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ASIGNATURA ELECTRÓNICA DE POTENCIA PRÁCTICA No. 1 MANEJO DEL OSCILOSCOPIO DIGITAL INTEGRANTES: BARBABOSA VARGAS EDGAR ANTONIO CASTRO DELGADO JOSÉ IGNACIO GARCIA GOMEZ IRÁN AZAREL HERNÁNDEZ CABALLERO JORGE MORA GONZÁLEZ MIGUEL ÁNGEL CATEDRÁTICO MC. PACHECO REYES HUGO ABRAHAM FECHA DE ENTREGA VIERNES 6 DE MARZO DEL 2015 EQUIPO No. 1 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC

Electronica de Potencia Practica 1

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funcionamiento de los tiristores y dispositivos de potencia

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ASIGNATURAELECTRÓNICA DE POTENCIA

PRÁCTICA No. 1MANEJO DEL OSCILOSCOPIO DIGITAL

INTEGRANTES:

BARBABOSA VARGAS EDGAR ANTONIOCASTRO DELGADO JOSÉ IGNACIO

GARCIA GOMEZ IRÁN AZARELHERNÁNDEZ CABALLERO JORGEMORA GONZÁLEZ MIGUEL ÁNGEL

CATEDRÁTICOMC. PACHECO REYES HUGO ABRAHAM

FECHA DE ENTREGAVIERNES 6 DE MARZO DEL 2015

EQUIPO No. 1

INSTITUTO TECNOLÓGIC

O DE TUXTEPEC

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ÍNDICERESUMEN.................................................................................................................................ii

1. INTRODUCCIÓN...............................................................................................................1

2. OBJETIVO..........................................................................................................................2

3. MARCO TEÓRICO............................................................................................................3

4. EQUIPOS Y MATERIALES..............................................................................................6

5. METODOLOGÍA................................................................................................................7

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RESUMEN

En este reporte de práctica de la asignatura de electrónica de potencia se hablara sobre el manejo del osciloscopio digital. El propósito de este experimento de práctica es conocer el funcionamiento del osciloscopio digital, que en este caso será uno de marca tektronix serie TDS 2002B. Como resultado de este aprendizaje, el alumno tendrá la capacidad para usar de manera segura el osciloscopio digital y comprender el principio de funcionamiento de dicho dispositivo, esto con el fin de usarlo para mediciones de amplitud, periodo, frecuencia, tiempo de subida, ancho de pulso de señales eléctricas, entre otras cosas. En la realización de este experimento en equipo se analizaron algunas mediciones con la ayuda del osciloscopio digital y la lectura de dicho dispositivo tuvo algunas variaciones en los resultados, entonces el equipo discutió la posible razón de por qué el osciloscopio tenía variaciones en cuanto a sus medidas. Se concluyó que el dispositivo estaba descalibrado, para repararlo tuvimos que utilizar un desarmador para ponerlo a una posición más exacta y precisa. También tuvimos la posibilidad de medir algunas magnitudes de un circuito que constaba de una resistencia de 22 kΩ para ser conectado a una fuente de 127 V, pero lamentablemente el tiempo de práctica fue muy corto y no se pudo tomar medidas de dicho circuito. A continuación en este reporte se muestran los pasos que se siguieron en esta práctica de laboratorio, y los resultados que obtuvimos de la misma, a partir de algunas mediciones tomadas con el osciloscopio digital.

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1. INTRODUCCIÓN

El osciloscopio es un dispositivo electrónico de visualización gráfica que permite representar señales eléctricas variables en el tiempo. En la configuración más habitual, el eje vertical representa la tensión que se está midiendo y el eje horizontal representa el tiempo. Este dispositivo es muy útil para localizar averías en un circuito.

Este reporte de práctica consiste en definir algunos parámetros del osciloscopio digital y el manejo seguro del mismo.

El propósito de esta práctica es conocer el principio de funcionamiento y operación segura del osciloscopio digital marca tektronix serie TDS 2002B, esto con la finalidad de aprender a utilizarlo para tomar medidas y analizar señales gráficamente de amplitud, periodo, frecuencia.

Este reporte se realiza con la intención de comprender los conceptos básicos para el manejo del osciloscopio digital, así al manejarlo, nosotros los hagamos de una manera tranquila, pero sobre todo segura, ya que con esto podemos evitar algún accidente eléctrico o el daño del mismo osciloscopio digital.

