TERMINOLOGÍA Y MEDICIONES CON EL OSCILOSCOPIO

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1 TERMINOLOGÍA Y MEDICIONES CON EL OSCILOSCOPIO Para la comprensión de la terminología que es utilizada en el manual y manejo del osciloscopio, primero se realizará una explicación de dichos términos que llevarán a una mejor comprensión del tema a tratar. La gratícula es la cuadrícula que tiene la pantalla del osciloscopio y que se usa para medir, donde cada cuadro de la gratícula tiene un tamaño de 1cm 2 y cada subdivisión horizontal y vertical mide 0,2cm. Cada subdivisión vale 0,2 Figura 1. Gratícula La traza es la o las líneas horizontales que sirven como referencia para realizar las mediciones, el usuario es quien coloca la referencia en el punto deseado, como sugerencia colóquela de forma que concuerde con una de las líneas horizontales de la gratícula; cuando se elige el tipo de voltaje a medir, estas trazas se convierten en señales u ondas. Atenuar una señal es disminuirle el tamaño, debido a que es muy grande y no se visualiza completamente dentro de la pantalla del osciloscopio y no puede ser medida. El atenuador lo tiene la punta del osciloscopio, es un interruptor que puede ser x1, x10 y x100. Lo contrario a atenuar es magnificar una señal, es aumentar de tamaño la señal debido a que es muy pequeña y se dificulta su medición. El valor del magnificador depende del modelo de osciloscopio (por ejemplo MAGx10). 1

2 Una señal se compone de: ciclos, semiciclos, período, cresta, valle, voltaje pico, voltaje pico-pico. T Vp+ Vpp Vp- T T Figura 2. Partes de una señal Un ciclo está formado por la trayectoria de una señal hasta que se repita y se aplica a señales que varían su voltaje. Al lapso de tiempo que se demora una señal en recorrer un ciclo completo, o sea, sin repetirse se le llama período y se simboliza con la letra T y su unidad básica es el segundo (S). Al inverso del período se le llama frecuencia (F) y está definido como la cantidad de ciclos que suceden en una unidad de tiempo (1 seg), la unidad básica es el hertz (Hz) en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un ciclo está formado por dos semiciclos. F ciclo seg Hertz( Hz ) 1 T Físico alemán que descubrió la propagación de las ondas electromagnéticas en el espacio, estudió su naturaleza y las propiedades; en 1887 logró transmitir ondas electromagnéticas entre un oscilador (antena emisora) y un resonador (antena receptora). En su honor se denominaron ondas hertzianas a las ondas electromagnéticas producidas por la oscilación de la electricidad en un conductor y hercio se deriva de su nombre que es la unidad de frecuencia y equivale a un ciclo por segundo y que se representa por la abreviatura Hz. 2

3 Figura 3. Heinrich Rudolf Hertz Recuperado de Heinrich_Hertz.jpg La cresta es el punto máximo del semiciclo positivo de la señal y el valle es el punto máximo del semiciclo negativo de la señal. Cresta Figura 4. Cresta y valle de una señal Valle Una señal cíclica es aquella que se repite en el transcurso del tiempo y pueden ser simétricas o asimétricas. La simétrica es la que posee el tamaño del semiciclo positivo igual al tamaño del semiciclo negativo y la asimétrica es la que posee tamaños diferentes en los dos semiciclos de la señal. Con respecto a la composición de la señal en el eje Y o de voltaje, se tiene el voltaje pico (Vp) que es el que se mide desde la referencia de 0v hasta la cresta o hasta el valle de la señal, si es hasta la cresta se llama voltaje pico positivo (+ Vp) 3

4 y si es hasta el valle se llama voltaje pico negativo ( Vp). En caso que la medición se realice desde la cresta hasta el valle o viceversa se le llama voltaje pico-pico (Vpp). El Vpp se puede convertir a un V RMS (Voltage Root Mean Square Voltaje Raíz Media Cuadrática) o voltaje eficaz (V ef ), donde un valor RMS de una corriente alterna es el valor de la potencia de disipación de calor de igual magnitud a la de la corriente continua; es un voltaje promedio ya que dicho valor está variando continuamente. 4

