El Osciloscopio

Qu es un osciloscopio? El osciloscopio es bsicamente un dispositivo de visualizacin grfica que muestra seales elctricas variables en el tiempo. El eje vertical, a partir de ahora denominado Y, representa el voltaje; mientras que el eje horizontal, denominado X, representa el tiempo.Qu podemos hacer con un osciloscopio?Bsicamente esto: Determinar directamente el periodo y el voltaje de una seal. Determinar indirectamente la frecuencia de una seal. Determinar que parte de la seal es DC y cual AC. Localizar averas en un circuito Medir la fase entre dos seales. Determinar que parte de la seal es ruido y como varia este en el tiempo. Los osciloscopios son de los instrumentos ms verstiles que existen y lo utilizan desde tcnicos de reparacin de televisores a mdicos. Un osciloscopio puede medir un gran nmero de fenmenos, provisto del transductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud fsica en seal elctrica) ser capaz de darnos el valor de una presin, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un coche, etc.Partes fundamentales de un osciloscopio Las partes fundamentales de un osciloscopio son: El tubo de rayos catdicos (TRC). El amplificador vertical. La base de tiempo. El circuito de disparo (Trigger). El amplificador horizontal. El amplificador de control de intensidad (Gate amplifier). La lnea de retardo.

La Figura 1 presenta el Diagrama de Bloques de un osciloscopio bsico.

Figura 1: DIAGRAMA EN BLOQUES DEL OSCILOSCOPIO

El tubo de rayos catdicos.

Eltubo de rayos catdicos (T.R.C.)es lo que comnmente denominamos pantalla, aunque no solo est compuesto de sta sino que en el interior tiene ms partes. El fundamento de estos tubos es igual al que vimos al hablar de la televisin. Su principal funcin es que permite visualizar la seal que se est estudiando, utilizando para ello sustancias fluorescentes que proporcionan una luz normalmente verde.

El amplificador verticalElamplificador verticales, como su nombre indica, el encargado de amplificar la seal que entre por la entrada vertical (Y). Para que el osciloscopio sea bueno debe ser capaz de analizar seales cuyos valores estn comprendidos en un rango lo ms grande posible. Normalmente, los amplificadores verticales constan de tres partes: Amplificador, atenuador y seguidor catdico. El amplificador es el encargado de aumentar el valor de la seal. Est formado por un preamplificador que suele ser un transistor y es el encargado de amplificar la tensin. Despus, tenemos unos filtros que son los encargados de que el ancho de banda de paso sea lo mayor posible, y pueden aumentar tanto la banda de bajas como de altas frecuencias. Por ltimo, se pasa por el amplificador final que puede estar formado por uno o dos transistores.

La base de tiempoLa funcin de este circuito es conseguir que la tensin aplicada aparezca en la pantalla como funcin del tiempo. El sistema de coordenadas est formado por el eje vertical y el horizontal, siendo en este ltimo donde se suelen representar los tiempos. El circuito de base de tiempos debe conseguir que el punto luminoso se desplace peridicamente y con una velocidad constante en el eje horizontal sobre la pantalla de izquierda a derecha, volviendo luego rpidamente a la posicin original y repitiendo todo el proceso. Para conseguir este proceso el circuito de base de tiempos debe proporcionar a las placas horizontales una tensin variable cuya forma debe ser la de diente de sierra. El circuito de disparoEl circuito de disparo o "Trigger" se encargar de indicar el comienzo de la parte til de la seal de entrada, bsicamente cuando la seal pase a ser bien mayor o bien menor que un nivel de referencia que ser fijado por la salida de un conversor D/A. Tendr un circuito comparador muy rpido del estilo delLM319tomando por un lado una muestra de la seal de la salida del amplificador de vertical y por otro una tensin de referencia de la salida de un DAC que indicar el punto de disparo. La salida del comparador se acondicionar a los niveles TTL y se utilizar bien en su flanco positivo o bien el negativo como seal de inicio de muestreo, bueno mas bien, se considerar inicio de la cuenta atrs para finalizar el muestreo pues se pretende que podamos tener una muestra del "PRE-TRIGGER" para ello se realizar muestreo desde antes de que ocurra una situacin de disparo, terminando el muestreo aproximadamente a 3/4 de capacidad de la memoria RAM, con lo que tendremos una muestra de antes del disparo de 1/4 de RAM. Es decir tendremos 1/4 de pre-trigger, 1/2 de muestra principal y 1/4 de post-muestra. El amplificador horizontalElamplificador horizontaltiene como cometido amplificar las seales que entren por la entrada horizontal (X). Normalmente se emplea para amplificar las seales que son enviadas desde el circuito de base de tiempos. A dichas seales se les proporciona una amplitud suficiente para que se pueda producir el desvo del haz de electrones a lo ancho de toda la pantalla. Algunas veces no es necesario conectar las seales de la base de tiempos ya que estas tienen la amplitud necesaria. Por lo tanto, como ya hemos dicho, no solo se va a amplificar la seal de la base de tiempos sino que podemos amplificar cualquier seal y luego componerla con la seal procedente del sistema vertical para obtener la grfica final que va a aparecer en la pantalla.

