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1UTILIZACION DEL OSCILOSCOPIOUniversidad de San Carlos de
Guatemala, Facultad de Ingeniera
Laboratorio de Circuitos Electricos 2Instructor Daniel
Gonzalez
201114487, JOSE CARLOS SAMAYOA SANTIAGO201318619, SAMUEL ADOLFO
CHOC SAMAYOA
SECCION: B
ResumenEl uso adecuado del osciloscopio es muy importantepara la
medicion y analisis de seales de corriente alterna. En estapractica
se desea ensear la utilizacion correcta del osciloscopiopara la
medicion de los parametros de una seal como sonamplitud y
frecuencia. por medio de la generacion de las curvasde
Lissajous.
I. INTRODUCCION
I-A. Osciloscopio
El osciloscopio es bsicamente un dispositivo de visuali-zacin
grfica que muestra seales elctricas variables en eltiempo. El eje
vertical, a partir de ahora denominado Y, repre-senta el voltaje;
mientras que el eje horizontal, denominadoX, representa el
tiempo.
Los equipos electrnicos se dividen en dos tipos: Analgi-cos y
Digitales. Los primeros trabajan con variables continuasmientras
que los segundos lo hacen con variables discretas.
Los Osciloscopios Analgicos trabajan directamente con laseal
aplicada est una vez amplificada desva un haz deelectrones en
sentido vertical proporcionalmente a su valor.En contraste los
osciloscopios digitales utilizan previamenteun conversor
analgico-digital (A/D) para almacenar digital-mente la seal de
entrada, reconstruyendo posteriormente estainformacin en la
pantalla.
I-B. Curvas de Lissajous
Fueron descubiertas por un fisico frances que estaba intere-sado
en visualizar las vibraciones, con estas curvas es posiblemedir la
frecuencia de una seal desconocida en comparacioncon una conocida,
al igual que se puede averiguar la amplitud,midiendo la pendiente
que resulta de parametrizar ambascurvas.
II. OBJETIVOS
Aprender a realizar mediciones de amplitud y frecuenciacon el
osciloscopio.
Aprender y observar como se generan las curvas deLissajous.
III. MARCO TEORICO
III-A. Funciones del Osciloscopio BK PRECISION 2190B
Determinar directamente el periodo y el voltaje de
unaseal.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 variaeste en el tiempo.
III-B. Funcionamiento del Osciloscopio BK PRECISION2190B
Para entender el funcionamiento de los controles que poseeun
osciloscopio analogo es necesario detenerse un poco en losprocesos
internos llevados a cabo por este aparato.
Figura 1: Funcionamiento Interno.
Cuando se conecta la sonda a un circuito, la seal atraviesaesta
ltima y se dirige a la seccin vertical. Dependiendode donde
situemos el mando del amplificador vertical ate-nuaremos la seal la
amplificaremos. En la salida de estebloque ya se dispone de la
suficiente seal para atacar lasplacas de deflexin verticales (que
naturalmente estn enposicin horizontal) y que son las encargadas de
desviar elhaz de electrones, que surge del ctodo e impacta en la
capafluorescente del interior de la pantalla, en sentido
vertical.Hacia arriba si la tensin es positiva con respecto al
puntode referencia (GND) hacia abajo si es negativa.
La seal tambin atraviesa la seccin de disparo para deesta forma
iniciar el barrido horizontal (este es el encargado
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2de mover el haz de electrones desde la parte izquierda dela
pantalla a la parte derecha en un determinado tiempo).El trazado
(recorrido de izquierda a derecha) se consigueaplicando la parte
ascendente de un diente de sierra a lasplacas de deflexin
horizontal (las que estn en posicinvertical), y puede ser regulable
en tiempo actuando sobreel mando TIME-BASE. El retrasado (recorrido
de derechaa izquierda) se realiza de forma mucho ms rpida con
laparte descendente del mismo diente de sierra. De esta formala
accin combinada del trazado horizontal y de la deflexinvertical
traza la grfica de la seal en la pantalla. La seccinde disparo es
necesaria para estabilizar las seales repetitivas(se asegura que el
trazado comience en el mismo punto de laseal repetitiva).
