INACAP ELECTRICIDAD- 2 GUIA DE LABORATORIO 1 USO DEL OSCILOSCOPIO Alumnos 1.- Fecha: 2.- 3.- Curso: OBJETIVO Usar el osciloscopio como instrumento para visualizar señales y medir en ellas voltaje, frecuencia y desfasaje entre señales. MATERIALES 1 Osciloscopio de dos canales verticales 1 Multímetro digital. (verdadero valor eficaz) 1 Fuente de corriente continua 0~25V, 1,5A. 2 Generadores de funciones. 2 Sondas de osciloscopio. 2 ABN caimán 1 Condensador de 1 µf 1 Resistencia de 1 KΩ, ½ W 1 Protoboard 2 Conectores banana-caimán 2Conectores caimán-caimán. 2 Cables de poder Papel milimetrado ( lo debe traer el alumno) ACTIVIDADES SEÑAL CONTINUA: Medición de voltaje 1) Enchufe el osciloscopio a la toma de red y enciéndalo. 2) Conecte una de las sondas del osciloscopio a la entrada del canal vertical 1 (CAN-1) 3) Seleccione el canal-1 (CAN-1). 4) Seleccione un acoplo de entrada GND. 5) Con el control de posición vertical del canal-1 ubique la traza en el centro de la pantalla. 6) Ubique el selector de V/cm en 5 V/cm. 7) Seleccione la base de tiempo de 1 ms/cm. 8) Ajuste los controles de brillo e intensidad hasta obtener una traza nítida. 9) Haga las conexiones que se muestran en la siguiente figura.
Nota Importante: Conexión de la tierra El osciloscopio es un instrumento al que básicamente se le conecta un voltaje para realizar una medición. Dado que el voltaje se mide entre dos puntos de un circuito (uno de los cuales se toma como referencia) las puntas de prueba o sondas del osciloscopio tienen dos terminales uno de los cuales actúa como la referencia ( se distingue por la punta tipo caimán que tiene). Este terminal generalmente se denomina tierra porque corresponde al nivel de cero voltios. Todas las tierras de todas las sondas conectadas a un osciloscopio están interconectadas internamente entre si, por lo tanto cuando se conecta la tierra de una de dichas sondas en un punto del circuito todas las otras tierras de las restantes sondas deben ir conectadas al mismo punto pues de lo contrario se produciría un cortocircuito. 10) Varíe la fuente de tensión hasta obtener una lectura de 5 v en el voltímetro. 11) Seleccione un acoplo de entrada DC. 12) Observe en la pantalla del osciloscopio que la traza sube 1 cm. 13) Varíe la fuente de tensión hasta obtener en el voltímetro una lectura de 10 v. Observe que la traza sube otro centímetro. 14) Varíe nuevamente la tensión hasta obtener en el voltímetro una lectura de 15 v. Observe como sube la traza en la pantalla del osciloscopio. 15) Realice otras medidas de voltaje continuo comparándolas con la lectura del voltímetro. 16) Responda las siguientes preguntas. Razone sus respuestas. a) Que valor de frecuencia podría asignársele a una señal continua? b) Que valor efectivo tiene una señal continua? SEÑAL ALTERNA Medición de voltajes 1) Realice las siguientes conexiones, usando un generador de señales. CANAL-1 V _ GENERADOR DE SEÑAL SINUSOIDAL 1,5 V 300 Hz
2) Seleccione un acoplo de entrada AC. 3) Seleccione en el generador una señal sinusoidal de frecuencia 300 Hz y de 1,5 Veff. 4) Ajuste los controles de amplitud y la base de tiempo hasta obtener una señal bien definida en la pantalla del osciloscopio. 5) Determine el voltaje pick to pick de la señal. N de divisiones = Escala Volts/div = V PP = 6) Determine el voltaje pick o voltaje máximo de la señal. N de divisiones = Escala Volts/div = V MAX = 7) Determine el voltaje efectivo de la señal. V eff = V max / 2 = 8) Mida con el voltímetro el voltaje de la señal. V = 9) Compare los resultados de los puntos 7 y 8. Saque conclusiones relevantes. 10) Analice que ventajas puede presentar el osciloscopio frente al voltímetro en la medición de voltajes continuos o alternos. Determinación de Periodo y Frecuencia usando la calibración en tiempo del eje horizontal 11) Determine el periodo de la señal usando la calibración en tiempo del eje horizontal. N de divisiones en un ciclo = Escala Tiempo/div = T = 12) Determine la frecuencia de la señal. f = 1/ T =