La práctica mencionada en este reporte fue hecha en el laboratorio de Ingeniería Electrónica del Instituto Tecnológico de Tuxtepec, el reporte está organizado de la manera más resumida, esto con el propósito de que el lector pueda comprender muy bien su redacción sin ningún problema. Se mencionarán algunas características del osciloscopio digital para que el alumno pueda utilizarlo correctamente en las próximas prácticas que se realizarán en alguno de los laboratorios de la institución.

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2. OBJETIVO

Conocer el funcionamiento básico del osciloscopio digital para medir y analizar señales gráficamente con la ayuda del catedrático.

En esta práctica realizada, el objetivo mencionado es el principal, ya que el equipo comenzará a utilizar y a manejar cuidadosamente el osciloscopio digital, esto con la finalidad de analizar señales gráficamente y poder medir la amplitud, periodo y frecuencia de estas.

Con la ayuda del catedrático, el MC. Hugo Abraham Pacheco Reyes podremos estudiar los conceptos básicos del osciloscopio, para así, empezar a utilizarlo de modo adecuado para las próximas prácticas.

Una vez que el alumno pueda manejar muy bien el osciloscopio digital, la ayuda del catedrático será la más mínima, ya que él será únicamente el facilitador que nos dará las instrucciones de cómo hacer las cosas correctamente, y nos enseñara a mover los diferentes componentes del osciloscopio digital tektronix TDS 2002B.

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3. MARCO TEÓRICO

ConceptosEl osciloscopio es básicamente un dispositivo electrónico de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo, a través de una pantalla dividida en 8 divisiones verticales y 10 horizontales. El eje vertical Y representa la amplitud de la señal, mientras que el eje horizontal X representa el tiempo. Con un osciloscopio podemos determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal y de forma indirecta la frecuencia directa de una señal, así como la ase (Desfasamiento) entre dos señales. Además, el determinar que parte de señal es ruido y como varia este con el tiempo. Finalmente el osciloscopio es muy útil para localizar averías en un circuito.

Por otro lado, el osciloscopio digital utiliza un convertidor analógico-digital (A/D) para convertir la señal de entrada en información digital. El osciloscopio adquiere la información de la onda como una serie de muestras discretas que son almacenadas hasta que se acumula un número suficiente de datos para describir la forma de la onda, que tras ser reconstruida se muestra en la pantalla. El hecho de que lo que se muestre sea información previamente digitalizada permite que la calidad de la representación, estabilidad, brillo y claridad sea siempre buena para cualquier señal cuya frecuencia sea menor que la máxima admisible por el muestreo.

La principal ventaja del osciloscopio digital es que permite capturar señales que son sean periódicas (eventos que ocurran solo una vez y transitorios). Dado que la información de la onda tiene un formato digital (una serie almacenada de valores binarios), puede ser analizada, archivada, impresa o procesada, tanto en el propio osciloscopio como en un ordenador externo. La onda no necesita ser continua. Incluso cuando la señal desaparece, puede seguir siendo mostrada. Sin embargo, a diferencia de los osciloscopios analógicos, la intensidad o brillo de los puntos de la pantalla es siempre igual. En los analógicos, dado que se basan en el principio de fosforescencia, cuantas más veces incida el haz de electrones en un punto de la pantalla, más brillante resultará por lo que es posible identificar a simple vista más detalles de la señal de entrada. La última generación de osciloscopios digitales, además de todas las características típicas de los convencionales, permiten ver la variación del brillo de la traza como en los analógicos.

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Figura 1: Osciloscopio Digital

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FuncionamientoEn la figura 2 se puede ver un esquema del funcionamiento del osciloscopio digital. Nótese que además de la sección vertical, horizontal y de disparo de un osciloscopio analógico, los osciloscopios digitales poseen un sistema adicional de proceso de datos que permite almacenar, procesar y visualizar la señal de entrada.

Cuando se conecta la sonda a un circuito, la señal se dirige a la sección vertical donde, al igual que en los osciloscopios analógicos, es atenuada o amplificada dependiendo de dónde se situé el control vertical VOLTS/DIV.

La sección de disparo es necesaria para estabilizar las señales periódicas. Para lograr la imagen estable, es necesario que el trazado de la onda comience siempre en el mismo punto. A diferencia de los osciloscopios analógicos, es posible ajustar el disparo para capturar señales transitorias de un único evento y realizar un predisparo para observar procesos que tengan lugar antes del disparo.