El amplificador de control de intensidadEl amplificador de control de intensidad se encarga de detectar en qu intervalos de tiempo la pendiente de la diente de sierra es negativa, y durante dichos intervalos aplica un potencial negativo a la grilla del can electrnico del TRC para evitar que los electrones emitidos por el ctodo puedan llegar a la pantalla, eliminando el trazo de retorno.El amplificador de control de intensidad tiene adems una entrada externa a travs de la cual podemos introducir seales para controlar la intensidad del haz. Esta entrada se denomina eje "Z" y en la mayora de los osciloscopios no se encuentra ubicada en su parte frontal, sino que lo est en la parte posterior del instrumento. La lnea de retardoLa lnea de retardo, como su nombre lo indica, es retardar la seal proveniente del amplificador vertical para que comience a aplicarse sobre las placas de deflexin vertical al mismo tiempo que la diente de sierra lo hace sobre las de deflexin horizontal. El retardo introducido por esta lnea es aproximadamente igual al tiempo requerido por el circuito de disparo para operar correctamente.

Qu tipos de osciloscopios existen?Los equipos electrnicos se dividen en dos tipos: Analgicos y Digitales. Los primeros trabajan con variables continuas mientras que los segundos lo hacen con variables discretas. Por ejemplo un tocadiscos es un equipo analgico y un Compact Disc es un equipo digital.Los Osciloscopios tambin pueden ser analgicos o digitales. Los primeros trabajan directamente con la seal aplicada, est una vez amplificada desva un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. En contraste los osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor analgico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la seal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta informacin en la pantalla.Ambos tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. Los analgicos son preferibles cuando es prioritario visualizar variaciones rpidas de la seal de entrada en tiempo real. Los osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea visualizar y estudiar eventos no repetitivos (picos de tensin que se producen aleatoriamente).

Osciloscopios analgicos

Cuando se conecta la sonda a un circuito, la seal atraviesa esta ltima y se dirige a la seccin vertical. Dependiendo de dnde situemos el mando del amplificador vertical atenuaremos la seal la amplificaremos.En la salida de este bloque ya se dispone de la suficiente seal para atacar las placas de deflexin verticales (que naturalmente estn en posicin horizontal) y que son las encargadas de desviar el haz de electrones, que surge del ctodo e impacta en la capa fluorescente del interior de la pantalla, en sentido vertical. Hacia arriba si la tensin es positiva con respecto al punto de referencia (GND) hacia abajo si es negativa.La seal tambin atraviesa la seccin de disparo para de esta forma iniciar el barrido horizontal (este es el encargado de mover el haz de electrones desde la parte izquierda de la pantalla a la parte derecha en un determinado tiempo).El trazado (recorrido de izquierda a derecha) se consigue aplicando la parte ascendente de un diente de sierra a las placas de deflexin horizontal (las que estn en posicin vertical), y puede ser regulable en tiempo actuando sobre el mando TIME-BASE. El retrasado (recorrido de derecha a izquierda) se realiza de forma mucho ms rpida con la parte descendente del mismo diente de sierra.De esta forma la accin combinada del trazado horizontal y de la deflexin vertical traza la grfica de la seal en la pantalla. La seccin de disparo es necesaria para estabilizar las seales repetitivas (se asegura que el trazado comienze en el mismo punto de la seal repetitiva).En la siguiente figura puede observarse la misma seal en tres ajustes de disparo diferentes: en el primero disparada en flanco ascendente, en el segundo sin disparo y en el tercero disparada en flanco descendente.

Como conclusin para utilizar de forma correcta un osciloscopio analgico necesitamos realizar tres ajuste bsicos: La atenuacin o amplificacin que necesita la seal. Utilizar el mando AMPL. para ajustar la amplitud de la seal antes de que sea aplicada a las placas de deflexin vertical. Conviene que la seal ocupe una parte importante de la pantalla sin llegar a sobrepasar los lmites. La base de tiempos. Utilizar el mando TIMEBASE para ajustar lo que representa en tiempo una divisin en horizontal de la pantalla. Para seales repetitivas es conveniente que en la pantalla se puedan observar aproximadamente un par de ciclos. Disparo de la seal. Utilizar los mandos TRIGGER LEVEL (nivel de disparo) y TRIGGER SELECTOR (tipo de disparo) para estabilizar lo mejor posible seales repetitivas.