5 MANUAL DEL OSCILOSCOPIO DIGITAL UNI-T MODELO UT2062CE Especificaciones técnicas Característica UTD2062CE Anchura de banda 60 MHz Tiempo de subida 5,8 ns Gama de la muestra 1 GS/s Sensibilidad vertical 2 mv ~ 5 V/div Longitud de registro (máxima) 2 x 512k Tarifa de la muestra 1GS/s en tiempo real, equivalente: 50 GS/s Base de tiempo de la 5 ns ~ 50 s/div exploración Tipo de disparador Borde, pulso, vídeo y suplente Medidas automáticas de la 28 forma de onda Puertos Estándar: dispositivo USB Matemáticas Suma, resta, multiplica, divide, FFT Usos La educación universitaria, control industrial, etc. Exhibición 64k, LCD a todo color, 320 x 240 Figura 5. Osciloscopio digital UNI-T, modelo UT2062CE 5

6 Visualizar señales en la pantalla Modo Auto: Presionar la tecla AUTO. Modo Manual: 1. Elija canal por el cual será ingresará la señal. Presione CH1 o CH2 Seleccione el acoplamiento de la señal (AC, DC o GND) Elija los niveles de variación de volt/div (fina: a razón de 0,02v o gruesa: cambios mayores en mili-voltios o voltios) Seleccione la atenuación de la punta del osciloscopio (1X, 10X, etc.) Tiene la opción de invertir la señal del canal si la requiere 2. Configuración del Horizontal y del Trigger Presione MENÚ en la sección Trigger Elija el tipo de señal de acoplamiento en función del tiempo (borda, video o pulso) Elija la fuente a la cual el osciloscopio debe hacer la sintonización (CH1, CH2, EXT, EXT/5, línea AC o alternado que se sintoniza con las señales de los dos canales CH1 y CH2) Elegir el flanco a la cual el osciloscopio debe hacer la sintonización (flanco de subida, de bajada, de subida-bajada) Seleccione el modo de sintonización (Auto, Normal o Single) Escoja el filtro adecuado (AC, rechazo HF Altas Frecuencias, rechazo LF Bajas Frecuencias, DC) 3. Manipule la perilla VOLT/DIV hasta visualizar la señal verticalmente, nótese que la escala del VOLT/DIV es mostrada en pantalla de cada canal. 6

7 4. Manipule la perilla SEC/DIV hasta visualizar la señal horizontalmente, nótese que la escala de SEC/DIV es mostrada en pantalla. 5. Para estabilizar la señal en la pantalla del osciloscopio se procede de las siguientes formas: Una opción es congelar la señal en la pantalla presionando la tecla RUN/STOP La otra opción es presionar la tecla 50% ubicada en la sección TRIGGER o cambiar el nivel al centro de la señal con la perilla LEVEL de la misma sección. Mediciones automáticas Para realizar las mediciones de la señal que se está censando, se realizan los siguientes pasos: 1. Seleccione la tecla MEASURE (mediciones), ésta opción permite 28 tipos diferentes de mediciones de forma automática. 2. A continuación, al lado izquierdo de la pantalla se desplegará una ventana en forma vertical, mostrando un conjunto de opciones con sus herramientas para facilitar el análisis de la señal. 3. Las teclas (F1, F2, F3, F4, F5) permiten seleccionar las diferentes opciones de medida. Inicialmente, se habilitan las mediciones sobre el canal que se ha configurado. 4. Para configurar el otro canal, se presiona cualquier tecla (F1 F5) y nos mostrará una ventana en la cual podemos seleccionar la fuente de entrada con la tecla F2 se selecciona la fuente CH1 o CH2. 7

8 5. Sobre esta ventana se puede seleccionar mediciones de voltaje o tiempo, con su respectiva tecla de activación. 6. La medición más utilizada es PARÁMETRO que se selecciona con la tecla F5, que mostrará una nueva ventana donde nos indica la lectura de todas las mediciones del canal seleccionado. Puede alternar la visualización de las mediciones de cada canal presionando la tecla F2 y seleccionando el canal deseado. Funciones matemáticas Para realizar las funciones matemáticas de las señales que se estén trabajando, se siguen los siguientes pasos: 1. Seleccione la tecla MATH (matemáticas) 2. En la parte derecha de la pantalla se desplegará una ventana de forma vertical; la tecla F1 permite seleccionar el tipo de configuración, la cual debe estar en OPERACIÓN. 3. Con las teclas F2 y F4 se seleccionan los canales 1 y 2 (CH1 y CH2) y con la tecla F3 se selecciona el tipo de operación matemática, las cuales son las operaciones básicas (+, -, x, ). Manejo de los cursores 1. Este método permite efectuar mediciones desplazando los cursores en la pantalla, presionando la tecla CURSOR. 8