Para traducir la información analógica a formato binario se utiliza el conversor A/D del sistema de adquisición de datos. Con este conversor se muestrea la señal a intervalos de tiempo determinados y convierte la señal de tensión continua en una serie de valores digitales llamados muestras que son almacenados en una memoria como puntos de señal. El número de los puntos de señal utilizados para reconstruir la señal en pantalla se denomina registro y dependiendo de las prestaciones del modelo de osciloscopio, esta información se puede procesar adicionalmente para realizar varias operaciones matemáticas y gráficas, mostrando el resultado posteriormente en la pantalla. La longitud de registro en el modelo TDS 2002B es de 2500 puntos de muestreo por canal.

En la sección horizontal, una señal de reloj determina cuando el conversor A/D toma las muestras. La velocidad de este reloj se denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo. En el modelo TDS 2002B es 1 GS/s (gigasample/second) en cada canal. Por otro lado, mediante el control SEC/DIV es posible ajustar la duración de cada división horizontal de la pantalla. Finalmente, la sección de visualización recibe los puntos del registro y genera la imagen en la pantalla.

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Figura 2: Esquema de funcionamiento del osciloscopio digital

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Descripción de las funciones del osciloscopio

Para utilizar el osciloscopio con eficacia, debe conocer las siguientes funciones:

Configuración del osciloscopio Disparo Adquisición de señales (formas de onda) Escalado y posicionamiento de formas de onda Medida de formas de onda

En la figura siguiente se muestra un diagrama de bloque de las distintas funciones del osciloscopio y la relación entre ellas.

Ejemplos de aplicación

Toma de medidas sencillas Uso del rango automático para examinar una serie de puntos de prueba Toma de medidas con los cursores Captura de una señal de disparo único Medida del retardo de propagación Disparo en un ancho de pulso Disparo en una señal de vídeo Uso de la función de ventana para ver detalles de forma de onda Análisis de una señal de comunicación diferencial con las funciones

matemáticas Visualización de cambios de impedancia en una red mediante el modo XY y la

persistencia

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Figura 3: Diferentes funciones del osciloscopio y la relación entre ellas

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4. EQUIPOS Y MATERIALES

En esta sección se enlistaran los materiales que ocupó el equipo para el desarrollo de la práctica:

Osciloscopio de almacenamiento digital, dos canales, 60 MHz Mca. Tektronix, Mod TDS 2002B.

Cable de alimentación para osciloscopio

Puntas (sondas) para osciloscopio

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Figura 4: Osciloscopio Tektronix

Figura 5: Cable de alimentación

Figura 6: Puntas de osciloscopio

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5. METODOLOGÍA

A continuación en este apartado se describirán los pasos seguidos en la práctica:

1. Una vez que el cable de alimentación se conectó al osciloscopio, oprimir el botón de encendido situado en la parte trasera del dispositivo.

2. Al encender el equipo, deberíamos de proceder a restablecerlo a su configuración de fábrica mediante el botón CONFIG PREDETER.

3. Ajustamos el conmutador de la sonda a 10X y se hace la conexión de la sonda a las terminales COMP. SOND. Del Osciloscopio Digital.

4. Oprimimos el botón AUTOCONFIGURAR y enseguida nos muestra el osciloscopio una forma de onda cuadrada con valor de 4 V Pico a Pico a 1 KHz.

5. Ahora procedemos a medir la frecuencia de la señal del osciloscopio, entonces oprimimos el botón MEDIDAS y pulsamos el primer botón para las primeras medidas, de ahí seleccionamos Tipo Frecuencia y pulsamos atrás y queda marcado en la pantalla el valor de frecuencia.

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Figura 7: Conexión de la sonda

Figura 8: Lectura del osciloscopio

Figura 9: Lectura del osciloscopio: frecuencia

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6. De la misma manera se procedió a medir el periodo de señal, ahora se pulsó el segundo botón del panel de botones laterales del osciloscopio, de ahí seleccionamos Tipo Periodo, regresamos al menú anterior del osciloscopio y queda marcado en la pantalla el valor del periodo.

7. Continuando con las medidas pulsamos el tercer botón del panel lateral de botones del osciloscopio, seleccionamos Tipo Vpico-pico, oprimimos atrás y queda marcado el valor de Voltaje de pico a pico.

8. Siguiendo con las medidas pulsamos el 4 botón del panel lateral y seleccionamos Tipo T. Subida, oprimimos atrás y queda marcado el valor del tiempo de subida.