Osciloscopios digitales

Cuando se conecta la sonda de un osciloscopio digital a un circuito, la seccin vertical ajusta la amplitud de la seal de la misma forma que lo hacia el osciloscopio analgico.El conversor analgico-digital del sistema de adquisicin de datos muestrea la seal a intervalos de tiempo determinados y convierte la seal de voltaje continua en una serie de valores digitales llamados muestras. En la seccin horizontal una seal de reloj determina cuando el conversor A/D toma una muestra. La velocidad de este reloj se denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo.

Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de seal. El nmero de los puntos de seal utilizados para reconstruir la seal en pantalla se denomina registro. La seccin de disparo determina el comienzo y el final de los puntos de seal en el registro. La seccin de visualizacin recibe estos puntos del registro, una vez almacenados en la memoria, para presentar en pantalla la seal.Dependiendo de las capacidades del osciloscopio se pueden tener procesos adicionales sobre los puntos muestreados, incluso se puede disponer de un predisparo, para observar procesos que tengan lugar antes del disparo.Fundamentalmente, un osciloscopio digital se maneja de una forma similar a uno analgico, para poder tomar las medidas se necesita ajustar el mando AMPL., el mando TIMEBASE as como los mandos que intervienen en el disparo.

Bibliografa

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http://www.unicrom.com/Tut_controles-disparo-osciloscopio.asp

Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educacin Universitaria, Ciencia y TecnologaUniversidad Politcnica Territorial del Oeste de Sucre Clodosbaldo RussianCuman, Edo. SucreP.N.F.: Electricidad

El Osciloscopio

Profesor(a): Integrantes:Ana Vasquez Pedro CarneiroC.I.: 24.690.796Javier ArguelloC.I.: 24.739.228Richard AlmandozC.I.: 23.582.820Yoelkui BenitezC.I.: 24.402.901

SECCIN: #1 Trayecto: II Trimestre: I

Cuman, Febrero de 2015IntroduccinEn este trabajo presentaremos y explicaremos detenidamente lo que es un osciloscopio y sus funciones en el rea elctrica, como futuros electricistas debemos trabajar con algunas herramientas de medicin elctrica y necesitamos saber cmo se componen desde la base para evitar riesgos y saber cmo utilizar dichos materiales ya que es muy importante para nuestra formacin en la carrera, hoy en da existen muchos aparatos para facilitar el trabajo de electricistas y electrnicos depende de todo aquel que realiza ese trabajo entender el funcionamiento de estos aparatos.En esta breve explicacin podemos determinar que un osciloscopio es de los instrumentos ms verstiles que existen y lo utilizan desde tcnicos de reparacin de televisores a mdicos. Un osciloscopio puede medir un gran nmero de fenmenos, provisto del transductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud fsica en seal elctrica) ser capaz de darnos el valor de una presin, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un coche, etc. Investigando llegamos a extender el trabajo para explicar de la mejor manera posible y nutrirnos de esta informacin y a todo aquel que pueda llegar a leer este trabajo suministrar la misma informacin fortificando su aprendizaje sobre este material de mucha importancia.

ConclusinLas mediciones proporcionan ese control al brindar la informacin en trminos comprensibles para el instrumentista; en el aprendizaje de la ciencia no solo es bsico el conocimiento terico, la experiencia personal tambin es de vital importancia, no es lo mismo ver y palpar algo que or su descripcin.Se requiere de prctica experimental para lograr el nivel de retencin a largo plazo sobre todos estos conocimientos, para realizar de manera correcta una medida elctrica, no solo es necesario disponer de la instrumentacin adecuada, sino tambin saber cmo sta debe ser colocada en el circuito bajo prueba, teniendo en cuenta la magnitud que deseemos caracterizar, y hacer una eleccin adecuada de la escala o rango de medida, de forma que consigamos la mejor medida dentro del rango de fiabilidad del instrumento.La medicin de magnitudes elctricas puede hacerse al medir parmetros elctricos de un sistema. Usando transductores, propiedades fsicas como la temperatura, presin, flujo, fuerza, y muchas otras pueden convertirse en seales elctricas, que pueden ser convenientemente registradas y medidas.La importancia de los instrumentos elctricos demedicines incalculable, ya que mediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes elctricas, como corriente, carga, potencial y energa, o las caractersticas elctricas de loscircuitos, como laresistencia, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. Adems que permiten localizar las causas de una operacin defectuosa en aparatos elctricos en los cuales, como es bien sabidos, no es posible apreciar su funcionamiento en una forma visual, como es el caso del osciloscopio que es un instrumento de medicin electrnico para la representacin grfica de seales elctricas que pueden variar en el tiempo, que permite visualizar fenmenos transitorios as como formas de ondas en circuitos elctricos y mediante su anlisis se puede diagnosticar con facilidad cules son los problemas del funcionamiento de un determinado circuito.Donde podemos evidenciar que este instrumento es de gran importancia a nivel laboral, debido a que permite detectar con mayor facilidad fallas y defectos en un circuito haciendo el trabajo ms fcil y confiable al instrumentista.