Como conclusin para utilizar de forma correcta un osci-loscopio
analgico necesitamos realizar tres ajuste bsicos:
La atenuacin amplificacin que necesita la seal.Utilizar el mando
AMPL. para ajustar la amplitud dela seal antes de que sea aplicada
a las placas dedeflexin vertical. Conviene que la seal ocupe una
parteimportante de la pantalla sin llegar a sobrepasar loslmites.La
base de tiempos. Utilizar el mando TIMEBASEpara ajustar lo que
representa en tiempo una divisinen horizontal de la pantalla. Para
seales repetitivases conveniente que en la pantalla se puedan
observaraproximadamente un par de ciclos.Disparo de la seal.
Utilizar los mandos TRIGGERLEVEL (nivel de disparo) y TRIGGER
SELECTOR(tipo de disparo) para estabilizar lo mejor posible
sealesrepetitivas.
III-C. Terminos utilizados al medir con el Osciloscopio.
Existe un trmino general para describir un patrn que serepite en
el tiempo: onda. Existen ondas de sonido, ondasocenicas, ondas
cerebrales y por supuesto, ondas de tensin.Un osciloscopio mide
estas ltimas. Un ciclo es la mnimaparte de la onda que se repite en
el tiempo. Una forma deonda es la representacin grfica de una onda.
Una forma deonda de tensin siempre se presentar con el tiempo en
eleje horizontal (X) y la amplitud en el eje vertical (Y). Laforma
de onda nos proporciona una valiosa informacin sobrela seal. En
cualquier momento podemos visualizar la alturaque alcanza y, por lo
tanto, saber si el voltaje ha cambiado enel tiempo (si observamos,
por ejemplo, una lnea horizontalpodremos concluir que en ese
intervalo de tiempo la seal esconstante). Con la pendiente de las
lneas diagonales, tanto enflanco de subida como en flanco de
bajada, podremos conocerla velocidad en el paso de un nivel a otro,
pueden observarsetambin cambios repentinos de la seal (ngulos muy
agudos)generalmente debidos a procesos transitorios.
III-D. Tipos de Ondas
Ondas senoidales.Ondas cuadradas y rectangulares.Ondas
triangulares y en diente de sierra.Pulsos y flancos escalones.
III-E. Instrucciones de Primer uso
1. Colocar a tierra el Osciloscopio2. Ponerse a tierra uno
mismo3. Ajuste inicial de los controles
Despus de conectar el osciloscopio a la toma de red yde
alimentarlo pulsando en el interruptor de encendido:Es necesario
familiarizarse con el panel frontal del osci-loscopio. Todos los
osciloscopios disponen de tres sec-ciones bsicas que llamaremos:
Vertical, Horizontal, yDisparo. Dependiendo del tipo de
osciloscopio empleadoen particular, podemos disponer de otras
secciones.
4. Existen unos conectores BNC, donde se colocan lassondas de
medida.
Figura 2: Conector BNC.
5. Algunos osciloscopios avanzados poseen un
interruptoretiquetado como AUTOSET PRESET que ajustan loscontroles
en un solo paso para ajustar perfectamentela seal a la pantalla. Si
tu osciloscopio no poseeesta caracteristica, es importante ajustar
los diferentescontroles del aparato a su posicin standar antes
deproceder a medir.
6. Ajustar el osciloscopio para visualizar el canal I. (almismo
tiempo se colocar como canal de disparo el I).
Figura 3: Ajuste de Trigger
7. Ajustar a una posicin intermedia la escala vol-tios/divisin
del canal I (por ejemplo 1v/cm).
Figura 4: Escala Voltios/division del canal I.
8. Colocar en posicin calibrada el mando variable
devoltios/divisin (potencimetro central).
9. Desactivar cualquier tipo de multiplicadores verticales.10.
Colocar el conmutador de entrada para el canal I en
acoplamiento DC.
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3Figura 5: Conmutador Canal I.
11. Colocar el modo de disparo en automtico.12. Desactivar el
disparo retardado al mnimo desactivado.13. Situar el control de
intensidad al mnimo que permita
apreciar el trazo en la pantalla, y el trazo de focusajustado
para una visualizacin lo ms ntida posible(generalmente los mandos
quedaran con la sealizacincercana a la posicin vertical).