13) Determine la frecuencia angular de la señal. ω = 2 π f = 14) Dibuje en papel milimetrado la señal obtenida en pantalla indicando claramente las escalas de voltaje y tiempo usadas. 15) Escriba una ecuación matemática en el dominio del tiempo que represente la señal dibujada. Determinación de la frecuencia usando Figuras de Lissajou 16) Realice las siguientes conexiones. CANAL-1 CANAL-2 Modo X-Y _ Generador-1: Frecuencia Patrón Generador-2: Frcuencia Incognita _ 17) Seleccione en el osciloscopio el modo X- Y. Esto permite que la señal del canal-1 aparezca en el eje horizontal (X) y que la señal del canal-2 aparezca en el eje vertical (Y). 18) Seleccione en ambos generadores de señales una onda sinusoidal de aproximadamente 700 Hz cada una. 19) Identifique el generador conectado al canal -1 como el que proporciona la señal patrón o de referencia. El generador conectado al canal -2 será el de la señal de frecuencia incógnita a medir. 20) Varíe la frecuencia de la señal patrón hasta que en la pantalla del osciloscopio aparezca la primera figura de Lissajou lo más estable posible. En este momento las frecuencias de las señales están relacionadas mediante la fracción 1:1. 21) Varíe la frecuencia de las señales de modo de obtener las figuras de Lissajou para las relaciones 1:2 y 1:3. Obtenga la frecuencia de la señal incógnita usando las figuras de Lissajou para cada una de las relaciones de frecuencia indicadas. Complete la siguiente tabla.
Relación de Frecuencias 1: 1 1: 2 1: 3 Frecuencia Conocida (Hz) Frecuencia Desconocida (Hz) 22) Compare los dos métodos usados para medir frecuencias con el osciloscopio. Establezca algunas ventajas y desventajas de cada uno de ellos. DETERMINACION DEL DESFASAJE ENTRE SEÑALES Medición usando el eje horizontal 1) Arme el siguiente circuito: Canal-1 Generador Sinusoidal 2 V 1KHz R= 1KΩ C= 1µ F Tierras del Canal-1 y Canal-2 Canal-2 2) Ajuste el generador de señales hasta visualizar en la pantalla del osciloscopio la señal de voltaje en la resistencia (Canal-1) y la señal de voltaje en el condensador (Canal-2) en forma simultánea. Recuerde volver el osciloscopio en modo normal. 3) Visualice una de las señales y cuente el número de divisiones que hay en un ciclo de la señal. Esto corresponderá a 360. N de divisiones en un ciclo = divisiones 4) Superponga ambas señales haciendo coincidir sus respectivas líneas de tierra.
5) Cuente el número de divisiones que hay entre dos puntos de igual fase ubicados en cada una de las señales. Luego plantee una regla de tres para calcular el ángulo de desfasaje entre las dos señales. corresponden Si a divisiones 360 a divisiones Luego x = φ = corresponden x 6) Indique cual señal está adelantada y en cuantos grados. 7) Dibuje en papel milimetrado las señales (destaque con colores diferentes cada señal) desfasadas indicando claramente las escalas de voltaje y tiempo usadas. Medición de Desfasaje usando figuras de Lissajou 8) Coloque el osciloscopio en el modo X-Y 9) Obtenga una figura de Lissajou lo más estable posible 10) Dibuje en papel milimetrado la figura de Lissajou obtenida 11) Calcule el desfasaje utilizando la figura de Lissajou obtenida. 12) Responda las siguientes preguntas: a) Utilizando las figuras de Lissajou podría decir que señal adelanta a la otra?. Razone su respuesta. b) Establezca una comparación entre los dos métodos utilizados para medir desfasajes entre señales, indicando ventajas y desventajas de cada uno de ellos.