Universidad Tecnológica de México
Mater ia: Medición e instrumentación
ea: Ingeniería Ár ea:
MEDICIÓN E INSTRUMENTACIÓN CIÓN Proc Proced edim imie ient nto o
Malab Malab.. 03
Rev. 3
abril
2007
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Pr áctica no. 7 Osciloscopio digit digital
Fecha elaboración: _ elaboración: _ Fecha revisión: Responsable:
Indicador es
• • •
Identifi tifica carr cad cada una de las partes tes que con consti stituyen el osciloscopio digital. Experimentar el Experimentar el funcionamiento del osciloscopio digital. Medir las Medir las distintas variables eléctricas que pueden mostrarse en un osciloscopio digital.
Nor mas de segur idad • Seguir las Seguir las reglas del laboratorio Tomar en cuenta las indicaciones del profesor • Tomar en Equipo de segur idad • Una bata de algodón
MEDI ME DICI CI N E INSTRUMENTACI N Proc Proced edim imie ient nto o
Mala Malab. b. 03
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Investigación pr evia • • • • • •
Def Def ine ine qué es un osciloscopio. osciloscopio. ¿Qué tipos de osciloscopio conoces por su por su aplicación? ¿Qué parámet parámetros se pueden medir con medir con un osciloscopio? ¿Qué dif dif erencia erencia exist existe ent entre un osciloscopio analógico y un digit digital? Explica qué es atenuación. enuación. Invest nvestiga los pasos a seguir para seguir para poder medir poder medir vol volttaje, aje, f recuencia recuencia y def def asamient asamiento.
Equipo 1 Osciloscopio digit digital 1 Multí Multíme mettro 1 Transf Transf ormador ormador
Mater ial pr opo opor cionado por el alumno 1 Diodo 1N4001 1 Resist Resistor de or de 560 Ω 1 Capacit Capacitor de or de 10 µF /25v
Intr odu oducción El osciloscopio es básicament básicamente un disposit dispositivo de visualización gráf gráf ica ica que muest muestra señales eléct eléctricas variables en el tiempo. iempo. El eje ver tical, ical, a par tir de ir de ahora denominado (Y) represent representa el volt voltaje, aje, mient mientras que el eje horizont horizontal denominado (X) represent representa el tiempo. iempo. La f unción unción principal de un osciloscopio es para • • • • • •
Det Determinar direc erminar directtament amente el periodo y el volt voltaje de una señal. señal. Det Determinar indirec erminar indirecttament amente la f recuencia recuencia de una señal. señal. Det Determinar qué erminar qué par te de la señal es DC y cuál AC. AC. Localizar aver Localizar aver ías en un circuit circuito. Medir la Medir la f ase ase ent entre dos señales. señales. Det Determinar qué erminar qué par te de la señal es ruido y cómo var ía ést éste en el tiempo. iempo.
Osciloscopio El osciloscopio es uno de los inst instrument rumentos de medición más versát versátiles que exist existen, en, ya que podemos visualizar un gran número de f enómenos. enómenos. Provist Provis to de un transduct ransductor adecuado puede conver tir una magnit magnitud física física en una señal eléct eléctrica, rica, y ser capaz de darnos el valor de una presión ar terial, erial, rit ritmo cardiaco, cardiaco, pot potencia de sonido, sonido, nivel de vibraciones de un coche y, además de los parámet parámetros eléct eléctricos ya conocidos ent entre muchas f unciones unciones más. más.
Tipos de osciloscopios Los equipos elect electrónicos se dividen en dos tipos: ipos: analógicos y digit digitales. ales. Los primeros trabajan con variables cont continuas, inuas, mient mientras que los segundos lo hacen con variables discret discretas. as. Por ejemplo Por ejemplo,, un tocadiscos es un equipo analógico y un reproduct reproductor de discos compact compactos es un equipo digit digital. al.
Osciloscopios analógicos Cuando conect conectamos la punt punta de medición en un circuit circuito, la señal que analizamos es dirigida dirigida a la sección ver tical. ical. La señal será atenuada o amplif amplif icada, icada, según sea el caso, caso, para que con est esto excit excite las bobinas de def def lexión lexión ver tical que son las encargadas de desviar desviar el haz de elect electrones, rones, que surge en el cát cátodo e impact impacta en la capa f luorescent luorescente del int interior de erior de la pant pantalla, alla , en sent sentido ver tical. ical. Si el haz luminoso se desplaza hacia arriba indica que la tensión aplicada en ese inst instant ante es posit positiva con respect respecto al punt punto de ref ref erencia erencia (GND) o si el movimient movimiento del haz es hacia la par te baja de la pant pantalla quiere decir que decir que nuest nuestra medición es negat negativa. iva.
La señal también es procesada en la sección de disparo para que de est esta f orma orma inicie el barrido horizont horizontal, al, que es el encargado de mover el haz de elect electrones desde la par te izquierda de la pant pantalla a la par te derecha en un det determinado tiempo. iempo. El trazo se consigue aplicando la par te ascendent ascendente de un dient diente de sierra a las placas de def def lexión lexión horizon horizontal y es regulable con la base de tiempo. iempo. El ret retrasado se realiza de f orma orma mucho más rápida con la par te descendent descendente del mismo dient diente de sierra. sierra. De est esta f orma, orma, la acción combinada del trazado horizont horizontal y de la def def lexión lexión ver tical traza la gráf gráf ica ica de la señal en la pant pantalla. alla. La sección de disparo es necesaria para est estabilizar las señales repet repetitivas (se asegura que el trazado comience en el mismo punt punto de la señal repet repetitiva). iva).