9 2. Después de seleccionar la tecla se desplegará una ventana de forma vertical en la parte derecha de la pantalla; con la tecla F1 se selecciona el tipo de medición. Hay tres tipos disponibles: para voltaje, para tiempo y para track (ésta es un rastreo de voltaje y tiempo). Cuando se selecciona alguno de estos tipos de medición aparece en la pantalla en la parte superior un cuadro donde nos muestra el valor de la medición ya sea: Va, Vb o la diferencia entre los cursores de voltaje. Ta, Tb o la diferencia entre los cursores de tiempos. Las dos anteriores mediciones pero en simultánea 3. Para ajustar la posición de los cursores se presiona la tecla SELECT y COARSE, seguidamente se girar la perilla KNOB MULTI-FUNCION (es la que tiene una flecha). Menú de ayuda Cuando se requiera obtener ayuda sobre cualquier función del equipo se selecciona la tecla HELP y aparece un cuadro en la pantalla y con las teclas F1, F2, F3, F4 y F5 se puede seleccionar las funciones de las que se desea obtener ayuda; para eliminar la selección se presiona nuevamente la tecla HELP. Menú de la sección horizontal En la sección horizontal se encuentra la perilla POSICION, la tecla MENÚ y la perilla SEC/DIV. La perilla POSICION se utiliza para desplazar la señal en el eje X (horizontalmente), también se usa para seleccionar una porción de la señal, cuando seleccionamos la tecla MENÚ, se despliega una ventana de forma vertical 9

10 en la parte derecha de la pantalla, donde se visualizan tres opciones (principal, ventana y hold off). Con la tecla F3 se selecciona la ventana y ésta a su vez se divide en dos partes, en la superior se visualiza el menú de tiempo y en la parte inferior utilizando la perilla posición horizontal se puede seleccionar la porción de la onda que se desea expandir. Menú Storage Este osciloscopio permite guardar o almacenar formas de onda directamente en una memoria USB con formato de archivos.dat. Presione la tecla STORAGE para ver el menú: 1. Tipo: onda o señal 2. Fuente: canal 1 o canal 2 3. Puntos: son las posiciones de memoria donde se almacenará la señal, se elige entre la 1 y la Salvar: guarda la onda 5. Memoria: se selecciona el tipo de memoria donde se guardará la señal; la interna del osciloscopio (DSO) o la externa (USB) 6. Tamaño: se elige el tamaño que ocupará en la memoria, normal o largo Existe otra forma de guardar, pero solo en la memoria USB: 1. Memoria: USB 2. Tipo: Bit Map 3. Puntos: salva hasta 200 puntos de la señal 4. Salvar: guarda la señal 10

11 En este menú también es posible guardar y cargar las configuraciones de desempeño que se hayan realizado en el osciloscopio: 1. Tipo: config 2. Config: son las posiciones de memoria donde se almacenará la configuración, se elige entre la 1 y la Salvar: guarda la configuración 4. Restaurar: restaura la configuración Es posible llamar una onda guardada en un medio extraíble o en la memoria interna del osciloscopio de la siguiente forma: 1. Presione REF 2. Elija REFA o REFB 3. Fuente: elegir la posición de memoria donde guardamos la onda 4. Memoria: elegir el tipo de memoria USB o DSO 5. Restaurar: muestra la onda guardada 6. Off: elimina la onda de la pantalla 7. Cancel: nos lleva a elegir de nuevo el REFA o B. Visualizar y guardar señales del osciloscopio al computador Visualizar señales en la pantalla del PC 1. Abra el programa UT2000_3000VT 11

12 Figura 6. Panel del osciloscopio virtual 2. En la sección Real-Time Control de clic a ON/OFF para conectar el osciloscopio al PC. Figura 7. Panel del control de tiempo real 12

13 3. Para visualizar las señales haga clic en Waveform (forma de onda) Figura 8. Forma de onda del control de tiempo real Aparece la señal en tiempo real en la pantalla del PC, entonces los cambios realizados en la señal captada por el osciloscopio como en los controles del mismo, son registrados y visualizados en la pantalla del PC, como se observa en la siguiente figura: Figura 9. Señales y controles del osciloscopio digital virtual 4. Para controlar todas las funciones del osciloscopio desde el PC se da clic al botón Bitmap 13