9. Por ultimo tomamos la medida del ancho de pulso, pulsamos el último botón del panel lateral, y seleccionamos Tipo Ancho Pos, oprimimos atrás y queda marcado el valor del ancho de pulso.

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Figura 10: Lectura del osciloscopio: periodo

Figura 11: Lectura del osciloscopio: Vpico-pico

Figura 12: Lectura del osciloscopio: T. Subida

Figura 13: Lectura del osciloscopio: Ancho Pos

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6. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Una vez realizado el experimento en esta sección se hace un análisis para verificar los resultados obtenidos. En la siguiente figura se mostraran los resultados de todas las medidas obtenidas en el osciloscopio.

En la siguiente tabla se muestran los resultados de una manera más visible para el lector

Los resultados obtenidos en la práctica están bien, aunque se esperaba una lectura un poco más precisa del osciloscopio en el Voltaje de pico a pico. La imagen de arriba muestra los resultados que obtuvimos de la lectura del osciloscopio. La diferencia que hubo fue en el voltaje de pico a pico tenía que marcarnos un voltaje de 5 V, la razón por la cual existe esta diferencia fue a la calibración del osciloscopio en cuanto a su sonda, se usó un desarmador para calibrar la sonda pasiva y volver a medir, aunque no hubo mucha variación en cuanto a los nuevos resultados.

La importancia de estos resultados es importante, ya que en esta práctica aprendimos a utilizar y a manejar de manera cuidadosa el osciloscopio digital, en base a la metodología que se siguió y los resultados obtenidos podemos tomar ahora medidas de señales gráficas en algún circuito y analizarlas.

La relación de estos resultados con los objetivos es de manera clara, ya que se propuso como objetivo principal el funcionamiento básico del osciloscopio digital, con la ayuda del catedrático esto fue posible y se logró el objetivo de la práctica.

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Figura 14: Lectura del osciloscopio: resultados

Tabla1: Lectura del osciloscopio: resultados

Frecuencia 1.000 kHzPeriodo 1.000 msVpico-pico 4.32 VT. Subida 3.231 μsAncho Pos. 500.0 μs

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7. CONCLUSIONES

El objetivo de este trabajo fue aprender las características de funcionamiento y el manejo básico y cuidadoso del osciloscopio digital.

El propósito de está práctica fue conocer y aprender el manejo del osciloscopio digital para tomar mediciones y analizarlas gráficamente para poder medir la amplitud, periodo, frecuencia, tiempo de suida y ancho de pulso de señales eléctricas. Por esta razón el catedrático nos facilitó las cosas al enseñarnos a utilizar el osciloscopio.

Con la ayuda de esta práctica impartida por el catedrático pudimos aprender los conceptos básicos y el principio de funcionamiento del osciloscopio, ya que en las próximas prácticas marcadas se seguirá usando dicho dispositivo para analizar las señales de onda y medir ciertos parámetros de algunos circuitos.

Gracias a este reporte se pudieron comprender diferentes aspectos importantes de las señales de onda analizadas en el osciloscopio, además de adquirir nuevos conocimientos en el estudio de la electrónica de potencia.

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8. REFERENCIAS

Universidad Pontificia Comillas Madrid. (3 de abril del 2009). El osciloscopio digital. 5 de marzo del 2015, de Madrid, escuela técnica superior de ingeniería Sitio web: http://www.iit.upcomillas.es/~dlaloux/csd/pdfs/Osciloscopio_Digital.pdf

Tektronix. (1998). Series TDS1000B y TDS2000B Osciloscopio de almacenamiento digital Manual del usuario. 5 de marzo del 2015, de Tektronix Sitio web: http://www.famaf.unc.edu.ar/~pury/famaf.gui/modern1/oscilosc/tektds-s.pdf

Electrónica Fácil. (7 de mayo del 2008). El Osciloscopio. 5 de marzo del 2015, de Electrónica Fácil Sitio web: http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Uso-del-osciloscopio.php

Tektronix. (2001). El XYZ de los osciloscopios. 5 de marzo del 2015, de Tektronix Sitio web: http://www.afc-ingenieros.com/uploads/Afc/InfoTecn/Osciloscopios/pdf/Fundamentals%20of%20Oscilloscopes%20%28XYZ%20of%20oscilloscopes%29%2003W-8605-5%20- %20AFC%20-SP.pdf

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