / / Pág. 6 de 9

7 Indique las amplitudes de cada una de estas cuatro ondas. Indique las frecuencias y los periodos de las ondas c y d (no es posible indicar las frecuencias y periodos de las ondas a y b porque no hay suficiente información). Nota: Los ángulos de las ondas c y d están en radianes. Onda a: Onda b: Amplitud: Amplitud: Onda c: Amplitud: Periodo: Frecuencia f: Onda d: Amplitud: Periodo: Frecuencia f: 2. Conteste las siguientes preguntas. Todos los ángulos están en radianes. No olvide colocar las unidades correspondientes. a) Calcule los siguientes parámetros para la onda de voltaje: v = 5 sin (4t) i) Amplitud ii) Periodo iii) Frecuencia f iv) Frecuencia angular v) Voltaje RMS (voltaje efectivo) vi) Ángulo en radianes cuando t = 0.5 s b) Calcule los siguientes parámetros para la onda de corriente: i = 8.5 sin (1.2 t) i) Amplitud ii) Periodo iii) Frecuencia f iv) Frecuencia angular v) Corriente RMS (corriente efectiva) vi) Ángulo en radianes cuando t = 0.84 s Pág. 7 de 9

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