14 Figura 10. Botón bitmap del control de tiempo real Aparece una imagen de la parte frontal del osciloscopio, así: Figura 11. Interfaz entre el osciloscopio virtual y el real 14

15 Tenga presente que esta interfaz es un poco lenta por lo que es conveniente tener seleccionado Single y para ver las variaciones de escala o configuración colocarlo en Series. Guardar señales en forma de archivo Hay dos opciones para hacerlo: Opción1: desde el Bitmap permite guardarla como una imagen Ir a FUNCTION Figura 12. Function Luego, seleccione la opción Bitmap Save y la carpeta donde guardará la imagen en formato.bmp 15

16 Figura 13. Imagen en formato BMP Opción 2: desde Waveform se guarda la señal con todas sus características y que posteriormente se puede abrir y a la vez manipularla como si estuviese siendo visualizada en tiempo real. Elija la pestaña archivo, seleccione Waveform Save y la carpeta donde la guardará, así: Figura 14. Comando salvar forma de onda 16

17 Creará un archivo con el nombre que se asignó con la extensión.dat Para abrir dicho archivo no se requiere tener el osciloscopio a la mano, simplemente basta con ir a Waveform Load y abrirlo: Figura 15. Cargar onda local Después de abierto el archivo se puede manipular esa señal con los controles del osciloscopio digital virtual que aparece en la pantalla. Calibración del osciloscopio UNI-T El auto calibrado mantiene el osciloscopio en óptimas condiciones para realizar mediciones de voltaje, período y frecuencia. 1. Para iniciar el auto calibrado se deben desconectan las puntas del osciloscopio (asegúrese de NO tener ninguna señal en las entradas). 17

18 2. En el panel frontal del osciloscopio seleccionar el botón UTILITY 3. En la ventana que se desplegó en la pantalla seleccionar AUT CAL 4. Seleccionar la opción EJECUTAR con la tecla F1 y espere un momento a que se efectúe dicha operación. Colores En el osciloscopio se puede configurar para cambiar el fondo de la pantalla por otros colores. Para realizar esta operación siga los siguientes pasos: 1. En el panel de control, presionar la tecla UTILITY 2. En la ventana que se desplegó en la pantalla, seleccione PROXIMO con la tecla F5 3. En ésta ventana, presione la tecla F3 para seleccionar DISPLAY y observará el cambio en el color de la presentación de la pantalla Breve descripción del menú UTILITY En este mismo panel se pueden realizar las siguientes operaciones: controlar la operación de grabar y elegir osciloscopio, el idioma, la configuración de fábrica, el estilo de visualización, sistema de información, entre otros. Con la tecla F2 se selecciona la opción PASAR/FALLAR. Este método permite ver los cambios de señal estimados si la señal testeada está dentro del rango configurado, con una señal de salida de paso a falla (GO-NOGO). Con la tecla F3 se selecciona la opción de record. Esta opción permite la grabación en el osciloscopio o en una memoria externa. Con la tecla F4 se selecciona el idioma. Con la tecla F5, genera una nueva ventana donde se puede realizar lo siguiente: o F5 = Resetea el osciloscopio 18

19 o F3 = Realiza cambios en el color de la pantalla o F4 = Varía el brillo de la rejilla de la pantalla Al presionar nuevamente la tecla F5, habilita más configuraciones en el menú, como: F1 = Muestra la versión del osciloscopio F2 = Selecciona la configuración LAN que puedo modificar al ingresar a esta opción. F4 = Selecciona la opción CYMOMETER, la cual habilita en la parte superior de la pantalla con exactitud la frecuencia de la señal que se está midiendo. Para retornar nuevamente al menú principal se presiona la tecla F5. Adquisición Para ingresar a esta opción de configuración se accede con el botón ACQUIRE del panel frontal del osciloscopio, allí se observan las diferentes opciones que nos brinda como: Muestra: el osciloscopio muestra la señal en intervalos iguales para la construcción de la forma de onda. Detecta los valores máximos y mínimos de la señal de entrada, el ruido en este modo es mayor. Media: en esta opción el osciloscopio realiza una media entre todas señales que tenga en la entrada y exhibe el valor en la pantalla, se puede utilizar este modo para reducir el ruido. Acoplamiento: en esta opción se toman medidas en tiempo real o tiempo equivalente. 19