Figura no. no.1 Diagrama a bloques del osciloscopio analógico. analógico.
Los cont controles y ajust ajustes básicos que debemos tener iden ener identtif icados icados plenament plenamente son •
Para la atenuación o amplif amplif icación icación de nuest nuestra señal utilizaremos el mando VOLTS/ VOLTS/DIV, que nos sirve para ajust ajustar la amplit amplitud de la señal ant antes de que sea aplicada a las placas de def def lexión lexión ver tical. ical. Es convenient conveniente que ajust ajustemos la señal de tal f orma orma que ocupe una par te impor tant ante de la pant pantalla, alla, sin llegar a llegar a sobrepasar los límit mites. es.
•
La base de tiempo se modif modif ica ica utilizando el mando SEC/ SEC/DIV, el cual nos sirve para ajust ajustar lo ar lo que gráf gráf icament icamen te represent representa el tiempo, iempo, que es una división horizont horizontal de la pant pantalla. alla. Para señales repet repetitivas es convenient conveniente que en la pant pantalla se puedan observar aproximadamen observar aproximadamentte un par de par de ciclos. ciclos.
•
•
El disparo de la señal lo cont controlamos utilizando los mandos de nivel de disparo, disparo, verif verif icando icando el tipo de disparo para est estabilizar lo mejor posible las señales repet repetitivas. ivas. Y en la mayor ía de los equipos, equipos, el cont control de enf enf oque oque y la int intensidad de luz (en nuest nuestro caso no es necesario). necesario).
Figura no. 2. Osciloscopio digital.
Desarr ollo Exper imento 1 a) Con la asesor ía del prof prof esor esor , ident identif ica ica y asimila el f uncionamient uncionamiento de los siguient siguientes element elementos en un osciloscopio: osciloscopio: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Cont Control de encendido. encendido. Cont Controles de ajust ajuste y amplit amplitud ver tical. ical. Cont Control de ajust ajuste y base de tiempo horizont horizontal. al. Cont Control de nivel de disparo. disparo. Conect Conector para or para sonda canal 1 y canal 2. Punt Punto de prueba para calibración. calibración. Conmut Conmutador de ador de atenuación en la sonda. sonda.
b) Dibuja el osciloscopio e ident identif ica ica los cont controles. roles.
Exper imento 2 a) Con la asesor ía del prof prof esor esor : 1. Calibra el osciloscopio y coment comenta los pasos a seguir .
. 2. Dibuja el tipo de señal que se observa en el osciloscopio al moment momento de su calibración. calibración. 3. Realiza una medición de una señal alt alterna utilizando un transf ransf ormador ormador reduct reductor , anot anotando los valores de amplit amplitud y f recuencia recuencia obt obtenidos del oscilograma. oscilograma. Dibuja lo observado. observado.
Figura no. no. 3.
*Las mediciones se tienen que tomar direc omar directtament amente del oscilograma que aparece en la carát carátula del osciloscopio. osciloscopio.
a)
De lo observado en la medición ant anterior , di cuál es el valor del valor del volt voltaje pico a pico de la señal. señal. vpp = .
b)
Indica cuál es el valor para valor para el volt voltaje rms. rms. vrms = .
c)
Calcu alculla la f recuencia recuencia de la señal. señal.
.
Exper imento 3 1. Arma el diagrama de la f igura igura 4 y comprueba en la práct práctica el ef ect ecto de def def asamient asamiento de la señal de ent entrada con respect respecto a la de salida. salida. Figura no. no. 4
a)
Mide de la señal del canal 1: Vpp = Vrms = .F=
. Hz. Hz.
b)
Mide de la señal del canal 2: Vpp = Vrms = .F=
. Hz. Hz.
c)
Obse bserva rva el def def asamient asamiento ent entre la señal del canal 1 y 2:
d)
Del circuit circuito ant anterior dibuja erior dibuja los oscilogramas y expresa tus conclusiones. conclusiones.
Exper imento 4 a)
Arma el diagrama de la f igura igura no. no. 5 y comprueba la f unción unción de rect rectif icación icación que realiza el diodo. diodo.
Figura no. no. 5 b)
c)
Mide de la señal del canal 1: Vpp = Vrms = .F= Mide de la señal del canal 2: Vcd =
. Hz. Hz. .
d)
Del circuit circuito ant anterior dibuja erior dibuja los oscilogramas y expresa sus observaciones. observaciones.
Cálculos y gr áf icas Obser vaciones
Conclusiones
Recur sos bibliogr áf icos Wolf, Wolf, Stanley, anley, Guí Guía para mediciones elect electrónicas y práct prácticas de laborat laboratorio, orio, México, México , Prent Prentice-Hall. ice-Hall. Cooper , William David, David, Ins Insttrument rumentación elect electrónica y mediciones, mediciones, México, México , Prent Prentice-Hall. ice-Hall. Manual del osciloscopio. osciloscopio.
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