Figura 6: Control de Intensidad y enfoque.
III-F. Sondas Pasivas
La mayora de las sondas pasivas estn marcadas con unfactor de
atenuacin, normalmente 10X 100X. Por conveniolos factores de
atenuacin aparecen con el signo X detrs delfactor de divisin. En
contraste los factores de amplificacinaparecen con el signo X
delante (X10 X100).
La sonda ms utilizada posiblemente sea la 10X, reduciendola
amplitud de la seal en un factor de 10. Su utilizacinse extiende a
partir de frecuencias superiores a 5 kHz y conniveles de seal
superiores a 10 mV. La sonda 1X es similar ala anterior pero
introduce ms carga en el circuito de prueba,pero puede medir seales
con menor nivel. Por comodidad deuso se han introducido sondas
especiales con un conmutadorque permite una utilizacin 1X 10X.
Cuando se utiliceneste tipo de sondas hay que asegurarse de la
posicin de esteconmutador antes de realizar una medida.
Figura 7: Sondas de Osciloscopio.
III-G. Curvas de Lissajous(Relacion entre la Frecuencia yformas
generadas)
Las figuras de Lissajous son el resultado de la composicinde dos
movimientos armnicos simples (MAS) segn dos di-recciones
perpendiculares. Si denominamos a estas direccionesX e Y podemos
describir sus trayectorias individuales como:
Figura 8: Ec. MAS.
Donde X0 e Y0 son las amplitudes de los MAS, Fx y Fy sonlas
frecuencias los MAS y es el desfase entre ambas MAS.Eliminando la
variable tiempo en las expresiones anteriores seobtiene una ecuacin
de la trayectoria del tipo:
Figura 9: Ecuacion de trayectoria.
Que corresponde a las figuras de Lissajous. En la figurase
muestran las figuras de correspondientes a relaciones defrecuencias
fX:fY sencillas (en distintas filas), para algunosdesfases (en
distintas columnas). En nuestra experiencia es laproyeccin del haz
lser sobre la pantalla la que realiza estacomposicin de MAS en
direcciones perpendiculares, siendofX y fY las frecuencias con las
que vibran los espejos acopla-dos a los osciladores y el desfase
entre ambos osciladores.
IV. DISEO EXPERIMENTAL
IV-1. Materiales:
Osciloscopio con dos Canales y Funcion XY.
2 Generadores de Funciones con Amplitud y
FrecuenciaVariable.
2 Puntas para Osciloscopio.
2 Puntas para Generador de Funciones.
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4Figura 10: Figuras de Lissajous.
V. RESULTADOS
V-A. Datos de Laboratorio
AMPLITUD Y FRECUENCIAA 1 (V) A 2 (V) f 1 (Hz) f 2 (Hz)1.91 1.85
50.45 50.451.90 1.86 101.20 50.601.91 1.87 151.32 50.441.92 1.85
150.54 100.36
Tabla No. 1
V-B. Datos Calculados
RELACIONES DE AMPLITUD Y FRECUENCIARelacion A Relacion f191:185
1:195:93 1:2191:187 1:3192:185 2:3
Tabla No. 2
VI. DISCUSION DE RESULTADOS
VII. CONCLUSIONES
Es una curva en la que se relacionan 2 seales, dandolescomo
coordenadas a los puntos dibujados el valor de amplitudde las dos
entradas
VIII. ANEXOS
* Se adjuntan calculos de la practica.
INTRODUCCIONOsciloscopioCurvas de Lissajous
OBJETIVOSMARCO TEORICOFunciones del Osciloscopio BK PRECISION
2190BFuncionamiento del Osciloscopio BK PRECISION 2190BTerminos
utilizados al medir con el Osciloscopio.Tipos de OndasInstrucciones
de Primer usoSondas PasivasCurvas de Lissajous(Relacion entre la
Frecuencia y formas generadas)
DISEO EXPERIMENTALMateriales
RESULTADOSDatos de LaboratorioDatos Calculados
DISCUSION DE RESULTADOSCONCLUSIONESANEXOS
